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1、Additive Manufacturing Technology and Its Effect on Manufacturing of China,2014.05.29.，Beijing,中国航空工业集团公司 北京航空制造工程研究所 BAMTRI,AVIC. 巩水利 Prof. Dr. GONG Shuili,目 录,Additive Manufacturing (AM or 3D Printing)： 是人类通过对物质可控的动态累积以逼近目标形体的一种生产过程；是与材料去除成形、受迫成形等对应的科学技术体系；是以“堆积”为共同特征的技术群。,一、Introduction,Reshaping
2、 the global manufacturing competition structure 上世纪美国时代周刊将3D打印列为“美国十大增长最快的工业” 英国经济学人杂志则认为它将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命” Change the production and life mode in the future 社会化制造 那么每个人都可以成为一个工厂 它将改变制造商品的方式 并改变世界的经济格局 进而改变人类的生活方式,一、 The third industrial revolution ?!,一、 Strategic significance of AM for Chi
3、na,可成为我国制造业自主创新的有效手段； 符合绿色制造发展方向，有利于制造业的可持续发展； 可促进传统制造技术水平的提升，促进制造与服务融合发展； 有望培育新兴产业、优化产业结构、促进产业升级。 An effective way for independent innovation of manufacturing industry for China Compliance with the green manufacturing development, and conducive to the sustainable development of manufacturing indust
4、ry; Promote the upgrading of traditional manufacturing technology, and the fusion development betweenmanufacturing and service; Expected to cultivate new industries, optimize the industrial structure and promote industrial upgrading,Verification and presentation of concept 概念验证和呈现 工业设计 产品设计 Design v
5、erification and test 设计验证和测试 反复设计和优化 成型、装配和功能性测试 Production and manufacturing,Molding and secondary operations 制模与二次操作 热成型 砂型铸造 金属镀层 EDM电极 Small batch production, mass production 批量生产 失蜡铸造 吹塑制模 塑料挤塑 环氧制模,一、Major use,生产与制造,直接制造零件,二、Technical methods and means：Major process,Industry chain of AM,USER,A
6、dditive manufacturing has a long industry chain, and improves the technology and economy.,母合金、中间合金、金属冶炼、粉末、金属丝材、材料检测、材料储运,激光器、电子枪、成形软件、机电控制、传感器、机床、装备集成、真空器件、气体循环器件、冷却系统,产品研制、工艺开发等、委托加工,机械加工、热处理、表面处理、无损检测、性能测试、生物陶瓷、净化,4.4 国际发展现状,European and American countries have increased their support, and made t
7、he national strategies and plans for additive manufacturing development; It has draw more attention of government, research institutions, enterprises and the media.,2012年3月，美国白宫宣布振兴美国制造的新举措，将投资10亿美金帮助美国制造体系的改革，鼓励优先发展增材制造为代表的数字化制造技术；在全国范围筹建多个研究与企业联盟 英国政府自2011年开始持续增大对增材制造技术的研发经费，目前已在多个大学建立了增材制造研究中心 德国
8、建立了直接制造研究中心，主要研究和推动增材制造技术在航空航天领域中结构轻量化方面的应用 西班牙也启动了增材制造专项，研究增材制造共性技术、材料、技术交流及商业模式等内容 日本一直重视增材制造技术，研制和应用水平走在了亚洲前列,三：Development and trends of International AM,Clear development ideas,大型运输机舱体壁板结构,航空发动机机匣,Basic research Standard setting Industry applications Industrial Development,三：Development and tre
