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【圈视角】3D打印与粉体技术
2015年03月14日 发布 分类:行业要闻 点击量:3359
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      早上醒来,拿起一袋黑粉放进桌上的打印机里,几分钟后,美味的巧克力饼早餐就做好了;在某个待开发的无人岛,工人们登陆后只要就地取材,把沙子和石头进行粉碎,加上少许专用粉末投入到打印机中,几小时后,一排坚固耐用的宿舍和工厂就屹立起来;小女儿对各种芭比娃娃的喜新厌旧也再不会让母亲担心钱包,电脑下载最新款的图纸,网上买一包塑粉,分分钟就有实体玩具让她喜笑颜开……



      这不都是夸张,只是叙述已经发生的和将要发生的,你还能保持淡定?那些粉体真有这么神奇?圈视角让您十分钟稍作了解。


      基本原理:


      3D打印,即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。


      说的再形象和通俗一些,3D打印也需要电脑里有类似普通打印所需要的备打印文件,只不过它的“墨盒”里装着的不是普通墨水,而是3D打印材料。顾名思义,打印出的是立体样品而非平面图纸。


      应用方向:


      3D打印已涵盖汽车、航天航空、日常消费品、医疗、教育、建筑设计、玩具等领域,目前3D打印粉体技术的优势主要是缩短设计阶段的时间,使得设计者的模型实现起来比较便利。譬如,在传统的制造业流程中,不管什么行业,设计师的图纸,需要在拆分为各个元素后,去开模,然后再组装,其弊病就是花费的周期比较长。而当设计师对模型做出调整后,相同的步骤又得重复一遍,循环往复。而有了3D打印,设计师的图纸可以快速变成实体的东西,然后开模,进行规模化大生产。


       技术现状:


       世界著名3D打印权威胡迪·利普森在他的新著“3D打印:从想象到现实”中是这样描述:“人类史无前例地实现了对物体形状的掌握”这只是第一阶段目标,而第二阶段—控制物体的构成,“即不仅仅是塑造外部几何形态,而是以前所未有的逼真度塑造出新的超材料的内部结构则刚刚启幕”。目前行业的主要应用还处于第一阶段,第二阶段仍在攻坚,虽然艰难,但世界范围内的研发正朝着这个目标行动,相信不会很久就会有所突破。


     撇开第二阶段不谈,在第一阶段与粉体材料相关的内容才是本文重点。我国对3D打印技术的需求并非集中在设备上,而是体现在对3D打印用耗材种类多样性和对代理加工服务的需求上。目前,3D打印用粉体材料大都由快速成型厂家直接提供,尚未实现第三方供应通用材料的模式,导致材料的成本非常高。同时,国内尚无针对专用于3D打印的粉末制备研究,对粒度分布、氧含量要求严格,有些单位采用常规的喷涂粉末替代使用,存在着很多的不适用性。在3D打印快速成型方面,研发和生产通用性更强的材料是技术提升的关键。解决好材料的性能和成本问题,将更好地推动我国的快速成型技术的发展。目前,我国3D打印快速成型技术使用的材料大多需从国外进口,或设备厂家自己投入巨大精力和经费研制,价格昂贵,致使生产成本提高,而国内该机器使用的材料其强度、精度都较低。3D打印材料国产化已势在必行。


      相关启示:


      石墨烯是一种由碳原子构成的单层排列为蜂窝状结构的二维材料。它是已知世界上最薄的材料,其强度超过结构钢约200倍。石墨烯的导电效率与铜类似,导热性远超其它所有材料。虽然石墨烯看上去几乎是完全透明的,但它的结构非常致密,即使是最小的氦原子也不能穿过它。本圈曾对它进行过专访,有兴趣请移步:粉体圈戏说“石墨烯”

      如果能够使用石墨烯做3D打印材料,3D打印机将能够制造具有高强度、重量轻、以及柔韧性、导电性俱佳的零部件或产品。


      由此可见,3D打印的核心是它对传统制造模式的颠覆,因此,从某种意义上说,最关键的不是机械制造,而是材料研发。而粉体相关的企业能越早起步,面对下游应用越来越广泛,要求越来越提升的趋势,在生产源头与之紧密的结合起来,对于未来的竞争力无疑是极大的提升,甚至对原行业产生革命性的影响。

(粉体圈 作者:圈视角)

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