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亚博app- 从3D打印尺度化历程看制造技术的生长轨迹

 


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本文摘要:从3D打印尺度化历程看制造技术的生长轨迹李明(上海大学)增材制造(包罗3D打印)是一种全新的工件成型方法,也是现代制造和智能制造中的一项关键技术。

从3D打印尺度化历程看制造技术的生长轨迹李明(上海大学)增材制造(包罗3D打印)是一种全新的工件成型方法,也是现代制造和智能制造中的一项关键技术。相较于传统的产物设计和制造工艺的生长,始于上世纪80年月的3D打印技术的快速生长和尺度化历程,也许能引发我们对传统制造及其转型的思考。3D打印技术最早只能用于3D实体样件的制备,但这些样件难以实际应用。随着3D打印技术的生长,特别是质料和成型技术的生长,3D打印方面的尺度逐步被制订出来,它标志着质料和打印技术已到达了一定的成熟度。

下面是国际尺度化组织ISO和美国质料与试验协会(American Society for Testing and Materials, ASTM)团结制订的3D打印尺度及涉及的规模和内容(图1和图2):图1图2及格的工件,其功效和性能最终体现在质料、结构和精度等指标方面。但从现有3D打印技术的尺度化效果来看,现在ISO/ASTM团结制订的尺度中并没有全面涉及所有的焦点内容,它讲明:3D打印成型工艺历程还不够稳定和足够完善,其成型后的功效和性能控制能力另有待于进一步提升和规范3D打印成型工件的几何精度另有待进一步提高,其精度的成型历程控制另有待于进一步提高和规范对3D打印成型工件的检测技术还未完全到位,这直接影响了制造的历程控制和产物的磨练也许真是因为上述原因,对3D打印成型产物的内部结构设计、精度设计等方面还没有形成专门的规范。在这种情况下,3D打印成型的工件无论从性能、还是从功效上讲,都还取决于已有的工艺能力,或者说还处于“工艺保障”阶段。换句话说,纵然设计有更高的要求,也一定会受制于成型工艺的水平,还会受到检测的能力和水平。

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2017年,美国机械工程师学会(American Society of Mechanical Engineers,ASME)公布了《ASME y14.46-2017 Product Definition for Additive Manufacturing(增材制造的产物界说)》尺度。注意,这是ASME y14序列的尺度,是一份几何技术规范(Geometry Product Specification and Verification,GPS&V)方面的尺度,即几何精度方面的尺度。

这份尺度的推出,宣告了3D打印的质量控制被移交到了设计手里,这是3D打印技术转型升级的一个标志,即:3D打印成型工艺已能在相当水平上提供切合功效和性能的及格工件,靠“工艺保障”的3D打印成型时代竣事了。图3《ASME y14.46-2017 Product Definition for Additive Manufacturing(增材制造的产物界说)》主要规范了以下几个方面的内容(图3):CAD模型、坐标系和打印偏向规范:给出了在CAD建模阶段就并行思量成型工艺的相关规范基准和界限面几何公差规范:给出了3D打印成型工件在功效和性能指标方面的规范方法,它说明3D打印成型工艺已能够到达相当的精度水平,而且已可控区域界限面轮廓度公差规范:给出了单一3D打印成型工件中多种质料、多种结构、多种精度复合成型的规范方法网格结构和质料规范:给出了3D打印成型工件的质料和内部结构规范方法基础面和成型偏向规范:给出了设计同步思量成型工艺的规范方法偏置结构和层厚规范:给出了3D打印成型余量的界说和控制规范成型轨迹规范:给出了3D打印成型产物内部纹理和成型历程的规范方法辅助结构规范:给出了3D打印成型工艺中的辅助结构和支撑结构的规范方法从上面的讨论来看,ASME y14.46-2017给出了3D打印成型工件在功效和性能方面的指标界说和规范方法,这些规范的内容被加载在CAD模型上,并能将详细操作信息直接快速、无损地通报给后端的3D打印设备,使3D打印设备自动运行,这是一种信息驱动的事情流程。整个操作历程完全体现了基于模型的界说(Model Based Definition,MBd)和基于模型设计(Model Based Design,MBD)技术及应用。

作为工程实践的结晶,ASME y14.46-2017已是一个可实际操作的尺度,它的推出不仅为3D打印成型工件的设计提供了有效的工具,也对3D打印设备提出了相应的要求。更对3D打印成型产物的检测提出了更高的要求。由于3D打印成型工件的内外结构都存在庞大性,以及成型精度的不停提高,如何检测和评定,应该是3D打印技术尺度化的下一步目的,它将与工业CT检测技术和尺度的建设同步开展。从某种角度讲,只有当丈量能充实验证3D打印成型的精度时,设计的要求才气真正获得满足,3D打印成型工件的功效和性能才气真正体现。

---------------------------------------------------------------最后回到本文的题目,我们通过3D打印成型技术尺度化的历程中可以看到制造技术转型升级的路径,它同时也能给我们制造业的转型升级提供了启示:对于制造技术而言,最焦点的技术是工艺和工艺能力,只管产物和需求会在一定水平上促进工艺创新,但其焦点职位是明确的,无论是先进制造还是智能制造,制造是其基础。而焦点制造工艺的掌握是恒久专注和连续积累的效果,不存在“弯道超车”的捷径。

而这恰恰是最难的,也是最基础的。这一点也许是中国制造最艰难的痛点。我们一直在讨论卡脖子问题,如果我们没有潜心去钻研、专心去创新、埋头去积累,那这个卡我们脖子的人就不是别人,。


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