工業(yè) 3D 打印，也稱為增材制造，是用于使用數(shù)字文件開發(fā) 3D 對象。工業(yè) 3D 打印使用連續(xù)分層材料的增材過程來創(chuàng)建對象。由于材料的和利用，3D打印在開發(fā)定制產(chǎn)品方面已獲得各行業(yè)的認可。由于材料浪費減少以及生產(chǎn)時間和成本降低，工業(yè)部門采用 3D 打印的情況有所增加。早些時候，3D 打印于快速生產(chǎn)原型。然而，隨著技術(shù)的進步和應(yīng)用的增加，3D 打印越來越多地用于工作條件下原型的功能測試和終產(chǎn)品的開發(fā)。工業(yè) 3D 打印技術(shù)的主要應(yīng)用是消費品、、航空航天和汽車等行業(yè)。
應(yīng)用拓展展望?
展望未來，激光 3D 打印設(shè)備有望在更多行業(yè)實現(xiàn)更深入的應(yīng)用，為各行業(yè)的發(fā)展帶來新的機遇和變革 。?
在電子領(lǐng)域，隨著電子產(chǎn)品的不斷小型化和集成化，對零部件的精度和性能要求越來越高 。激光 3D 打印設(shè)備可以制造出具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)和的電子零部件，如微型傳感器、芯片散熱結(jié)構(gòu)等，滿足電子產(chǎn)品的需求 。例如，制造的芯片散熱結(jié)構(gòu)，通過 3D 打印技術(shù)可以設(shè)計出具有特散熱通道的結(jié)構(gòu)，提高芯片的散熱效率，芯片的穩(wěn)定運行 。?
在能源領(lǐng)域，激光 3D 打印設(shè)備也將發(fā)揮重要作用 。在新能源汽車電池的制造中，3D 打印技術(shù)可以制造出具有優(yōu)化結(jié)構(gòu)的電池電極和電池外殼，提高電池的能量密度和安全性 。在太陽能領(lǐng)域，3D 打印技術(shù)可以制造出的太陽能電池板支架和反射鏡，提高太陽能的收集效率 。通過 3D 打印制造的太陽能電池板支架，可以根據(jù)不同的安裝環(huán)境和需求，設(shè)計出優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，提高支架的穩(wěn)定性和抗風能力 。?
在建筑領(lǐng)域，3D 打印技術(shù)的應(yīng)用前景也十分廣闊 。未來，我們或許能夠看到用 3D 打印技術(shù)建造的房屋、橋梁等建筑 。3D 打印建筑可以根據(jù)設(shè)計要求，快速制造出各種形狀的建筑構(gòu)件，減少建筑施工過程中的浪費和人力成本 。而且，3D 打印建筑還可以實現(xiàn)個性化的設(shè)計，滿足人們對于特建筑風格的追求 。例如，設(shè)計一座具有特外觀和內(nèi)部空間布局的別墅，通過 3D 打印技術(shù)可以輕松實現(xiàn)，為建筑行業(yè)帶來全新的發(fā)展模式 。
當前，激光 3D 打印設(shè)備在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，中美兩國在這一領(lǐng)域的競爭與發(fā)展備受矚目 。?
美國在激光 3D 打印技術(shù)方面一直處于世界地位，尤其在技術(shù)領(lǐng)域，如復(fù)雜金屬零部件的打印、生物 3D 打印以及人工智能輔助設(shè)計等方面，優(yōu)勢明顯 。美國的科研機構(gòu)和企業(yè)每年都會投入大量的資金用于研發(fā)，不斷推動技術(shù)的創(chuàng)新和突破 。例如，美國的通用電氣（GE）公司在航空發(fā)動機零部件的 3D 打印制造方面取得了顯著成果，其采用 3D 打印技術(shù)制造的 Leap 發(fā)動機噴油嘴，已經(jīng)實現(xiàn)了批量化生產(chǎn) 。這些噴油嘴不僅性能，而且通過 3D 打印技術(shù)實現(xiàn)了復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高了燃油噴射的效率和均勻性，從而提升了發(fā)動機的整體性能 。?
中國在激光 3D 打印領(lǐng)域也取得了長足的進步，雖然在部分技術(shù)上與美國仍有一定差距，但在應(yīng)用層面的普及和產(chǎn)業(yè)化方面表現(xiàn)出色 。中國擁有龐大的制造業(yè)基礎(chǔ)和市場需求，這為激光 3D 打印技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的空間 。在教育領(lǐng)域，許多學校引入 3D 打印設(shè)備，開展創(chuàng)新教育課程，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力 。在消費市場，3D 打印技術(shù)被廣泛應(yīng)用于個性化定制產(chǎn)品的生產(chǎn)，如定制化的珠寶、家居裝飾品等，滿足了消費者對于個性化和特性的追求 。在中小企業(yè)的定制化生產(chǎn)方面，3D 打印技術(shù)可以幫助企業(yè)快速制造出小批量、個性化的零部件，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率 。?
