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3D打印進入高端制造顯著降低成本和時間

2013-10-22 09:50 來源：元器件交易網(wǎng) 責編：陳莎莎

摘要：: 在不久前舉行的2013中關村論壇年會上，北京航空航天大學教授王華明表示，我國高性能大型金屬構件增材制造/3D打印技術研究和應用走在國際前列，這一技術對于提升我國重大高端裝備的研發(fā)、制造水平意義重大。

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小C專訪·煒岡股份董事

　　【CPP114】訊：在不久前舉行的2013中關村論壇年會上，北京航空航天大學教授王華明表示，我國高性能大型金屬構件增材制造/3D打印技術研究和應用走在國際前列，這一技術對于提升我國重大高端裝備的研發(fā)、制造水平意義重大。未來，3D打印技術在高性能金屬材料關鍵構件制造領域擁有廣闊的發(fā)展空間。
　　
　　3D打印作為一種新的制造技術，不僅是新產(chǎn)品研發(fā)的重要手段，更可提高裝備制造技術水平和性能。每種技術都有它的適用范圍。高性能金屬零件的3D打印，對重大高端裝備制造具有重要價值，因為它可直接生產(chǎn)裝備中的零件。
　　
　　新材料和制造業(yè)密切結合，是裝備制造業(yè)的基礎，其對未來的影響會越來越大。從大的領域說，高性能金屬構件的增材制造，其核心就在于控制增材制造過程獲得高性能高品質材料的構件。基于3D打印技術的高性能金屬材料制造將為我國航空航天裝備制造業(yè)帶來比較大的價值。國家大飛機科技重大專項的實施，也為增材制造技術在航空工業(yè)的應用提供了發(fā)展機會。
　　
　　3D打印進入航空制造領域
　　
　　據(jù)國資委網(wǎng)站最新消息，中國航天科工六院41所攜手國內3D打印設備商，首次利用3D打印技術生產(chǎn)出了固體火箭發(fā)動機環(huán)形點火藥盒殼體，并順利通過點火驗證試驗，標志著41所已具備將3D打印技術應用于發(fā)動機環(huán)形點火藥盒殼體生產(chǎn)的能力。
　　
　　3D打印解決了點火裝置復雜三維造型“看得見、摸不著”的問題，極大縮減了研制與生產(chǎn)周期，降低了成本，減少了材料浪費，最重要的是能夠制造出一些傳統(tǒng)生產(chǎn)技術無法制造出的點火裝置殼體外形，有效推進了點火裝置設計技術的發(fā)展。
　　
　　就在今年7月美國航空航天局（NASA）成功試驗了有史以來第一個3D打印的火箭發(fā)動機部件。用3D打印技術制造配件耗時縮短，成本降低，優(yōu)勢明顯。美國航空航天局表示，加利福尼亞州的航空噴氣發(fā)動機-洛克達因公司（AerojetRocketdyne）采用“選擇性激光熔化”技術實現(xiàn)這一壯舉。首先，利用高能激光束將金屬粉末熔化，再根據(jù)計算機設計的噴嘴三維模型將其“打印”出來。此次進行試驗的噴嘴尺寸要比實用的噴嘴略小，但已經(jīng)足夠進行溫度和壓力的測試。
　　
　　和傳統(tǒng)工藝相比，新技術耗時短，成本低。火箭噴嘴對尺寸的要求極為精確，過去需要一年才能完工。不過，采用“選擇型激光熔化”技術，耗時不到4個月就成功打印出噴嘴，生產(chǎn)成本也降低超過七成。美國航空航天局表示這項技術或可更有效的生產(chǎn)火箭發(fā)動機，為美國公司節(jié)省時間和金錢。3D打印技術能顯著降低零部件的生產(chǎn)時間和成本，可能帶來重大變革。
　　
　　3D打印制造人體器官錢景無限
　　
　　3D打印機可以用于制作人工氣管，因為3D打印機很容易生產(chǎn)可以組成器官管狀結構的環(huán)。研究人員們使用了生物相容性塑料材料打印這種氣管，并且在小豬身上做了測試。
　　
　　2012年的一月，英國外科醫(yī)生們在一名病人卡伊巴的肺部植入了一個3D打印的氣管，使他的呼吸道保持暢通。幾年之后，這個人造氣管會在體內自行溶解，到那時候卡伊巴自身的支氣管就可以發(fā)育到能夠維持正常呼吸的水平。
　　
　　密歇根大學的格倫·格林（GlennGreen）醫(yī)生和他的同事們認為3D打印機可以用于制作人工氣管，因為3D打印機很容易生產(chǎn)可以組成器官管狀結構的環(huán)。研究人員們使用了生物相容性塑料材料打印這種氣管，并且在小豬身上做了測試。
　　
　　究團隊先給卡伊巴的呼吸道做了CT掃描，用得到的數(shù)據(jù)打印出了一個模具。然后，他們利用這個模具制造了一個合適的、柔韌的套筒來固定呼吸道。最后一步就是將他的支氣管組織縫在這個套筒內，該手術需要獲得美國食品及藥品管理局（U.S.FoodandDrugAdministration）的應急使用許可。“裝上這個套筒之后，我們第一次看到他的肺動了起來，”格林說。3D打印的醫(yī)療設備以及人體部件的應用才剛剛起步，但是格林相信這項技術有著“巨大的潛力”。
　　
　　用3D打印技術培育人體器官是再生醫(yī)學領域的一大熱門，目前正不斷取得進步。借助于這項技術，科學家能夠培育出仿真度極高的人造耳朵和鼻子等面部器官。隨著研究的深入和技術的繼續(xù)進步，他們將最終培育出可以進行移植的人造肺以及其他器官。現(xiàn)在，維克森林大學的3D打印機已經(jīng)打印出腎臟原型。在其他一些實驗室，科學家也在研究如何利用可降解支架培育人造心臟、肺部、肝臟和腎臟，讓“定制移植”成為一種可能。
　　
　　

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