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浅析3D打印技术在未来发展的几个突破口

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责任编辑：传说的落叶时间：2017-12-04 14:12

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[导读]增材制造(3D打印)技术已然成为未来制造业发展的重要趋势之一。随着产品精度的提高和成本的的降低，3D打印技术在汽车、航空以及医疗等行业取得了越来越多的应用和进展。

增材制造(3D打印)技术已然成为未来制造业发展的重要趋势之一。随着产品精度的提高和成本的的降低，3D打印技术在汽车、航空以及医疗等行业取得了越来越多的应用和进展。
还记得在2014年芝加哥国际制造技术展览会(IMTS)上，由3D打印零部件组装的汽车，从众多展品中脱颖而出，吸引了很多人的目光，这一切都得益于3D打印技术所取得的成果，所使用的机器和运动控制技术、以及材料科学所取得的进步。汽车车身材料为碳纤维增强聚合物，车轮和轮毂则由金属材料直接打印而成。整个过程花费44小时，包括40个部件。当打印完成后，首台3D打印汽车的试驾活动，吸引了众多媒体的关注和报道。

在2014年度的IMTS 展览上，辛辛那提公司的大面积增材制造(BAAM)系统，被用于生产3D打印汽车。从此以后，随着技术的不断发展进步，3D打印持续成为制造业的讨论热点，获得了工业设计人员、生产制造商和工程教育人员的关注。
1、3D打印汽车的微工厂
在2014年的IMTS展览期间，辛辛那提公司的大面积增材制造(BAAM)系统，主要用于生产3D打印汽车。最近，他们出售了其中两套系统给总部位于美国菲尼克斯的Local Motors汽车设计公司，用于“微工厂”的生产。BAAM系统的工作范围最大可达 2.4 × 6× 2 米，大规模增材设备使用底盘、驱动器和激光切削系统的控制作为基础。BAAM由线性马达驱动，挤压融化的热塑材料，层层打印部件，相较于现有的增材设备，其速度可提高200到500倍，尺寸则提高10倍。
在占地不到4000平方米的厂区内，Local Motor的“微工厂”可以生产在高速路行驶的3D打印车、在公路上行驶的高档越野车以及社区电动车，每年的生产能力高达250辆。客户可以亲临微工厂，设计并采购汽车，然后现场就可以“打印”出来。Local Motor公司计划在下一个十年，在全世界建设100个这样的“微工厂”。
2、航空和医疗产业的3D打印
据IDTechEx的一份报告中指出，金属行业的3D打印市场增速最快，其销售额增速高达50%，材料销售增速超过30%。在高价值、低产量行业尤其是航空航天、生物医学，由于需要考虑如何快速制造不同的高精度零部件以及各种物料，目前更是充分利用3D打印技术的重点领域。因此，无论是医疗行业还是航空航天工业，都在投资诸如钴、镍和铝等合金，以便提供可生产和打印的多样性材料。
最近，GE航空集团和法国斯奈克玛公司向空中客车公司交付了首批装有3D打印燃油喷嘴的LEAP发动机。据悉，GE公司在阿拉巴马州投资了5000万美元建设新工厂，其主要任务就是使用3D打印技术生产新一代LEAP喷气发动机的燃料喷嘴，以及制造发动机的涡轮叶片。该发动机所使用的燃料喷嘴，由高温合金打印而成，而叶片则由钕碳复合材料编织而成。发动机还采用了部分轻、耐热陶瓷基复合材料(CMC)。通过这种途径制造的发动机，可以减少碳排放量，提高燃油效率。

“增材制造正在趋向为发电机涡轮叶片这类的更大尺寸金属件提供制造可能性，这一趋势可以在IMTS 展会现场一览无遗。”美国机械制造协会(AMT)副总裁Peter Eelman 先生说道。在2016年美国芝加哥国际制造展(IMTS)的AMT新兴技术中心设置了增材制造展示专区，共有19家企业带来包括金属、塑料等多种材料零部件的增材制造解决方案。
在医疗行业中，3D打印被用于静态应用，如骨科植入物。它们也被用来打印牙齿、骨骼、复杂的结构，甚至用于教学的人类心脏模型。该模型旨在提供CT扫描无法提供的信息，帮助医生准备复杂的外科手术。在教学环境中，它们也大显身手，可以为医生提供具体的工作和实验，而不仅仅是抽象的概念。

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