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      1. 行業資訊
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        西安交大盧秉恒院士:3D打印如何突破高端制造的瓶頸

        發布者:jxsh  人氣:

         

        ?       什么是3D打印技術?

        ?       3D打印有哪些優勢?

        ?       3D打印究竟可以解決哪些制造業難題?

        ?       如何用3D打印技術為中國制造業培養新的競爭優勢?

        ?       3D打印技術與生命科學結合后,會為人類創造怎樣樣的奇跡?

        ?       3D打印能夠實現大規模的太空制造嗎?

         

          213日晚,中國工程院院士,西安交通大學教授、國家增材制造創新中心主任盧秉恒做客央視財經頻道《中國經濟大講堂》,為我們深度解讀3D打印如何突破高端制造的瓶頸?

         制造技術按照在制造過程中材料質量的增加或減少,可分為三種技術。

          什么是3D打印

          1、等材制造技術

          就是經常說的鑄造、鍛壓、焊接等方法,在制造過程中間基本上是按照砂型或者模具來進行成型的,質量在制造過程中并不發生變化。

          2、減材制造

          減材制造也稱為機械加工,是把毛坯材料按照圖紙來切削成小的零件。

          3、增材制造

          3D打印在制造過程中是將材料一點一點加起來的,因此3D打印也叫增材制造。

          3D打印技術起源于20世紀80年代初,其原理是將計算機設計出的三維模型分解成一系列平面切片,通過激光電子束、粒子束等能源將材料固化熔融,而一層層累加,最終形成三維結構的物體。這種新型的制造技術可以不受環境和場地的限制,制造出任意結構復雜精益的產品,幫助人們實現傳統技術難以實現的產品制造

          3D打印的優勢

          1、讓高端制造省錢又省力

           像航空航天、交通運輸、高鐵汽車,都需要把裝備做到輕量化。用切削加工來去實現的話,95%97%的材料被加工掉了,而3D打印就是哪些地方需要材料,就把材料加在哪里,是材料節約型的制造。

          2、制造復雜精密設備手到擒來

          3D打印技術可以進行任意復雜形狀的設計制造。

          3、讓產品開發簡單快捷

          3D打印適應各種個性化定制制造需求,不需要專門的工裝卡具模具,現在火箭整個殼體,火箭的連接環、燃料儲箱、捆綁支架,都已經用3D打印制造,也包括飛機的機翼、導彈的殼體。天問號有幾百個零件也是3D打印成功的。

          4、“萬物”皆可打印

          3D打印技術可以適用各種材料,包括非金屬材料、金屬材料、陶瓷、復合材料等,越來越多的材料被研究用于3D打印,滿足各種工程的需要。金屬材料經過3D打印,打印出來的零件的強度、韌性遠高于鑄件,幾乎和鍛件差不多,有些性能甚至領先于鍛件。

          3D打印補短板

          中國制造業的短板,我們都進行過充分的分析,首先中國制造業的產品基本上是低價位的或者中低價位的,占據價值鏈的中低端。高端的復雜的競爭不過國外,往往是生產能力很強,但是新產品開發的太慢太少。而一半以上產品的價值是由創新設計所決定的,有了3D打印技術,就可以大大加快自主創新進程。

          1、加快實現產品的創新研發

          用傳統的制造難以實現的設計,在運用3D打印技術后,可以加快實現新產品的開發進程。

          2、加速高端裝備的開發迭代

          3D打印技術為制造個性化、復雜的產品,提供了一個非常好的工具。在這個工具支撐下,高端裝備的開發和迭代的速度就會大大加快。所以它成為一個高端制造業的競爭的“神器”。

          3、提高戰略性新興產業競爭力

          我國的戰略性新興產業在興起,它在國民經濟占的GDP比重也越來越高。3D打印也就是增材制造,可以使制造業更新換代更加具有競爭力。

          4、為個性化定制提供解決方案

          3D打印為中以3D打印為代表的數字化增材制造技術被提升到國家戰略層面,2015年增材制造被列入中國制造2025需要加快研發的前沿技術裝備行列。2016年國家啟動實施了增材制造和激光制造重點研發專項,旨在打造3D打印技術的創新體系,支撐我國高端制造業發展。

