工業化列印技術上市公司
❶ 3D列印領域的過往技術與發展方向
3D列印技術——改變世界格局的源動力
隨著人類文明的發展以及文化、藝術、生產工具及技術的進步,社會經濟不斷向前發展。在幾千年的歷史長河中,中國以其卓越的文明遙遙領先於世界各國,特別是經濟實力尤為突出。從英國人安格斯·麥迪森所著《世紀經濟千年史》中我們可以看到,中國經濟總量佔世界經濟的比重,公元1000年為22.7%,公元1500年為25%,公元1600年為29.2%,東方文明領先於西方世界。
然而這一格局在17世紀以後發生了根本性的變化。隨著資本主義制度在英國的確立,蒸汽機開始應用於生產領域,機器生產代替手工生產,整個世界從「手工業時代」跨入「蒸汽時代」,第一次工業革命拉開大幕,極大地推動了歐洲各國的經濟發展。由於生產方式的改變,生產能力得到大幅提高,國內市場無法及時消化日益增長的商品生產需求,於是英、法、德、意、荷等資本主義國家紛紛向亞、非等其他各洲拓展殖民地,尋找新的市場與原料供應地。以英、法、德、意、荷為代表的歐洲文明已經趕超亞洲,從而形成東方從屬於西方的局面,可謂製造改變世界格局。最具實質性的變化發生在第二次工業革命到20世紀中葉期間。1870年以後,由於電力的廣泛應用,世界由「蒸汽時代」邁向「電氣時代」,科學技術的發展突飛猛進,各種新技術、新發明層出不窮,並被迅速應用於工業生產,大大促進了世界經濟的發展。特別是美國的崛起,足以說明製造業對一個國家的發展有著重要的作用。18世紀末,獨立後的美國開始仿效英國走工業化現代化之路。美國意識到,只有致力於製造業的發展,才能躋身於世界大國的行列。19世紀上半葉, 美國最主要的發展便是創立新的工廠體制。比如,它將原有的分散製作過程加以合並,實行新的分工,而後將製造某種商品的所有工序集中在一個工廠,置於統一的管理之下。經過一百餘年的發展,到19世紀末,世界金融中心由倫敦轉移至紐約,美國成為世界上最發達的國家以及世界第一經濟大國。可以說,製造業不僅改變著世界格局,而且其發展水平還決定著一個國家的發達程度。如美國68%的財富便來自於製造業,國民總產值的49%是製造業提供;中國自改革開放以來製造業得到迅猛發展,2011年,我國高技術製造業年總產值達9.2萬億元,約占我國GDP比重的19.51%,加工貿易出口總產值達8354億美元,約占我國GDP比重的11.2%。由此可見,製造業的發展不僅為老百姓的日常生活提供了保障,也為提升我國的綜合國力奠定了基礎。
自2008年美國金融導致的全球經濟危機爆發以來,世界經濟似乎始終都未走出低谷,盡管期間也曾多次試圖反彈,但最終仍因後勁不足而增長乏力。歷史經驗反復證明,在全球經濟陷入衰退之時,正是新經濟萌芽和新技術誕生之時。全球經濟之萎靡不振,表明傳統的生產關系已經嚴重阻礙了生產力的發展,變革將成為生產關系新的動力。
今年以來,對第三次工業革命的探討達到高潮。美國學者傑里米·里夫金稱,互聯網與新能源的結合,將會產生新一輪工業革命——這將是人類繼19世紀的蒸汽機和20世紀的電氣化之後的第三次「革命」。而英國《經濟學人》雜志也指出,3D列印技術市場潛力巨大,勢必成為引領未來製造業趨勢的眾多突破之一。這些突破將使工廠徹底告別車床、鑽頭、沖壓機、制模機等傳統工具,改由更加靈巧的電腦軟體主宰,這便是第三次工業革命到來的標志。
3D列印技術屬於一種非傳統加工工藝,也稱為增材製造、快速成型等,是近30年來全球先進製造領域的一項集光/機/電、計算機、數控及新材料於一體的先進製造技術。與傳統切削等材料的「去除法」不同,3D列印技術通過將粉末、液體片狀等離散材料逐層堆積,「自然生長」成三維實體。該技術將三維實體變為若干二維平面,大大降低了製造復雜程度。理論上,只要在計算機上設計出結構模型,就可以應用該技術在無需刀具、模具及復雜工藝的條件下快速地將設計變為實物。該技術特別適合於航空航天、武器裝備、生物醫學、汽車製造、模具等領域中批量小、結構非對稱、曲面多及內部結構零部件(如航空發動機空心葉片、人體骨骼修復體、隨形冷卻水道等)的快速製造,符合現代和未來的發展趨勢。
3D列印技術的起源與發展
3D列印技術的核心製造思想最早起源於美國。早在1892年,J.E.Blanther在其專利中曾建議用分層製造法構成地形圖。1902年,Carlo Baese的專利提出了用光敏聚合物製造塑料件的原理。1904年,Perera提出了在硬紙板上切割輪廓線,然後將這些紙板粘結成三維地形圖的方法。20世紀50年代之後,出現了上百個有關3D列印的專利。80年代後期,3D列印技術有了根本性的發展,出現的專利更多,僅在1986-1998年間注冊的美國專利就有24個。1986年Hull發明了光固化成型(SLA,Stereo lithography Appearance ),1988年Feygin發明了分層實體製造,1989年Deckard發明了粉末激光燒結技術( SLS,Selective Laser Sintering),1992年Crump發明了熔融沉積製造技術(FDM,Fused Deposition Modeling ),1993年Sachs在麻省理工大學發明了3D列印技術。
