20150130-国科图产业技术情报(31)-3D金属打印-成都分馆(发)
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44 中国军转民军党组织在全员中开展了“以降低成本费用率”专项合理化建议活动,进一步强化了员工节约意识,使生产成本得到了有效控制。
在巩固“安全生产标准化”成果的基础上,党组织加强了对安全与质量的监督,大力倡导“党员身边无安全质量事故”,充分发挥党员在抓好生产安全、产品质量工作上的积极作用。
针对今年生产任务繁重,安全监管难度增大的状况,分厂党总支于5月下旬开展了“联系生产实际情况,多角度全方位查找安全隐患”的自查自纠活动。
短短十几天时间,党员、职工对照产品质量工艺、生产安全规程等要求,开动脑筋、仔细观察,共查找出了188项安全隐患。
目前该厂已经整改了“抗爆间有与工作无关的物件”、“危化品管理不规范”等多项安全隐患。
为了提升产品质量,防止产品质量问题的发生,该厂党总支继续开展了“我的工作我负责,我的岗位请放心”的“质量放心岗”活动。
随着活动的开展及深入,管理成效显著,员工们因工作细心发现并消除了多起质量隐患。
结合精益生产示范区建设,配合安全生产精细化管理提出改进意见等是该厂党委的职能。
党委监督组成员经常深入车间、班组及各危险点了解情况;党委班子成员每周都参加各车间班组的班前会;及时了解生产一线情况,在分析汇总形成监督材料后,及时将生产问题反馈给分管领导并在生产作业会上通报直至彻底解决。
结合党的群众路线教育实践活动,切实解决员工的各类问题。
该厂党总支十分重视和维护员工的切身利益,积极主动关心员工的工作和生活,维护好广大员工的根本利益。
该厂党总支成员经常到车间、班组找员工谈心或组织班组员工召开民主恳谈会,及时为员工排忧解难,免除员工的后顾之忧,稳定员工队伍。
在军民品生产任务不均衡的情况下,该厂实行岗位动态管理,积极为30多名员工寻找岗位,保证了员工收入。
(作者单位:江南工业集团公司党委宣传部)........................................................................................................................七〇五所3D 打印技术取得重大突破DMLS 直接金属烧结3D 打印机试制成功近日,中船重工第七〇五研究所试制完成金属直接烧结快速成型技术(DMLS)首台样机,成为世界上第四家掌握该技术的企业。
成都3D打印支招让你秒懂3D打印技术传统2D厂商进入3D打印市场早已成旧闻,随着3D打印市场壮大,不断有2D厂商进入3D打印行业。
这些逐渐研发的3D打印技术无疑壮大了3D打印技术家族。
据悉,目前世界上存在至少7种3D打印技术。
那么,这些3D打印技术都是什么呢?解密:3D打印技术都哪些?增材制造也就是3D打印,是区别于传统减材制造的一种新型的方式。
该生产方式可制造复杂的几何物体、可在一定程度上减少资源浪费,所以在军工业、工业生产领域,颇受欢迎。
目前,实现3D打印的方式有很多,例如:FDM(熔融层积成型技术)、SLA(光固化成型技术)、DLP(数字光处理技术)、SLS(选择性激光烧结技术)。
除此之外,3D打印技术有很多。
目前,走向大众视线的3D打印技术主要为FDM、SLA、DLP。
分门别类的3D打印成型技术FDM(熔融层积成型技术),由于其造价低廉,所以成为消费级用户广泛接受的3D打印方式。
随着3D打印技术的发展,SLA打印技术造价的走低,SLA机型逐渐走向大众视野。
SLA在打印精度上拥有FDM机型无法逾越的优势,所以打印成品更加精美,其通用的3D 打印材料为光敏树脂材料,除此之外,DLP技术其实是在SLA技术上加上DLP投影技术,让成型过程由面到面,打印速度更快,打印精度更高。
目前,我国生产DLP设备较少,然而近年来有增多之趋势。
解密:FDM与SLA技术理解增材制造技术后,FDM和SLA技术的理解相对简单许多。
FDM,也就是熔融层积成型技术,成型部件主要有打印平台、步进机、打印头、线材。
线材也就是FDM机型的耗材,是一种细线盘装的耗材,两种规格: 1.75mm、3.0mm。
原理是这样的,打印时,打印头沿着XY轴移动,打印完该层厚,打印平台沿着Z轴下移一层。
FDM技术成型原理,喷头由点到线、由线到面打印FDM技术打印精度、打印速度较低,所以设计模型时需要对精度进行调整。
精度高的模型,打印速度慢、打印时间长;精度低的模型,打印速度快、打印时间短。
3D打印技术的发展历程近年来,3D打印技术迅速发展并广泛应用于制造、医疗、艺术等领域。
本文将从以下几个方面介绍3D打印技术的发展历程:概念、技术、应用和未来趋势。
一、概念3D打印又称为快速成型、立体印刷,是一种通过数字模型构建物体的制造技术。
它利用计算机辅助设计软件将三维数字模型切片成多层,再将每层数据传输给3D打印机,通过材料层层叠加、固化,最终打印出所需物品。
3D打印技术的出现极大地提高了物体制造效率和精度,并且可以大大降低制造成本。
二、技术1.第一代3D打印技术(1986-1999年)第一代3D打印技术最初是在1986年由Chuck Hull发明的。
