北京隆源:引领并推动中国3D打印产业发展
2012-12-05 08:46:55.0 来源:TOM 责编:王岑
- 摘要:
- 入冬的北京已有丝丝寒意,天空却晴朗湛蓝、万里无云。2012年11月15日,首都大酒店内气氛热烈,一个揭牌仪式正在举行。
作为一项集光/机/电、计算机、数控及新材料于一体的先进制造技术,3D打印技术现已广泛应用于航空航天、军工与武器、汽车与赛车、电子、生物医学、牙科、首饰、游戏、消费品和日用品、食品、建筑、教育等众多领域。可以预见的是,该技术将更趋向于日常消费品制造、功能零件制造及组织与结构一体化制造的方向。
经过19年的探索创新,北京隆源在3D打印技术的应用上在中国已经成为领军者,为中国的航空航天,汽车,军工等行业的腾飞作出了突出的贡献。
航空航天领域:航空航天产品具有形状复杂、批量小、零件规格差异大、可靠性要求高等特点,产品的定型是一个复杂而精密的过程,往往需要多次的设计、测试和改进,耗资大、耗时长,传统方法难以制造。因此,3D打印技术以其灵活多样的工艺方法和技术优势而在现代航空航天产品的研制与开发中具有独特的应用前景。在国外,美国波音公司将3D打印技术与传统铸造技术相结合,制造出铝合金、钛合金、不锈钢等不同材料的货舱门托架等制件;通用公司应用3D打印技术制造航空航天与船舶叶轮等关键制件;比利时Materialise公司的Mammoth激光快速成型系统,其一次性最大加工尺寸可达2200mm。
在中国,北京隆源则凭借自身的技术优势,为我国航空航天等部门及飞机制造企业提供直升机发动机、直升机机匣、蜗轮泵、钛机架、排气道(最大高度达到2800mm)、飞机悬挂件、飞轮壳等飞机零部件的生产和服务:1996年,第一台商品化SLS快速成型机销往北京航空材料研究院,并成功应用于军用航空新产品的开发;1999年,第二代商品化设备AFS-320成功推向市场。快速成型的应用逐步展开,参与完成了若干项国家航空航天重点项目的开发研制任务,如:用于大推力火箭的液氧-煤油和液氧-液氢发动机、卫星陀螺仪框体等。
军事工业领域:3D打印技术和传统制造技术相比,具有简单、易操作等特点,特别是对于一些新材料的加工,成效尤为显著。如铝合金一直是军事工业中应用最广泛的金属结构材料。铝合金具有密度低、强度高、抗腐性好、耐高温等特点,作为结构材料,因其加工性能优良,可制成各种截面的型材、管材、高筋板材等,以充分发挥材料的潜力,提高构件的刚强度。所以,铝合金是武器轻量化首选的轻质结构材料。美国军方应用3D打印技术辅助制造导弹用弹出式点火器模型,取得了良好的效果。
在中国,钛合金已经广泛应用于自行火炮炮塔、构件、装甲车、坦克、军用直升机等制造。1999年,北京隆源自动成型有限公司利用3D打印技术,参与完成了多项国家军事工业重点项目的开发研制任务,如:JS-Ⅱ型新式坦克的涡轮增压器,红外制导仪观测镜壳体等;2002年,北京隆源开始与中国工程物理研究院开展大功率激光直接制造金属零件的研究,从而进一步推动了我国军事工业的发展。
汽车制造领域:德国奥迪汽车公司(Audi)使用3D打印技术成功地使用KUKA机器人制造出了AudiRSQ汽车。随着我国汽车工业的发展,汽车产量迅猛增长,一些关键性零部件也日趋复杂化、大型化和轻量化,这便要求实现零部件的整体化和集成化制造。而采用模具进行翻砂制模的传统工艺,使得模具越来越复杂,活块数量也急剧增加,这些因素在一定程度上都制约了我国汽车工业的发展。
在中国,引领国内3D打印技术的北京隆源的技术团队展开了3D打印技术于汽车发动机制造领域的研究。SLS是利用红外激光光束所提供的热量熔化热塑性材料以形成三维零件,其最大特点一个是成型过程与复杂程度无关,因此特别适合于内部结构极其复杂的发动机缸体、缸盖、进排气管等部件。此外,SLS技术成型材料广泛,特别是可以用铸造的树脂砂和可消失熔模材料成型,因此,可以通过与铸造技术结合,快速铸造出发动机的部件。SLS技术与铸造技术的结合,衍生出快速铸造技术,可有效地应用于发动机设计开发阶段中样机的快速制造。其适合单件和小批量试制和生产的特点,可迅速响应市场和提供小批量产品进行检测和试验,有助于保证产品开发速度。其成型工艺过程的可控性,可在设计开发阶段低成本地即时修改,以便检验设计或提供装配模型。有助于提高产品的开发质量,其快速成型原材料地多元性,为产品开发阶段提供了不同地工艺组合,由于SLS原材料的国产化和成型工艺可与传统工艺有机结合,有助于降低开发成本,其组合工艺的快捷性,支持产品更新换代频次的提高,有助于推动产品早日进入市场。
北京隆源利用3D打印技术,为汽车制造商生产发动机缸体、缸盖、变速箱壳等,不仅制造速度快而且精度高,从而使得汽车复杂零部件制造变得数字化、精密化、柔性化、绿色化。如今,国内众多的高铁、动车、地铁的发动机中都可以看到隆源的产品。
2001年,北京隆源研发的汽车关键结构件的快速成型与快速制造工艺成功,开始为汽车企业提供缸体、缸盖、进气管、变速箱壳体的RP服务;
2006年,北京隆源激光直接成型铸造砂芯技术推向市场,销售第一台专门用于铸造砂芯的成型设备。并成功用于汽车发动机缸体、缸盖和增压器的快速开发;
2011年,北京隆源为满足柴油机等行业需求,开始研发大尺寸激光制芯机;通过与广西玉柴机器股份有限公司、东风商用汽车工艺所合作,研发出柴油缸体缸盖的快速制造方法与工艺等。
生物医药领域:目前3D打印技术也被应用到生物医药领域,包括骨骼、牙齿、人造肝脏、人造血管、药品制造等。在生物制造方面,欧美等发达国家研究较多、范围较广且已经取得临床应用:在美国,利用SLA制造技术,使用生物相容树脂可以制作医用助听器、眼睛水晶体模型、人工牙齿等;在意大利,利用SLA制造技术制造了人体骨骼修复体。
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