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金属3D打印行业报告:先进增材制造工艺(41页)

行业报告下载 2019-12-24 88 管理员

3D 打印,又称增材制造(Additive Manufacturing,AM),是对 于传统工业生产的一种‚变革性‛方法。传统的减材制造工艺是指利 用已有的几何模型工件,用工具将材料逐步切削、打磨、雕刻,最终 成为所需的零件。而 3D 打印恰恰相反,通过借助于 3D 打印设备, 对数字三维模型进行分层处理,将金属粉末、热塑性材料、树脂等特 殊材料一层一层地不断堆积黏结,最终叠加形成一个三维整体。3D 打印是一种跨学科的交叉技术,涵盖机械、材料、计算机视觉、软件、 电子等多个学科,而其中核心的技术在于 3D 打印机的制造,对于材 料、软件、设计等也有特殊要求。

与传统制造工艺相比,3D 打印具有可成形复杂结构、缩短产品 实现周期、产品强度高重量轻、材料利用率高等特点,但其成本也比 较高。3D 打印技术的特点具体如下:(1)可制造复杂几何结构的部 件,实现一体化生产,结构的复杂性不会带来额外的成本。设计师不 再受到传统制造工艺的约束,可以更自由地创造零件。(2)缩短新产 品研发和实现周期。传统工艺在研发新产品时,需要设计生产新模具, 建立装配流程,而 3D 打印无需模具,工艺流程短。(3)产品具有强 度高、重量轻的特点。3D 打印部件可以实现传统工艺难以加工的蜂窝点阵结构,在保证性能的前提下,大幅减轻重量。基于 3D 打印快 速凝固的工艺特点,可以实现良好的力学性能,从而保证强度有所提 高。(4)材料利用率大幅提高。由于材料是逐层叠加的,在生产过程 中几乎不会产生材料的浪费,材料利用率达到 90%以上。(5)设备成 本和材料成本较高。工业级 3D 打印设备价格昂贵,少则一两百万元, 多则上千万元。此外,由于工艺比较特殊,3D 打印对材料有特殊的 要求,普通材料需要经过调整。而材料的研发难度大,成本较高,在 一定程度上限制了 3D 打印的发展。

金属 3D 打印工艺中金属粉末质量是影响最终打印部件结构及性 能的关键因素之一,目前国内制粉水平接近国外但仍有差距。金属粉 末质量越好,粒径越小,其打印出的产品致密性、机械性能越好。2013 年国外公司 3D Systems 制出的粉末粒径为 6-9μm,国内钢研高纳 2019 年生产粉末粒径为 10μm。铂力特公司建成的粉末生产线,可用于其 自制的 3D 打印设备,提高打印产品质量。根据铂力特招股书,其研 制粉末粒径最低为 20μm 左右,与国内外先进公司有一定差距。

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标签: 智能制造|传统制造|轻工

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