隨著各類3D列印專利技術的不斷發明,其相應的生產設備也被相繼研發而出。1988年,美國的3D Systems公司根據Hull的專利,生產出了第一台現代3D列印設備——SLA-250(光固化成型機),開創了3D列印技術發展的新紀元。在此後的十年中,3D列印技術蓬勃發展,涌現出了十餘種新工藝及相應的3D列印設備。1991年,Stratasys的FDM設備、Cubital的實體平面固化(SGC,Solid Ground Curing)設備和Helisys的LOM設備都實現了商業化;1992年,DTM(現在屬於3D Systems公司)的SLS技術研發成功。1994年,德國公司EOS推出了EOSINT選擇性激光燒結設備;1996年,3D Systems公司使用噴墨列印技術製造出其第一台3D列印機——Actua 2100;同年,Z Corp也發布了Z402 3D列印機。總體而言,美國在設備研製、生產銷售方面佔全球主導地位,其發展水平及趨勢基本代表了世界的發展水平及趨勢。歐洲和日本也不甘落後,紛紛進行相關技術研究和設備研發。當時雖然台灣大學擁有LOM設備,但台灣各單位及軍方引進安裝的是SL系列設備,香港生產力促進局和香港科技大學、香港理工大學、香港城市大學等都擁有RP設備,其重點是有關技術的應用與推廣。
3D列印技術作為目前最為先進的一種製造方式,也代表了目前全球最前沿的科學技術。鄧小平說過,科學技術是第一生產力。黨和國家歷來重視科技產業的發展。在上世紀80年代中期,黨中央、國務院就提出了實施了高技術研究發展計劃,對中國未來經濟和社會發展有重大影響的生物技術、信息技術、自動化技術、新材料技術、激光技術等眾多領域,確立了15個主題項目作為突破重點,以追蹤世界先進水平。在這種形勢下,國內最早專業從事3D列印領域的北京隆源自動成型有限公司於1994年成立,公司注冊資金200萬美元,專門進行快速成型設備的研發和銷售,並於創建當年便成功製造了中國第一台SLS快速成型設備——AFS-360。
3D列印的技術與裝備水平
在裝備的研發方面,德國、美國和日本在該領域處於世界領先水平,並已形成了多家專業化和規模化研製和生產3D列印設備的知名企業,如德國EOS、美國3D Systems以及日本CMET公司。其中,3D Systems公司生產的SLA裝備在國際市場上占最大比例。該企業自1988年以來相繼推出了SLA-250、250HR、3500、5000、7000以及Viper Pro System等SLA裝備(最大形成空間達到1500×750×550mm),其主要技術優勢為裝備使用壽命長(5000小時以上),成型精度高(層厚可達0.025mm),成型效率高。日本的Denken工程公司和Autostrade公司打破SLA裝備使用紫外線光源的常規,率先使用680nm左右波長的半導體激光器作為光源,大大降低了SLA裝備的成本。在SLS裝備方面,德國EOS公司和美國3D Systems公司是世界上該技術的主要提供商。成型材料由早期的高分子材料拓展至金屬、陶瓷等功能材料,成型精度約為0.1-0.2mm,成型空間逐漸增大,最大檯面超過500mm。在金屬直接3D列印方面,世界范圍內已經有多家成熟的裝備製造商,包括德國EOS公司(EOSING M270)和Concept laser公司(M Cusing系列)、美國MCP公司(Realizer系列)及瑞典Acram公司(EBM裝備)。
中國從20世紀90年代初開始進入3D列印的研究與發展。北京隆源公司自1994年研製成功第一台激光快速成型機開始,便傾力開發選區激光粉末燒結(SLS)快速成型機,同時致力於快速成型的應用加工服務。先後推出了AFS-360、500、laser Core-5100、5300、7000等型號的SLS裝備(最大成型空間為1400×700×400mm),目前擁有110多家設備用戶及100多家加工服務用戶,市場主要集中在航空航天、汽車製造、軍工和鑄造行業等。
作為公司總經理兼總工程師的馮濤,畢業於清華大學,曾任職於清華大學高分子材料研究所,具有豐富的高分子材料和激光光學的理論和實踐經驗,是我國最早從事激光快速自動成型技術研究的專家之一。他對於3D列印技術的應用與材料有著深厚的造詣。早在1995年,他就提出將SLS應用於快速精密製造。與其他3D列印機技術相比,SLS最突出的優點在於它所使用的成型材料十分廣泛。從理論上說,任何加熱後能夠形成原子間粘結的粉末材料都可以作為SLS的成型材料。目前可成功進行SLS成型加工的材料有石蠟、高分子、金屬、陶瓷粉末和它們的復合粉末材料。SLS的成型材料品種多、用料節省、成型件性能分布廣泛,加之SLS無需設計和製造復雜的支撐系統,適合多種用途。在他的帶領下,北京隆源相繼成功研製出鑄造熔模、蠟模壓型及鑄造型殼等復雜的工藝製作方法,以及聚苯乙烯粉末、合成材料在3D列印中的應用方法,如今,馮濤又著手研究金屬粉末在SLS技術中的應用,並取得了一定的成效。