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金属材料类有关论文范文参考文献,与中国3D打印产业的制约因素和应略相关论文查重免费
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3D打印于上世纪80年代诞生于美国,学名是“快速成型技术”,也被称为“增材制造技术”,是将设计好的物体转化为三维设计图,采用分层加工、叠加成形的方式逐层增加材料来打印真实物体.其工作原理与传统打印原理类似,只不过3D打印机不用纸与墨,而是用塑料、金属、陶瓷、沙子等材料做成粉状后充当“墨水”进行打印.3D打印不再需要传统的刀具、夹具和机床就可以打造出任意形状.其过程分为扫描和打印两部分：先通过计算机建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,打印机通过读取文件中的横截面信息,用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来,再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体.3D打印分为三大类：一是大众消费级,多用于工业设计、文化创意等领域；二是工业级,主要用于模具、模型等行业以及金属零部件等产品制造；三是生物工程级,如打印牙齿、细胞、器官等.
中国3D打印产业的制约因素
目前,3D打印技术正在欧美掀起如火如荼的产业化发展热潮,而中国在这个领域还欠缺影响力.尽管新材料和高端装备制造两个战略性新兴产业的落地执行,为3D打印在中国的突破奠定了相关技术基础,但是3D打印技术的发展仍存在瓶颈.
研发力量小而零散,且各自为战.美国由于企业介入3D打印技术较早,因此研发实力较强.占据3D打印产业主导地位的一些美国公司,每年研发投入占销售收入的10%左右.而中国虽然上世纪80年代末就已在西安交通大学、华中科技大学和清华大学等高校开始研究,但几所院校的研发和设计都是各自为战,发展很慢.而且中国3D打印的研发投入与美国相比有较大差距,占销售收入的比重也很少.
材料存在问题.在我国,可适用的材料成熟度跟不上整个3D打印市场的发展.目前3D打印耗材有限,多为石膏、塑料、可粘结的粉末颗粒、树脂等,制造精度、复杂性、强度等难以达到较高要求,一般只能应用于模型、玩具等产品领域.而对于金属材料来说,如果液化打印则难以成型,如果采用粉末冶金方式,除高温还需高压,因此恐怕短期内很难成熟.另外,当前不能将不同材料混在一起打印,只能一次打印一种材料.换言之,现有的3D打印技术只能生产由一种材料组成的零件,再组装成成品,距离一次性通过3D打印生产汽车、飞机的设想,还有相当一段距离.同时,还存在打印时的流畅性与固化程序需要时间的矛盾、冷却定型与材料强度之间的矛盾以及材料对人体的安全性及对环境的友好性之间的矛盾等.
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产品性能存在缺陷.首先,由于3D打印是材质一层一层堆积成形,每一层都有厚度,这决定了它的精度难以企及传统制造方法.提高制造精度需不断降低每一层的厚度,这样在难度提高的同时,也大幅延长了制造时间.即便层和层之间粘结再紧密,其产品性能也无法和传统模具整体浇铸的零件相媲美.其次,喷嘴问题难以解决.目前喷嘴有用胶漆喷的、铺粉后再用激光融化后进行打印的（后者做金属类的东西）、金属和非金属兼容的.后者一般要同时用到两个喷头,目前国内还没有此类技术,即便在国外,也无法轻易解决.
价格高企,价值有限.当前3D打印机价格高企,昂贵的设备只能提供有限的价值.即使3D打印机成本能够降下来,但单个商品的制造成本依然得不到解决.使用3D打印机制造商品,其成本要远高于大型企业规模化生产后均摊到每一件商品的成本,而后者批量生产也比3D打印产品的制造速度要快得多.目前市场上3D打印机价格差距悬殊,例如西安交通大学推出的一款家用3D打印机售价仅为6800元,而打印树脂制品的设备价格在40万到200万元,打印金属制品的设备价格竟在350万到1500万元.不仅如此,3D打印所需原料价格同样差距甚大.低端原料国内已能自产,价格比较便宜,但高端原料只能从国外进口,价格昂贵.进口树脂材料高达每公斤数千元,而用于组织器官培育生物材料每克在百元左右.以飞机零件为例,打印这类部件的金属粉末原料,一公斤售价8万元,一枚零件打印出来后至少要卖到2万元.因此,高昂的成本限制了产业化和相关研究的推进.
