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3D打印技术附能汽车轻量化设计行业新闻,3D打印

2019-09-29 14:50

中国德富塑料网讯:7月12日-13日,“2018中国汽车轻量化产业高峰论坛”在上海隆重举行,论坛以“新技术、新材料、新工艺“为主题,旨在降低汽车自身重量同时提高输出功率、降低噪声、提升操控性和安全性,并对汽车轻量化政策趋势发展、整车轻量化平台化设计方案、关键零部件轻量化技术开发及汽车轻量化多材料应用及成本控制分析等问题展开探讨。

7月12日-13日,“2018中国汽车轻量化产业高峰论坛”在上海隆重举行,论坛以“新技术、新材料、新工艺“为主题,旨在降低汽车自身重量同时提高输出功率、降低噪声、提升操控性和安全性,并对汽车轻量化政策趋势发展、整车轻量化平台化设计方案、关键零部件轻量化技术开发及汽车轻量化多材料应用及成本控制分析等问题展开探讨。

导读:近几年,3D打印发展迅速,在模具制造、工业设计等领域都得到利用,目前逐渐用于一些产品的直接制造,现在已经有使用这种技术打印而成的零部件。哪些公司在3D打印工艺上有发展呢?
李克强总理形容3D打印用于铸造业带来的变化,说:“刚才我们看的是‘傻大黑粗’,现在已是‘窈窕淑女’了”,那么,3D打印在铸造业到底有哪些神奇作用?

3DSystems大中华区售前与应用经理邓瀚诚具体介绍了3D打印技术在轻量化设计当中的应用,详见演讲实录:

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3DP粘接剂喷射3D打印技术
3DP粘接剂喷射3D打印技术中的3DP顾名思义就是3Dprinting,也就是现今3D打印技术的起源技术。3DP工作原理是,先铺一层粉末,然后使用喷嘴将粘合剂喷在需要成型的区域,让材料粉末粘接,形成零件截面,然后不断重复铺粉、喷涂、粘接的过程,层层叠加,获得终打印出来的零件。

谢谢大家,我本身不是汽车行业中人,今天给大家探讨一下3D技术和轻量化设计的结合的话题。我大概分成4个部分,第一个部分介绍一下3DSystems新的材料和3D打印设备产品。第二个部分介绍一下3D打印相关的增材设计轻量化的方法。第三个介绍一下3DSystems软硬件解决方案在汽车行业应用以及汽车相关的轻量化应用上能够提供哪些附加价值,最后一个部分我们讲一些增材制造结合轻量化的应用案例,我这边案例主要是在空天和军工领域,希望能给大家有一些互动和启发。

3DSystems大中华区售前与应用经理邓瀚诚

3DP技术用于铸造业上,我们容易想到的是打印砂模,而忽略另外一个应用:打印PMMA。-德国和日本铸造业的经典案例。

首先介绍一下我们公司,我们在1983年全球第一个发明3D打印技术,图片上的利用光固化的技术,对液态实现逐层的固化成型。我们成立于1986年,在1988年销售了第一台商用化的3D技术,通过30年的发展和并购,目前成为在3D行业解决方案最全的一家供应商,我们包含硬件、材料、3D及其上下游的软件,以及覆盖全球按需定制服务的需求网络,我们总部在南卡的RockHill,业务遍布全球,有2500名员工。介绍一下3DSystems公司在2018年有3款新的材料和设备。我们以客户为中心打造以应用价值为生态圈的生态系统,覆盖解决方案不止是3D打印的技术,包括数字化、设计模拟、制造、过程管理等等,整个的3D打印的应用条线。主要提升生产效率,提升零件和制件的耐用性,提升重复精度,降低总体保有成本。

3DSystems大中华区售前与应用经理邓瀚诚具体介绍了3D打印技术在轻量化设计当中的应用,详见演讲实录:

当然,3DP技术技术的打印材料范围也在不断发展,除了砂模和PMMA,未来有哪些新的材料进入这一领域?