他发明了一种名为“Stereolithography”的3D打印技术,使用紫外线固化的树脂逐层打印出物体。
接下来的几年中,其他的3D打印技术应运而生。
例如:Fused Deposition Modeling (FDM)、Selective Laser Sintering (SLS)、PolyJet Printing等。
2.第二代3D打印技术(2000-2010年)随着计算机硬件和软件的快速发展,3D打印技术的第二代应运而生。
在这一时期,3D打印机开始商业化,出现了许多新型材料和配件,如支架、肋骨、搪瓷等。
并且这个时期研究人员开始关注3D打印技术的应用,如医学、艺术、教育等领域。
3.第三代3D打印技术(2010-至今)第三代3D打印技术最显著的特点是多材料打印技术。
许多3D 打印机都可以同时打印出多种材料,如生物玻璃、金属、纳米材料等。
同时,价格也更为实惠,不再是单纯的研究工具,而是商业和消费品。
这一时期,企业和个人开始广泛应用3D打印技术,从汽车、家具到鞋子和手表等一切可制造的物品都可以使用3D打印技术打印出来。
三、应用1. 工业制造3D打印技术在工业制造中的应用非常广泛,可以大大降低制造成本,简化制造流程,提高制造效率。
它可以应用于汽车、飞机、电子设备等生产领域,也能用在建筑、服装、家具等领域中。
金属3D打印技术及其专利布局分析沈斌【摘要】金属3D打印技术是近年来最前沿、最有潜力的先进制造技术之一.本文通过分析金属3D打印技术发展构建了专利检索式,分析了全球的专利布局态势.分析认为,我国虽拥有全球第一的3D打印技术专利申请量,但核心专利相对较少,未来应着力突破关键技术,提高核心专利质量,促进我国金属3D打印的技术创新.【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2018(010)003【总页数】6页(P70-75)【关键词】金属3D打印;专利布局【作者】沈斌【作者单位】金川集团有限公司金昌 737104【正文语种】中文【中图分类】TG174.40 引言3D打印技术(Three Dimension Print)又称“增材制造(additive manufacturing,AM)”,是20世纪80年代末期全球先进制造领域兴起的一种集合光/机/电、计算机、数控及新材料于一体的先进制造技术[1,2]。
其原理为利用打印头、喷嘴或激光,依据三维CAD数据,进行堆积成形制品。
近几年,随着3D打印技术的快速发展,它在航空航天、汽车、生物医药和建筑等领域的应用范围逐步拓宽,其方便快捷、材料利用率高等优势不断显现。
特别是金属3D打印,与传统制造技术相比,它可以直接制造金属零件或部件,非常适用于新产品开发、金属模具的设计与制造、快速单件及小批量零件制造、复杂形状零件的制造以及难加工材料的制造等,可以说金属3D打印是3D打印技术中最为前沿最有潜力的技术,也是先进制造技术的重要发展方向[3]。
本文拟通过对金属3D打印主流工艺技术的分析,采用智慧芽专利检索平台对金属3D打印技术的专利布局进行研究。
通过对检索数据的筛选统计和对比,分析探讨目前我国3D打印专利布局中存在的问题。
1 金属3D打印技术金属3D打印技术主流主要包括激光熔覆快速成型、选择性激光烧结和粉床烧结三个最主流的技术。
其中:(1)激光熔覆快速成型LENS[4,5] (Laser Engineered Net shaping),也称为激光熔覆或近形制造。
金属3D打印材料检测技术研究进展何伟;杨军红;杜小平;张曙香【摘要】金属3D打印技术能实现低成本、短周期的制造大型钛合金结构件,在航空企业应用前景广阔.本文通过对金属3D打印检测领域的文献资料的综述,介绍了原材料检测、力学性能、无损检测、宏微观组织检查与冶金缺陷检测方面的研究现状和最新进展,并对此进行了分析.金属3D打印材料与现有传统加工材料测试相比,测试项目差异较大,测试设备较为常见,有待制定标准.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2018(000)024【总页数】3页(P103-105)【关键词】材料测试;金属;3D打印;金相组织;冶金缺陷【作者】何伟;杨军红;杜小平;张曙香【作者单位】西安汉唐分析检测有限公司,陕西西安 710201;西安汉唐分析检测有限公司,陕西西安 710201;西安汉唐分析检测有限公司,陕西西安 710201;西安汉唐分析检测有限公司,陕西西安 710201【正文语种】中文【中图分类】P618.471 前言金属3D打印技术利用快速成形方法,通过高功率激光等高能电子束与合金粉末、丝材等原材料的交互作用,进行原位熔化-快速凝固-逐层堆积,直接从数字模型一步实现金属的成形制造[1]。
金属3D打印技术的特点使得它具有传统加工方式无法比拟的优势,如制造周期短、成材率高、可完成精密复杂零件与结构的加工等。
因此,金属3D打印技术在航空航天、核电、化工、民用等诸多领域的应用值得期待[2]。
尽管国内外在金属3D打印材料的成形及应用方面取得了阶段性的研究进展,但金属3D打印材料的大规模应用还存在许多技术瓶颈。
