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§3D打印为何物(第5页)

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1994年,国内第一台基于薄材纸的LOM样机由快速制造中心研制出,1995年在北京机床博览会上引发巨大反响。

LOM技术制作冲模,大大缩短生产周期,相比传统方法,节省了大约二分之一的成本。

在此阶段,光固化技术、分层实体制造等技术蹒跚起步,在打印产品模型和铸造用蜡模等领域开始使用,但尚未直接制作出功能零件。

2.直接制造

1995年,西北工业大学教授黄卫东在学生做激光熔覆实验上得到启发,提出了一个新想法:结合3D打印技术和同步送粉激光熔覆,形成一种新技术;这种技术能够用于直接制造致密金属零件,可以承载高强度力学的载荷,适合用于生产飞机发动机零件。

1997年,航空科学基金首次设立重点项目,在评审组长左铁钏的支持下,黄卫东团队的“金属粉材激光熔凝的显微组织与力学性能研究”

项目,顺利得到通过。

同年,国家自然科学基金对黄卫东的激光定向凝固研究项目也进行了资助。

2000年以后,对于激光立体成型的立项,国家自然科学基金、863计划、973计划等也开始支持。

这个研究成果,很快应用在新型航空发动机的研制中。

2001年,关于激光立体成型的源头创新,黄卫东团队申请了中国的第一批专利。

到目前,已获12项激光立体成形的材料、工艺和装备等相关的国家发明和实用新型专利。

对于这方面的研究工作,基于快速自由精确成型和高强度控制的目标,并以同步实现这两个目标为总体思路,北京有色金属研究总院、华中科技大学、清华大学、北京工业大学和北京航空航天大学等先后开始展开。

1998年,华中科技大学快速制造中心引进了选择性激光烧结技术和选择性激光熔化技术,这两项技术由史玉升专门负责。

目前这是能够直接得到金属件最成功的方法,具有典型的代表性的就是美国3D Systems公司采用的粉末烧结技术——金属粉末和有机黏结剂相混合。

史玉升使用聚苯乙烯粒料替代尼龙粉末作为激光烧结材料,从而解决了研发激光烧结设备及其合适的粉末材料的课题,并于1999年造出了第一个产品——计算机鼠标外壳。

2010年,史玉升研制出工业级的1.2米×1.2米快速制造装备,超越了美国3D Systems公司和德国EOS公司的同类产品,成为全球该类装备的最大工作面。

如今,1.4米×1.4米工作面的快速制造装备正在研制中,以满足重要行业整体快速制造大型复杂制件的要求。

另外,基于航空发动机和大型飞机等国家重大战略需求的考虑,对于相关关键构件激光成型工艺、成套装备和应用关键技术,北京航空航天大学教授王华明团队在国际上实现了首次的全面突破,使得中国成为目前全球唯一掌握大型整体钛合金关键构件激光成型技术、并对装机工程成功实现应用的国家。

1998年,清华大学的颜永年又将生命科学领域引入快速成形技术,“生物制造工程”

学科概念和框架体系即是由其提出的。

2001年生物材料快速成型机被研制出,这为制造科学提出了一个新的发展方向。

之后,生物制造被西北工业大学、华中科技大学等多家单位看成重要的方向。

2001年,西安交通大学与第四军医大学合作完成了世界首例人类下颌骨3D打印修复手术。

3.产业化难题

相对于科研的艰难推进,3D打印技术在中国的商业推广更为艰难。

华中科技大学教授史玉升最开始推广3D打印技术时曾被当作“骗子”

后来,经过多次参加各种交流会,史玉升的团队派教师、博士后和研究生到生产现场,寻求与企业通力合作,努力与企业里的技术人员一起攻关,使得这项成果逐步获得企业的认可。

到2011年,史玉升团队的3D打印设备才被更多企业接纳,尤其是被欧洲空客公司等单位选中,联合承担了欧盟框架下的七个项目,为欧洲航天局和空客等单位,制作卫星、飞机、航空发动机用大型复杂钛合金零部件的铸造蜡模。

但是,2011年中国装机量仅占全球9%的份额。

虽然中国的3D打印技术在某些领域已经领先全球,但商业化滞后、规模较小,尚未形成产业链。

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