一篇文章搞懂智能制造核心技术:增材制造(内附系列课程&丰富资料)
后厂造 2022-08-06
随着增材制造技术的发展，我们似乎已进入一个万物皆可3D打印的时代。增材制造技术在建筑、工程建造（AEC）、工业设计、医疗、航空航天、汽车、国防军工等各行各业均有应用。更是被认为会成为制造业的主流。增材制造又称3D打印，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。经过多年的发展，我国增材制造技术在许多领域已达到国际先进水平。增材制造几乎可以打印任何三维形状，设计自由度高，支持定制设计，使设计者能够自由地创造出比传统替代品性能更好或成本更低的零件。例如，空中客车公司生产的一个增材制造的钛合金支架比之前的零件轻30%，而不影响性能或耐久性。目前3D打印设备精度可控制在0.3mm以下。例如在建筑修缮领域，传统的大木作由人工制作完成，精度难免有误差，而3D打印的电脑三维模型以毫米为计算单位，在精度方面远远高于传统的修缮方式。
由于3D打印不需要模具或固定工具，一般几个小时甚至几十分钟就可以完成一个模型的打印，非常适合大规模定制。因为消除了耗时的工具制造和加工操作过程，加快了产品开发和生产，可以有效缩短上市时间。与传统制造业的大规模、低精度相比，3D打印技术更适合应用于对零部件要求比较高的领域，如航空航天领域。2015年，我国成功研制出首台航天多激光金属3D打印机，用于卫星或飞机等精密零件的制造。经过测试，这些3D打印的零件性能满足要求。2016年，中科院成功研制中国首台空间3D打印机，并且完成了抛物线失重飞行试验；美国也致力于将3D打印运用到无人机和飞行器的产品升级中。将3D打印机送上太空，可用作打印维修工具及维修用的精密零件，这样既可减少飞船承重，又可降低维修飞船的难度。目前3D打印在汽车研发环节应用较多，主要应用于试验模型和功能性原型，例如整车的油泥模型，车身、底盘、同步器等零部件开发，还有内外饰小批量生产等。早前，日本丰田汽车公司与克莱姆森大学国际汽车研究中心研发的概念车款-cu-icar，其车型的仪表盘面板、中控面板以及通风口都可以通过3D打印完成。宝马也曾亮相过一辆“宝马i8 Roadster”，该车最大亮点就是，采用了铝合金材质的3D打印金属敞篷软顶支架，以及3D打印车窗导轨，重量更轻、刚性更佳。这一创新组件应用，还让宝马赢得了2018年Altair Enlighten奖。CELESTIQ是凯迪拉克推出的一款旗舰级电动轿车，将于明年上市，CELESTIQ将是在通用汽车全球技术中心制造的第一辆量产车，这个中心自1956年5月落成以来一直是公司工程和设计工作的中心。同时，CELESTIQ将是通用汽车生产的所有车辆中3D打印部件数量最多的一款，超过100个。生物3D打印是3D打印技术中独特的一个分支，是由3D打印技术与医学、生物材料、计算机技术相结合的新技术，可以针对患者特定的解剖结构、生理功能和治疗需求，制造人工植入物、组织器官和医疗器械等生物医学产品。3D打印现在已经进军体外骨骼打印，旨在辅助残疾人士与肌肉萎缩人士提升行动能力。经3D打印制作的轻量级体外骨骼可以辅助用户站立及走动。科研人员采用3D打印技术配合人体自身细胞，使用加入细胞混合物凝胶的可生物降解脚手架， 逐层构建出了肾脏。这项技术还帮助一个孩子成功移植了人工膀胱。美国科学家成功利用3D打印技术制作出了能够精确复制疑难并发症患者的心脏解剖结构的人体心脏模型，用于医生术前研究患者心脏结构。 西门子用增材制造设备生产的直径108mm叶轮零件已安装在克尔斯科核电站的水泵上，具有很高的安全和可靠性标准。 西班牙的一家公司推出全球首款3D食物打印机，可以“打印”出甜品、汉堡等。黄河干流上游的青海羊曲水电站将采用3D打印的相同增材制造工艺，「逐片」建造。工程参与者是无人驾驶的挖掘机、卡车、推土机、摊铺机和压路机，全部由AI规划与控制。增材制造技术改变了传统的制造方式，为复杂金属结构功能件的直接制造提供了新思路，对于制造业而言有着广阔的应用前景，将和众多传统加工制造技术手段一样，成为现代制造的重要工艺。并与传统制造融为一体，缩短产品生产周期，降低生产成本和提高产品生产效率。为了更全面地了解增材制造技术，掌握先进的解决方案，后厂造官网上线了增材制造系列课程及相关资料，如下图
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