这个是在今年比较重要的一个核心,这是一款模块化的可以扩展的快速的塑料光固化的技术叫Figure4。解决了产能问题,第二个解决单一的3D打印技术不能使用多种材料的问题,第三个是解决3D打印因为单个环节的工艺不是完整的工艺条线,需要复合后道处理,比较高的人工使用成本问题。

谢谢大家,我本身不是汽车行业中人,今天给大家探讨一下3D技术和轻量化设计的结合的话题。我大概分成4个部分,第一个部分介绍一下3DSystems新的材料和3D打印设备产品。第二个部分介绍一下3D打印相关的增材设计轻量化的方法。第三个介绍一下3DSystems软硬件解决方案在汽车行业应用以及汽车相关的轻量化应用上能够提供哪些附加价值,最后一个部分我们讲一些增材制造结合轻量化的应用案例,我这边案例主要是在空天和军工领域,希望能给大家有一些互动和启发。

代表性企业:
德国Voxeljet
德国Voxeljet公司成立于1999。该公司还通过麻省理工学院的非许可生产三维喷墨打印机。Voxeljet于2013年十月在纽约证券交易所上市。Voxeljet设备的销售额从2014年的19台上升到2015年的25台。其设备的售价在12万到160万欧元之间。Voxeljet主要应用领域是航空航天工业,另外还为铸造厂、汽车工业、艺术家、建筑师,提供原型服务和产品开发服务。

大家可以看到3D打印有了这样一种新技术,提升了生产效率,同时降低保有成本之后,才能跨向于大批量生产的市场,3D打印还是局限在定制化、小批量,我们这个目标年产在100万以上的零件,有3D打印快速反映和定制化,多批次,不同材料的特点。面向的是航空航天、汽车、医疗这一块。这一个是可扩展的模块,解决了我刚才讲的几个主要局限3D打印大批量定制应用的技术上的问题。

首先介绍一下我们公司,我们在1983年全球第一个发明3D打印技术,图片上的利用光固化的技术,对液态实现逐层的固化成型。我们成立于1986年,在1988年销售了第一台商用化的3D技术,通过30年的发展和并购,目前成为在3D行业解决方案最全的一家供应商,我们包含硬件、材料、3D及其上下游的软件,以及覆盖全球按需定制服务的需求网络,我们总部在南卡的Rock Hill,业务遍布全球,有2500名员工。介绍一下3DSystems公司在2018年有3款新的材料和设备。我们以客户为中心打造以应用价值为生态圈的生态系统,覆盖解决方案不止是3D打印的技术,包括数字化、设计模拟、制造、过程管理等等,整个的3D打印的应用条线。主要提升生产效率,提升零件和制件的耐用性,提升重复精度,降低总体保有成本。

美国Exone
工业级3D打印机制造商ExOne主要服务于航空航天、汽车、重型设备、能源等领域,其应用领域主要是小批量、高价值的制造型复合砂模具。2015年还将推出其有史以来大的3D打印系统——Exerial。该Exerial系统能够使客户进行工业化的批量生产,超越了该公司目前可用于快速制造和小批量生产的其它系统。

第二个部分是我们在高分子材料有一些新的材料比较适合于汽车和其他工业机械行业里的应用。高分子尼龙是唯一能够实现真正热塑性材料3D打印的技术,我们通过10多年的研发已经拥有很多新材料,今年的新品主要有铝粉填充材料,还有黑色的尼龙11的材料、航空阻燃材料。

这个是在今年比较重要的一个核心,这是一款模块化的可以扩展的快速的塑料光固化的技术叫Figure 4。解决了产能问题,第二个解决单一的3D打印技术不能使用多种材料的问题,第三个是解决3D打印因为单个环节的工艺不是完整的工艺条线,需要复合后道处理,比较高的人工使用成本问题。

中国峰华卓立
在国内3D砂模打印的技术被称为PCM技术,来源于1997年在清华大学激光成型中心进行的研发及工艺实践,2002年佛山市科技局把该项目引入并落户佛山市。峰华卓立设备特点是无模铸型快速制造,柔性、准确地一体化制造,可制造金属模具毛坯,设备运行成本低,自动化程度高。

航空阻燃材料主要在航空航天、交通运输等地方应用,可以降低以前旧材料的生产成本以及提升它的后处理的工艺性,主要用在商用飞机的内饰这一块。铝粉填充可以提升质感有金属质感可以做硬度的测试,以及生产家具。尼龙11材料比普通的尼龙材料韧性更好,研发成纯黑色主要因为在这个方面的应用主要是在汽车的发动机附近的硬件,要求零件颜色是纯黑的。