原材料及成品的质量控制,成品件的尺寸精度及其测量等问题都是阻碍金属3D打印技术广泛应用的壁垒,检测与评价的方法与标准化工作亟待解决[3]。
2 研究进展2.1 原材料性能研究金属3D打印技术所用的原材料主要是合金粉末、合金丝材两类。
研究发现[4],金属粉末的形状、粒度、氧含量、松装密度等因素对材料成形的质量有较大影响,粉末形态如图1所示;丝材的直径均匀度和元素含量波动度对成形中熔融沉积的稳定和整体化学元素的均匀分布有明显的影响[5]。
中国3D打印行业产业链、市场规模、融资事件及行业发展前景分析增材制造(又称3D打印)是以数字模型为基础,将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术,将对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响,是制造业有代表性的颠覆性技术。
3D打印的工作原理是以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件将其离散分解成若干层平面切片,由数控成型系统利用激光束、热熔喷嘴等方式将材料进行逐层堆积黏结,叠加成型,制造出实体产品。
一、3D打印产业链分析3D打印行业产业链从上中下游来看,上游为塑料、金属、蜡、石膏、砂等其他各种材料。
中游为3D打印设备及技术,下游则为制造、医疗、建筑、军事等应用领域。
上游:塑料、金属、蜡、石膏、砂等其他各种材料。
不同的3D打印技术,对材料的要求也有所不同,例如光聚合成型主要以液态光敏树脂为主要材料;颗粒物成型的主要材料为金属、塑料、陶瓷等;而熔融层积型的适用材料为塑料等混合物。
中游:3D打印的中游为设备研发及制造。
目前,3D打印设备主要分为桌面级和工业级两种。
桌面级是3D打印技术的初级阶段,可以直观地阐述3D打印技术的工艺原理;工业级的3D打印设备主要分为快速原型制造和直接产品制造,两者在打印速度、精确度、尺寸等方面各有不同。
下游:主要是3D打印服务,延伸到各个细分的实际应用方向,其中包括制造、医疗、军事、建筑等领域均有所应用。
随着3D打印行业的快速发展,3D打印技术应用场景将不断拓展。
二、3D打印市场规模分析3D打印技术从诞生至今30余年,目前处于多技术路线共存的状态,根据国际标准化组织ISO/TC261增材制造技术委员会2015年新发布的国际标准ISO/ASTM52900:2015,将增材制造工艺原理分为粘结剂喷射(选择性喷射沉积液态粘结剂粘结粉末等材料的增材制造工艺)、定向能量沉积(利用聚焦热能熔化材料即熔即沉积的增材制造工艺)、材料挤出(将材料熔化后通过喷嘴或孔口挤出成形的增材制造工艺)、材料喷射(将材料以微滴的形式选择性喷射沉积的增材制造工艺)、粉末床选区熔化(通过热能选择性地熔化/烧结粉末床区域的增材制造工艺)、薄材叠层(将薄层材料逐层粘结以形成实物的增材制造工艺)、立体光固化(通过光致聚合作用选择性地固化液态光敏聚合物的增材制造工艺)七类,主流的技术都可以归入这七类。
3D打印技术分析报告1. 引言3D打印技术(也称为增材制造)是一种快速发展的制造技术,它允许将数字模型直接转化为实体物体。
本报告旨在对3D打印技术进行分析,探讨其应用领域、优势、挑战以及未来发展的趋势。
2. 3D打印技术的原理3D打印技术基于一种逐层堆叠的工艺,利用计算机辅助设计软件将数字模型切割成薄层,然后通过3D打印机逐层堆叠材料,最终形成实体物体。
这种工艺可以使用多种材料,包括塑料、金属、陶瓷等。
3. 3D打印技术的应用领域3.1 制造业3D打印技术在制造业中有广泛的应用,可以用于制造复杂零部件、原型制作以及快速定制产品。
通过使用3D打印技术,制造商可以减少生产时间和成本,并提高产品质量和创新能力。
3.2 医疗领域3D打印技术在医疗领域中的应用正在快速增长。
它可以用于制造医疗器械、人工关节、植入物以及个性化的医疗器械。
通过使用3D打印技术,医疗机构可以提供更好的医疗服务,并提高患者的治疗效果。
3.3 教育领域3D打印技术在教育领域中也有广泛的应用。
它可以帮助学生更好地理解和学习复杂的概念,提高他们的创造力和解决问题的能力。
通过使用3D打印技术,学校可以提供更具互动性和实践性的教育环境。
3.4 艺术和设计领域艺术家和设计师也在广泛使用3D打印技术进行创作。
它可以帮助他们将想法和概念转化为具体的艺术品和设计作品。
通过使用3D打印技术,艺术家和设计师可以实现更高水平的创意表达和个性化设计。
4. 3D打印技术的优势4.1 快速制造相比传统制造技术,3D打印技术具有更快的制造速度。
它可以在短时间内将数字模型转化为实体物体,从而加快产品的开发和生产进程。
4.2 制造复杂性3D打印技术可以制造出复杂形状和结构的物体,传统制造技术难以实现的。
这使得设计师和制造商能够实现更高水平的创新和个性化定制。
4.3 节省材料由于3D打印技术是逐层堆叠材料,相比传统制造技术,它可以更有效地利用材料,减少浪费和成本。
5. 3D打印技术的挑战5.1 材料选择目前可供3D打印的材料种类相对有限,对于某些特殊应用领域来说,材料的选择可能会受到限制。
