卢秉恒:增材制造推动中国制造业发生颠覆性变化

 行业动态     |      2023-01-01
本文摘要:近日,河北省增材生产产业技术研究院论证会在河北科技大学顺利举行。中国工程院院士卢秉恒认为,作为战略性新兴产业,高端生产尤其是增材生产,终将推展中国制造业再次发生颠覆性变化。 增材生产被国际社会被誉为第三次工业革命的最重要标志,美、英、法、德、日、澳等发达国家都制订了适当的增材生产国家计划。 工信部、科技部明确提出了增进产业发展的措施,制订了《国家增材生产发展前进计划(2014-2020年)》(印发稿),并明确提出了16字发展方针和五大发展方向。

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近日,河北省增材生产产业技术研究院论证会在河北科技大学顺利举行。中国工程院院士卢秉恒认为,作为战略性新兴产业,高端生产尤其是增材生产,终将推展中国制造业再次发生颠覆性变化。  增材生产被国际社会被誉为第三次工业革命的最重要标志,美、英、法、德、日、澳等发达国家都制订了适当的增材生产国家计划。

工信部、科技部明确提出了增进产业发展的措施,制订了《国家增材生产发展前进计划(2014-2020年)》(印发稿),并明确提出了16字发展方针和五大发展方向。  随着制造业全球化及市场的白热化竞争,产品较慢研发已沦为竞争的最重要手段之一。为符合制造业日益变化的客户市场需求,生产技术必需具备低柔性,需要以小批量甚至单件生产顺应市场。

传统金属零件去材或受迫成形生产方法往往工序多、工模具成本高、从设计到零件生产周期长,且对具备简单内腔结构的零件往往无能为力,无法符合新产品的较慢号召生产市场需求。20世纪90年代以来,随着激光技术、计算机技术、CAD/CAM技术以及机械工程技术的发展,金属零件激光增材生产技术在激光熔覆技术和较慢原型技术基础上应运而生,很快沦为较慢成形领域内最有发展前途的先进设备生产技术之一。

本文将主要从激光熔覆和较慢原型技术基础上阐释金属零件激光增材技术的技术原理及特点,并综述其国内外发展和应用于。  激光增材生产技术不仅可实现激光熔覆制取耐用涂层和功能梯度材料,而且可修缮高附加值的金属件和必要生产给定简单结构的金属零部件。随着其成形工艺和装备大大地成熟期和提升,成形材料从钛合金、镍基合金、不锈钢、钴铬合金等成熟期材料种类,大大发售新材料。

通过流形优化设计结构,激光选区熔融技术可生产出有大幅度减低重量的航空航天金属结构件。目前,金属零件激光增材技术面对的主要挑战还包括成形过程形变及变形、材料的组织及性能掌控、质量检测及标准创建等。  产品创意是我国生产行业可持续发展的基础,而较慢成形技术对新产品的研发速度和质量将起着十分最重要起到。金属零件激光增材生产技术首创了一个崭新的设计、生产概念。

它以比较较低的成本、高速造型、可修改性强劲的特点,独有的工艺过程,为提升产品的设计质量、降低成本、延长设计及生产周期,为将产品尽早推向市场获取了有效地的方法,特别是在适合于形状简单的零件。  激光熔覆技术是利用激光束将合金粉末与基体表面很快冷却并熔融,较慢凝结后构成溶解亲率较低、呈圆形冶金融合的表面涂层,从而明显提高基体表面的耐用、耐蚀等性能的表面改性技术,其材料供应方式分预置法和实时送来粉法2种。

该技术具备热影响区小、可取得具备较好性能的支晶微观结构、熔融覆件变形较为小、过程更容易构建自动化等优点,已普遍应用于耐用涂层和新材料制取。若同种金属材料多层熔覆,熔覆层间仍归属于较好的冶金融合,这为生产和修缮高性能颗粒金属零部件获取了可能性。  较慢原型技术是一种基于线性/冲刷成形思想的新型生产技术,是构建计算机、数控、激光和新材料等近期技术而发展一起的先进设备产品研究与开发技术。

其基本过程是将三维模型沿一定方向线性成一系列有序的二维层片;根据每层轮廓信息,展开工艺规划,自由选择加工参数,自动分解数控代码;成形机生产一系列层片并自动将它们连接起来一起,获得三维物理实体。这样将一个物理实体的简单三维加工线性成一系列层片的加工,大大降低了加工可玩性,且成形过程的可玩性与待成形的物理实体形状和结构的复杂程度牵涉到。

该技术的主要特点有:低柔性,可以生产给定简单形状的三维实体;CAD模型必要驱动,设计生产高度一体化;成形过程需要专用夹具或工具;需要人员介入或只需较较少介入,是一种自动化的成形过程;成形全过程的较慢号召,合适现代白热化的产品市场。较慢原型技术有20多种,其典型技术还包括立体印刷(StereoLithographyLOM)、熔融沉积成型(FusedDepositionModeling,FDM)、选择性激光工件(SelectiveLaserSintering,SLS)等。然而,不受成形原理与工艺设备的制约,早期较慢原型技术不存在着可怕的局限性,即不能生产出有少数几种材料的原型,如光敏树脂、塑料、纸、特种蜡及聚合物外壳金属粉末等,这些材料在密度和性能上与所市场需求的金属功能零件差距太远,一般不能作为原型看样和对设计、组装展开检验,还无法作为最后功能性零件或模具必要用于,这大幅度巩固了制造业使用该技术延长新产品开发周期、节省研发费用、减少产品开发风险的完整想法和动机,大大容许了其在现代装备制造业中的推广应用。

  金属零件激光增材生产技术以高功率或高亮度激光为热源,逐级熔融金属粉末或丝材,必要生产出有给定简单形状的零件,其实质就是CAD软件驱动下的激光三维熔覆过程。该技术具备如下独有的优点:(1)生产速度快,节省材料,降低成本;(2)不须要使用模具,使得生产成本减少15%~30%,生产周期节省45%~70%;(3)可以生产用传统方法难以生产甚至无法生产的形状简单的功能金属零件;为代表,粉末材料预先铺展在沉积区域,其层薄一般为20~100m,利用高亮度激光按照预先规划的扫瞄路径轨迹逐级熔融金属粉末,必要清净成形出有零件,其零件表面仅有需光整才可满足要求,被称作激光选区熔融增材生产技术。


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