在他看來,實現使用高熔點金屬直接燒結成型零件,對3D列印技術在用傳統切削加工方法難以製造出的高強度零件中的更廣泛的應用具有特別重要的意義。馮濤認為,SLS成型技術在金屬材料領域中的研究方向應該是單元體系金屬零件燒結成型,多元合金材料零件的燒結成型,先進金屬材料如金屬納米材料、非晶態金屬合金等的激光燒結成型等,尤其適合於硬質合金材料微型元件的成型。此外,根據零件的具體功能及經濟要求來燒結形成具有功能梯度和結構梯度的零件。可以預見的是,隨著對激光燒結金屬粉末成型機理的掌握,對各種金屬材料最佳燒結參數的獲得,以及專用快速成型材料的出現,SLS技術的研究和引用必將進入一個新的境界。
作為國內最早實現3D列印技術產業化、服務化的公司,從創建至今在3D列印設備與材料應用中所取得的累累業績及為中國3D列印行業發展所起到的推動作用來看,北京隆源都可以稱為中國3D列印技術的引領者:
1994年成功製造了中國第一台SLS快速成型設備,專門進行快速成型設備的研發和銷售;1995年通過北京市科委組織的專家鑒定;1997年,用於精密鑄造的燒結材料和快速鑄造工藝研究成功,進入復雜金屬結構件的快速開發領域; 1998年參加科技部的快速成型示範服務中心項目,設備被二家服務中心選中;2000年,研製成功基於SLS的具有復雜內腔結構的金屬零件的快速鑄造工藝,為發動機類復雜結構零件的快速製作打下基礎,金屬材料直接成型技術進入實質開發階段;2002年,開始與中國工程物理研究院開展大功率激光直接製造金屬零件的研究;2004年與華南理工大學合作開展選區激光熔化金屬成型技術。目前均可製造出密度100%的不銹鋼和Ni基合金鋼零件;2003年,推出大尺寸快速成型設備AFS-450,軟硬體較AFS-320有22項重大改進。設備更穩定、可靠、人性化、速度更快、精度更高,成為企業用戶的首選設備;2005年推出AFS-500,成型尺寸125立升,當年形成銷售,並推出可直接蒸汽脫除的燒結精鑄蠟,與傳統的精密鑄造無縫連接,解決了鈦合金快速鑄造表面粗糙的問題;2008年,開發完成AFS-700成型設備,成型尺寸245立升,是當時最大尺寸的激光粉末燒結設備,滿足了絕大部分精密鑄件尺寸的要求。設備採用全新的上料鋪粉方式,單向鋪粉時間減小一半,無需中間加料。設備當年形成銷售;2009年,激光燒結砂實現突破。成型砂芯的強度和發氣量均達到鑄造要求。開始開發鑄造覆膜砂燒結成型的專有設備激光制芯機;2010年,Laser Core-5300樣機開發完成,開始試銷。
3D列印技術廣泛的應用領域
作為一項集光/機/電、計算機、數控及新材料於一體的先進製造技術,3D列印技術現已廣泛應用於航空航天、軍工與武器、汽車與賽車、電子、生物醫學、牙科、首飾、游戲、消費品和日用品、食品、建築、教育等眾多領域。可以預見的是,該技術將更趨向於日常消費品製造、功能零件製造及組織與結構一體化製造的方向。以下,我們可以從幾個主要的領域來一窺3D列印技術的廣泛應用。
航空航天:航空航天產品具有形狀復雜、批量小、零件規格差異大、可靠性要求高等特點,產品的定型是一個復雜而精密的過程,往往需要多次的設計、測試和改進,耗資大、耗時長,傳統方法難以製造。因此,3D列印技術以其靈活多樣的工藝方法和技術優勢而在現代航空航天產品的研製與開發中具有獨特的應用前景。在國外,3D列印技術於該領域很早便有應用。如:美國波音公司將3D列印技術與傳統鑄造技術相結合,製造出鋁合金、鈦合金、不銹鋼等不同材料的貨艙門托架等製件;通用公司應用3D列印技術製造航空航天與船舶葉輪等關鍵製件;比利時Materialise公司的Mammoth激光快速成型系統,其一次性最大加工尺寸可達2200mm。而在國內,北京隆源則憑借自身的技術優勢,為我國航空航天等部門及飛機製造企業提供直升機發動機、直升機機匣、蝸輪泵、鈦機架、排氣道(最大高度達到2800mm)、飛機懸掛件、飛輪殼等飛機零部件的生產和服務:1996年,第一台商品化SLS快速成型機銷往北京航空材料研究院,並成功應用於軍用航空新產品的開發;1999年,第二代商品化設備AFS-320成功推向市場。快速成型的應用逐步展開,參與完成了若干項國家航空航天重點項目的開發研製任務,如:用於大推力火箭的液氧-煤油和液氧-液氫發動機、衛星陀螺儀框體等。
軍事工業:3D列印技術和傳統製造技術相比,具有簡單、易操作等特點,特別是對於一些新材料的加工,成效尤為顯著。比如鋁合金一直是軍事工業中應用最廣泛的金屬結構材料。鋁合金具有密度低、強度高、抗腐性好、耐高溫等特點,作為結構材料,因其加工性能優良,可製成各種截面的型材、管材、高筋板材等,以充分發揮材料的潛力,提高構件的剛強度。所以,鋁合金是武器輕量化首選的輕質結構材料。美國軍方應用3D列印技術輔助製造導彈用彈出式點火器模型,取得了良好的效果。在我國,鈦合金已經廣泛應用於自行火炮炮塔、構件、裝甲車、坦克、軍用直升機等製造。1999年,北京隆源自動成型有限公司利用3D列印技術,參與完成了多項國家軍事工業重點項目的開發研製任務,如:JS-Ⅱ型新式坦克的渦輪增壓器,紅外製導儀觀測鏡殼體等;2002年,開始與中國工程物理研究院開展大功率激光直接製造金屬零件的研究,從而進一步推動了我國軍事工業的發展。
