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分析3D打印技术发展及在航空航天领域应用

2016-12-09 03:19
Minor昔年
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  3D打印技术(又称增材制造技术)是信息网络技术、先进材料技术与数字制造技术的密切结合,是先进制造业的重要组成部分,其与信息网络技术的深度融合,给各行各业发展带来变革性影响。小编觉得当前,3D打印技术持续发展,市场规模快速增长,在航空航天领域应用不断扩大。

  3D打印技术在技术方法、制造平台、行业标准等方面取得重要进展,在市场规模方面保持快速增长态势。

  3D打印技术方法研究取得新进展

  美国是3D打印技术的发源地,拥有最前沿的3D打印技术,在3D打印方法创新方面取得新的重大进展。2015年3月,美国Carbon 3D公司开发出一种革命性3D打印技术——连续液面生长(CLIP)技术,打印速度比传统的3D打印技术快25~100倍,并且可制造出之前几乎不可实现的超复杂几何结构形状,极大推进了3D打印技术的应用。该技术通过在紫外线对光聚合的触发作用以及氧气对光聚合的抑制作用中找到平衡,可连续作业,实现真正意义的3D打印。采用该技术打印成形的零件特征尺寸最小可小于20微米,比一张纸厚度的1/4还要薄。2016年1月,美国西北大学研究出新的金属3D打印方法——两步法。该方法采用一种由金属粉末、溶剂和粘结剂组成的液态油墨材料,通过注射或挤压工艺打印出坯体,之后在熔炉里烧结。该方法能够打印金属混合物、合金、金属氧化物等多种金属,并使3D打印更快、更便宜、更均匀。

连续液面生长(CLIP)技术

  3D打印制造平台研究步伐加快

  3D打印技术控制系统与平台建设是支持3D打印技术发展的重要基础。美国3D系统公司是全球3D打印技术领导者,在美国空军研究实验室支持下,该公司将与霍尼韦尔公司、诺斯罗普·格鲁曼公司、洛克希德·马丁公司等大型军工企业共同研发高精度闭环先进制造与监控平台,用于制造航空航天零部件,满足飞行器在飞行过程中精度高、功能强、可重复使用的特定需求。

  2015年11月,美国Arevo实验室推出了机器人增材制造平台(RAM),用于超强热塑性复合材料零部件的快速、高效3D打印。该平台将ABB机器人公司的商用6轴机器人系统与熔融沉积成形技术、末端执行器硬件以及一套综合的软件套件集成在一起,实现对高性能碳纤维增强热塑性复合材料零部件的3D打印。2016年2月,美国西亚基公司公布了基于电子束增材制造(EBAM)工艺的金属3D打印系统专用的IRISS闭环控制系统。IRISS是一种沉积层内部实时成像和传感系统,具有实时监控和处理数据的功能,为制造商在较大尺寸的金属3D打印零部件的质量和性能控制方面提供支持。

  3D打印行业标准化进一步完善

  技术标准是3D打印行业发展必不可少的关键环节。随着3D打印技术的兴起,标准管理部门和研究机构开始谋划行业标准并制定相关标准。2015年7月,欧盟的“增材制造标准化支持行动(SASAM)”计划发布了一份增材制造标准化路线图。作为欧洲标准的一个模板,该路线图阐述了标准化对于产业应用及现有增材制造技术标准发展的重要性,明确了标准化与优先关注标准之间的差距。但由于标准研究机构之间缺乏统筹,导致3D打印相关标准在一致性方面出现问题。

  为此,“美国制造”创新研究所与美国国家标准学会于2016年3月联合成立一个跨部门协调机构——“美国制造与美国国家标准学会增材制造标准化协作机构”(AMSC),致力于协调并加速开发全行业的、符合参与机构需求的增材制造标准与规范,促进增材制造企业健康发展。AMSC参与者主要来自私企、设备制造商、材料供应商、政府、学术界、标准开发机构和认证机构等。

  3D打印市场保持快速增长态势

《沃勒斯报告2016》

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