成都3D打印中心,成都高域3D打印中心是西南首家销售进口3D打印机和三维扫描仪的商家,同时也是成都唯一一家对外做3D打印服务的3D打印中心。
在3D打印中心展位,除了正在工作的打印机,在陈列柜里,杯子、手枪、佛像等制成品都是3D打印机的成果。
此次展出的3D打印材料为塑料和光敏树脂。
3D打印机,即快速成形技术的一种机器,它是一种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。
过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,现正逐渐用于一些产品的直接制造,意味着这项技术正在普及。
它的原理是:把数据和原料放进3D打印机中,机器会按照程序把产品一层层造出来。
打印出的产品,可以即时使用。
通过3D打印机也可以打印出食物。
这也是大多吃货所关心的3D 打印机未来的发展方向。
3D打印并非是新鲜的技术,这个思想起源于19世纪末的美国,并在20世纪80年代得以发展和推广。
中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场”。
三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现。
这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长,其价格也正逐年下降。
使用打印机就像打印一封信:轻点电脑屏幕上的“打印”按钮,一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上,它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。
而在3D打印时,软件通过电脑辅助设计技术(CAD)完成一系列数字切片,并将这些切片的信息传送到3D 打印机上,后者会将连续的薄型层面堆叠起来,直到一个固态物体成型。
3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。
堆叠薄层的形式有多种多样。
有些3D打印机使用“喷墨”的方式。
例如,一家名为Objet 的以色列3D打印机公司使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质喷涂在铸模托盘上,此涂层然后被置于紫外线下进行处理。
之后铸模托盘下降极小的距离,以供下一层堆叠上来。
金属3D打印是一种采用三维(3D)打印技术,以金属粉末、金属丝或塑料为原料,通过累积粘接、熔融沉积等技术,逐层堆积成最终产品的一种制造方法。
金属3D打印具有许多优势,如设计灵活、制造速度快、个性化程度高、节省材料和成本等。
它是一种创新制造技术,已广泛应用于航空航天、医疗、汽车和消费电子等众多领域。
首先,让我们了解金属3D打印的制造原理。
它采用了与传统的二维打印(例如打印纸张或塑料模型)类似的原理,但使用的是金属粉末、金属丝或塑料为原料,并利用3D打印技术实现三维产品的制造。
通过层层堆积,打印出最终的产品。
这种方法可以精确地制造复杂的三维结构,并且可以根据设计者的原始设计进行优化。
金属3D打印的应用领域非常广泛。
在航空航天领域,金属3D打印被用于制造零部件,这些零部件传统生产方法难以制造或成本高昂。
在医疗行业,金属3D打印被用于定制假肢、牙科植入物和个性化药物传递系统。
在汽车行业,金属3D打印可以帮助减少生产过程中的浪费,提高生产效率。
此外,金属3D打印还在消费品领域得到广泛应用,例如制造个性化定制的玩具、工具和艺术品。
与传统的制造方法相比,金属3D打印具有许多优势。
首先,它可以实现高度个性化的产品,这意味着可以根据每个人的需求和偏好进行定制。
其次,由于减少了传统生产中的切割和打磨等步骤,因此可以节省材料和成本。
此外,由于可以快速原型制作和直接生产最终产品,因此可以提高生产效率。
最后,金属3D打印可以减少废料和能源消耗,从而有助于环保。
然而,金属3D打印也存在一些挑战和限制。
首先,目前市场上的金属3D打印技术主要适用于某些特定类型的金属材料,如不锈钢、铝合金等,对于其他材料和复杂结构的应用仍存在局限性。
其次,金属3D打印的生产成本相对较高,尤其是在大规模生产的情况下。
此外,金属3D打印的制造成本和精度也受到技术本身的限制。
总的来说,金属3D打印是一种具有巨大潜力的创新制造技术。
虽然目前仍存在一些挑战和限制,但随着技术的不断发展和应用领域的扩大,预计金属3D打印将在未来发挥越来越重要的作用。
成都3D打印机对金属医用3D打印材料介绍发展历史金属医用材料是人类最早利用的医用材料之一,其应用可以追溯到公元前400~300年,腓尼基人将金属丝用于修复牙缺失。
随后,经历了漫长岁月的发展,直至19世纪后期,人类成功利用贵金属银对患者的膝盖骨进行缝合(1880年)。
人类利用镀镍钢螺钉进行骨折治疗(1896年)后,才开始了对金属医用材料的系统研究。
20世纪30年代,随着钴铬合金、不锈钢和钛及合金的相继开发成功并在齿科和骨科中得到广泛的应用,逐步奠定了金属医用材料在生物医用材料中的重要地位。