汽車製造:在國外,3D列印技術在汽車製造領域已有很多成功案例,如德國奧迪汽車公司(Audi)使用3D列印技術成功地使用KUKA機器人製造出了Audi RSQ汽車。隨著我國汽車工業的發展,汽車產量迅猛增長,一些關鍵性零部件也日趨復雜化、大型化和輕量化,這便要求實現零部件的整體化和集成化製造。而採用模具進行翻砂制模的傳統工藝,使得模具越來越復雜,活塊數量也急劇增加,這些因素在一定程度上都制約了我國汽車工業的發展。為此,引領國內3D列印技術的北京隆源的技術團隊展開了3D列印技術於汽車發動機製造領域的研究。SLS是利用紅外激光光束所提供的熱量熔化熱塑性材料以形成三維零件,其最大特點一個是成型過程與復雜程度無關,因此特別適合於內部結構極其復雜的發動機缸體、缸蓋、進排氣管等部件。此外,SLS技術成型材料廣泛,特別是可以用鑄造的樹脂砂和可消失熔模材料成型,因此,可以通過與鑄造技術結合,快速鑄造出發動機的部件。SLS技術與鑄造技術的結合,衍生出快速鑄造技術,可有效地應用於發動機設計開發階段中樣機的快速製造。其適合單件和小批量試制和生產的特點,可迅速響應市場和提供小批量產品進行檢測和試驗,有助於保證產品開發速度。其成型工藝過程的可控性,可在設計開發階段低成本地即時修改,以便檢驗設計或提供裝配模型。有助於提高產品的開發質量,其快速成型原材料的多元性,為產品開發階段提供了不同的工藝組合,由於SLS原材料的國產化和成型工藝可與傳統工藝有機結合,有助於降低開發成本,其組合工藝的快捷性,支持產品更新換代頻次的提高,有助於推動產品早日進入市場。利用3D列印技術,為汽車製造商生產發動機缸體、缸蓋、變速箱殼等,不僅製造速度快而且精度高,從而使得汽車復雜零部件製造變得數字化、精密化、柔性化、綠色化。如今,國內眾多的高鐵、動車、地鐵的發動機中都可以看到隆源的產品。以下為隆源在汽車發動機應用中的研發成果:2001年,汽車關鍵結構件的快速成型與快速製造工藝研究成功,開始為汽車企業提供缸體、缸蓋、進氣管、變速箱殼體的RP服務;2006年,激光直接成型鑄造砂芯技術推向市場,銷售第一台專門用於鑄造砂芯的成型設備。並成功用於汽車發動機缸體、缸蓋和增壓器的快速開發;2011年,為滿足柴油機等行業需求,開始研發大尺寸激光制芯機;通過與廣西玉柴機器股份有限公司、東風商用汽車工藝所合作,研發出柴油缸體缸蓋的快速製造方法與工藝等。
生物醫葯:目前3D列印技術也被應用到生物醫葯領域,包括骨骼、牙齒、人造肝臟、人造血管、葯品製造等。在生物製造方面,歐美等發達國家研究較多、范圍較廣且已經取得臨床應用:在美國,利用SLA製造技術,使用生物相容樹脂可以製作醫用助聽器、眼睛水晶體模型、人工牙齒等;在義大利,利用SLA製造技術製造了人體骨骼修復體。在中國,北京隆源與北京大學口腔醫院合作,由口腔醫院將患者的CT掃描數據從CT工作站經Magics軟體處理後傳輸至PC機上,以標准格式(Dicom 格式)刻錄存儲,後提供給隆源,隆源據此開發研製了AFS-320型快速成型機。該設備採用選區激光粉末燒結法,原料為聚苯乙烯粉末,製作成實體模型,可用於口腔醫療中顴上頜骨骨纖維異常增生等症狀,並取得了很好的療效。同時,在陳舊性顴骨顴弓粉碎性骨折的治療中,臨床應用結果表明,治療效果良好。目前,隆源又與北大口腔醫院達成了新一輪的合作意向,即牙科領域專業快速成型和快速製造方案:使用特定的CAD軟體可以實現義齒的CAD設計,包括牙基底、牙冠、牙橋、牙罩冠、牙貼面、牙鑲嵌等3D設計。有了CAD設計,義齒的快速成型和快速製造便可以實現自動化生產,效果高,耗材少,成本低。
3D列印技術的前景及戰略意義
目前,世界上許多國家與地區(後面發不了,看網址http://user.qzone.qq.com/278744987#!app=2&via=QZ.HashRefresh&pos=1356053030)
❷ 3D列印機在中國目前發展得如何
3D列印,即快速成型技術的一種,它是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層列印的方式來構造物體的技術。
3D列印通常是採用數字技術材料列印機來實現的。常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型,後逐漸用於一些產品的直接製造,已經有使用這種技術列印而成的零部件。
3D列印技術與傳統製造技術有著本質的不同。傳統機械製造是基於削、鑽、銑、磨、鑄和鍛等「減」材製造基本工藝,工件的製造一般要經過多個工藝的組合才能完成。而3D列印技術秉承「分層製造,逐層疊加」核心原理,是一體成型技術,一台3D列印機就可以完成整個工件的製造。那麼3D列印機在中國發展得如何呢?