          13D打印讓我國大型飛機承載結構設計趕超國外

          中國制造正在從跟蹤仿制走向自主可控,現在很多方面都做到了。我國3D打印技術在大型飛機承載件上的應用已經走在了國際前列。

          2、自主研發核心技術避免“卡脖子”風險

          在增材制造一些核心器件上,尤其是核心軟件方面,我們都作了開發,所以就避免了現在中國制造業的短板。

          3、從小到大不斷突破制造極限

          3D打印制造的大型設備,我們做的尺寸的大小和我們應用的程度,跟國外幾乎不相上下,有些我們還超過了國外。

          4、增減結合讓產品更優質

          我們的創新,是把增材和減材在一臺設備上完成了,它的機體是五軸聯動的數控機床,把一個打印頭和切削頭同時都集成一起,軟件也是我們自己開發的,這樣制造出來的零件,就是能夠達到我們工業切削加工所需要的精度和光潔度。

          53D打印讓制造業迎來新時代

          3D打印形成批量化的制造,尤其是多品種小批量產品制造的時代已經到來。

          6、增材制造是創新的驅動器

          為了促進制造業的發展,我們也建立了制造業的創新中心,它的主要任務就是完成4級到7級成熟度之間的技術研發。由用戶定義,我們應該開發哪些技術,用戶急需哪些技術,這樣來使我們的開發更能夠順利的推向產業化

          3D打印與生命科實現生物3D打印新技術的突破和應用,成為科學家們的追求。

          13D打印從創新到創生

          3D打印也支持我們一些科技的革命,就是我們可以通過細胞打印,通過器官再創和基因改造,來打印出我們人體的器官,來服務我們人的健康。那么我們怎么樣把3D打印技術用于精準醫療呢?例如我們有一個病人受了外傷了,我們就把他的CT的數據,用一個軟件叫反求物軟件,把它破損那一塊兒,給它重新設計出來,通到我們的3D打印機中去,我們就可以把這塊骨頭修補出來。

          23D打印讓人造器官不再是夢

          以色列它已經研究了能夠跳動的心臟。更大的難題是怎么樣使我們人造的這些器官,雖然它能活了,但是它還沒有真正的活起來,真正的活起來必須和我們心臟的血管有效地聯系起來,必須和我們人體的神經聯系起來,必須你這些神經還都能夠受我們大腦中樞神經的指揮。所以就是血管化的問題和神經化的問題,是我們做人造的活性器官可能最大的一個障礙。當然了也有材料方面的問題,也有一個器官的多種細胞的生長問題,生長或者控制這些規律,所以這些都需要交叉學科的研究。我認為在不久的將來,這些東西都可以實現。太空中的3D打印實現生物3D打印新技術的突破和應用,成為科學家們的追求。

          13D打印從創新到創生

          3D打印也支持我們一些科技的革命,就是我們可以通過細胞打印,通過器官再創和基因改造,來打印出我們人體的器官,來服務我們人的健康。那么我們怎么樣把3D打印技術用于精準醫療呢?例如我們有一個病人受了外傷了,我們就把他的CT的數據,用一個軟件叫反求物軟件,把它破損那一塊兒,給它重新設計出來,通到我們的3D打印機中去,我們就可以把這塊骨頭修補出來。

          23D打印讓人造器官不再是夢

          以色列它已經研究了能夠跳動的心臟。更大的難題是怎么樣使我們人造的這些器官,雖然它能活了,但是它還沒有真正的活起來,真正的活起來必須和我們心臟的血管有效地聯系起來,必須和我們人體的神經聯系起來,必須你這些神經還都能夠受我們大腦中樞神經的指揮。所以就是血管化的問題和神經化的問題,是我們做人造的活性器官可能最大的一個障礙。當然了也有材料方面的問題,也有一個器官的多種細胞的生長問題,生長或者控制這些規律,所以這些都需要交叉學科的研究。我認為在不久的將來,這些東西都可以實現。

         

         

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