70年代,Ni-Ti形状记忆合金在临床医学中的成功应用以及金属表面生物医用涂层材料的发展,使生物医用金属材料得到了极大的发展。
定义及应用领域医用金属材料也被称为外科植入金属材料,主要用于诊断、治疗,以及替换人体中的组织或增进其功能。
近20年来,虽然金属医用材料相对于高分子材料、复合材料以及杂化和衍生材料等生物医用材料的发展缓慢,但其具有高的强度、良好的韧性及抗弯曲疲劳强度、优异的加工性能等许多其它几类医用材料不可替代的优良性能,是临床应用中最广泛的承力植入材料。
尤其随着金属3D打印技术的发展,金属医用材料得到了更广泛的应用,最重要的应用有:骨折内固定板、螺钉、人工关节和牙根种植体等。
常用金属医用材料临床应用的医用金属材料主要有不锈钢、钴合金、钛合金、形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、锆等。
1、不锈钢医用不锈钢(Stainless Steel as Biomedical Material)为铁基耐蚀合金,是最早开发的生物医用合金之一,其特点是易加工、价格低廉,耐蚀性和屈服强度可以通过冷加工提高,避免疲劳断裂。
不锈钢按显微组织可分为:奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢等,被用以制作医疗器械:刀、剪、止血钳(图1)、针头,同时被用以制作人工关节、骨折内固定器、牙齿矫形、人工心脏瓣膜等器件。
其中,医用应用最多的是奥氏体超低碳不锈钢316L和317L。
专题综述碍蕊国内外金属3D打印材料现状与发展段宣政,赵菲,,赵广辉,吴志生(太原科技大学,太原030024)摘要:介绍了金属3D打印技术基本概念及工艺优势;总结了国内外金属3D打印材料种类、应用及制造工艺,分析了金属3D打印材料目前存在的问题及未来发展趋势。
结果表明,铝合金、钛金、金等金属3D打印材料发展迅速,传统的3D打印金属材料及材料进行重点研究。
关键词:金属;3D打印材料;现状与发展中图分类号:TG457+.190前言类高精尖技术的研发问世,3D打印技术(也称增材制造技术)凭借其强大的技术能为前景的高新制造技术,在金属零件制造的优势也渐渐[1-2]o3D打印可以对复杂的图形结构进行,、灵、节约等优势。
对于复杂结构件,虽镂空越多、用料越少、成本,确保打印的精度、可靠性和可性。
其最大的优势就是其胚,仅用计图形数据即可实现制造,大大缩短了的制造程序和研制周期,且在工程和教学研究等应用;也占有独特的地位。
目前金属材料的3D打印分为金属丝材和金属粉材两种,其分黑色金属、轻质合金、H钻类硬质合金。
此外,一些贵重金属的3D 打印也得到了研发[3_5]o-现有国内外金属3D打印材料1.1金属3D打印丝材金属3D打印的丝材主要集中在不锈钢、钛、铝等材料,如铜、金、N等其他的金属3D打印材料只处在研发试用阶段,其缺点为性能单一、价格昂贵[6&。
目前打印材料停留在ABS塑料上,金属3D打收稿日期:2019-09-22基金项目:山西省重点研发计划(高新领域)项目(201903D121054);山西省教育厅教学改革项目(J2017079);互联网+3D打印关键技术科技创新项目(CiCi3DP);山西省科技重大专项项目(20181101015)#doi:10.12073/马hj.20190922001印技术走进人们的;从企业技术应用方面讲的企业于研发阶段,达到大:应用推广的地步。
技术的不熟、研究的不断深入,3D打印必广度和深度方步发展。
中国3D打印行业研究-行业技术水平发展行业技术水平发展3D打印技术从诞生至今30 余年,目前处于多技术路线共存的状态,根据国际标准化组织ISO/TC261增材制造技术委员会2015年新发布的国际标准ISO/ASTM52900:2015,将增材制造工艺原理分为粘结剂喷射(选择性喷射沉积液态粘结剂粘结粉末等材料的增材制造工艺)、定向能量沉积(利用聚焦热能熔化材料即熔即沉积的增材制造工艺)、材料挤出(将材料熔化后通过喷嘴或孔口挤出成形的增材制造工艺)、材料喷射(将材料以微滴的形式选择性喷射沉积的增材制造工艺)、粉末床选区熔化(通过热能选择性地熔化/烧结粉末床区域的增材制造工艺)、薄材叠层(将薄层材料逐层粘结以形成实物的增材制造工艺)、立体光固化(通过光致聚合作用选择性地固化液态光敏聚合物的增材制造工艺)七类,主流的技术都可以归入这七类。
《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016 年)》中,根据所用耗材和成形原理的差异,将主流的3D 打印技术分为以下几类:金属3D 打印工艺原理主要分为粉末床选区熔化和定向能量沉积两大类别,采用这两类工艺原理的金属3D 打印技术都可以制造达到锻件标准的金属零件。
根据Wohlers 对包括铂力特在内的全球36 家主要的金属3D 打印企业统计,2018 年度,采用粉末床选区熔化技术为18 家,采用定向能量沉积技术为8 家,合计占比达到72%。