1、3D列印行業發展加速
中國市場潛力巨大從 2010 年開始,3D 列印行業整體收入進入加速期。2012 年全球3D 列印整體收入約為22.04 億美元,主要包括設備、材料和服務三個部分,較2011 年的17.14 億增長了28.6%;2011年和2010 年,這一增長率分別為29.4%和24.1%,預計行業整體增速持續保持在20%左右。3D 列印設備和材料方面,2012 年的收入約為10.03 億,較2011年的8.34 億增長了20.3%,2011 年和2010 年,這一增長率分別為28%和22.9%。3D 列印服務收入方面,2010 年、2011 年和2012 年的增長率分別為25.3%、30.7%和36.6%,收入增長呈現加速趨勢。
據中國報告大廳發布的《2015-2020年中國3D列印行業競爭格局及發展前景預測報告》顯示,國內目前3D列印市場處於起步階段,部分企業涉足3D 列印材料、列印系統重要零部件、列印整機、工業用品列印訂單以及消費級列印門店等。隨著3D列印在全球范圍的快速發展,按照國內市場佔全球規模的1/6(這一比例是國內眾多產業規模的全球佔比)的比例推測,國內3D列印市場規模在未來幾年內將達到100 億元左右,市場潛力巨大。隨著宏觀經濟的穩定發展、網路和智能終端日益普及,憑借獨特的增材製造理念與個性化生產優勢,3D 列印將吸引眾多用戶,形成龐大的消費群體,3D列印行業也因此呈現出持續繁榮的發展態勢,市場空間不斷擴大,發展速度正在逐步加快。
2、3D列印服務前景廣闊
在設備、材料和服務三個產業鏈環節中,目前收入佔比是三分天下。以美國3D System 公司2014 年第一季度報表為例,設備、材料、服務分別占收入的41%、27%、32%。就中國而言,成品製造服務將是增材製造產業鏈上最易快速發展的環節。國內增材製造應用滲透率與歐美相比差距顯著,很重要的原因是,終端製造企業不熟悉增材製造的工藝,又不願意花費高額資金投資設備,這為服務商提供了極大的市場機遇。
在設備、材料等環節與國際技術水平差距較大的情況下,服務環節對基礎性研究儲備要求低,進入壁壘低,所需要的是對用戶需求的發掘,這些符合本土企業的競爭優勢。外資設備企業也希望利用國內本土服務商的渠道來推廣其設備和工藝,提升增材製造在各個應用領域的滲透率。服務商將擔任國內增材製造市場培育者、推動者的重要角色。
因此,中國3D列印企業迎合互聯網快速發展和C2B 模式興起的大趨勢,以服務為切入口,搭建3D列印服務雲平台,成為設備提供商、材料提供商、設計師和用戶之間的紐帶,提供面向工業企業及消費類領域的高價值專有3D列印服務,是切實可行的選擇。在這一平台之上,無論是工業級用戶還是消費類用戶,都可以快速地將自己的設計與創意列印成型,從而突破傳統工業製造的局限,以需求來推動製造,以製造來滿足個性化生活需求,引領新一輪工業化變革。
(本答案參考資料列印派官網回答:http://t.cn/Rc7P6yp)
❸ 一張圖看懂3d列印的各種技術在鑄造業對應哪些應用
3DP粘接劑噴射3D列印技術
3DP粘接劑噴射3D列印技術中的3DP顧名思義就是3D printing, 也就是現今3D列印技術的起源技術。3DP工作原理是,先鋪一層粉末,然後使用噴嘴將粘合劑噴在需要成型的區域,讓材料粉末粘接,形成零件截面,然後不斷重復鋪粉、噴塗、粘接的過程,層層疊加,獲得最終列印出來的零件。
3DP技術用於鑄造業上,3D科學谷要提醒谷友的是我們最容易想到的是列印砂模,而忽略另外一個應用:列印PMMA。關於這兩處應用在鑄造業的詳細介紹,請參考3D科學谷發布的想快速完成試制?-德國和日本鑄造業的經典案例。
當然,3DP技術技術的列印材料范圍也在不斷發展,除了砂模和PMMA,未來有哪些新的材料進入這一領域?值得關注與期待。
代表性企業:
德國Voxeljet
德國Voxeljet公司成立於1999。該公司還通過麻省理工學院的非獨家專利許可生產三維噴墨列印機。Voxeljet於2013年十月在紐約證券交易所上市。Voxeljet設備的銷售額從2014年的19台上升到2015年的25台。其設備的售價在12萬到160萬歐元之間。Voxeljet主要應用領域是航空航天工業,另外還為鑄造廠、汽車工業、藝術家、建築師,提供原型服務和產品開發服務。
美國Exone
工業級3D列印機製造商ExOne主要服務於航空航天、汽車、重型設備、能源等領域,其應用領域主要是小批量、高價值的製造型復合砂模具。2015年還將推出其有史以來最大的3D列印系統--Exerial。該Exerial系統能夠使客戶進行工業化的批量生產,超越了該公司目前可用於快速製造和小批量生產的其它系統。
