2019年5月10日中午,為期一天半的第七屆亞洲(深圳)增材制造及高機能材料大會(huì )在深圳會(huì )展中心8號館圓滿(mǎn)閉幕。據不完全統計,本次大會(huì )共吸引超過(guò)250人次的聽(tīng)眾到場(chǎng)聽(tīng)會(huì )。
本次大會(huì )由廣東省增材制造協(xié)會(huì )、中國激光產(chǎn)業(yè)社團聯(lián)盟、廣東省激光行業(yè)協(xié)會(huì )共同主辦。會(huì )議分為工業(yè)金屬增材制造、高機能材料、3D打印應用三個(gè)板塊,各為半天時(shí)間,主辦方力邀的14位演講嘉賓順次為到場(chǎng)聽(tīng)眾帶來(lái)十數場(chǎng)精彩絕倫的報告,令人受益匪淺。更有南方科技大學(xué)教授張璧帶來(lái)了《校企聯(lián)合創(chuàng )新》的項目推介,使廣大聽(tīng)眾體會(huì )到了“飯后甜點(diǎn)”般的意外收獲。
工業(yè)金屬增材制造主未來(lái)沉???
目前,制造企業(yè)不得不面對一個(gè)新的現實(shí)——舊的制造方式正在快速消亡——這很大程度上要歸功于近年來(lái)增材制造技術(shù)的快速崛起。隨著(zhù)新技術(shù)以更快、更智能的系統與計算機學(xué)習和復雜算法結合在一起,增材制造與3D打印會(huì )成為更有優(yōu)勢的技術(shù)之一,將被越來(lái)越多的制造企業(yè)納入他們的生產(chǎn)流程。
最初,3D打印機只能用來(lái)制作較小的塑料物件,幾乎沒(méi)有太多的用途與功能。但如今,該技術(shù)真正的潛力開(kāi)始顯現,制造商很高興地看到這項技術(shù)幫助他們將成本一降再降、速度一提再提。特別可喜的是,金屬增材制造方面的進(jìn)步幾乎可以用“日進(jìn)千里”來(lái)形容,已經(jīng)成為具有競爭力的先進(jìn)制造技術(shù)之一,金屬增材制造(3D打?。┘夹g(shù)主要包括激光熱源、電子束熱源、等離子/電弧熱源的工藝技術(shù),在現代科技交叉學(xué)科領(lǐng)域獲得了飛速的發(fā)展,已經(jīng)開(kāi)始在汽車(chē)部件、建筑機械、航空航天、武器制造等多個(gè)領(lǐng)域占據了一席之地。
在工業(yè)金屬增材制造論壇這一板塊,華南理工大學(xué)教授楊永強、蘇州大學(xué)教授陳長(cháng)軍、重慶大學(xué)教授張正文、南方科技大學(xué)教授朱強分別就金屬增材制造的方方面面進(jìn)行了剖析——楊永強教授從金屬增材制造技術(shù)現狀,到工程需求及應用,以及未來(lái)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析和闡述,并結合國家和地方的發(fā)展規劃,預測了金屬增材制造的發(fā)展領(lǐng)域;陳長(cháng)軍教授則主要介紹了近年來(lái)增材制造的現狀,金屬增材制造存在的問(wèn)題以及金屬增材制造取得的成就和發(fā)展建議;張正文教授則從金屬增材制造技術(shù)發(fā)展及其工業(yè)應用應況切入,對比了國內外產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式,探索未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的可行方向,討論了金屬3D打印工業(yè)化應用使能技術(shù)及其發(fā)展;朱強教授則從金屬粉末制備、成形方法及新材料開(kāi)發(fā)等三個(gè)方面展開(kāi),探索提高成形件品質(zhì)、降低工藝低成本以及實(shí)現產(chǎn)業(yè)化的金屬增材制造技術(shù)。
生產(chǎn)復雜零部件的能力使金屬增材制造具備了巨大的吸引力,它所生產(chǎn)的部件比傳統組件更堅固、更可靠,重量更輕、零件更少且無(wú)需組裝,這是金屬增材制造近兩年得以快速發(fā)展的一個(gè)重要因素。
材料仍是增材制造的瓶頸?
