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不列颠地主的博客  
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谈谈"3D打印"技术
   


本月接到过两次会议通知,中国在四川德阳举办"三D打印"技术的技术博览会,其中列了近十位"主题演讲",受邀的演讲者多是"国家千人" (注: 国家千人计划的受聘者),包括作者的一位于数年前回国效力的老朋友。仔细一看,中国数所主要的工科大学  (今后“院校"这个词被消失了) 几乎无一例外地增设了这个岗位。这个话题值得谈一谈,尽管作者不搞这个。

这个名词是"喷墨打印"的概念延伸,本人定义它是以平面打印的方式制造三维的固体部件的一种生产技术。它被用来制造己知尺寸与形状的零件或物体,所用材料是能够以凝固成形(高温下为流体、室温下为固体)的材料,包括金属和一部分塑料(热塑性塑料)。

材料在人类文明进程中发挥着巨大作用。上世纪八十年代时,材料更是与能源和信息一起被预期为本世纪的"三大支柱"。正像是"巧媳妇做有米之炊",材料科技包括开发新材料和研制新材料和旧材料的制造技术。"三D打印"是材料的一种新的成型技术。

金属材料的成型技术有多种。铸造和焊接是液态成型技术,锻造和压力加工(合称锻压)是塑性变形成型技术,粉末冶金是另外的一种。如今的"三D打印"是"增材"制造技术或增材成型技术(后者更准确)的俗称,这样讲是为了让更多的人明白。它的技术流程是这样的,将所用的金属合金先预制成粉末,将待制造的零件先做三维测量并制作数值化计算机程序。然后,这台"打印机"按照设计好的平面打印方式,将立体的零件逐层打印出来,其中以高能激光束将由打印"喷头"射出的粉末熔化,被熔化的粉末与固体母体溶为一体并固化。如此这般,它打印出来的可以是一尊维纳斯,也可以是一个形状或复杂、或简单的工业零部件。

考虑其独特的能力,此技术被用于生产因形状复杂而难以成型的零件和力学性能更好的零件。例如,最先进的飞机机舱骨架是钛合金,比钢轻、比铝结实,以前仅在国外的某些军机上才有,像猛禽F22,而中国的C919客机等多个机型上用的是3D打印的钛合金。3D打印的主结构比锻件、铸件更结实,且没有焊接结构的残余应力等安全隐患。另一方面,此技术仅适合于这些用途,因为传统的铸锻成型更高效。

截止目前,中国的3D打印技术在某些工业领域暂处于世界领先地位。

 
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