日前,東北地區(qū)首臺FDM(FusedDepositionModeling)工業(yè)級3D打印機(jī)正式發(fā)布。此前,第十三屆中國國際裝備制造業(yè)博覽會暨國家高新技術(shù)裝備展,首次設(shè)立的3D打印技術(shù)展示區(qū)成為新亮點(diǎn),汽車輪轂、工業(yè)零配件、各類工藝品等一些由3D打印機(jī)制作的實(shí)物吸引了眾多參觀者。在業(yè)內(nèi)人士看來,被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”的3D打印機(jī)市場具有廣闊的前途和市場,將對包括鋼鐵在內(nèi)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)材料帶來深遠(yuǎn)影響。
2016年我國3D打印產(chǎn)值有望達(dá)到100億元
3D打印技術(shù)是以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本,通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng),利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié),最終疊加成型,制造出實(shí)體產(chǎn)品。與傳統(tǒng)制造業(yè)通過模具、車銑等機(jī)械加工方式對原材料進(jìn)行定型、切削以最終生產(chǎn)成品相比,3D打印大大降低了制造的復(fù)雜度。
3D打印業(yè)務(wù)在國外的發(fā)展勢頭十分迅猛。有關(guān)機(jī)構(gòu)資料顯示,2013年,全球3D產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模增速為81.49%,達(dá)到40億美元。
近年來,3D打印技術(shù)在國內(nèi)日趨升溫。據(jù)統(tǒng)計(jì),2012年中國3D打印市場規(guī)模約為10億元,2013年翻了一番達(dá)到20億元。但與美國、德國等發(fā)達(dá)國家相比,中國的3D打印產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段,國內(nèi)3D打印應(yīng)用仍主要停留在科研階段,并未實(shí)現(xiàn)在工業(yè)和個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域的大規(guī)模推廣。
目前,國內(nèi)已有多省市成立了地方3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,國家也在相關(guān)政策中提及要重點(diǎn)發(fā)展3D產(chǎn)業(yè)。按照中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的預(yù)測,2014年中國的3D打印產(chǎn)值有望達(dá)到40億元~50億元的規(guī)模,至2016年時(shí)將擴(kuò)大到100億元,從而使中國超越美國成為全球最大的3D打印市場。
3D打印給鋼鐵等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)帶來機(jī)遇
吸納傳統(tǒng)原材料前景光明。3D打印是“增材制造”(additivemanufacturing)的主要實(shí)現(xiàn)形式。傳統(tǒng)的數(shù)控制造屬于“去除型”制造,一般是在原材料基礎(chǔ)上,使用切割、磨削、腐蝕、熔融等辦法,去除多余部分,得到零部件,再以拼裝、焊接等方法組合成最終產(chǎn)品。而“增材制造”無需原坯和模具,能直接根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù),通過增加材料的方法生成任何形狀的物體,簡化產(chǎn)品的制造程序,縮短產(chǎn)品的研制周期,提高效率并降低成本。
在冶金行業(yè)鏈條中,用高品位鐵精粉生產(chǎn)的直接還原鐵粉純度可達(dá)99.99%以上,目前主要用于生產(chǎn)汽車零部件,如果3D打印技術(shù)加盟其中,將拉動直接還原鐵的消費(fèi)。同時(shí),我國粉末冶金產(chǎn)品年產(chǎn)量快速增長,已經(jīng)超過日本,但產(chǎn)品質(zhì)量在穩(wěn)定性、一致性上和發(fā)達(dá)國家相比還存在一定差距。其中,一個(gè)關(guān)鍵因素就是生產(chǎn)者素質(zhì)。如果引進(jìn)3D打印技術(shù),通過計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn),解決這個(gè)難題就不成問題了。今年9月份,在濟(jì)鋼舉行的全國硬面技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會上,有關(guān)粉末冶金企業(yè)對3D打印技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了有益嘗試并取得了可喜的成果。
助力傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。3D打印并非一種獨(dú)立的工藝,它不是要取代傳統(tǒng)制造業(yè),而是要融入傳統(tǒng)制造業(yè),助推傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。據(jù)了解,在我國,3D打印技術(shù)已被應(yīng)用于國防、航空航天、生物醫(yī)藥、土木工程等領(lǐng)域。進(jìn)入“十二五”后,鋼鐵業(yè)遇到了前所未有的經(jīng)營困境,相當(dāng)一部分企業(yè)還困在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)模式和傳統(tǒng)材料生產(chǎn)的“紅海”里舉步維艱,面對3D打印打印業(yè)廣闊的發(fā)展前景,鋼企也許可以考慮向此方向發(fā)展。
此外,3D打印在高端尤其是復(fù)雜零件加工上有較大潛力。3D打印技術(shù)擅長解決個(gè)性化、復(fù)雜化、高難度的生產(chǎn)技術(shù),而傳統(tǒng)制造業(yè)擅長批量化、規(guī);途婊纳a(chǎn),兩者是互補(bǔ)關(guān)系,“不是誰替代誰的問題”。傳統(tǒng)制造方法需要經(jīng)過開模具、鑄造或鍛造以及精加工等工序,費(fèi)時(shí)費(fèi)料;而3D打印的一次成型技術(shù),能夠打印出設(shè)計(jì)好的復(fù)雜結(jié)構(gòu),節(jié)約了材料,縮短了零部件的研制周期,降低了成本。如某鑄造企業(yè)用選擇性激光燒結(jié)3D打印機(jī),將復(fù)雜鑄件的交貨期由傳統(tǒng)的3個(gè)月縮短到了10天左右;某發(fā)動機(jī)制造商采用這樣的設(shè)備,把大型六缸柴油發(fā)動機(jī)缸蓋砂芯的研制周期,由過去的5個(gè)月縮短至1周左右。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,鋼鐵業(yè)每年都消耗大量的冶金零部件,3D打印技術(shù)快速發(fā)展有可能降低冶金零部件的成本,由此為鋼鐵業(yè)降本增效帶來利好。