3D打印能夠生產(chǎn)非常獨特和復雜的幾何形狀,但我們都得承認,材料仍然是限制增材制造發(fā)展的最大因素。很多3D打印出來(lái)的部件表現并不如傳統制造部件那么好,很大的原因就是材料特性這個(gè)老大難問(wèn)題在作祟。目前,大多數3D打印所用的材料相對單一,而純聚合物只能在某些應用中發(fā)揮作用,應用空間嚴重受限,這就是業(yè)界對復合材料以及復合打印技術(shù)孜孜以求的原因——“復合材料”也將是未來(lái)的一大研究方向。
令人欣慰的是,研發(fā)投資3D打印材料的腳步永遠不會(huì )停住,在金屬3D打印中,新合金和化合物降低了成本并提高了金屬打印的效率。硬質(zhì)合金、碳化合物,由用粘合劑金屬粘合在一起的細小碳化物顆粒組成的其他材料研究正在進(jìn)行中,包括水泥化合物、生物打印、生物結構,甚至在食品制造中,從面食到糕點(diǎn)……我們將能看到材料家庭的日益壯大。
在高機能材料論壇板塊,我們邀請到了幾位在3D打印材料科學(xué)領(lǐng)域醉心研究多年的專(zhuān)家。比如,在前不久剛憑借“定制化功能仿生PEEK骨植入物增材制造技術(shù)及醫療應用”項目入選“廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計劃”的西安交通大學(xué)教授李滌塵就為大家講述了PEEK材料增材制造與應用,并詳細分析了PEEK材料的缺點(diǎn)與優(yōu)勢,介紹其在工業(yè)以及醫療方面的應用,以期推動(dòng)高性能塑料的工程應用。他稱(chēng),聚醚醚酮(PEEK)是高性能的聚合物,在工業(yè)和生物醫療方面具有巨大市場(chǎng)。
華南農業(yè)大學(xué)教授周武藝則針對生物醫療領(lǐng)域中的生物材料及應用中存在的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了探討。他認為生物醫療領(lǐng)域是生物3D打印技術(shù)具有應用意義的領(lǐng)域之一,他對生物醫用材料的設計、制造、檢測及個(gè)性化3D打印等開(kāi)展了研究,為生物3D打印技術(shù)在生物醫用臨床應用提供一定的理論指導意義。
華中科技大學(xué)教授周建新則介紹了3D打印技術(shù)和充型凝固過(guò)程模擬仿真技術(shù)在熔模鑄造中的應用,并選取壓氣機匣的熔模鑄造過(guò)程為研究對象,采用選擇性激光燒結(SLS)技術(shù)成形蠟模并對充型凝固過(guò)程進(jìn)行模擬仿真。
3D打印應用領(lǐng)域的無(wú)限擴張?
與其他技術(shù)取得突破一樣,3D打印伴隨著(zhù)懷疑論者和不愿意適應不斷變化的市場(chǎng)的人們的質(zhì)疑不斷成長(cháng)著(zhù)。隨著(zhù)潛力不斷增長(cháng),3D打印的應用領(lǐng)域擴張在所難免且勢不可擋。制造商需要不斷更新自己的認知并保持足夠的靈活性,以便在必要時(shí)進(jìn)行調整,跟上增材制造發(fā)展的步伐。雖然目前增材制造領(lǐng)域仍處于一個(gè)“動(dòng)蕩不安”的時(shí)代,但不可否認的是3D打印機給各些行業(yè)增加了極大的金融潛力。雖然,3D打印成為大多數制造商的標準工具可能還需要更長(cháng)的時(shí)間,但我們有足夠的耐心去見(jiàn)證這項技術(shù)所帶來(lái)的變化甚至變革。
在3D打印應用論壇板塊,中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所正高級工程師、博士生導師張遠明,清華大學(xué)教授孫偉,中車(chē)株洲電力機車(chē)有限公司高級工程師、博士馬明明,中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)教授郝亮,諾萬(wàn)特(蘇州)科技有限公司應用工程師詹亮,利澤萊恩激光技術(shù)(上海)有限公司亞太及德國區銷(xiāo)售經(jīng)理Markus Ruetering等演講嘉賓分別分享了增材制造技術(shù)在數字化齒科、體外組織、軌道交通裝備制造、滑坡地質(zhì)模型和貴金屬首飾創(chuàng )新等方面的應用。讓聽(tīng)眾了解到3D打印寬廣的應用領(lǐng)域,也許在未來(lái)的某一天,3D打印將成為無(wú)所不在的事物。
就拿牙科應用來(lái)說(shuō),牙科3D打印在牙科美容領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的需求,支持市場(chǎng)增長(cháng)的其他因素包括牙科衰變和疾病的日益普遍和人口增加,以及人口老齡化。在牙科實(shí)踐中越來(lái)越多地采用牙科3D打印機是作為順風(fēng)推動(dòng)市場(chǎng)增長(cháng)的關(guān)鍵力量。此外,隨著(zhù)越來(lái)越多的口腔保健問(wèn)題的出現,人們對口腔健康的認識日益增強,這又進(jìn)一步推動(dòng)了市場(chǎng)的增長(cháng)。
市場(chǎng)參與者為帶來(lái)創(chuàng )新和技術(shù)進(jìn)步而投入的開(kāi)創(chuàng )性努力和資金正在產(chǎn)生良好的效果……這些因素將進(jìn)一步助推3D打印應用領(lǐng)域的擴張。