大家可以看到3D打印有了这样一种新技术,提升了生产效率,同时降低保有成本之后,才能跨向于大批量生产的市场,3D打印还是局限在定制化、小批量,我们这个目标年产在100万以上的零件,有3D打印快速反映和定制化,多批次,不同材料的特点。面向的是航空航天、汽车、医疗这一块。这一个是可扩展的模块,解决了我刚才讲的几个主要局限3D打印大批量定制应用的技术上的问题。

SLS选择性激光烧结技术
SLS工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面,并刮平;用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面;材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起,得到零件的截面,并与下面已成形的部分粘接;当一层截面烧结完后,铺上新的一层材料粉末,选择地烧结下层截面。SLS工艺大的优点在于选材较为广泛,如尼龙、蜡、ABS、树脂裹覆砂、聚碳酸脂、金属和陶瓷粉末等都可以作为烧结对象。

第三款新品主要是大型的金属机的产品,这个是今年推出的Factory500,可以在三个轴上做到500毫米以上的铺粉式打印机,这个在金属成形领域不算大,但是在3D打印应用比较大的。对于工业器械的客户来讲,保有价值非常高,中间的打印模块可以快速的取出,提升用户主机设备的翻转使用效率,降低保有成本。同样也是提升大件的成形以及比较大批量的零件的成型,目前我们在欧洲做的主要的测试面向的是航天以及医疗的严苛零部件的批量化生产。这个是金属打印未来工厂的概念图。

第二个部分是我们在高分子材料有一些新的材料比较适合于汽车和其他工业机械行业里的应用。高分子尼龙是唯一能够实现真正热塑性材料3D打印的技术,我们通过10多年的研发已经拥有很多新材料,今年的新品主要有铝粉填充材料,还有黑色的尼龙11的材料、航空阻燃材料。

SLS技术在铸造行业上的用途包括烧结覆膜砂,替代砂模铸造。烧结塑料材料,用于熔模铸造。

第二个部分给大家介绍一下可以和3D打印相关的轻量化设计的方法,主要其实就是两个。从轻量化思路来讲,它是一个三维的建模理论结合3D打印本身的材料成型的一些技术特征,贯彻结构优化,轻量化,得到减重的效果,节省3D打印的材料,提升3D打印成型效率,我们这里讲的是以金属成型为主的。轻量化优化设计本身可以规避掉一部分3D打印过程当中成型工艺过程当中的风险,可以降低对增材制造工艺的要求,随着增材制造技术的发展,这个已经应用的越来越广泛。

航空阻燃材料主要在航空航天、交通运输等地方应用,可以降低以前旧材料的生产成本以及提升它的后处理的工艺性,主要用在商用飞机的内饰这一块。铝粉填充可以提升质感有金属质感可以做硬度的测试,以及生产家具。尼龙11材料比普通的尼龙材料韧性更好,研发成纯黑色主要因为在这个方面的应用主要是在汽车的发动机附近的硬件,要求零件颜色是纯黑的。

代表性企业:
德国EOS
EOS成立于1989年,是世界的快速成形设备制造商。EOS提供包括系统、软件、材料以及材料开发和服务在内的模块化解决方案组合。除了被市场熟知的SLM选择性激光熔化技术,其塑料和金属的选择性激光烧结技术在市场上处于领先地位。

我们讲一下拓扑优化,把宏观的寻求最优拓扑问题转化为给定的设计区域寻求最优材料的分布问题。拓扑优化主要有两种思路-进化法和退化法,下面的两页分别介绍了两种思路中对应的两个典型方法,一个是进化法当中的渐进结构优化,第二个是退化法的均匀化。退化法一种均匀化的方法是在设计区域内构造周期性分布的微结构,这些微结构是同一种各向同性材料实体和孔洞复合而成。渐进结构法是通过把无效和低效结构的裁剪,是现在数学规划过程当中避免多变量求解的过程。

第三款新品主要是大型的金属机的产品,这个是今年推出的Factory 500,可以在三个轴上做到500毫米以上的铺粉式打印机,这个在金属成形领域不算大,但是在3D打印应用比较大的。对于工业器械的客户来讲,保有价值非常高,中间的打印模块可以快速的取出,提升用户主机设备的翻转使用效率,降低保有成本。同样也是提升大件的成形以及比较大批量的零件的成型,目前我们在欧洲做的主要的测试面向的是航天以及医疗的严苛零部件的批量化生产。这个是金属打印未来工厂的概念图。

