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3D打印與鋁的聯姻是否會變革鋁行業

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【摘要】︰
3D打印為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,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型,後逐漸用于一些產品的直接制造,已經有使用這種技術打印而成的零部件。

3D打印為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,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型,後逐漸用于一些產品的直接制造,已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建築、工程和施工(AEC)、汽車,航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、搶支以及其他領域都有所應用。諸如3D打印跑鞋,3D打印義肢,3D競速輪椅,3D打印運動衣等等,都一一粉墨登場。 

而在鋁行業,世界上的一些行業巨頭也仿佛看到了3D打印技術的廣闊前景,紛紛宣布即將投身3D打印事業。俄鋁集團(RUSAL)就宣布和全球較大的俄鋁與全球較大的混合積層制造機器制造商DMGMORI的成員公司─—德國的SAUERGmbH公司簽署了一項協議,雙方共同發展可打印鋁及鋁合金的工業3D打印技術。有關技術將可為機器生產、航天及汽車行業的客戶打印鋁部件,這預示著這家世界鋁業巨頭將在3D打印領域處于行業領先地位。 

美國人也感受到了3D打印浪潮的到來。美國密歇根理工大學開放可持續性技術(MOST)實驗室的研究人員啟動了一個項目,以探索常見的鋁合金材料在3D打印技術中的應用。關于該項目的論文《基于GMAW的3D金屬打印技術在使用普通鋁焊接合金作為原料時的結構屬性關系》。這項研究的開始將會是鋁合金3D打印走向生活的一個好的開始。 

3D打印帶來了世界性制造業革命,以前是部件設計完全依賴于生產工藝能否實現,而3D打印機的出現,將會顛覆這一生產思路,這使得企業在生產部件的時候不再考慮生產工藝問題,任何復雜形狀的設計均可以通過3D打印機來實現。這將大大提升精密儀器零部件的精度,令其運轉更為精良,順暢。 

這一重要特點體現在鋁行業中就是可以使用專門定制的3D打印機用于鋁制零件的加工,並且能將精度控制在微米級別。這一特點對于目前各種機械的鋁合金零部件精制是關鍵性的,因此德國奧迪公司就專門購買了一批3D打印機,並稱較終目標是“實現經過拓撲結構和工藝優化的小批量產品的高效生產”。

 俄羅斯的科學界及商界也在攜手合作提升國家在全球3D打印市場的競爭力。宇宙飛船為重要重點項目,特別是衛星的制造。制造高質素人造衛星3D打印機項目現正研發中,並獲得俄羅斯聯邦航天局Roscosmos(國家太空公司)及其他航天相關的俄羅斯企業及大學的支持。 

2016年底,位于俄羅斯索契、專為杰出的青年而設的全俄語教育中心Sirius曾向俄羅斯總統普京介紹3D打印機的樣本。現時該型號經調整後已應用于國際太空站操作,制造適合的人造衛星。 

而JorisLaarman實驗室推出了一款由3D打印制造的家具——“漸變鋁制椅子”。這款椅子是使用少量的熔融鋁合金並結合3D打印技術制成的,具有復雜的空間結構和美感,闡述了在數字時代的家具設計理念。 

2017年底,美國《自然》雜志刊登了TresaM. Pollock等人受傳統熔鑄工啟發而研發出來的一種基于納米成核劑實現3D打印鋁合金的普適性金屬3D打印技術。這種技術使得以往不適合3D打印的7075和6061系列高強度鋁合金可以通過選擇性激光熔融技術實現3D打印。3D打印產品具有無裂縫的、等軸的、精細結晶微結構,使得3D打印的鋁合金和鍛造鋁合金強度接近。這種方法適合一系列合金材料和3D打印設備,具有良好的普適性。同時,該技術對熔鑄、熱壓鑄等容易產生熱撕裂和硬化裂縫問題的傳統工藝也具有借鑒性。3D打印與鋁的“聯姻”是否會變革鋁行業?讓我們拭目以待!