中國峰華卓立
在國內3D砂模列印的技術被稱為PCM技術,來源於1997年在清華大學激光成型中心進行的研發及工藝實踐,2002年佛山市科技局把該項目引入並落戶佛山市。峰華卓立設備特點是無模鑄型快速製造,柔性、准確地一體化製造,可製造金屬模具毛坯,設備運行成本低,自動化程度高。
///SLS選擇性激光燒結技術
SLS工藝是利用粉末狀材料成形的。將材料粉末鋪灑在已成形零件的上表面,並刮平;用高強度的CO2激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面;材料粉末在高強度的激光照射下被燒結在一起,得到零件的截面,並與下面已成形的部分粘接;當一層截面燒結完後,鋪上新的一層材料粉末,選擇地燒結下層截面。 SLS工藝最大的優點在於選材較為廣泛,如尼龍、蠟、ABS、樹脂裹覆砂(覆膜砂)、聚碳酸脂(poly carbonates)、金屬和陶瓷粉末等都可以作為燒結對象。
SLS技術在鑄造行業上的用途包括燒結覆膜砂,替代砂模鑄造。燒結塑料材料,用於熔模鑄造。
代表性企業:
德國EOS
EOS成立於1989年,是世界著名的快速成形設備製造商。EOS提供包括系統、軟體、材料以及材料開發和服務在內的模塊化解決方案組合。除了被市場熟知的SLM選擇性激光熔化技術,其塑料和金屬的選擇性激光燒結技術(SLS)在市場上處於領先地位。
中國 TPM 盈普
中山盈普光電設備有限公司成立於2004年,於2007年打造出國內首台直接製造尼龍塑膠零件的激光燒結成型3D列印系統。2013年,盈普與來自美國的3D列印行業巨頭達成合資協議,並且在2014年啟動上海合資公司計劃,從事以激光燒結高分子材料及金屬材料成型為核心工藝的工業級3D列印科技的研發,生產以及銷售的業務。
中國Farsoon 華曙高科
華曙高科不但具有選擇性激光燒結(SLS)設備製造能力,還具備材料生產技術,華曙高科的SLS尼龍粉末材料在供應國內市場的同時,也成功銷往美國、瑞典、義大利等海外市場。
中國Huake 3D 華科三維
武漢華科三維科技有限公司是華中地區投資規模最大的專業3D列印裝備研發製造平台,注冊資本6000萬元人民幣;由華中科技大學產業集團、華中數控、華工投資、合旭控股及華中科大快速成型技術團隊等聯合發起設立的高新技術企業。
中國AFS 隆源自動成型
北京隆源自動成型系統有限公司成立於1994年,為三帝列印科技有限公司(3DP Technology, Inc.)控股子公司。隆源是中國最早開發選區粉末燒結激光快速成型機的企業,目前設備的技術范圍包括SLS,SLM以及LENS技術。隆源成型加工服務中心已為航空航天、汽車摩托車、泵業閥體等行業快速製造了大批量的異形復雜製件。
Binhurp 武漢濱湖 / 中國
武漢濱湖機電技術產業有限公司以華中科技大學快速製造中心為技術依託,是國內最早從事3D列印技術自主研發的單位之一。自1991年以來,公司先後研發製造出SLS、SLM等不同成型原理的3D列印設備。
///光敏樹脂固化技術
液態光敏樹脂通過(激光頭或者投影,以及化學方式)發生固化反應,凝固成產品的形狀。與SLA (Stereolithography Apparatus) 光固化快速成形技術類似的還有:DLP(Digital Light Processing)數字光處理,CLIP 連續液界面生產技術。
光敏樹脂固化技術用於鑄造業主要是用來做熔模,另外還可以替代砂模壓鑄時用到的木模。另外,3D科學谷認為光敏樹脂固化技術本身在飛速發展,包括陶瓷、碳纖維等材料技術與樹脂固化技術的結合,未來這一技術將給鑄造業帶來哪些新的應用,值得關注與期待。
代表性企業:
美國3D Systems
1988年美國3D Systems公司根據該專利製作並商業化了世界上第一台快速成型機SLA250。自此,基於SLA成型技術的3D列印機走進大眾的視線。3D Systems基於SLA成型技術的3D列印機ProX 800適用於多個領域的應用。
中國UnionTec聯泰三維
從2000年起,聯泰科技從事工業級3D列印技術研發應用已有十幾年的歷史,是國內最早從事3D列印機SLA激光快速成型技術研發生產的企業。在熔模鑄造領域,聯泰三維列印的具有特殊中空結構的光敏樹脂原型樣件,用於金屬產品的快速鑄造,大大減少了從設計到生產的時間。聯泰三維的光固化快速成型3D列印閉環控制系統及方法擁有自主知識產權專利。