中国TPM盈普
中山盈普光电设备有限公司成立于2004年,于2007年打造出国内首台直接制造尼龙塑胶零件的激光烧结成型3D打印系统。2013年,盈普与来自美国的3D打印行业巨头达成合资协议,并且在2014年启动上海合资公司计划,从事以激光烧结高分子材料及金属材料成型为核心工艺的工业级3D打印科技的研发,生产以及销售的业务。

晶格和拓扑有点不同,晶格应用于航空航天、医疗的主要手段,未来在汽车行业会不会有这样应用的前景,晶格具有以上几个技术优势,在轻量化同时有高强高钢的特性,有抗冲击的能力,在空间应用上有电磁屏蔽的功能。晶格设计比较简单,用一个点阵的结构代替一个实体结构。

第二个部分给大家介绍一下可以和3D打印相关的轻量化设计的方法,主要其实就是两个。从轻量化思路来讲,它是一个三维的建模理论结合3D打印本身的材料成型的一些技术特征,贯彻结构优化,轻量化,得到减重的效果,节省3D打印的材料,提升3D打印成型效率,我们这里讲的是以金属成型为主的。轻量化优化设计本身可以规避掉一部分3D打印过程当中成型工艺过程当中的风险,可以降低对增材制造工艺的要求,随着增材制造技术的发展,这个已经应用的越来越广泛。

中国Farsoon华曙高科
华曙高科不但具有选择性激光烧结设备制造能力,还具备材料生产技术,华曙高科的SLS尼龙粉末材料在供应国内市场的同时,也成功销往美国、瑞典、意大利等海外市场。

第三个部分给大家讲一下3DSystems实现轻量化设计的3D打印。3DSystems公司拥有全球最全的3D打印的技术包括彩色粉末打印,蜡型打印,光固化树脂打印,尼龙、金属等等不同材料,我们又是一个复合软硬件方案提供商,我们有自己开发的3D打印的软件,包括3DSprint和3DXpert。我们有几个比较大的有名的品牌,一个叫Geomagic是三维扫描和检测行业非常重要的一个软件,旗下有很多产品。另外一个是以色列的一款叫CimatronCAD和CAM的软件,这个也是3DSystems旗下的产品,Gibbscam是车铣复合的软件。

我们讲一下拓扑优化,把宏观的寻求最优拓扑问题转化为给定的设计区域寻求最优材料的分布问题。拓扑优化主要有两种思路-进化法和退化法,下面的两页分别介绍了两种思路中对应的两个典型方法,一个是进化法当中的渐进结构优化,第二个是退化法的均匀化。退化法一种均匀化的方法是在设计区域内构造周期性分布的微结构,这些微结构是同一种各向同性材料实体和孔洞复合而成。渐进结构法是通过把无效和低效结构的裁剪,是现在数学规划过程当中避免多变量求解的过程。

中国Huake3D华科三维
武汉华科三维科技有限公司是华中地区投资规模大的专业3D打印装备研发制造平台,注册资本6000万元人民币;由华中科技大学产业集团、华中数控、华工投资、合旭控股及华中科大快速成型技术团队等联合发起设立的高新技术企业。

3D打印从运型成型到生产随着技术应用越来越深化,可以实现应用价值的转移,传输的附加值相信对增材技术了解的同仁应该有一个概念,一定要利用3D打印的特点,包括轻量化、一体化、复杂结构、快速反应等等,实现大规模定制,零库存,缩短上市时间等等。

晶格和拓扑有点不同,晶格应用于航空航天、医疗的主要手段,未来在汽车行业会不会有这样应用的前景,晶格具有以上几个技术优势,在轻量化同时有高强高钢的特性,有抗冲击的能力,在空间应用上有电磁屏蔽的功能。晶格设计比较简单,用一个点阵的结构代替一个实体结构。

中国AFS隆源自动成型
北京隆源自动成型系统有限公司成立于1994年,为三帝打印科技有限公司(3DPTechnology,Inc.)控股子公司。隆源是中国早开发选区粉末烧结激光快速成型机的企业,目前设备的技术范围包括SLS,SLM以及LENS技术。隆源成型加工服务中心已为航空航天、汽车摩托车、泵业阀体等行业快速制造了大批量的异形复杂制件。