粉末床选区熔化技术的主要优点是:可以打印传统技术无法企及的极端复杂的结构(特别是复杂内腔结构)、制件尺寸精度高,这些优点开辟了金属结构件创新设计的无限可能性,提供了显著减重、高效换热、精确的密度和模量匹配等有效的新技术途径,为航空航天复杂构件、医疗植入体和随形冷却模具等开启了革命性进步的新方向,其零件力学性能超过铸件甚至部分零部件力学性能指标达到锻件标准,从而成为当今最广泛应用的金属3D 打印技术,是近些年金属3D 打印产值超高速发展的主要支撑技术。
CHUANGXINKEJI 2012.12CHUANGXINKEJI 3D 打印(3D Printing )技术作为快速成型领域的一种新兴技术,目前正成为一种迅猛发展的潮流。
3D 打印技术正在吸引越来越多的国内外新闻媒体和社会公众的热切关注。
英国《经济学人》杂志2011年2月刊载封面文章,对3D 打印技术的发展作了介绍和展望,文章认为:3D 打印技术未来的发展将使大规模的个性化生产成为可能,这将会带来全球制造业经济的重大变革。
很多新闻媒体乐观地认为:3D 打印产业将成为下一个具有宽广前景的朝阳产业。
3D 打印技术简介3D 打印技术是指通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来生成三维实体的技术,与传统的去除材料加工技术不同,因此又称为添加制造(AM,Additive Manufactur⁃ing )。
作为一种综合性应用技术,3D 打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识,具有很高的科技含量。
3D 打印机是3D 打印的核心装备。
它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统,主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。
此外,新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D 打印技术体系的重要组成部分。
目前,3D 打印技术主要应用于产品原型、模具制造,以及艺术创作、珠宝制作等领域,替代这些领域传统依赖的精细加工工艺。
3D 打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。
除此之外,在生物工程与医学、建筑、服装等领域,3D 打印技术的引入也为创新开拓了广阔的空间。
如2010年澳大利亚Invetech 公司和美国Organovo 公司合作,尝试以活体细胞为“墨水”打印人体的组织和器官,是医学领域具有重大意义的创新。
3D 打印技术及产业国内外发展现状经过十多年的探索和发展,3D 打印技术在国外有了长足的进步,目前已经能够在0.01毫米的单层厚度上实现600dpi 的精细分辨率。
第一章 3D打印行业及其发展现状.................. 错误!未定义书签。
1.1 (3)D打印概念............................... 错误!未定义书签。
1.2 (3)D打印发展现状........................... 错误!未定义书签。
全球3D打印行业发展现状................... 错误!未定义书签。
中国3D打印行业发展现状................... 错误!未定义书签。
天津3D打印行业发展现状................... 错误!未定义书签。
第二章 3D打印相关产业链........................ 错误!未定义书签。
3D打印产业链上游——3D打印材料............ 错误!未定义书签。
3D打印产业链中游——3D打印设备及软件...... 错误!未定义书签。
3D打印产业链下游——应用领域.............. 错误!未定义书签。
3D打印在航空航天和国防领域的应用........ 错误!未定义书签。
3D打印在汽车行业中的应用................ 错误!未定义书签。
3D打印在其他行业中的应用................ 错误!未定义书签。
第三章 3D打印产业相关企业经营情况分析.......... 错误!未定义书签。
国际领先企业............................... 错误!未定义书签。
中国领先企业............................... 错误!未定义书签。
天津相关企业............................... 错误!未定义书签。
第四章 3D打印发展前景及趋势分析................ 错误!未定义书签。
3D打印创新助推工业革命和制造业回归........ 错误!未定义书签。
3D打印市场潜力巨大........................ 错误!未定义书签。
产业技术情报—————————————————————————————————————————————————————————————2015年01月16日第23期(总第31期)编者按:3D打印技术在全球范围内日益受到重视。
世界各国不断提高3D打印技术的研发投入并逐渐扩大该技术的应用范围。
