3D打印產業發展火熱,從國家創新中心建設就可以得到驗證。2016年,國家增材制造創新中心開始建設,2020年1月份經過了能力的驗收,可以提供面向各行業產品開發的解決方案,同時進行了關鍵器件和軟件平臺的研發,研發中試的平臺、公共測試的平臺、工程技術服務的平臺能力,昭示出3D打印平臺建設所具備的作用。
根據CCID公布的數據顯示,2019年,中國3D打印應用服務產業結構中,工業領域應用服務產業規模29.23億元,占比達到64%;消費領域應用服務產業規模16.44億元,占比36%。船舶工業作為傳統工業的一大組成部分,近年來也開始接受3D打印的影響。
早在2017年3月,國內首艘3D打印1米級帆船亮相2017上海青少年航模錦標賽,引發了行業人士的熱烈討論。2019年10月,一艘長7.6米、重2268公斤的3D打印船在美國緬因大學(University of Maine)一個實驗室公開亮相,這是全球最大型3D打印機,也是多年以來體積最大的3D打印船和3D打印物,顯示3D打印技術應用于模型和原型樣機制作的前景。
今年11月初,荷蘭萊頓大學的物理學家利用3D打印技術打印出了世界上最小的船只,船長只有30微米,僅比細菌細胞大6倍。研究人員使用掃描電子顯微鏡拍攝這艘船,展示其有一個開放的船艙、一個煙囪,甚至還有小舷窗。尤其令人印象深刻的是,整個模型的厚度只有人類頭發絲直徑的三分之一。該項目的研究人員表示,未來希望將其應用于人體內精準靶向的藥物輸送。
3D打印僅使用建造船舶所必需的材料數量,而不會產生多余的廢料。相比于早期的傳統制造方法,造船的成本將近一步降低,從而間接減少人工成本,縮短建造周期。與傳統制造方法相比,3D打印生產的零件重量更輕。這就意味著船體能夠在保證足夠的強度時速度能夠變得更快,獲得更好的平衡性,降低船體過重、行駛不穩帶來的潛在風險。
從材料角度來看,船舶海工與航空航天對新材料的需求都具有高速、節能、遠航程、輕量化的特點,海洋環境突出問題是腐蝕,而高性能工程塑料及樹脂基復合材料具備突出優勢:比重輕、耐腐蝕性能優異。未來,隨著3D打印在船舶領域應用程度的不斷深入,高性能工程塑料及樹脂基復合材料研發、升級的周期有望進一步縮短。
那么,傳統的制造工藝與增材制造方式到底有何區別呢?概括來講,傳統的減材制造工藝是指利用已有的幾何模型工件,用工具將材料逐步切削、打磨、雕刻,最終成為所需的零件。反觀3D打印,又稱增材制造,是借助于3D打印設備,對數字三維模型進行分層處理,將金屬粉末、熱塑性材料、樹脂等特殊材料一層一層地不斷堆積黏結,最終疊加形成一個三維整體。
有業內人士指出,多品種、小批量生產模式,可以用來修復再制造。像很多的冶金機械、礦山機械,在零件上噴涂一層性能更高的合金,恢復它原來的精度,用很少的代價就可以把貴重的設備全部修復,甚至比新品的性能還能夠有所提高。也包括很多年前的設備,一個零件損壞了,沒有供應商了,用3D打印可以直接來修復。
可以預見的是,隨著經濟快速發展和人們生活水平逐步提高,消費者將越來越追求個性化需求,3D打印將與機器人、自動化設備、智能互聯系統等技術一起,提高制造業生產線的柔性化程度,以更低成本生產定制產品,由此推動傳統制造方式向著個性化、精準化方向轉變。
責任編輯:PSY
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