3DSystems既有的解决方案里面有哪些应用,一个是缩短上市周期,第二个是利用轻型零件实现燃油经济性,第三个是按需生产现有或者过时的零部件,这个是软硬件结合的解决方案。第一个部分是缩短产品推向市场的时间,这是一个利用全透明的光敏树脂做的车头灯的原形。这个是利用大尺寸的一米多以上的光敏树脂做的汽车仪表板全尺寸1比1的展示模型。非直接制造这是在F1莲花车队的变速箱铸造,用3D打印制作的铸造原型,最终获得金属的零部件。这个是在美国硬地赛车,在不同的分战比赛当中要求快速,在两周之内对减速传动轮做了一个改进设计,利用3D金属打印生产部件直接装车,上比赛。我们在光敏树脂材料里面填充陶瓷硅化物,提升刚性和耐温性,这个材料因为有比较好的结构稳定性和耐温性,比较适合利用在空气动力学测试的原形还有就是大家看到一个焊接生产线非常复杂的管路安装固定蓝色部分是用3D打印做出来的,主要是因为它在树脂材料里面有高精度,又有极高的结构稳定性和耐温的性能。

第三个部分给大家讲一下3DSystems实现轻量化设计的3D打印。3DSystems公司拥有全球最全的3D打印的技术包括彩色粉末打印,蜡型打印,光固化树脂打印,尼龙、金属等等不同材料,我们又是一个复合软硬件方案提供商,我们有自己开发的3D打印的软件,包括3DSprint和3DXpert。我们有几个比较大的有名的品牌,一个叫Geomagic是三维扫描和检测行业非常重要的一个软件,旗下有很多产品。另外一个是以色列的一款叫Cimatron CAD和CAM的软件,这个也是3DSystems旗下的产品,Gibbscam是车铣复合的软件。

Binhurp武汉滨湖
武汉滨湖机电技术产业有限公司以华中科技大学快速制造中心为技术依托,是国内早从事3D打印技术自主研发的单位之一。自1991年以来,公司先后研发制造出SLS、SLM等不同成型原理的3D打印设备。

我们还是通过一体化实现的,因为必须3D打印附加优势必须要结合一体设计。生产改造和零部件这一块一个是利用软件三维扫描去做一些过时零件的复原,老爷车,还有航天的零件,还有数字化技术没有成熟的时候设计出来的零件,逆向工程结合3D打印复制出来。还有就是改变一些特殊的模具的生产,这个是我们做的比较成熟的在汽车相当于是汽车零部件上一个轮胎,主要是轮胎,是做槽纹拼接模具和插片。这是比较适合3D打印有附加价值的应用条线。这个也是一个利用软件和硬件复合在短期内做一个会展上的定制车辆。在软件这一块我给大家以金属打印软件做晶格优化为范式,首先这个软件是全球在3D打印领域唯一一个直接使用CAD为基础数据环境。它一次性涵盖了数据导入,CAD的优化,晶格或者拓扑填充做工艺的设计,激光加工的策略优化。在晶格软件这一块通过V-rep的技术快速的创建以及结合可视化的交互操作,同时因为在3DXpert中CAD的原始基础数据环境当中实现,和历史参数化的数据实现无缝的结合,解决了在网格化的近似数据进行优化。我们有很多种不同的晶格类型,有表面的,有壳面厚度,用户可以自定义每个节点可以从CAE里面导入。下面这一段视频看一看能不能播放。这个是利用金属打印软件晶格的优化功能直接进行优化,和第三方软件实现的晶格的区别是工艺上是比较复杂的技术,必须在内嵌的软件做一个优化,避免反复的数据转换影响工艺工程师对成型整体过程的管控。同时我们自己优化了晶格优化背后的引擎的算法,使得这样一个非常多曲面的结构能够在这个软件里面使用过程当中不会出现特别的卡顿,因为它是CAD的基础数据环境,可以在不同的点线面体的特征上点选不同的晶格和变化趋势。

3D打印从运型成型到生产随着技术应用越来越深化,可以实现应用价值的转移,传输的附加值相信对增材技术了解的同仁应该有一个概念,一定要利用3D打印的特点,包括轻量化、一体化、复杂结构、快速反应等等,实现大规模定制,零库存,缩短上市时间等等。

