七月,我們親眼目睹了世界3D打印前沿技術的各種"偉大突破"。從我國華中科技大學的"鑄鍛焊一體化3D打印技術"到全球首例3D打印人工椎體的植入,再到雷神公司對3D打印導彈系統(tǒng)的前沿性探索。這些實際案例的成功應用,不得不令人嘆服3D打印日漸"噴發(fā)"的巨大潛力。
1."鑄鍛焊一體化"3D打印新技術誕生
前不久,由我國華中科技大學機械學院張海鷗教授主導研發(fā)的一項金屬3D打印技術"智能微鑄鍛",即在3D打印技術中加入鍛打技術,能生產(chǎn)結(jié)實、耐磨的金屬產(chǎn)品,打破了3D打印行業(yè)存在的最大障礙,有望開啟人類實驗室制造大型機械的新篇章。
雖然,常規(guī)的金屬3D打印技術解決了傳統(tǒng)制造技術的眾多弊病。但常規(guī)3D打印同樣存在致命缺陷:一是沒有經(jīng)過鍛造,金屬抗疲勞性嚴重不足;二是制件性能不高;三是存在氣孔和未融合部分;四是大都采用激光、電子束為熱源,成本高昂。因而形成了"中看不中用"無法高端應用的局面。
為解決這一世界性難題,張海鷗團隊經(jīng)過十多年潛心攻關,研制出微鑄鍛同步復合設備創(chuàng)造性地將金屬鑄造、鍛壓技術合二為一,實現(xiàn)了首超西方的微型邊鑄邊鍛的顛覆性原始創(chuàng)新,從而大幅提高了制件強度和韌性,提高了構(gòu)件的疲勞壽命和可靠性。不僅能打印薄壁金屬零件,而且能打印出大壁厚差的金屬零件,省去了傳統(tǒng)巨型鍛壓機的成本。據(jù)悉,這是世界上首次突破這種技術。
2.世界首個3D打印定制人工椎體植入
最近,北京大學第三醫(yī)院成功為一名骨科脊索瘤患者切除五節(jié)段脊椎腫瘤,并且利用了世界首個3D打印多節(jié)段胸腰椎植入物完成長達19厘米大跨度椎體重建手術。據(jù)悉,自2009年北京大學第三醫(yī)院將3D打印技術引入骨科領域以來,經(jīng)過跨學科、跨領域合作,歷經(jīng)多年的研制及臨床觀察。
而就在今年5月6日,全球首發(fā)金屬3D打印人體植入物——人工椎體誕生并獲CFDA注冊批準,標志著在3D打印植入物領域,我國已居世界領先水平,中國制造將造福更多患者。而產(chǎn)品國產(chǎn)化后也將打破國外產(chǎn)品對高端市場的壟斷,大幅降低價格,為患者節(jié)約大筆醫(yī)療支出,對推動整個3D打印產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展具有里程碑式意義。
3.殲20殲31關鍵部件利用"鑄鍛焊一體化"3D打印技術
據(jù)悉,日前中國公布的最先進的3D打印技術---"鑄鍛焊一體化"3D打印,已經(jīng)用于制造中國第五代戰(zhàn)斗機殲-20和殲-31的關鍵部件的制造。
據(jù)了解,這項技術將3D打印,鑄造和鍛造工藝融合在一起,不僅可以加工出高質(zhì)量的零部件,還可以大幅減低生產(chǎn)成本。因此,這項技術幾乎對所有行業(yè)都會產(chǎn)生作用。中國航空工業(yè)專家是這項技術的最先使用者,正在運用3D打印生產(chǎn)中國第五代戰(zhàn)斗機的關鍵部件。這些戰(zhàn)斗機包括中國成飛工業(yè)集團研發(fā)的殲-20和中國沈飛工業(yè)集團研發(fā)的殲-31。
而參與隱形戰(zhàn)斗機生產(chǎn)并不是中國第一次將3D打印技術用于軍事行業(yè)。在此之前,中國已經(jīng)于2015年初在軍艦上使用了該技術,不過只涉及到緊急修理層面。而新型3D打印技術已經(jīng)可以生產(chǎn)關鍵零部件,更為高效和可靠。
4.歐航局3D打印先進制造實驗室正式成立
2016年7月19日,歐洲航天局(ESA)自豪地宣布了成立了一家新的先進制造實驗室,該實驗室將為了未來的太空任務而致力于3D打印和其他先進制造技術的研究。
據(jù)歐航局局長General Jan Woerner表示,在過去幾年中,他們已經(jīng)提出幾個與太空3D打印有關的大膽計劃,包括月球上建立一個3D打印的基地等。而歐航局的這座先進制造實驗室位于牛津郡Harwell,隸屬于科技設施委員會(STFC)的Rutherford Appleton 實驗室(RAL),預計將成為歐航局把上述計劃變成現(xiàn)實的道路上邁出的重要一步。
5.雷神公司"3D打印導彈"新進展
近日,在美國亞利桑那州Tucson,雷神(Raytheon)公司設計部門的工程師們正在對3D打印的導彈部件進行測試。這家美國國防承包商認為,盡管如今增材制造還只能取代某些部件的制造,但有一天它可以3D打印整個導彈。
據(jù)了解,自從最近購買了一套商業(yè)3D打印機之后,雷神公司幾乎沒有機會關上機器,該公司的設計工程師團隊一直在嘗試用各種新的方式來制造導彈部件。雷神導彈系統(tǒng)公司總裁Taylor Lawrence認為,3D打印機將很快被用在前線為導彈提供零部件,這將改變戰(zhàn)術,消除供應鏈問題,極大地加快備件更換過程。
然而,在此期間,工程師必須確定哪些導彈部件可以比較安全有效地使用3D打印來替代。目前已經(jīng)確認的只有少數(shù)零部件,但雷聲公司正試圖完全跳出來,在更高的角度來考慮整個制造過程的時間和成本的削減。該公司甚至正在研究其導彈制導系統(tǒng)、印刷電路,以及雷達微波組件應用3D打印技術的可能性