即將告別2016，進(jìn)入2017，2017年本站會(huì)堅(jiān)持通過貼近行業(yè)應(yīng)用的方式追蹤技術(shù)發(fā)展趨勢與商業(yè)模式創(chuàng)新趨勢。2017年一定是3D打印發(fā)展關(guān)鍵年，而立足2016年，我們又有什么樣的資本來迎接2017年的市場機(jī)遇呢？在此，特選出3D打印領(lǐng)域填補(bǔ)市場空白的創(chuàng)新技術(shù)，希望在2017年，有更多的科研力量投入到3D打印領(lǐng)域的創(chuàng)新中，有更多的社會(huì)力量來關(guān)注這些堅(jiān)毅前行的研究工作者，為創(chuàng)新加油！

—以下排名不分名次順序—

鉑力特

創(chuàng)新一：光柵-鎢

      鎢材料的硬度高，脆性大，導(dǎo)電性差，機(jī)加工困難，采用傳統(tǒng)的減材制造工藝難以成形形狀復(fù)雜的零件。且鎢材料的熔點(diǎn)在金屬中最高，熔點(diǎn)高達(dá)3400℃，是典型的難熔金屬，成形更加困難。

圖片：光柵，材料：鎢，尺寸：87mm×20mm×20mm，重量：296g，

成形時(shí)間：3h，來源：鉑力特

    鉑力特經(jīng)過多次研究試驗(yàn)，研制出專門針對(duì)難熔金屬和高導(dǎo)熱高反射金屬的專用3D打印裝備BLT-S300T，有效地解決了以上問題，打印出了鎢合金零件，并且工藝參數(shù)穩(wěn)定，成形良好。該零件整體采用薄壁結(jié)構(gòu)，最小壁厚僅0.1mm。

創(chuàng)新二：復(fù)雜流道的尾噴管-銅

     選區(qū)激光熔化（SLM）技術(shù)是以激光作為熱源，銅材料屬于高導(dǎo)熱、高反射金屬，在激光熔化過程吸收率低，因此成形效率低、冶金質(zhì)量難控制。鉑力特通過大量的試驗(yàn)，研制出專門針對(duì)難熔金屬和高導(dǎo)熱、高反射金屬的專用3D打印設(shè)備BLT-S300T，有效地解決了以上問題，成功制備出銅材料零件——銅合金尾噴管。

圖片：尾噴管，原材料：銅，尺寸：φ210mm×295mm，重量：2.6kg，

來源：鉑力特

     該零件的內(nèi)外壁之間設(shè)計(jì)了50條隨形冷卻流道，增大冷卻接觸表面積，降低溫度達(dá)到快速冷卻的效果，有效提高了零件的工作溫度。該零件是國內(nèi)首件大尺寸選區(qū)激光熔化銅合金尾噴管，突破了銅材料的激光成形技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜流道的銅材料制造工藝。

西安交通大學(xué)

創(chuàng)新三：結(jié)構(gòu)電子產(chǎn)品三維空間的任意排布

    在結(jié)構(gòu)電子產(chǎn)品制造領(lǐng)域，美國Optomec公司通過氣溶膠噴射3D打印技術(shù)已被應(yīng)用在小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)中，使用該技術(shù)3D打印的曲面共形天線或在眼鏡上直接印制AR電子設(shè)備就是其中頗具代表性的應(yīng)用。

     西安交通大學(xué)使用的導(dǎo)線打印材料可以有三種不同形態(tài)，包括銅錫合金、銀錫合金、錫鉛合金這樣的低熔點(diǎn)金屬絲，納米銀離子凝膠溶液、導(dǎo)電高分子水凝膠的導(dǎo)電墨水，以及鋁粉、銅粉等金屬粉末。基體的3D打印材料則為ABS、PLA、PEEK絕緣性高分子絲材。

     在打印時(shí)首先通過基體3D打印材料和打印頭完成基體部分的3D打印，然后切換為導(dǎo)線材料的打印頭，從而進(jìn)行導(dǎo)線部分的3D打印。無論是使用以上所說的三種導(dǎo)線材料中的哪一種材料，導(dǎo)線材料都將通過打印頭沉積3D打印的基體結(jié)構(gòu)中。