中國PrismaLab普利生機電
上海普利生機電科技使用 LCD 光學器件,其立體光固化成型技術(SLA)的3D列印機銳打400,由普利生機電有限公司自主研發,擁有自主知識產權。銳打400基於普利生在曝光設備和感光化學技術研究領域多年的技術積累開發而成,獨有的MFP技術已經申請專利。
除此之外,光敏樹脂固化技術還包括EnvisionTec (在中國通過瑞士大昌洋行提供銷售和服務),Carbon 3D, Formlab, 以及中國的智壘電子科技,珠海西通電子,中山東方博達電子等等。
另外,除了光敏樹脂,FDM熔融擠出式3D列印技術亦可用於熔模鑄造,詳見3D科學谷發布的桌面3D列印機助力西門子金屬部件製造。
3D科學谷認為在產業化方面,光敏樹脂固化技術用於飾品、牙科領域的熔模鑄造應用正在改變這些行業的傳統產業鏈,並誕生新的用戶體驗,圍繞著個性化規模生產,光敏樹脂固化技術勢必從用於手扳設計驗證的原型應用走向增材製造應用領域。
機遇與風險共存,對於設備廠商和材料供應商來說,更精、更快成為能夠在光敏樹脂固化技術領域占據一席之地的關鍵詞,而技術競爭的激烈也給上游企業帶來很大的壓力,對於在中國從事光敏樹脂固化技術開發和服務的企業來說,如何布局產業鏈、如何進行品牌戰略層面的競爭,這些將更加挑戰經營者的智慧。
///蠟膜鑄造技術
蠟模3D列印已經廣泛的應用於我們的生活,例如:飾品設計者透過數碼設計工具,直接將3D飾品列印成為蠟模,或是牙科醫師製作假牙、牙模、齒模等,也大量的應用蠟模的技術,取代傳統石膏模,製造出更為堅硬的假牙應用於患者身上。
代表性企業:
美國3D Systems
3D Systems用於蠟模列印的主要機型是ProJet® 3510系列。
美國SolidScape
美國SolidScape公司是Stratasys旗下公司,成立於1994年,其列印的蠟模是理想的脫蠟鑄造和模具製作的原型,廣泛應用於生物醫學產品、骨科、牙科、假肢、珠寶、玩具等領域。
Review
除了上述詳細介紹的3D列印技術及企業外,3D列印還用於鑄造領域金屬模的列印,而LENS近凈型成型技術不斷突破列印尺寸限制,還帶來的多材料列印的材料工藝解決方案應用空間。而當砂模或者熔模列印的尺寸受到列印限制時,還可以採用LOM層壓3D列印技術來列印用於替代木模,在這一點,國際上的汽車廠商就曾通過LOM層壓3D列印技術來列印大型曲軸的「木模」。
中國的鑄造業正在面臨轉型升級的壓力,中鑄協預測到2020年鑄造企業將減少至1.5萬家以內,鑄件總產量達到5500萬噸,鑄件產值約7000億元的規模。占企業總數量30%的鑄造企業(約4500家)的鑄件產量將會達到鑄件總產量的80%以上。球墨鑄鐵(包含蠕墨鑄鐵)占鑄鐵產量的比例將由2014年的37%提高到42%左右,鋁、鎂等輕合金的鑄件產量將由13%提高至20%左右。到2020年,我國的鑄造綜合能耗將比2015年下降10%,廢砂利用率進一步提高,年鑄造廢砂再生量達到300萬噸以上。
而3D列印在其中將發揮其獨特的作用。
❹ 3d列印概念股有哪些
中航重機
中航重機(600765)去年7月公告,激光快速成形技術,是以鈦合金等金屬粉末為原料,通過激光熔化逐層沉積(「生長製造」),直接由零件CAD 模型一步完成高性能大型整體結構件的「近凈成形」,與傳統製造技術相比,激光快速成形技術具有顯著的技術優勢。
激光快速成形技術,通過「技術創新」,擺脫對傳統大型鍛造等重型高端裝備的依賴,為我國大型整體鈦合金結構件等高端裝備零部件的「製造技術瓶頸」提供了一條新的技術途徑,在航空、航天、船舶、核能等高端裝備製造以及高端民品零部件加工等領域具有應用價值和較為廣闊的應用前景。
為更好地推進激光項目形成生產能力,公司、中航高新、北航資產、王華明及其研發團隊、中航投資及北京工業投資公司決定共同投資成立中航激光成形製造有限公司(以下簡稱「中航激光」)。
中航激光注冊資本1億元,其中:中航高新以現金出資3,100 萬元,公司以現金出資2,000 萬元,王華明及其研發團隊以現金出資3,000 萬元,北航資產以現金出資1,000 萬元,中航投資以現金出資500 萬元,北京工業投資公司以現金出資400 萬元。
華中數控
據中國機床網報道,2012年7月13日,由富士康集團成型&機構產品技委會舉辦的Q2季技術發表大會在富士康深圳龍華園區舉行,華中數控(300161)受邀參加本次大會,將華中8型匯流排式高檔數控系統、全電動注塑機控制系統、節能型電液混合伺服驅動和馬達、3D列印設備等最新技術、產品進行全面展示,取得了良好的效果。
