“3D打印”给铸造业带来的机遇与挑战

铸造小猫

西工大新闻网11月4日电（记者 王凡华 摄影报道）11月3日，中国济南，2013中国铸造活动周的“讲台”上，西工大长江学者、中国铸造学会第九届理事长黄卫东在大会报告中聚焦“3D打印”，讲述了“3D打印”技术对传统铸造行业带来的挑战与机遇。
西工大3D打印技术研发特色鲜明
3D打印学名叫增材制造技术，原理是将计算机设计出的三维模型分解成若干层平面切片，然后把“打印”材料按切片图形逐层叠加，最终“堆积”成完整的物体。
报告中，黄卫东简要介绍了3D打印技术国内外的发展情况，并梳理了该技术的应用实例，特别是对我校在3D打印技术的研发应用情况，作了重点介绍。
西北工业大学凝固技术国家重点实验室，是我国3D打印技术研发最出色的单位之一，主要发展名为“激光立体成形”的3D打印技术。该技术通过激光融化金属粉末，几乎可以“打印”任何形状的产品。其最大的特点是，使用的材料为金属，“打印”的产品具有极高的力学性能，能满足多种用途。
2 u( L. O2 C& ?9 O“随着航空航天技术的发展，零件构造越来越复杂，力学性能要求越来越高，重量却要求越来越轻，通过传统工艺很难制造。而3D打印则可以满足这些需求。”黄卫东说。
# O2 [2 @2 O2 [' C; ~: Y为国产大飞机C919制造中央翼缘条，是3D打印技术在航空领域应用的典型。据黄卫东介绍，中央翼缘条长达3米，是大型钛合金结构件，作为机翼的关键部件，以我国现有制造能力无法满足需求，如果向国外采购，势必影响大飞机的国产化率。西工大与中国商用飞机有限公司合作，应用激光立体成形技术解决了C919飞机钛合金结构件的制造问题。黄卫东说，这项技术在航空航天发动机等关键部件的制造上也得到了运用。
西工大3D打印技术对零部件的修复也独树一帜。航空航天零件结构复杂、成本高昂，一旦出现瑕疵或缺损，只能整体更换，可能造成数十万、上百万元损失。而通过3D打印技术，可以用同一材料将缺损部位修补成完整形状，修复后的性能不受影响，大大节约了时间和金钱。
& R" ~; t5 o' L. K. U% F“4D打印只是3D打印技术庞大家族里小小的技术革新”
- M" l7 ~9 o* j2 w# S* V: U1 t. U3D打印尚未普及，如今，“4D打印”又开始被媒体关注并热炒。
而黄卫东教授在报告中则认为：以为“4D打印”就比3D打印“高级”——“那是对这个术语还不够了解”。实际上，“3D打印是一场革命，是真正非常厉害的技术；4D打印只是3D打印技术庞大家族里小小的技术革新而已，它远不能和3D打印相提并论。”黄卫东说。
据悉，4D打印概念源于美国麻省理工学院在TED2013大会上的发布。4D打印并不是“第四维度”，它是自我组装，即材料自动变成为预设的模型，通过软件设定模型和时间，变形材料会在指定时间之内变形为所需的形状。与3D打印需要建模、扫描不同，4D打印更为智能，物料可自行创造，简化了打印过程。
“增材制造技术对铸造行业来讲是机遇多于挑战”
黄卫东在报告中认为，3D打印技术对于我国铸造行业整体而言，“是机遇多于挑战”。
他说，在快速制造模型与砂型方面，3D打印可以加速新产品研发速度，降低工艺研究成本与风险，满足单件与小批量市场需求；在激光组合制造领域，可以增强对市场需求的适应能力；在高性能修复方面，可以减少高端铸件的废品率，满足产品的进度要求。
2 N. d9 C- r$ {7 o  [3 n相比直接制造，3D打印技术在“更复杂的结构、更高的性能、更快的反应速度”等方面，具有极大的优势。
但是，当前的情况是，“这些挑战对目前的铸造界来讲，还是微不足道的。”黄卫东分析道。其中，一个重要原因就是3D打印当中原材料的成本很高，一般情况下，铝合金等合金材料大概是每公斤就要两万多元。“但是，这项新技术当中成本下降的空间是很大的，我们要对3D打印技术未来发展对铸造界带来的挑战保持清醒的认识。”
黄卫东前瞻性的分析，引起了与会专家和学者的极大兴趣。
3D打印技术经过20余年的发展，在全球范围内已形成一个规模16.8亿美元的新兴产业，并以年均20%-30%的速度高速成长。中国3D打印技术也正在迅速“生长”，今年4月，3D打印产业首次入选国家高技术研究发展计划（863计划）。
$ D+ u  O5 e( ~( y+ x5 `. J% _业内认为，3D打印是一场制造技术的革命，是中国制造业升级的重要一环。但3D打印在中国还处于初级阶段，从整个产业角度来看，由于缺少龙头企业的带动作用，政府暂时缺少针对性的扶植措施，整体产业体量还较小；另一方面中国制造业还处于粗放形式，各个环节对3D打印技术带来的冲击认识还不足，接受度较低。
/ K5 O4 E/ f5 G  Z- \据记者了解，中国对3D打印的研发，已经有了长达20多年的探索和积累。业内认为，中国在科研方面已经颇具实力，但是在商业化和产业化方面仍不成熟。可以看到的是，国内3D打印行业的科研力量都在积极与企业合作，努力将3D打印推向应用。

