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专业解读:3D打印特种粉体材料产业发展现状与趋势

2015-10-28 15:06
潇纵
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  3D打印(增材制造)技术目前已经成为全球最关注的新兴技术之一,其专用材料尤其是高性能金属构件激光直接制造用特种粉体材料产业发展前景很好。本文对3D打印用特种粉体材料产业国内外发展现状及未来趋势进行了阐述。

  一、国际3D打印产业及其专用材料研发现状

  1.全球3D打印产业发展现状

  世界各国正在不断加强3D打印技术的研发及应用。欧盟和美国引领着世界3D打印技术的发展,并在该技术的应用和推广领域获得先机。美国将“3D打印”研发中心作为新建的15个国家制造创新中心之首,政府直接投资3000万美元进行支持;近日,美国国家航空航天局和洛克达因公司共同完成了3D打印火箭发动机喷射器的测试,工时和成本骤降,全尺寸3D打印零件将是未来美国开发的重点方向;欧洲也十分重视对3D打印技术的研发应用,英国《经济学人》杂志是最早将3D打印称为“第三次工业革命的引擎”的媒体;2013年10月份,欧洲航天局公布了“将3D打印带入金属时代”的计划,旨在为宇宙飞船、飞机和聚变项目制造零部件,最终的目标是采用3D打印技术实现由一整块金属构成、不需要焊接或熔合的整颗卫星的整体制造;澳大利亚在2013年制定了金属3D打印技术路线,并于2013年6月揭牌成立“中澳轻金属联合研究中心(3D打印);德国将“选择性激光熔结技术”列入“德国光子学研究”;日本着力推动3D打印产业链后端,不断尝试将本国已取得的技术成果在工业中进行推广和应用;南非政府将目光投向大型3D打印机设备的研制和开发,将核心激光设备研制与扶持激光技术协同发展;我国地方政府也非常重视3D打印产业,珠海、青岛、四川双流、南京等地先后建立了多个3D打印技术产业创新中心和科技园。

  全球3D打印产业的权威研究机构——美国沃勒斯公司发布的全球3D打印产业报告显示,2012年全球3D打印市场总收入为22亿美元,其中包括设备和服务。美国的产业收入一马当先,大约占全球总收入的60%,传统的制造业强国——德国和日本比较重视制造技术的革新,3D打印产业收入各约占全球的10%,中国作为未来巨大的应用市场,产业收入已约占全球总收入的10%,有望成为世界3D打印产业的一极。据美国消费者电子协会最新发布的年度报告显示,3D打印服务的社会需求量将逐年增长,其产值到2017年有望增长至50亿美元。

  2.3D打印用材料发展现状

  有专家指出,3D打印的核心是它对传统制造模式的颠覆,因此,从某种意义上说,3D打印最关键的不是机械制造,而是材料研发。

  3D打印对原材料的要求比较苛刻,满足激光工艺的适用性要求所选的材料需要以粉末或丝棒状形态提供。材料融化后在软件程序驱动下,自动按设计工艺完成各切片的凝固,使材料重新结合起来,完成成型。由于整个过程涉及材料的快速融化和凝固等物态变化,对适用的材料性能要求极高,从而材料成本居高不下。比如,即使打印一个手机大小的产品,整个耗材价格至少要150元以上。基于此,未来3D打印产业需要不懈追求的目标仍将是:“研发出更多种类的材料”、“使材料获得与工艺更匹配的性能”、“实现更高的制备工艺精度和更廉的原材料价格”以及“将3D打印的直接制造技术应用到更多更广的领域”。

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