3D金属打印作为整个3D打印体系中最为前沿和最具潜力的技术,是先进制造产业发展的重要方向。
它近年来发展迅速,已成为现代金属零部件制造的有效手段,在航空航天、汽车摩托车、家电等领域都得到了一定的应用。
本期重点:3D金属打印技术●从专利技术的国家/地区来源看,美国申请的专利最多,占专利申请总量的34%;其次是中国,占21%;●3D金属打印产业技术和专利研发的热点主题,主要涉及机械制造技术、金属打印材料和3D打印自动化。
●从高频被引专利的技术方向来看,主要集中在金属打印材料、金属部件制造打印技术和3D自动化打印系统。
主编:刘细文执行主编:贾苹本期策划i:肖国华、唐蘅、宋时立联系地址:北京北四环西路33号中国科学院文献情报中心邮编:100190 电话:82625972 邮件地址:xxcykb@目录【技术趋势】 (3)1、3D金属打印专利数量年度变化趋势 (4)2、3D金属打印技术区域分布情况 (4)【核心技术】 (6)1、3D金属打印领域热点技术 (6)2、3D金属打印技术高频被引专利分析 (7)【重点机构】 (9)【重要人物】 (11)1、黄卫东—西北工业大学教授、博士生导师 (11)2、Hans J. Langer博士—EOS之父、公司创始人兼CEO (11)3、史玉升—华中科技大学教授、博士生导师 (12)4、Charles W. Hull—3D Systems公司创始人 (13)5、杨永强—华南理工大学教授、博士生导师 (13)【产业动态】 (14)1、应用发展 (14)2、企业动态 (16)【技术转移】 (17)【技术趋势】3D打印技术在全球范围内日益受到重视。
世界各国不断提高3D 打印技术的研发投入并逐渐扩大该技术的应用范围。
美国认定“3D打印研发中心”为新建的15个国家制造创新中心之首,政府直接投资3000万美元进行支持;英国《经济学人》杂志称3D打印为“第三次工业革命的引擎”;欧洲航天局公布了“将3D打印带入金属时代”的计划,希望能够采用3D打印技术实现整体性的制造技术,能够制造出一整块金属构成、不需要焊接或熔合的整颗卫星,同时为宇宙飞船、飞机和聚变项目制造零部件;澳大利亚在2013年就制定了3D金属打印技术路线,并于当年6月成立“中澳轻金属联合研究中心”;德国将“选择性激光熔结技术”列入“德国光子学研究”;日本政府看好使用金属材料的3D打印技术,从2014年开始,对重工业部门和大学进行了重整,旨在推动3D金属打印机的研究和开发;我国政府同样非常重视3D金属打印产业,从2001年起,我国开始重点发展以钛合金结构件激光快速成型技术为主的激光3D打印技术,在航空航天方面得到了一定的应用。
3D金属打印作为整个3D打印体系中最为前沿和最具潜力的技术,是先进制造产业发展的重要方向。
它近年来发展迅速,已成为现代金属零部件制造的有效手段,在航空航天、汽车摩托车、家电等领域都得到了一定的应用。
本报告针对3D金属打印相关专利进行了检索与分析,并结合相关报道对3D金属打印产业现状进行了分析,为科技决策和课题研究提供支持。
报告中的专利数据来源于美国汤森路透公司的德温特创新索引(DII),数据检索日期为2015年1月15日,共检出相关专利1121项,采用的主要分析工具为TI(Thomson Innovation)和TDA(Thomson Data Analyzer)。
1、3D金属打印专利数量年度变化趋势图1 专利年度变化趋势与3D金属打印相关的专利技术在上世纪七八十年代开始萌芽,直到1997年增速明显提升,然后进入增长期;2006年之后3D金属打印进入快速增长期。
(说明:2014年的数据下降是因为专利公开的时滞)2、3D金属打印技术区域分布情况从专利技术的国家/地区来源看(见图2),美国申请的专利最多,占专利申请总量的34%;其次是我国,占21%;德国以20%的份额紧随我国之后,居世界第三位;日本以6%的份额居第四位。
居前四位国家的专利申请量之和约占专利申请总量的五分之四。
图2专利优先权国家/地区分布从专利家族成员国别/地区分布来看(见图3),美国以20%的份额居于专利家族中受理专利数量的领先地位,其次是世界知识产权组织、中国、欧洲、德国及日本。
图3专利家族成员国别/地区分布【核心技术】1、3D金属打印领域热点技术图4 3D金属打印领域热点技术分布图4揭示了3D金属打印产业技术和专利研发的热点主题,主要涉及机械制造技术、金属打印材料和3D打印自动化。
●机械制造技术金属材料的3D打印技术主要用于机械制造业,目前在航天航空、工业工具、汽车摩托车、发动机、家电、医学等领域的到了一定的应用。
核心技术以激光烧结和熔融为主,其中包括选区激光烧结、选区激光熔融、直接金属粉末烧结、激光近净成形技术、激光熔融沉积和电子束选区熔融等技术,激光烧结技术特点是精度高,缺点是成型速度低,主要应用于医疗和小型模具制造,激光熔融技术特点是冶金质量好、成型速度快,但精度较低,模具宜大不宜小,适用于强度较大的金属结构件,便于直接成型。
●金属打印材料常用的金属打印材料主要包括:共晶系统金属、钛合金、钴铬合金、不锈钢、铝合金、金属膜、镍镉铁合金、非铁合金、马氏体钢等。
金属粉末材料制备方法包括以下方法:雾化法、旋转电极法、还原法、等离子旋转电极、研磨法、电解法,其中电解法和还原法对合金不适用,目前主要以雾化法为主。
