近几年,3D 打印技术渐渐成为装备先进制造、结构设计和新材料等技术领域的热点方向,欧美等发达国家纷纷将其列入国家发展战略。早在 2015 年发布的《国家增材制造(3D 打印)产业发展推进计划(2015-2016)》中,我国就已经明确将 3D 打印列入了国家战略层面。此后,各地区有关部门纷纷出台政策,以此推动 3D 打印技术研发、产品制造及实际应用。

 

利用金属 3D 打印技术制造的构件,其内部质量、晶粒结构、微观组织及性能,不仅不受零件尺寸、壁厚、位置的影响,而且在金属构件逐层熔化、逐层凝固的 3D 打印过程中,还可以“随心所欲”地控制 3D 打印合金熔池的熔体冶金状态、凝固冷却速度、温度梯度等金属结晶条件。

 

与此同时,金属 3D 打印技术能够实现对零件不同部位材料的形态、化学成分、晶粒尺寸和取向以及微观结构的主动控制,充分发挥不同材料的性能优势,取长补短地把不同材料“按需设计”,使具体的金属材料构件具有单一材料无法具备的特殊性能,从而展现出更好的易用性。

 

拿石化装备制造来说,由于 3D 打印能较好地满足短时耗、高精度、复杂构件的需求,因而被越来越多的石化行业从业者所采用。具体来看,石化装备研制人员运用 3D 打印技术,并借助计算机、图形设计软件等设备、工具,就可以对石化装备样图进行修改,还可以看到整个石化装备的立体模型,及时对其中的不合理之处进行改进。

 

在流水线上,利用 3D 打印制作的夹具,多用于移印工业生产线上对产品的固定。得益于定制化的优势,可以设计出对零件更契合的结构。另外可以设计出辅助加工的支持部位,保证加工过程的精准。对于需要用到夹具的企业来说,用 3D 打印技术来定制各种形状、尺寸的夹具,成本低、效率高、效果好也更贴合应用。

 

3D 打印工装检具,也渐渐成为 3D 打印在工业装备制造领域的一大重点。产品质量检测中,若每个工件以钢尺、游标卡尺来量测各位置尺寸大小,速度会很慢,影响扫描效率。而使用检具则可快速又简洁的完成检测工作,且提供标准的量测方式,得出准确的数据。使用 3D 打印,可以将边角加工得比较贴合,孔洞结构不到位的状况也可以尽可能地避免,降低工件变形这种状况出现的概率。

 

经过多年的发展,3D 打印市场规模逐渐扩大。据《Wohlers Report 2020》数据,2019 年全球增材制造(AM)行业的产品和服务收入为 118.67 亿美元(约 842 亿人民币),比 2018 年增长了 21.2%。相比于 2018 年,增长速度有所放缓。未来,随着各行业产品制造精细化、定制化要求的不断提高,3D 打印的应用场景有望进一步拓宽,应用价值也将得到多元化释放。

 

中国 3D 打印市场呈现出良好的发展势头,逐步实现商品化,且技术设备在铸造、医学、产品设计、快速模具制造等领域的应用日趋深入,这无疑是可喜的。与全球相比,中国 3D 打印市场核心技术研发实力较弱、材料资源单一、专业人才较为稀缺,行业整体体量较小等,此类问题还需引起重视,靠企业、高校等携手推动解决。

 

尽管未来行业发展充满着种种机遇与挑战,但 3D 打印通过生产终端产品、开发新应用、应用自动化后处理以及人工智能等技术,为企业完成智能化、数字化转型创造了新的可能性。关注 3D 打印技术升级、产品研发新动态,将成为时代大背景下企业的主动选择。