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極光創(chuàng)新：探討3D打印行業(yè)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題

發(fā)表時(shí)間：2022-03-12?????責(zé)任編輯：極光創(chuàng)新

　　增材制造產(chǎn)業(yè)在國(guó)家政策的大力支持下

，發(fā)展迅速

。在3D打印材料及裝備

、增材制造工藝及裝備以及增材制造產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)制造相結(jié)合協(xié)同發(fā)展方面

，國(guó)內(nèi)均取得了較大的突破。但是與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比

，中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展的起步階段

，面臨著諸多的問(wèn)題及挑戰(zhàn)

。

　　1. 關(guān)鍵原材料依賴(lài)進(jìn)口

　　增材制造原料國(guó)內(nèi)雖有一定研究基礎(chǔ)

，但批次穩(wěn)定性差

，應(yīng)用有限，大部分尚需依賴(lài)進(jìn)口

。目前，增材制造專(zhuān)用原料

，特別是軍用特種金屬或陶瓷原料全部來(lái)自進(jìn)口。以美國(guó)為首的西方國(guó)家經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)我國(guó)將這些原料用于軍事領(lǐng)域后

，馬上聯(lián)合歐洲相關(guān)公司停止了向我國(guó)出口高質(zhì)量的增材制造專(zhuān)用原料。國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的制粉裝備技術(shù)落后

，價(jià)格高昂(上千萬(wàn)元)、交期長(zhǎng)(2年以上)

，不能滿(mǎn)足3D打印粉體材料的大規(guī)模批產(chǎn)。為了滿(mǎn)足我國(guó)增材制造在重大領(lǐng)域的研制與生產(chǎn)任務(wù)

，國(guó)內(nèi)只能以民用的名義進(jìn)行小批量的采購(gòu)

，采購(gòu)周期長(zhǎng)、途徑不穩(wěn)定

，一次采購(gòu)量受到限制且材料品種單一，未來(lái)采購(gòu)也具有很大隱患

，嚴(yán)重影響重大領(lǐng)域的型號(hào)攻關(guān)任務(wù)。據(jù)報(bào)道

，國(guó)內(nèi)某航空配套企業(yè)為XX型飛機(jī)配套操作桿系統(tǒng)，由于進(jìn)口粉末受阻導(dǎo)致型號(hào)開(kāi)發(fā)延誤

，因此開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)自制的球形金屬粉末尤為迫切

。開(kāi)展高質(zhì)量

、低成本增材制造專(zhuān)用原料研制才能實(shí)現(xiàn)增材制造成形技術(shù)關(guān)鍵原料的完全自主保障

，打破受制于人的局面

。

　　2. 缺乏系統(tǒng)性應(yīng)用研究

　　大量關(guān)鍵異型構(gòu)件因受傳統(tǒng)制造工藝、裝配等制約

，迫切需要采用增材制造成形技術(shù)進(jìn)行制造。設(shè)備方面

，國(guó)內(nèi)成熟的工業(yè)級(jí)激光3D打印裝備，一方面成形尺寸小于800mm

，很難滿(mǎn)足大尺寸零件的制造需求;另一方面還存在成形工藝少、成形效率低

、應(yīng)用成本高等問(wèn)題;工藝方面，增材制造工藝嚴(yán)格受到國(guó)外“閉源”控制

，材料與裝備采取捆綁式銷(xiāo)售的方式;由于增材制造，特別是激光增材制造成形材料及結(jié)構(gòu)的組織

、缺陷有其特殊性，常見(jiàn)的氣孔

、未熔合、裂紋等缺陷的尺寸僅為微米量級(jí)

，采用常規(guī)的方法較難檢測(cè);另外，增材制造成形制件的組織特征及缺陷的類(lèi)型

、分布、尺寸等對(duì)綜合力學(xué)性能影響的研究和評(píng)價(jià)還缺乏系統(tǒng)性應(yīng)用研究

，這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了增材制造成形技術(shù)的應(yīng)用。

　　3. 缺乏匹配的熱處理技術(shù)及裝備

　　金屬增材制造構(gòu)件后續(xù)熱處理被重視程度不高

，基礎(chǔ)性研究幾乎沒(méi)有

。關(guān)鍵構(gòu)件能否從根本上得到改性，很大程度上取決于熱處理技術(shù)及裝備

。國(guó)內(nèi)企業(yè)從來(lái)都是“重冷輕熱”，在傳統(tǒng)工藝上對(duì)熱處理的研究就不夠透徹

，更不用說(shuō)針對(duì)增材制造構(gòu)件設(shè)計(jì)專(zhuān)用的熱處理制度

。國(guó)內(nèi)增材制造企業(yè)迫切需要開(kāi)展關(guān)乎組織性能調(diào)控的增材制造后處理制度及設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)工作

，特別是后續(xù)熱等靜壓

、開(kāi)模鍛造等致密化處理以及后續(xù)熱處理工藝，從根本上解決增材制造構(gòu)件“力學(xué)性能達(dá)到鑄件水平

，而達(dá)不到鍛件水平”和“高溫持久性能達(dá)到鍛件要求、而達(dá)不到鑄件要求”的尷尬局面

。

　　4. 尚未形成全面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

　　繼2002年美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)發(fā)布鈦合金標(biāo)準(zhǔn)《退火Ti-6Al-4V鈦合金激光沉積產(chǎn)品》以來(lái)，美國(guó)已經(jīng)陸續(xù)頒布了幾十項(xiàng)增材制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

。這些標(biāo)準(zhǔn)幾乎涵蓋了粉末、打印工藝以及后處理的增材制造全產(chǎn)業(yè)鏈涉及的范圍

。反觀(guān)國(guó)內(nèi)，關(guān)于增材制造工藝過(guò)程中構(gòu)件組織形貌的表征

、控制和認(rèn)證的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)仍為空白，構(gòu)件往往只能通過(guò)尺寸精度

、致密度

、力學(xué)性能等宏觀(guān)因素考察打印效果

，缺乏微觀(guān)組織的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)

。另外

，增材制造構(gòu)件需要進(jìn)行后續(xù)熱處理改善綜合性能已是行業(yè)共識(shí)

，而目前所有針對(duì)增材制造構(gòu)件的熱處理制度依舊是沿用傳統(tǒng)鑄件或鍛件標(biāo)準(zhǔn)

，根本無(wú)法完全適用于增材制造工藝，致使該技術(shù)的大范圍推廣應(yīng)用受到限制

，沒(méi)有體現(xiàn)該技術(shù)的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)

。