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--热烈祝贺我会联办的科普活动被中国科协评为--优秀科普活动
12月21日,中国科学技术协会办公厅印发《关于对2020年全国科普日有关组织单位和活动予以表扬的通知》(科协办函普字【2020】158号), 、南京工程学会和江苏省学会服务中心联办的“2020年全国科普日暨第一届‘天印筑梦·科普智行’”活动,被评为优秀科普活动。
增材制造,又叫做3D(Three Dimensions)打印,是以计算机三维数字模型为基础,通过软件分层离散和数控成形系统,用激光、电子束、热熔喷嘴等方式将粉末、树脂、热塑等材料在二维平面上进行逐层堆积黏结,从而快速制造出与数模设计一致的实物产品。与传统减材加工制造技术不同,增材制造大幅节约了原材料在去除、切削、再加工过程中的消耗,同时不受传统加工工艺的限制,可以在产品设计环节进行优化或自由重塑,极大降低了后续工艺流程的工作难度和时间损耗。增材制造融合了IT、先进材料、智能制造等多种技术,被认为是制造业最具颠覆性和代表性的新兴技术之一,代表着高端制造的发展方向。
增材设备可分为桌面级和工业级两种,其中桌面级打印设备发展较为成熟,技术难度较低,以非金属为主要原材料,目前生产厂商众多,市场竞争激烈。工业级增材设备包含工业金属级和非金属级两种,其中金属级技术门槛及销售价格均较高,国外相关专利技术仍处于保护期限内,因此企业自我投入研发资金较大,同时由于技术仍处于不断迭代更新和打磨之中,设备生产厂家数量较少,目前大部分工业级增材设备厂商以细分领域市场应用或专用原材料设备研究为目标,进行差异化竞争。根据Wohlers Associates的分类,增材装备以售价5000美元/台为标准线,5000美元及以上属于工业级增材装备,5000美元以下属于桌面级增材装备。由于增材制造技术在诞生初期就是以工业服务为主要目标,因此工业级增材装备的研究起步时间基本与增材制造技术诞生时间一致,而桌面级真正起步于2007年,比工业级晚了21年。
相较于传统加工制造业,金属级增材制造的核心优势主要表现在对复杂零部件的结构重塑和工艺再设计方面。传统制造业以产品制造为出发点,更多的是基于现有制造水平进行设计,往往会出现模具难制作、铸造锻造出的产品过于笨重、零部件组装复杂、后续机加工难度高、时间长等问题,甚至会出现超复杂异构件难以制造的情况。而增材制造可以做到完全以产品性能为导向对复杂结构件进行结构重塑,设计更加自由,一体成型,同时保证产品尺寸精度、成型参数、力学性能等不低于客户要求。通过点阵结构、蜂窝结构、复杂流道设计等不断优化产品制造方案,实现产品轻量化、节约材料损耗,通过变形控制、余量添加设计等方案减轻后处理环节的工作难度,减少加工时间。金属级增材制造更贴近设计本源,注重一体化成型,减少不必要的链接装置如螺丝螺母,使得产品可靠性更加优异。以GE公司生产的发动机燃油喷嘴为例,传统设计将喷嘴切割成20多个零件分别加工制造,然后通过焊接组装,而GE改用增材制造方法后,将零件从20多个减少到3个,重量降低25%,产品强度增加3倍,使用寿命提高5倍,从而使每架飞机成本节约近300万美元。据统计,增材制造普遍可以实现零部件15%-60%的减重,减少多达80%的加工损耗,产品设计及研发周期也大大缩短,因此增材制造具备一定的成本和时间优势。