9、nds of International AM,Clear development projects,Research plan of electron beam rapid prototyping made by American NASA,三：Development and trends of International AM,Direct manufacturing of performance parts. Performance is close to the traditional process;Applied in some complicated conditions.,英国
10、南安普顿大学设计并利用增材制造技术制造了世界上第一架“3D打印”无人驾驶飞机，最高时速达100多公里 世界上第一辆“3D打印”赛车“阿里翁”，已在德国的霍根海姆赛道完成测试，时速达141公里,4.4 国际发展现状,三：Development and trends of International AM,Europe have carried out extensive esearch,意大利AVIO公司电子束选区熔化生产线拥有13台设备； 英国罗罗公司正在建立拥有30台设备的电子束选区熔化生产线。,大推力涡扇发动机钛铝合金三四级涡轮叶片,“Rapid manufacturing center
11、of large aerospace parts”， has been established in 2007Additive manufacturing of small and precise structure keeps ahead of the world.,空客、罗罗、EADS等公司的飞机及发动机上已有大量应用。,Solving the manufacturing problems for difficult-machining materials 。例如，德国EOS公司开发的选区激光烧结（SLS）增材制造装备可成形传统工艺（注塑、挤塑）难加工的耐高温塑料,利用基于粉材的激光烧结工
12、艺可成形复杂高精度零部件，力学性能较尼龙等塑料高出1倍（拉伸强度达95MPa，杨氏模量达4400MPa） 特别是具有优异的耐高温性能，可连续服役于180摄氏度的动态力学场合、240摄氏度的静态力学场合以及260摄氏度电气场合等,三：Development and trends of International AM,Repairing and re-manufacturing high temperature parts。以激光、等离子束和电弧等能束增材制造再制造技术为代表，已应用于机械、能源、船舶等领域核心、高附加值零部件的快速修复,美国AeroMet公司应用于F15等战斗机机翼梁修复 英国
13、Rolls-Royce公司用于航空发动机叶片修复,激光成形修复的发动机零件,相比传统电镀、热喷涂等技术，增材制造技术的使用，实现了高性能、高效率和低成本修复和再制造,三：Development and trends of International AM,Rapid customizing personalized structure in biomedical area 。与生物医疗技术相结合，应用于牙齿、骨骼等“人体零部件”修复或植入手术中。在过去的10余年，增材制造在生物医疗领域的应用比重约为占全部应用的15%。,增材制造的人体修复体,增材制造的金属牙齿已应用于人体，并有专用装备 增材制
14、造金属颅骨修复体，已获临床应用 增材制造人体关节金属修复体，已有专业的服务公司,4.4 国际发展现状,三：Development and trends of International AM,“three-dimensional printing”of micro and nano structures in the field of electronics manufacturing.与电子制造技术相融合，可应用于有机发光二极管、薄膜太阳能电池、无芯片RFID标签、柔性显示器等微纳尺度功能性器件的“三维打印”,与压膜制版、光刻蚀和镀膜等工艺相比，增材制造用于电子领域不仅减少污染排放，还可提高
15、贵重材料利用率！,增材制造的微纳电子器件,电子电路多层柔性PCB 无芯片RFID标签 有机薄膜光伏器件 有机发光显示OLED,4.4 国际发展现状,三：Development and trends of International AM,Productization and serialization on production and sale of equipments. 欧美及日本在该领域处于世界领先水平，已形成了众多专业化和规模化的装备生产企业。近年来，开始出现知名企业强强联合与兼并的态势，进一步加大了地区不平衡和技术垄断程度,4.4 国际发展现状,三：Development and
16、trends of International AM,Equipments are developing to specialization. 如德国EOS公司提供专门用于工业应用级金属牙齿激光增材制造装备,铸造成本低，但工艺繁琐，周期长，难以个性化制造；机加工精度高，但材料浪费严重 SLM工艺简单、个性化制造、材料利用率高、零件性能好,4.4 国际发展现状,三：Development and trends of International AM,Equipments expand from research and industry high-end types to mass consumption type.欧美发达国家开始重视低成本（几万甚至几千人民币）增材制造装备的研制与产业化，促使增材制造技术从实验室和工厂走向办公室甚至是家庭,美国ZCorp公司（并入3D Systems公司）生产的办公型三维打印装备类似于打印机，可用于多类型塑料彩色零件的增材制造 美国MakerBot公司生产的简易型装备设备，可低成本制造塑料零件,
