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3D打印技术能否引领不锈钢制造?

文章点击量:333 发表时间:2016-08-22 14:46:18

何为3D打印?

3D打印,即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

3D打印技术始于20世纪90年代,本质上来说,它的打印原理同日常生活中使用的打印机没什么两样,只是将油墨换成了液态塑料或粉末金属。

3D打印的应用

航天科技:2014年9月底,NASA预计将完成首台成像望远镜,所有元件基本全部通过3D打印技术制造。NASA也因此成为首家尝试使用3D打印技术制造整台仪器的单位。

这款太空望远镜功能齐全,其50.8毫米的摄像头使其能够放进立方体卫星(CubeSat,一款微型卫星)当中。据了解,这款太空望远镜的外管、外挡板及光学镜架全部作为单独的结构直接打印而成,只有镜面和镜头尚未实现。该仪器将于2015年开展震动和热真空测试。

2014年8月31日,美国宇航局的工程师们刚刚完成了3D打印火箭喷射器的测试,本项研究在于提高火箭发动机某个组件的性能,由于喷射器内液态氧和气态氢一起混合反应,这里的燃烧温度可达到6000华氏度,大约为3315摄氏度,可产生2万磅的推力,约为9吨左右,验证了3D打印技术在火箭发动机制造上的可行性。

医学领域:2014年8月28日,46岁的周至农民胡师傅在自家盖房子时,从3层楼坠落后砸到一堆木头上,左脑盖被撞碎,在当地医院手术后,胡师傅虽然性命无损,但左脑盖凹陷,在别人眼里成了个“半头人”。

除了面容异于常人,事故还伤了胡师傅的视力和语言功能。医生为帮其恢复形象,采用3D打印技术辅助设计缺损颅骨外形,设计了钛金属网重建缺损颅眶骨,制作出缺损的左“脑盖”,最终实现左右对称。

2014年8月,北京大学研究团队成功地为一名12岁男孩植入了3D打印脊椎,这属全球首例。据了解,这位小男孩的脊椎在一次足球受伤之后长出了一颗恶性肿瘤,医生不得不选择移除掉肿瘤所在的脊椎。不过,这次的手术比较特殊的是,医生并未采用传统的脊椎移植手术,而是尝试先进的3D打印技术。


房屋建筑:2014年8月,10幢3D打印建筑在上海张江高新青浦园区内交付使用,作为当地动迁工程的办公用房。这些“打印”的建筑墙体是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”,按照电脑设计的图纸和方案,经一台大型3D打印机层层叠加喷绘而成,10幢小屋的建筑过程仅花费24小时。

汽车行业:用3D打印技术打印一辆斯特拉提轿车并完成组装需时44小时。整个车身上靠3D打印出的部件总数为40个,相较传统汽车20000多个零件来说可谓十分简洁。充满曲线的车身由先由黑色塑料制造,再层层包裹碳纤维以增加强度,这一制造设计尚属首创。汽车由电池提供动力,最高时速约64公里,车内电池可供行驶190至240公里。

服装服饰:许多女人深知,遇到一件很合身的衣服是很不容易的事,用3D打印机制作的衣服,可谓是解决女人们挑选服装时遇到困境的万能钥匙。一个设计工作室已经成功使用3D打印技术制作出服装,使用此技术制作出的服装不但外观新颖,而且舒适合体。


3D打印技术能否引领不锈钢制造?

随着3D打印金属部件技术应用于工业规模化生产,增材制造将逐步替代切割制造。我国自主研发的3D打印金属部件技术已经应用于制造航天部件和国产大飞机部件。

我们不妨设想一下,我们只需要将不锈钢粉末放进事先设计好的3D打印机中,然后利用数学建模将需要制造的无缝钢管的管径、厚度、长度确定编制相应的程序。就可打印一根无缝钢管,不论从制造时间还是节约设备、人力成本上来说都具有无法比拟的优势。

如果这一技术能够实现,那么有一天,是否我们只需要将铁矿石等原材料粉碎,放在3D打印机中,就可制造出相应的钢材来,届时,这些污染性极高的高炉炼钢就可被人类淘汰出局。

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