3D打印進入高端制造 顯著降低成本和時間
2013-10-22 09:50 來源：元器件交易網 責編：陳莎莎
- 摘要：
- 在不久前舉行的2013中關村論壇年會上，北京航空航天大學教授王華明表示，我國高性能大型金屬構件增材制造/3D打印技術研究和應用走在國際前列，這一技術對于提升我國重大高端裝備的研發、制造水平意義重大。
【CPP114】訊：在不久前舉行的2013中關村論壇年會上，北京航空航天大學教授王華明表示，我國高性能大型金屬構件增材制造/3D打印技術研究和應用走在國際前列，這一技術對于提升我國重大高端裝備的研發、制造水平意義重大。未來，3D打印技術在高性能金屬材料關鍵構件制造領域擁有廣闊的發展空間。
3D打印作為一種新的制造技術，不僅是新產品研發的重要手段，更可提高裝備制造技術水平和性能。每種技術都有它的適用范圍。高性能金屬零件的3D打印，對重大高端裝備制造具有重要價值，因為它可直接生產裝備中的零件。
新材料和制造業密切結合，是裝備制造業的基礎，其對未來的影響會越來越大。從大的領域說，高性能金屬構件的增材制造，其核心就在于控制增材制造過程獲得高性能高品質材料的構件。基于3D打印技術的高性能金屬材料制造將為我國航空航天裝備制造業帶來比較大的價值。國家大飛機科技重大專項的實施，也為增材制造技術在航空工業的應用提供了發展機會。
3D打印進入航空制造領域
據國資委網站最新消息，中國航天科工六院41所攜手國內3D打印設備商，首次利用3D打印技術生產出了固體火箭發動機環形點火藥盒殼體，并順利通過點火驗證試驗，標志著41所已具備將3D打印技術應用于發動機環形點火藥盒殼體生產的能力。
3D打印解決了點火裝置復雜三維造型“看得見、摸不著”的問題，極大縮減了研制與生產周期，降低了成本，減少了材料浪費，最重要的是能夠制造出一些傳統生產技術無法制造出的點火裝置殼體外形，有效推進了點火裝置設計技術的發展。
就在今年7月美國航空航天局（NASA）成功試驗了有史以來第一個3D打印的火箭發動機部件。用3D打印技術制造配件耗時縮短，成本降低，優勢明顯。美國航空航天局表示，加利福尼亞州的航空噴氣發動機-洛克達因公司（AerojetRocketdyne）采用“選擇性激光熔化”技術實現這一壯舉。首先，利用高能激光束將金屬粉末熔化，再根據計算機設計的噴嘴三維模型將其“打印”出來。此次進行試驗的噴嘴尺寸要比實用的噴嘴略小，但已經足夠進行溫度和壓力的測試。
和傳統工藝相比，新技術耗時短，成本低。火箭噴嘴對尺寸的要求極為精確，過去需要一年才能完工。不過，采用“選擇型激光熔化”技術，耗時不到4個月就成功打印出噴嘴，生產成本也降低超過七成。美國航空航天局表示這項技術或可更有效的生產火箭發動機，為美國公司節省時間和金錢。3D打印技術能顯著降低零部件的生產時間和成本，可能帶來重大變革。
3D打印制造人體器官錢景無限
3D打印機可以用于制作人工氣管，因為3D打印機很容易生產可以組成器官管狀結構的環。研究人員們使用了生物相容性塑料材料打印這種氣管，并且在小豬身上做了測試。
2012年的一月，英國外科醫生們在一名病人卡伊巴的肺部植入了一個3D打印的氣管，使他的呼吸道保持暢通。幾年之后，這個人造氣管會在體內自行溶解，到那時候卡伊巴自身的支氣管就可以發育到能夠維持正常呼吸的水平。
密歇根大學的格倫·格林（GlennGreen）醫生和他的同事們認為3D打印機可以用于制作人工氣管，因為3D打印機很容易生產可以組成器官管狀結構的環。研究人員們使用了生物相容性塑料材料打印這種氣管，并且在小豬身上做了測試。
究團隊先給卡伊巴的呼吸道做了CT掃描，用得到的數據打印出了一個模具。然后，他們利用這個模具制造了一個合適的、柔韌的套筒來固定呼吸道。最后一步就是將他的支氣管組織縫在這個套筒內，該手術需要獲得美國食品及藥品管理局（U.S.FoodandDrugAdministration）的應急使用許可。“裝上這個套筒之后，我們第一次看到他的肺動了起來，”格林說。3D打印的醫療設備以及人體部件的應用才剛剛起步，但是格林相信這項技術有著“巨大的潛力”。
