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2016年國內3D打印領域的數個首次

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来源: 作者: 2019-05-22 17:57:39

近幾年里,3D打印技術概念和理念迅速得到推行普及。在各國政府的大力支持下,3D打印技術及運用也進入了黃金期。接下來OFweek3D打印將帶您一起領略2016年以來,國內3D打印領域的數個首次:

1、国内首台空间3D打印机研制成功

近日,由中科院重庆绿色智能技术研究院和中科院空间应用工程技术中心共同研制的国内首台空间3D打印机,在法国波尔多完成抛物线失重飞行实验,从而证明其可在微重环境下完成3D打印。

空间在轨3D打印制造是解决空间站维修保障需求的有效方法。目前,空间站宇航员对地面的补给依赖较为严重,空间站几近所有用品都需要地面补给,尤其是一些精密仪器设备。如果宇航员能在失重环境下自制所需的实验和维修工具及零部件,将大幅提高空间站实验和维修的灵活性。同时,空间站等待一次地球补给至少需要半年,而3D打印只需要1~2天就能生产出需要更换的零部件。

据重庆研究院3D打印技术研究中心主任段宣明介绍,该打印机最大零部件尺寸达200毫米130毫米,是美国宇航局首台空间在轨打印机打印尺寸的2倍以上。2016年3月上旬,该打印机在法国波尔多进行了抛物线失重飞行实验,实现了塑料和复合材料等两种材料及失重、超重、正常重力状态下3类工艺参数、4种模型的微重力打印,由此成功获得了微重力环境下影响3D打印工艺参数的实验数据。

2、全国首家3D生物打印产业技术研究院通过认证

2016年3月10日,四川省生物增材制造产业技术研究院(以下简称产研院)通过四川省科技厅认定,成为省级挂牌单位。

产研院由中组部首批千人计划国家特聘专家、蓝光英诺首席科学家/首席执行官康裕建教授发起成立,以做3D生物打印全球开拓者为目标,展开3D生物打印新技术研发、产业转化和全球创新人才培养。产研院将通过不断研发推动3D生物打印相关领先技术发展,改变现有制造业生产模式、产生巨大的市场价值、增进新的产业集群发展,也必成为经济转型升级、社会创新动力提升的重要平台。

产研院成立背景

3D生物打印技术突破的需要:3D生物打印是一个多学科、复合型的领域。目前全球3D生物打印技术主要涉及的是生物材料作为支架进行的细胞打印,但是蓝光英诺在研发及产业化的过程中发现这种方法可行性不高,需要研发更先进的技术体系才能实现真正意义上的3D生物打印活体细胞打印及通过后处理成为功能组织和器官。但是,人体组织、器官构建复杂,单纯实现了3D生物打印的生物、物理条件其实不足以完成活体打印,更高级的人体数据计算、模拟仿真、打印协助的数字平台技术需要同时得到突破。因此,需要建立产研院,搭建复合型的人才、科研梯队进行系统化的构建科研体系以突破涉及3D生物打印技术的各个环节。

复合型3D生物打印技术类人才短缺:由于3D生物打印技术涉及生物技术、材料技术、电子信息技术、机械工程技术等多个学科领域交叉,现阶段各领域科研人员对跨学科知识掌握较少。伴随着3D生物打印的蓬勃发展,对复合型技术人才的需求会不断扩大,人材短缺问题将日趋凸显。培养复合型3D生物打印技术人才,能为我国3D生物打印产业发展提供持续的人材保障。

3、航天发动机涡轮轴转子首次实现3D打印

近日,31所与西北工业大学联合承担的国家某3D打印制造技术推广运用项目《激光选区融化成形技术》(即一种3D打印技术在某涡轮泵上的运用研究),顺利通过现场测试验收。

该项目以新型航天发动机涡轮泵研制为背景,针对核心零件油冷涡轮叶片轴转子展开3D打印技术工程应用研究,突破了盘轴叶片一体化主动冷却结构设计、转子类零件激光选区熔化成形等关键技术,解放了传统工艺对结构设计的束缚,实现了复杂狭长内通道转子类结构设计制造,使结构的换热冷却效果提升了90%,有效解决了涡轮泵高温热防护技术难题,产品顺利通过高温考核试验。该项目在国内首次实现了3D打印技术在转子类零件上的应用,研究成果也推广应用到航天发动机其它关键零部件的研制,突破了复杂异型薄壁轴承座、中空薄壁主动冷却喷管与细长薄壁内流道喷嘴等产品的制造技术瓶颈,实现发动机关键结构的快速制造,显着提升了航天发动机综合性能。

2014年,本项目经过层层挑选,终究在3D打印推行应用专题中成功立项,是唯一一个航天发动机领域的项目。项目团队经过近两年努力,成为该专题领域第一个顺利通过验收测试的项目。

长期以来,关键构件制造和高端机械装备制造一直被国外垄断,中国制造2025计划的实施加快了我国打造制造业强国的步伐。3D打印技术具有高柔性、快速响应、制造成本与产品复杂程度关联性较小、适用材料广泛等特点,在航空航天高端制造领域具有广阔的推广运用前景。31所作为我国航天发动机的主要研制单位,一直致力于前沿制造技术的探索研究。为进一步推动3D打印技术在航天制造领域的运用,充分发挥新技术对型号研制的带动作用,31所将创新设计理念,展开基于3D打印制造的一体化结构设计技术研究;提升制造工艺,着重发展钛合金、高温合金材料复杂结构一体化高效成形技术;建立质量体系,构成3D打印成形制造工艺及质量控制标准。

4、国内实现3D打印技术在核燃料元件制造首秀

3D打印技术已经无孔不入。这一次,它延伸到了核能领域。中核集团最近公布的一则消息显示,利用3D打印技术的CAP1400自主化燃料原型组件下管座已顺利完成,国内首次实现了3D打印技术在核燃料元件制造的运用。该技术如实现批量生产,有利于节约人力,提高核燃料元件的质量,并有望实现部分进口元件的国产化。

CAP1400是中国用于出口的主要核电技术之一,其研发主体是国家核电。核燃料元件泛指核反应堆内具有独立结构的燃料使用单元,包括从单一的圆柱状短棒到结构复杂的大组件。核燃料元件在核反应堆中有非常重要的作用,它除提供反应堆发电所需能量之外,也是核反应堆安全的第一道屏障。核反应堆则是核电站的心脏,核电站输出的电力便是通过这里的核裂变取得的。

消息介绍,核燃料元件制造是集设计与加工于一体的高端精密制造,结构复杂,需多种工序交叉作业加工才能完成。而3D打印技术,自提出以来就定位于精密制造,能直接利用计算机图形数据生成任意形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率并降低生产成本。

中核团体此次使用的3D设备为SLM-S300激光成型设备,在铺粉精密成型方面具有优势,目前装备正处于预验收阶段,对装备成形质量进行检测后,后续将进行星形架、格架及测高仪零部件等各种复杂零件的3D打印技术的运用。

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