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3D打印与铝的联姻是否会变革铝行业

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【摘要】:
3D打印为快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。

3D打印为快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、抢支以及其他领域都有所应用。诸如3D打印跑鞋,3D打印义肢,3D竞速轮椅,3D打印运动衣等等,都一一粉墨登场。 

而在铝行业,世界上的一些行业巨头也仿佛看到了3D打印技术的广阔前景,纷纷宣布即将投身3D打印事业。俄铝集团(RUSAL)就宣布和全球较大的俄铝与全球较大的混合积层制造机器制造商DMGMORI的成员公司─—德国的SAUERGmbH公司签署了一项协议,双方共同发展可打印铝及铝合金的工业3D打印技术。有关技术将可为机器生产、航天及汽车行业的客户打印铝部件,这预示着这家世界铝业巨头将在3D打印领域处于行业领先地位。 

美国人也感受到了3D打印浪潮的到来。美国密歇根理工大学开放可持续性技术(MOST)实验室的研究人员启动了一个项目,以探索常见的铝合金材料在3D打印技术中的应用。关于该项目的论文《基于GMAW的3D金属打印技术在使用普通铝焊接合金作为原料时的结构属性关系》。这项研究的开始将会是铝合金3D打印走向生活的一个好的开始。 

3D打印带来了世界性制造业革命,以前是部件设计完全依赖于生产工艺能否实现,而3D打印机的出现,将会颠覆这一生产思路,这使得企业在生产部件的时候不再考虑生产工艺问题,任何复杂形状的设计均可以通过3D打印机来实现。这将大大提升精密仪器零部件的精度,令其运转更为精良,顺畅。 

这一重要特点体现在铝行业中就是可以使用专门定制的3D打印机用于铝制零件的加工,并且能将精度控制在微米级别。这一特点对于目前各种机械的铝合金零部件精制是关键性的,因此德国奥迪公司就专门购买了一批3D打印机,并称较终目标是“实现经过拓扑结构和工艺优化的小批量产品的高效生产”。

 俄罗斯的科学界及商界也在携手合作提升国家在全球3D打印市场的竞争力。宇宙飞船为重要重点项目,特别是卫星的制造。制造高质素人造卫星3D打印机项目现正研发中,并获得俄罗斯联邦航天局Roscosmos(国家太空公司)及其他航天相关的俄罗斯企业及大学的支持。 

2016年底,位于俄罗斯索契、专为杰出的青年而设的全俄语教育中心Sirius曾向俄罗斯总统普京介绍3D打印机的样本。现时该型号经调整后已应用于国际太空站操作,制造适合的人造卫星。 

而JorisLaarman实验室推出了一款由3D打印制造的家具——“渐变铝制椅子”。这款椅子是使用少量的熔融铝合金并结合3D打印技术制成的,具有复杂的空间结构和美感,阐述了在数字时代的家具设计理念。 

2017年底,美国《自然》杂志刊登了TresaM. Pollock等人受传统熔铸工启发而研发出来的一种基于纳米成核剂实现3D打印铝合金的普适性金属3D打印技术。这种技术使得以往不适合3D打印的7075和6061系列高强度铝合金可以通过选择性激光熔融技术实现3D打印。3D打印产品具有无裂缝的、等轴的、精细结晶微结构,使得3D打印的铝合金和锻造铝合金强度接近。这种方法适合一系列合金材料和3D打印设备,具有良好的普适性。同时,该技术对熔铸、热压铸等容易产生热撕裂和硬化裂缝问题的传统工艺也具有借鉴性。3D打印与铝的“联姻”是否会变革铝行业?让我们拭目以待!