在應(yīng)用領(lǐng)域，中美兩國在航空航天、醫(yī)療等關(guān)鍵領(lǐng)域的競爭尤為激烈 。在航空航天領(lǐng)域，美國通過技術(shù)封鎖和出口管制等手段，試圖保持其在關(guān)鍵技術(shù)上的控制地位 。然而，中國憑借著自身的努力和創(chuàng)新，在自主研發(fā)方面取得了重要成果 。中國已經(jīng)實現(xiàn)了激光立體成型的飛機構(gòu)件在飛機上的應(yīng)用，并且在不斷推進 3D 打印技術(shù)在民用航空領(lǐng)域的應(yīng)用 。在醫(yī)療領(lǐng)域，美國在復(fù)雜器官打印等技術(shù)上有所突破，而中國則在醫(yī)療器械和植入物等應(yīng)用領(lǐng)域的商業(yè)化進程中加速發(fā)展，通過 3D 打印技術(shù)制造的個性化醫(yī)療器械和植入物，已經(jīng)在臨床上得到了廣泛應(yīng)用 。
汽車領(lǐng)域：加速創(chuàng)新與個性化生產(chǎn)?
在汽車領(lǐng)域，激光 3D 打印設(shè)備就像是一位充滿創(chuàng)意的 “汽車設(shè)計師”，為汽車的研發(fā)和生產(chǎn)注入了新的活力，加速了汽車行業(yè)的創(chuàng)新步伐 。?
在零部件生產(chǎn)方面，激光 3D 打印設(shè)備展現(xiàn)出了的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的汽車零部件制造，往往需要制作昂貴的模具，而且生產(chǎn)周期長，成本高 。而 3D 打印技術(shù)可以直接根據(jù)設(shè)計模型，快速制造出零部件，無需模具，大大縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本 。對于一些小批量生產(chǎn)的零部件或者定制化的零部件，3D 打印技術(shù)的優(yōu)勢更加明顯 。比如，汽車制造商可以利用 3D 打印技術(shù)，快速制造出個性化的汽車內(nèi)飾件，滿足消費者對于個性化的需求 。據(jù)估算，采用 3D 打印技術(shù)制造零部件，生產(chǎn)周期可縮短 50% - 70%，成本降低 30% - 50% 。?
在汽車的原型設(shè)計階段，3D 打印技術(shù)也發(fā)揮著重要作用。設(shè)計師可以通過 3D 打印技術(shù)，快速制作出汽車的原型模型，對設(shè)計進行驗證和優(yōu)化 。這使得汽車的研發(fā)周期大大縮短，能夠更快地將新產(chǎn)品推向市場 。例如，寶馬公司就大量使用 3D 打印技術(shù)來制作汽車原型，每年制作的 3D 打印原型件超過 1000 件，通過這種方式，寶馬公司的新車研發(fā)周期縮短了 20% - 30% 。
設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)
大成型尺寸 250mm(W)×250mm(D)×300mm(H)
成型精度 ±0.1mm
分層厚度 30-80μm
可成型材料 不銹鋼、高溫合金、鈦合金、鋁合金、銅合金
大激光功率 500W
激光波長 1064nm
鋪粉機構(gòu) 懸臂式單向鋪粉機構(gòu)
大掃描速度 7m/s
氣氛保護 Ar 氣戒 N2 氣氛
過濾等級 H13
設(shè)備尺寸 1172mm(W)×1664mm(D)×2270mm(H)
設(shè)備功率 10KW
工作環(huán)境 15℃-30℃
設(shè)備重量 約2T
金屬激光 3D 打印機：這是一位擅長處理金屬材料的 “鋼鐵俠”，它采用粉末燒結(jié)成型技術(shù)，利用紅外激光器對各種金屬粉末材料，如模具鋼、鈦合金、鋁合金以及 CoCrMo 合金、鐵鎳合金等，進行直接燒結(jié)成型 。在航空航天領(lǐng)域，金屬激光 3D 打印機大顯身手。例如，制造飛機的渦輪葉片，傳統(tǒng)工藝制造的葉片可能存在內(nèi)部缺陷，而 3D 打印技術(shù)制造的葉片，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密，能夠承受更高的溫度和壓力，大大提高了發(fā)動機的性能和可靠性 。在汽車制造領(lǐng)域，金屬 3D 打印技術(shù)可以快速制造汽車零部件的原型，縮短研發(fā)周期，降低成本。還可以制造一些傳統(tǒng)工藝難以加工的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件，如發(fā)動機的進氣歧管，優(yōu)化其內(nèi)部流道，提高發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性 。
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