     在完成一層基體結(jié)構(gòu)和導(dǎo)線的打印之后，工作臺(tái)將下降一個(gè)分層厚度，重復(fù)打印基材和打印導(dǎo)線的打印過程，直到打印完全部基體結(jié)構(gòu)和導(dǎo)線得到結(jié)構(gòu)電子。

創(chuàng)新四：采用多束激光輔助控溫3D打印定向晶零件

     逐漸成熟的3D打印技術(shù)為這些關(guān)鍵的零部件的制造提供了一種新的技術(shù)方案，在制造工藝和制造精度上都有了極大的改善和進(jìn)步。但是，這種技術(shù)也存在著一些缺陷，例如在金屬打印時(shí)，由于存在較大的溫度梯度，金屬難以持續(xù)穩(wěn)定地生長，難以獲得品相良好的柱晶或單晶組織，因而得到的零部件的性能和特性受到極大的影響。

     西安交通大學(xué)克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種采用多束激光輔助控溫3D打印定向晶零件的裝置及方法，通過增加輔助控溫光源，利于零件的金屬晶體定向生長，能夠得到連續(xù)的柱晶或單晶組織。

      通過設(shè)置激光器和掃描器，形成主激光光束和若干束輔助激光光束，能夠形成多束混合同步掃描的激光，通過輔助激光光束調(diào)整成形過程中熔池的溫度梯度方向，改變?nèi)鄢氐葴孛媲�率半徑偏轉(zhuǎn)方向，使其與組織生長方向夾角小于設(shè)定值，就可以很好地形成定向凝固柱晶組織；同時(shí)主激光光束和輔助激光光束配合可改變溫度梯度大小，降低打印層溫度梯度，確保金屬晶體可以連續(xù)穩(wěn)定的生長，控制定向凝固柱晶間距尺寸，得到性能優(yōu)良的定向凝固柱晶或單晶組織。

南京航空航天大學(xué)

創(chuàng)新五：鋁基納米復(fù)合材料

      南京航空航天大學(xué)提供一種基于SLM成形的鋁基納米復(fù)合材料，用于激光增材技術(shù)領(lǐng)域，有效的解決鋁基納米復(fù)合材料在激光增材過程中工藝性能與力學(xué)性能不匹配、增強(qiáng)顆粒分布不均勻以及陶瓷相與基材相之間潤濕性較差的問題，使得所獲得的產(chǎn)品具備良好的界面結(jié)合以及優(yōu)異的力學(xué)性能。

     南京航空航天大學(xué)對(duì)于鋁基納米復(fù)合材料的加工是在高純氬氣保護(hù)氣氛環(huán)境中進(jìn)行的。加工過程中，加工參數(shù)和粉體性能是影響激光最終成形件的兩個(gè)最主要因素。從粉體成分角度考慮，稀土元素和陶瓷顆粒的添加必然會(huì)增強(qiáng)鋁合金粉體對(duì)激光的吸收率，從而可保證在的激光功率下熔池具有充足的液相量。一方面，添加的陶瓷相其粒徑大小、密度以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)均會(huì)影響到激光吸收率。另一方面，激光成形工藝參數(shù)同樣會(huì)顯著影響到鋁基納米復(fù)合材料成形過程中熔池的熱動(dòng)力學(xué)特性以及隨后的顯微組織和性能。

     南京航空航天大學(xué)通過優(yōu)化SLM成形中有效體能量密度來控制獲得良好的成形質(zhì)量，有效體能量密度的作用體現(xiàn)在對(duì)激光加工中熔池的穩(wěn)定性、溫度場、流場以及伴隨的激光顯微組織結(jié)構(gòu)的影響，綜合的反映了粉體物性和加工參數(shù)這兩者對(duì)SLM加工過程的影響。南京航空航天大學(xué)的制造工藝所形成的熔池具有很好的穩(wěn)定性，成形件表面具有光滑并呈現(xiàn)出波紋狀的熔道軌跡，同時(shí)幾乎看不到球化效應(yīng)并獲得近全致密的結(jié)構(gòu)。顯微組織分析表明增強(qiáng)顆粒得到均勻的彌散分布，基體晶粒細(xì)小并呈胞狀結(jié)構(gòu)生長。

(責(zé)任編輯：admin)

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