所占市场份额较小.据全球知名的3D打印行业咨询机构――美国
金属材料类有关论文范文参考文献
应用领域有限.国外的3D打印技术已经在新产品开发、生物医疗、航空航天、汽车、模具制作、影视教育、创意等方面有较多应用.特别在西方国家,3D打印技术打印出来的个性化假牙、假肢在医疗健康领域已经取得成效.美国在2011年就达到了每4公里范围内一定会有一台3D打印机的程度,而我国还主要局限于模具打印、文化创意产品等少数领域.
无法应用于工业化大批量生产.与模具制造等传统工艺相比,3D激光打印机制造的同类产品可减重65%、节材90%.但如果是批量生产,传统技术仍具有优势.如果新研发一种新产品,单件小批量生产,3D打印肯定比传统开模生产要快.但如果进入批量生产阶段,3D打印显然还不适合.这点与普通打印如出一辙――打印几张纸很快,如果印书,还是到印刷厂制版印刷效率更高.因此,3D打印技术只能在传统产业做不了的领域发挥作用.特别是在传统产业批量不大、价格昂贵的部分,利用3D打印一次成型技术,打印设计好的复杂结构,可以节约材料,降低零部件研制周期和成本.此外,在制造精度上,3D打印目前与传统的机械加工制造技术仍有差距,传统机械制造的精度可以达到微米级,而3D打印目前只能做到百微米级,这种差距很难迅速消失.产业链上企业整合度低.从完整产业链看,3D打印技术至少包括上游的设计、材料和下游的制造、营销等环节,国内制造商在制造环节也许并不落后,但在上游的软件开发、设计研发以及市场营销等方面,则缺乏“整体化配合”.3D打印产业的发展需要完善的供应商和服务商体系及市场平台.在供应商和服务商体系中,包含工业设计机构、3D数字化技术提供商、3D打印机及耗材提供商、3D打印设备经销商、3D打印服务商；市场平台包含第三方检测验证支持、金融支持、电子商务、知识产权保护等支持.而目前国内的3D打印企业的产业整合度较低,主导的技术标准、开发平台尚未确立,技术研发和推广应用还处于无序状态.
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缺乏教育培训和社会推广.目前,我国多数制造企业尚未接受“数字化设计”、“批量个性化生产”等先进制造理念,对3D打印这一新兴技术的战略意义认识不足.企业购置3D打印设备的数量非常有限,应用范围狭窄.在机械、材料、信息技术等工程学科的教学课程体系中,缺乏与3D打印技术相关的必修环节,还停留在部分学生的课外兴趣研究层面.
发展中国3D打印产业的对策
从国家战略层面统筹规划,避免一哄而上.英国增材制造联盟主席格瑞汉姆卓曼表示,能推动产业发展的是工业级应用,而中国以中心工业城市集聚带动产业、依靠政府支持是目前比较好的一种发展途径,有利于工业级3D打印技术的发展和应用推广.中国3D打印技术产业联盟秘书长、亚洲制造业协会首席执行官罗军也预测,中国有潜力成为世界最大的3D打印市场,这引起了不少地方政府对发展相关产业的兴趣.有人觉得3D打印是万能技术,是赚钱的良机,而实际上,有发展3D打印产业技术基础的城市并不多,盲目一哄而上的结果可能会损害3D打印产业的发展.因此,应从国家战略层面统筹规划,避免各地政府竞相上马,过度竞争.
制定3D打印产业相关的扶持政策.2012年,在工信部的支持下,中国3D打印技术产业联盟成立,这也是世界上首个3D打印技术产业联盟.目前,国内有40多家
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