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智能制造行业中的“增材制造”到底是什么?

分类: 综合来源:TechWeb作者:TechWeb发布时间:2021-07-16关键字:智能制造  增材制造
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2021年7月15日,在今年7月的中俄青年创新创业与创意大赛-网络空间与先进制造产业决赛上,鑫精合的增材制造项目,《高性能复杂金属结构件增材制造工程化项目》荣获一等奖。在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中也提到了“发展增材制造”。那么增材制造到底是一项什么样的技术呢?

增材制造

增材制造或称3D打印是一种“自下而上”材料累加的制造方法。在传统的零部件制造过程中往往使用的是减材制造,比如木工在工作时会将木料切削、打磨成需要的形状,这就属于一种减材制造。

而增材制造则相反,增材制造是将材料(包括液体、粉材、线材或块材等)自动化地累加起来成为实体结构的制造方法。

就像使用3D打印机时,材料是由下至上一层一层“打印”出来的,这就是一种增材制造。

增材制造的优势

在传统的减材制造中,为了切削出不同的形状,往往需要多种刀头、夹具配合使用,加工结构复杂的零件时就需要多道加工工序。

但增材制造技术则不同,由于不需要传统的刀具、夹具以及多道加工工序,利用三维设计数据就可以在一台设备上快速而精确地制造出任意复杂形状的零件,并大大减少了加工工序,缩短了加工周期。并且可以在较短时间内从模型样件、原型试制发展到直接制造。

目前增材制造可用于航空航天、航海、核电、医疗、汽车、模具等制造领域。

高性能复杂金属结构件增材制造工程化项目

鑫精合的这个项目面向高端装备和传统制造转型升级需求,以增材制造(3D打印)为核心技术,综合运用增/减材及等材制造工艺技术为基础,实现大型复杂金属结构件的增材制造工程化应用。解决大型复杂金属零部件制造成本高、周期长、材料利用率低,以及制造过程稳定性、一致性差等问题。

在此项目中所使用的核心技术如下:

1.激光增材制造技术:基于离散-堆积原理,采用高能量聚焦激光为能量源,根据待成形零件CAD模型分层切片信息规划激光扫描路径,金属粉末经历原位熔化、快速凝固、逐层沉积的过程,实现逐层造形,最终完成三维实体零件成形制造。

2.联合制造技术:综合运用增材制造、减材制造以及激光连接等制造方法,实现多种工艺各取所长、优势互补的新型智能制造技术。可以大幅降低制造成本、显著缩短制造周期,并能实现各种复杂的集成化或轻量化结构,全面提升产品性能和功能。

应用效果:

返回舱防热大底钛合金大框直径近4m,如果采用联合制造技术,材料利用率将提高67%,制造周期缩短50%。

大型钛合金带筋壁板框梁机身长度近7m,如果采用联合制造工艺,原材料成本将降低40%,机加工成本减少50%,生产周期缩短近60%。
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