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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!

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