3D“墨盒”:從金屬粉末到大國之材
編輯:2022-12-15 16:50:38
3D打印一直被冠以“高科技”頭銜,似乎離我們的日常生活很遙遠。然而,3D打印的筆筒、臺燈、桌子、椅子,甚至是房屋,都已應(yīng)用到人們?nèi)粘I钪?,那?D打印最關(guān)鍵的材料——“墨盒”是如何造出來的?如何來保障打印的質(zhì)量?6月22日,記者來到位于經(jīng)開區(qū)涼水河二街5號院的中航邁特增材制造和新材料技術(shù)創(chuàng)新中心(以下簡稱“創(chuàng)新中心”)探訪,向讀者展示3D打印的魅力,了解中航邁特在3D打印材料領(lǐng)域的進展和未來發(fā)展方向。
加速金屬粉末材料國產(chǎn)化
航天領(lǐng)域的發(fā)動機燃油噴嘴、低壓渦輪葉片、輕量化部件等,數(shù)字醫(yī)療方面的膝關(guān)節(jié)、脊柱籠、義齒等,以及各類裝在小瓶子里的粉末被擺放在創(chuàng)新中心的展廳里?!斑@里展示的都是3D打印的成品和原材料?!敝泻竭~特總經(jīng)理高正江介紹說。
3D打印相比于傳統(tǒng)制造方式,更適合制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)件及個性化定制,同時節(jié)省大量成本。那么什么是3D打?。窟^程又是怎樣的呢?
“3D打印采用了分層加工、疊加成型來完成實體打印?!备哒f,3D打印是一種快速成型技術(shù),它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),以金屬粉末為原材料,利用高能量束按照一定路徑逐層熔化粉末材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造實體。
“在金屬3D打印方面,材料已成為影響行業(yè)發(fā)展的主要因素之一?!备哒榻B說,金屬粉末材料幾年前基本是依賴進口,雖然近年來我國金屬粉末技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了一些成績,但是跟歐美老牌企業(yè)相比,在產(chǎn)品質(zhì)量和種類方面還有不小的差距。
為了實現(xiàn)粉末材料的全面國產(chǎn)化,中航邁特大力進行成套國產(chǎn)制粉裝備的研制和攻關(guān),從根本上打破歐美進口制粉裝備動輒上千萬元的高價壟斷局面。同時,專注于先進球形金屬粉末材料的制備工藝和3D打印應(yīng)用技術(shù)研究。
為了更好地實現(xiàn)3D打印“墨盒”的產(chǎn)業(yè)化,創(chuàng)新中心攻克超音速霧化噴嘴設(shè)計技術(shù),實現(xiàn)對現(xiàn)有制粉裝備的改造升級;引進高強鋁合金粉末制備技術(shù),建立高強鋁合金粉末材料生產(chǎn)線。完成“大容量真空熔煉氣霧化制粉裝置及增材制造金屬粉末材料成果轉(zhuǎn)化項目”,新增600萬以上年產(chǎn)值。
據(jù)了解,中航邁特已申請專利16項,其中發(fā)明專利11項、實用新型專利5項。作為國家增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員單位,公司先后參與制定涉及鈦合金、高溫合金等粉末材料的國家標(biāo)準(zhǔn)、航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、醫(yī)療行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等近10項。
推進選材用材閉環(huán)式發(fā)展
對于一般用戶來說,打印不同的產(chǎn)品,如何選擇合適的粉末材料呢?
在2019年11月創(chuàng)新中心掛牌時,中航邁特正式向外界公開了全流程的3D材料設(shè)計選型服務(wù),幫助用戶小批開發(fā)驗證,在標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品供貨交付時增加打印測試驗證環(huán)節(jié),提供同批次粉末打印試棒及性能數(shù)據(jù),為用戶節(jié)省選材試驗時間和成本。材料好不好,試試就知道。
在創(chuàng)新中心,記者看到了3D打印機的真面目。與我們平??吹降拇蛴C不一樣,這里的3D打印機個頭大,可以用龐然大物來形容。創(chuàng)新中心除配置有多臺打印機外,還安裝有VIGA-真空感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備和高速激光熔覆設(shè)備。
高正江說,創(chuàng)新中心可以根據(jù)用戶實際需求,開展3D打印材料選型小試、金屬粉末性能檢測評價及打印工藝開發(fā)工作,其新增的真空熱處理爐、高溫力學(xué)性能試驗機等試驗檢測設(shè)備,加速了產(chǎn)品測試驗證步伐,確保粉末產(chǎn)品性能滿足客戶要求,縮短用戶選材試驗時間。
這些年,隨著3D打印技術(shù)在航空航天、數(shù)字醫(yī)療、汽車、軍工、模具等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,3D打印的關(guān)鍵材料——球形粉末需求爆發(fā)。然而金屬3D打印工藝對粉末材料的化學(xué)成分、微量元素、氣體含量、粒度分布、球形度、空心率、流動性、松裝密度等性能要求比較高,用戶選材耗時耗力。
從金屬粉末到大國之材。高正江說,到2025年,創(chuàng)新中心將圍繞國家增材制造和新材料產(chǎn)業(yè)培育及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重大需求,全面突破增材制造材料、裝備、軟件、應(yīng)用、檢測等關(guān)鍵技術(shù),構(gòu)建增材制造技術(shù)創(chuàng)新體系;加速創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化,孵化1-2家增材制造和新材料高新技術(shù)企業(yè),吸收和培養(yǎng)一批國際化領(lǐng)軍人才,成為面向全球開放協(xié)同、具國際影響力的增材制造技術(shù)創(chuàng)新平臺。
融媒體中心記者 方針
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