用3D打印技術培育人體器官是再生醫學領域的一大熱門，目前正不斷取得進步。借助于這項技術，科學家能夠培育出仿真度極高的人造耳朵和鼻子等面部器官。隨著研究的深入和技術的繼續進步，他們將最終培育出可以進行移植的人造肺以及其他器官。現在，維克森林大學的3D打印機已經打印出腎臟原型。在其他一些實驗室，科學家也在研究如何利用可降解支架培育人造心臟、肺部、肝臟和腎臟，讓“定制移植”成為一種可能。
3D打印作為一種新的制造技術，不僅是新產品研發的重要手段，更可提高裝備制造技術水平和性能。每種技術都有它的適用范圍。高性能金屬零件的3D打印，對重大高端裝備制造具有重要價值，因為它可直接生產裝備中的零件。
新材料和制造業密切結合，是裝備制造業的基礎，其對未來的影響會越來越大。從大的領域說，高性能金屬構件的增材制造，其核心就在于控制增材制造過程獲得高性能高品質材料的構件。基于3D打印技術的高性能金屬材料制造將為我國航空航天裝備制造業帶來比較大的價值。國家大飛機科技重大專項的實施，也為增材制造技術在航空工業的應用提供了發展機會。
3D打印進入航空制造領域
據國資委網站最新消息，中國航天科工六院41所攜手國內3D打印設備商，首次利用3D打印技術生產出了固體火箭發動機環形點火藥盒殼體，并順利通過點火驗證試驗，標志著41所已具備將3D打印技術應用于發動機環形點火藥盒殼體生產的能力。
3D打印解決了點火裝置復雜三維造型“看得見、摸不著”的問題，極大縮減了研制與生產周期，降低了成本，減少了材料浪費，最重要的是能夠制造出一些傳統生產技術無法制造出的點火裝置殼體外形，有效推進了點火裝置設計技術的發展。
就在今年7月美國航空航天局（NASA）成功試驗了有史以來第一個3D打印的火箭發動機部件。用3D打印技術制造配件耗時縮短，成本降低，優勢明顯。美國航空航天局表示，加利福尼亞州的航空噴氣發動機-洛克達因公司（AerojetRocketdyne）采用“選擇性激光熔化”技術實現這一壯舉。首先，利用高能激光束將金屬粉末熔化，再根據計算機設計的噴嘴三維模型將其“打印”出來。此次進行試驗的噴嘴尺寸要比實用的噴嘴略小，但已經足夠進行溫度和壓力的測試。
和傳統工藝相比，新技術耗時短，成本低。火箭噴嘴對尺寸的要求極為精確，過去需要一年才能完工。不過，采用“選擇型激光熔化”技術，耗時不到4個月就成功打印出噴嘴，生產成本也降低超過七成。美國航空航天局表示這項技術或可更有效的生產火箭發動機，為美國公司節省時間和金錢。3D打印技術能顯著降低零部件的生產時間和成本，可能帶來重大變革。
3D打印制造人體器官錢景無限
3D打印機可以用于制作人工氣管，因為3D打印機很容易生產可以組成器官管狀結構的環。研究人員們使用了生物相容性塑料材料打印這種氣管，并且在小豬身上做了測試。
2012年的一月，英國外科醫生們在一名病人卡伊巴的肺部植入了一個3D打印的氣管，使他的呼吸道保持暢通。幾年之后，這個人造氣管會在體內自行溶解，到那時候卡伊巴自身的支氣管就可以發育到能夠維持正常呼吸的水平。
密歇根大學的格倫·格林（GlennGreen）醫生和他的同事們認為3D打印機可以用于制作人工氣管，因為3D打印機很容易生產可以組成器官管狀結構的環。研究人員們使用了生物相容性塑料材料打印這種氣管，并且在小豬身上做了測試。
究團隊先給卡伊巴的呼吸道做了CT掃描，用得到的數據打印出了一個模具。然后，他們利用這個模具制造了一個合適的、柔韌的套筒來固定呼吸道。最后一步就是將他的支氣管組織縫在這個套筒內，該手術需要獲得美國食品及藥品管理局（U.S.FoodandDrugAdministration）的應急使用許可。“裝上這個套筒之后，我們第一次看到他的肺動了起來，”格林說。3D打印的醫療設備以及人體部件的應用才剛剛起步，但是格林相信這項技術有著“巨大的潛力”。
用3D打印技術培育人體器官是再生醫學領域的一大熱門，目前正不斷取得進步。借助于這項技術，科學家能夠培育出仿真度極高的人造耳朵和鼻子等面部器官。隨著研究的深入和技術的繼續進步，他們將最終培育出可以進行移植的人造肺以及其他器官。現在，維克森林大學的3D打印機已經打印出腎臟原型。在其他一些實驗室，科學家也在研究如何利用可降解支架培育人造心臟、肺部、肝臟和腎臟，讓“定制移植”成為一種可能。
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