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重大装备制造模式优化靠什么?金属3D打印再制造技术走一波

3D打印的触角,如今已延伸到世界许多国家和地区。由于具备传统成形制造技术所不具备的变革性优势,3D打印技术已经成为当前装备先进制造、结构设计和新材料等技术领域的热点方向,许多发达国家也纷纷将其列入国家发展战略。在美英等国,3D打印技术的应用已覆盖多个场景。大到赛车、飞行器,小到项链、手机壳,各领域或多或少都用到了3D打印技术。

在我国,3D打印技术发展迅速,给相关产业转型升级注入了许多新气息。近两年,国内3D打印技术取得长足发展,应用主要集中于增材制造和再制造领域。而零部件的制造和再制造,也为3D打印“大展武艺”提供了机会。零部件的再制造和制造有明显区别,再制造是在废旧基体(工件)上进行增材制造,对损伤的基体进行修复,使其恢复原有尺寸和性能。

从技术层面来看,基于激光定向能量沉积技术的金属3D打印技术,可较好地克服实际生产中规格多、成本高、批量小的再制造生产难题,实现多型号柔性制造和低成本的产业化应用。值得一提的是,金属3D打印技术还可完成增材修复和表面强化处理,这样就既简化了工艺、提高了效率,又降低了成本,为企业减负。

借助金属3D打印后,产品制造和修复所能达到的较佳效果也是业内人士有目共睹的。综合来看,金属3D打印可以使大型、复杂金属构件具有成分均匀、晶粒细小、结构致密的快速凝固组织,并能方便地合成制备出传统冶金制备技术无法制备的新一代金属结构新材料。细分而言,目前金属3D打印技术主要有“粉床选区熔化”技术和送粉/送丝“熔化沉积”技术两类。其中,“粉床选区熔化”技术适合小型、复杂构件的制造。

值得欣喜的是,目前国内企业已经开始大胆迈步,积极研发3D打印前沿技术。近日,由首钢机电公司和首钢技术研究院联合攻关的金属3D打印再制造技术,成功应用于股份公司助卷辊、层流辊、轧机牌坊、大齿轮里孔层流辊、西马克液压缸活塞杆、热轧支撑辊轴承座等多个项目,使设备使用寿命提高数倍。

对于金属3D打印再制造技术的未来,许多业内人士也满怀信心。未来如果利用金属3D打印技术生产整体、大型、复杂高性能、轻量化构件,一架大型飞机的机身结构零部件数量可能仅需数百个,这样就能进一步降低飞机自身的结构重量。今后利用金属3D打印技术配合模拟仿真、自动化等技术,可能会使飞机的研制生产周期呈现数量级降低。

作为工业界塔顶上的璀璨明珠,航空航天制造领域集成了一个国家几乎大部分的前沿技术,是国家战略计划得以实施的重要保障。而在这一领域,3D打印存在着十分广阔的应用空间。据市场调研机构ResearchandMarkets预测,2017-2021年期间全球商用航空3D打印市场将以23%的复合增速增长。

逐步达到我国战斗机和国产大飞机等高端制造的需求、制造航空航天高端部件,已然成为金属3D打印的使命担当。在国防建设、航空武装领域,人们都期待金属3D打印能够乘风破浪、崛地而起。而国家强大的重工业支撑能力的形成,也将为3D打印各类技术的扎实落地提供坚实的保障。

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