另外,液态金属材料制备方法是新兴的液态金属快速成型技术的基础,目前以金属熔融为主。
3D打印自动化3D打印设计人员使用计算机辅助设计工具,以3D设计模型为蓝本,并根据模型设计出自动分析打印的工序,使用3D打印设备实现自动化打印流程。
3D金属打印设计一般会在计算机中将3D CAD 模型分为若干层,通过3D打印设备在一个平面上按照3D CAD图形逐层将金属材料烧结或熔融黏合在一起,再一层一层的叠加起来。
通过每一层不同图形的累积,最后形成一个三维物体的金属部件。
2、3D金属打印技术高频被引专利分析通过德温特专利数据库检索所得3D金属打印专利按被引频次进行排序,前十位专利如表1所示,大部分高频被引专利来自于美国的公司,此外德国有1家公司专利进入高被引前十。
从高频被引专利的技术方向来看,主要集中在金属打印材料、金属部件制造打印技术和3D自动化打印系统。
表1 3D金属打印专利高被引前10专利技术11注:Z CROP于2012年被3D SYSTEMS收购【重点机构】表2 3D金属打印专利量前10位申请人表2为专利数量排名居前10的申请人,其中德国机构有6家,美国机构有4家,瑞典和中国的机构各1家。
在以上机构中3D金属打印机设备制造机构有7家(3D SYSTEMS INC、EOS、ARCAM AB、UNIV SOUTH CHINA TECHNOLOGY、FRAUNHOFER GES FOERDERUNG ANGEW ANDTEN、STRATASYS、CONCEPT LASER),零件制造机构有4家(UNITED TECHNOLOGIES CORP、MTU AERO ENGINES 、BOEING CO、SIEMENS AG),材料供应商有1家(EVONIK)。
在排名前十的专利申请人中,近三年专利活动最活跃三个机构依次是:UNITED TECHNOLOGIES CORP(65%)、UNIV SOUTH CHINA TECHNOLOGY(47%)、ARCAM AB(29%)。
在3D金属打印领域,专利申请排名第一的3D SYSTEMS公司,成立于1986年,是全球最多元化的增材制造公司,其产品包括3D 打印机、打印材料、线上按需定制零部件服务和3D端到端解决方案。
该公司规模生产3D打印机已经有十年,其产品应用在包括航空航天、国防、交通运输、医疗保健多个领域。
主要产品包括立体光固化打印机、选择性激光烧结打印机、多喷建模打印机、膜转印成像打印机、选择性激光熔化打印机、ZPrinter塑料喷墨彩色打印机。
德国EOS公司(Electro Optical System)是世界著名的快速成型设备制造商,是直接金属粉末激光烧结技术(DMLS)的发明者,其设备主要涉及3D打印的光固化工艺和选区激光烧结(SLS)工艺,是一家以金属打印为中心业务的公司,曾协助研发了埃隆•马斯克(Elon Musk)SpaceX公司的SuperDraco火箭发动机。
ARCAM AB公司是在瑞典的上市公司,发明了世界首台利用电子束来熔融金属粉末,并经计算机辅助设计的精密铸造成型机新设备。
公司目前主要开发和制造用于3D金属打印的设备和部件,面向的主要客户是骨科植入物制造商和航空航天等行业的制造商,长期目标是要成为在金属增材制造系统领域的领先厂商。
【重要人物】1、黄卫东——西北工业大学教授、博士生导师黄卫东,西北工业大学教授,博士生导师。
2001年受聘为“长江学者特聘教授”。
现任西北工业大学凝固技术国家重点实验室主任、西安铂力特激光成形技术有限公司创始人兼董事长,兼任航空科学基金专家委员会委员、中国光学学会激光加工专业委员会委员、中国热处理学会高能密度热处理技术委员会委员和青年工作委员会主任、中国博士联谊会理事,以及校学术委员会学术交流分会主任等。
黄卫东教授主要从事凝固与晶体生长理论、激光表面处理和激光加工新技术等方面的研究,1995年黄教授开始进行3D金属打印研究,已深耕近20年,获国家教委科技进步一等奖1项、二等奖1项,航空工业总公司科技进步二等奖1项,省部级奖4项,1998年获国家杰出青年科学基金,1999年入选国家百千万人才工程,先后获得国家教委及国务院“做出突出贡献的中国博士学位获得者”、“航空航天工业部做出突出成绩的中国博士学位获得者”、“航空航天工业部优秀青年教师”、“航空工业总公司有突出贡献的中青年科技专家”等荣誉称号。
2、Hans J. Langer博士——EOS之父、公司创始人兼CEOHans J. Langer博士于1989年在德国巴伐利亚州创办了EOS公司,这是世界著名的快速成型设备制造商。
自20世纪90年代初,激光烧结技术就成为了EOS公司产品开发的重要技术,Langer博士发明了快速原型设计理念的技术解决方案,基于三维CAD数据它能够在几天内就得到功能完全的原型、模具或模型,有助于大大减低投入市场的时间。
1991年,EOS公司开始在3D打印领域进行专利布局,Langer博士首先认识到工艺专利布局的重要性,开始的专利申请均涉及激光烧结工艺及装置,其中29件专利涉及发明人Langer博士,充分体现了Langer 博士对公司前期研发的贡献。