铸造小猫

目前看这个2W每公斤的成本制约了该技术的发展，那些不差钱的除外。黄教授的报告没有提到其他学校的贡献，让人感到遗憾。他随口提到的数控铣加工砂型的无模铸造恐怕短时间内铸造行业的影响会更大。

齐鲁之星

现在3D打印成本太高，对于一个以营利为目的的企业来说，很难接受

老翻砂匠

3D打印铸型，前一阵子有一位学者到我们公司试图合作，老板把我喊去了，我看了后就跟老板说，这不就是无模铸造吗？它只适合于复杂的单件，可以节省模具等N多费用，对于简单件根本就不适合，首先成本就承受不了，最后被我给拒绝了~

铸造小猫

回复 4# 老翻砂匠
只能说这种技术还是要关注的，虽然不会完全取代现有的方法，但需要知道先进的东西，一但需要，随时考虑使用吧

老翻砂匠

回复 5# 铸造小猫

! K: |( A& Y2 a, u& v( Z
( `' S7 z$ t3 q1 z6 X# p) g9 W3 z; p: v    成本很高，可以断言在相当长的一段时间内不会取代传统的铸造，除非高精尖的特殊铸件~

pyrx007

我想用来做模具还是可以的

铸造小猫

回复 7# pyrx007
这个自然是可以的，关键还是成本问题，现在打印金属材料成本较高，等成本降低后应用会比较广，但想完全取代现有的生产工艺那就真是无脑文科生的想法了

老翻砂匠

回复 7# pyrx007

# c  A7 h8 x$ ^% W2 O
! K. z( H: P! x/ s* v% T    做模具的话用精雕机很方便，我们就是这样的，只要编程做好，将木料制成坯料，然后交给精雕机，就这么简单~

晨曦2008

回复 6# 老翻砂匠
0 y* g: N/ ]3 c% W
& t' D7 b2 m3 q2 `7 o
    观点正确，支持！1

铸造小猫

回复 6# 老翻砂匠
前几年的铸造活动周论文集电子版您那有吗？方便共享下吗

老翻砂匠

回复 11# 铸造小猫
9 ~  b& ]! R, ?+ T

* N* C3 b# t9 K4 G7 V" n' X    前几年与铸造相关的会议和活动都没有参加过，就连咱热加工论坛的聚会也只能说请个事假参加的，感觉很压抑，所以去年我跳槽了。
* }# j0 W  e- i- c8 ]* _3 D. G
8 z: k5 e; F, n- s  _+ E数铣砂型（树脂砂或覆膜砂）和精雕砂型，去年的北京铸造展上就有，当时宣传就是“无模铸造---铸造史上的重大突破”~

铸造小猫

回复 12# 老翻砂匠
2014年的北京铸造展未必能去参加了，现在考虑是全体都去，我和另一个人后去，但最后一两天也没多少参展方了。

老翻砂匠

回复 13# 铸造小猫
( q" N" p3 ]1 K5 [
! v8 G% I+ ^) b( k9 [
! G0 {8 L( ?! ~    嗯嗯，去年是第一天人多，第二天人明显少了，第三天参展方陆陆续续开始撤了，我全年是以参展商的身份去的，坚持到最后才撤，不过，我基本上都不在我们的展台里，去年很有幸遇到好多朋友、同学和老师，还在我的住处与铸冶艺人和青海刘连琪共聚了晚餐~

铸造小猫

回复 14# 老翻砂匠
! ]9 f+ z; U0 i* H# ~正因为考虑到这点，我要是殿后可能就不去了，到时下半年的铸造活动周争取去看下。这些大的展会会议参加多了，碰到的熟人会越来越多。去北京的好处就是看到几个老坛友加上回来的时候可以从龙凤山转转。
. w+ ^  p+ T7 P4 F" @* ?3 `7 v2 ^. s. B近期比较想去几个原材料供应商处看看，一直抽不开身。

pandeqi

一是成本，二是效率。我用了三年砂型激光扫描成型的，效率很低的，做研发还可以，做批量生产就别想了。
2 e, G; x1 [2 I; i+ n% \% r# m只有在一个航空工厂看过他们用于生产，做异型油道芯，那种油道芯用传统方法根本无法生产滴。

孤独寒松

3D技术是成熟的，目前应用在高端产品，在民用和推广，还待考验。

铸造小猫

回复 12# 老翻砂匠
1 z' W  U9 L$ L" Z1 b. Z- i% t各家的q12钛含量都会高一些，你可以要求建邦提供钛和钒的含量，每批都要，这个应该不难。

高大有

该技术通过激光融化金属粉末，几乎可以“打印”任何形状的产品

那么传统的灰铁、球铁、蠕铁等材质如何保证？

高大有

3D打印学名叫增材制造技术，原理是将计算机设计出的三维模型分解成若干层平面切片，然后把“打印”材料按切片图形逐层叠加，最终“堆积”成完整的物体。
1 T5 V$ F( D% k8 ?7 I' o! f& V[quote][/quote]
外型容易实现，但不同材质如何保证性能要求的？疑问中。。。。。