陳吉紅董事長等公司領導就華中8型的功能特點及應用情況、塑料注射機工藝參數的智能設置與優化、快速成形製造技術及其應用三個主題進行了演講,吸引了富士康與會嘉賓及各相關部門領導及員工參加。演講現場更通過網路同步直播到富士康成都、煙台、晉城園區,共吸引了1000多名相關人員實時在線參與。
在交流會展廳,與會嘉賓及富士康部分員工對華中數控所展示的新產品、新技術表現出濃厚的興趣,與公司領導及相關項目負責人進行了詳細的了解和交流。
南風股份
南風股份(300004)8月25日發布公告稱,子公司南方風機研究所將投資「重型金屬構件電熔精密成型技術項目」,總投資1.68億元,資金由南方風機研究所自籌。據披露,這種技術廣義的說法就是國際上流行的3D列印技術,以金屬粉末、絲材為原料,通過高能束熔化沉積「直接生長」,從CAD模型完成高性能重大型金屬構件成型。
公告稱,南方風機研究所已在成型工藝、質量及工藝裝置、金屬構件原材料關鍵技術取得突破進展,成功成型製造重量超過10噸、直徑超過2米的高強度低合金鋼核電蒸發器筒體縮比件精密坯件樣,並已掌握並完成了重型金屬構件批量產業化大型成套裝備系統的設計和優化。項目達產後年銷售收入預計為5億元,凈利潤為1.2億元。
據介紹,南方風機自主研發的「重型金屬構件電熔精密成型技術」是新一代的重型金屬構件快速成型加工技術,可廣泛應用於百萬千瓦核電裝備、百萬千瓦超臨界和超超臨界火電機組及水電、石化、冶金、船舶等行業現代重大工業裝備合金鋼等重型金屬構件的製造。
銀邦股份
據了解,到2015年,我國高端裝備製造業銷售收入要從2010年的約1.6萬億元增長到6萬億元以上,在裝備製造業中的佔比從8%提高到15%。未來10~15年將是我國推進工業化的關鍵時期,核電、火電、水電、冶金、化工、船舶等行業都將繼續快速發展,孕育著對大型鑄鍛件的空前需求。
銀邦股份(300337)因進軍3D列印而備受市場關注。
銀邦股份董秘張稷在接受證券時報記者采訪時表示,金屬3D列印技術其實就是電腦設計3D圖形,利用激光產生的高溫燒結金屬粉末,產生金屬構件。因為每個金屬部件的設計、工藝、毛利都不一樣,很難給出一個統一的毛利率,但總體毛利率還是比較高的。
華泰證券(601688)認為,公司是國內釺焊用鋁合金材料的龍頭企業之一。在穩定原有業務的基礎上,公司積極創新,2010 年成功研發鋁鋼復合帶材,成為國內唯一批量生產企業,填補國內重大技術空白。同時標志著公司業務邁入多金屬復合材料領域,這一領域在國內尚屬起步階段,長期成長空間可期。
持續性創新,助力公司成長跨越單一產品生命周期。回顧公司隸屬的鋁板帶箔加工行業,行業內單一產品無法擺脫「成長-、成熟、衰退」的周期規律。公司1998 年進入該行業,持續性創新使公司主營領域發生兩次跳躍,幫助公司跨越單一產品的生命周期的羈絆,長期保持較高的增速,在技術產品更替頻繁的鋁加工行業實屬難得。
完善的研發體系是創新持續化的保障。公司成立院士流動站,擁有專門的研發部門,定期向公司提交研發成果。並針對金屬復合材料建立起一套完整的研發流程;將研發活動專業化、常態化。確保公司有持續的新產品項目儲備,以供升級換代。前期研發成果逐漸進入收獲期,利潤增長不斷有新的貢獻點。公司持續性的研發已有多年,除鋁鋼復合帶材外,前期的其他研發成果,也將逐步產業化,成為高毛利的產品,為公司貢獻業績。
宏昌電子
據證券時報報道,宏昌電子(603002)主要從事電子級環氧樹脂的生產和銷售,是國內領先的電子級環氧樹脂專業生產商,2010年公司銷售環氧樹脂6.44萬噸,市場佔有率為8.02%,其中覆銅板用阻燃環氧樹脂市場佔有率為15.63%。截至2011年年底,宏昌電子擁有液態型環氧樹脂5.5萬噸/年產能、阻燃型環氧樹脂5.3萬噸/年產能,固態型環氧樹脂1萬噸/年產能、溶劑型環氧樹脂1萬噸/年產能,合計7.3萬噸/年環氧樹脂產能。
隨著我國電子信息產業的迅速發展,以及國外電子信息製造業向中國的產業轉移,國內印製電路板需求旺盛,持續快速發展,因此宏昌電子將受益於行業集中度提升、產業轉移。環氧樹脂還廣泛應用於風機葉片的製造以及特種塗料,而宏昌電子是國內首家獲得德國勞氏船級社認證的風機葉片用環氧樹脂生產廠商,國內風電行業的高速發展必將帶動公司的復合材料用環氧樹脂製造快速增長。目前公司產能使用已達到最大限度,募投項目將能夠有效解決公司的產能瓶頸;項目投產後,產能實現倍增,規模效應明顯,有利於降低成本、鞏固公司的行業優勢地位,進一步提升公司產品的市場份額。