光敏树脂固化技术
液态光敏树脂通过发生固化反应,凝固成产品的形状。与SLA(StereolithographyApparatus)光固化快速成形技术类似的还有:DLP(DigitalLightProcessing)数字光处理,CLIP连续液界面生产技术。

这个是它的一些应用,在医疗方面为什么要用这种多种晶格符合呢?在医疗上有一个模量调整的过程,因为植入有一个应力屏蔽的要求,所以需要在一个人体植入上设计出不同的晶格调整模量。在航空航天上也是一个应用。

3DSystems既有的解决方案里面有哪些应用,一个是缩短上市周期,第二个是利用轻型零件实现燃油经济性,第三个是按需生产现有或者过时的零部件,这个是软硬件结合的解决方案。第一个部分是缩短产品推向市场的时间,这是一个利用全透明的光敏树脂做的车头灯的原形。这个是利用大尺寸的一米多以上的光敏树脂做的汽车仪表板全尺寸1比1的展示模型。非直接制造这是在F1莲花车队的变速箱铸造,用3D打印制作的铸造原型,最终获得金属的零部件。这个是在美国硬地赛车,在不同的分战比赛当中要求快速,在两周之内对减速传动轮做了一个改进设计,利用3D金属打印生产部件直接装车,上比赛。我们在光敏树脂材料里面填充陶瓷硅化物,提升刚性和耐温性,这个材料因为有比较好的结构稳定性和耐温性,比较适合利用在空气动力学测试的原形还有就是大家看到一个焊接生产线非常复杂的管路安装固定蓝色部分是用3D打印做出来的,主要是因为它在树脂材料里面有高精度,又有极高的结构稳定性和耐温的性能。

光敏树脂固化技术用于铸造业主要是用来做熔模,另外还可以替代砂模压铸时用到的木模。另外,3D科学谷认为光敏树脂固化技术本身在飞速发展,包括陶瓷、碳纤维等材料技术与树脂固化技术的结合,未来这一技术将给铸造业带来哪些新的应用,值得关注与期待。

最后给大家介绍几个空天和军工上的3D打印结合轻量化应用的案例。这个案例是航空的格栅铰链,航空航天的应用上来讲,钛和高温合金是比较难以减材加工的材料,很多材料难于做传统加工,3D打印有它在材料成型上的优势。从案例上来看第一个是法国ThalesAlenia给韩国Koreasat做的支架的设计。同样T在去年上半年也在东南亚也有一个项目,也是利用3D打印做了卫星天线支架。核心概念是减少重量,保持强度比。法国叫Sogaclair的公司也是拓扑优化,大的金属零部件不是直接3D打印出来,是通过粘合的技术打了一个砂型,也是通过仿生优化的设计方式再通过3D打印的方式生产出来,这个是自然杂志在去年记载了丹麦理工大学的项目,在27米的机遇切成11亿个单位进行分解得到减重的结果。这个项目验证了利用晶格填充结合拓扑优化,把拓扑和晶格两种轻量化的方法结合在上面,验证冲击载荷环境下它的性能。最后一页是晶格的一些应用,主要在流体力学、航空上、发动机、钢铁上的案例,我给大家的介绍内容就是这些,谢谢大家。

我们还是通过一体化实现的,因为必须3D打印附加优势必须要结合一体设计。生产改造和零部件这一块一个是利用软件三维扫描去做一些过时零件的复原,老爷车,还有航天的零件,还有数字化技术没有成熟的时候设计出来的零件,逆向工程结合3D打印复制出来。还有就是改变一些特殊的模具的生产,这个是我们做的比较成熟的在汽车相当于是汽车零部件上一个轮胎,主要是轮胎,是做槽纹拼接模具和插片。这是比较适合3D打印有附加价值的应用条线。这个也是一个利用软件和硬件复合在短期内做一个会展上的定制车辆。在软件这一块我给大家以金属打印软件做晶格优化为范式,首先这个软件是全球在3D打印领域唯一一个直接使用CAD为基础数据环境。它一次性涵盖了数据导入,CAD的优化,晶格或者拓扑填充做工艺的设计,激光加工的策略优化。在晶格软件这一块通过V-rep的技术快速的创建以及结合可视化的交互操作,同时因为在3DXpert中CAD的原始基础数据环境当中实现,和历史参数化的数据实现无缝的结合,解决了在网格化的近似数据进行优化。我们有很多种不同的晶格类型,有表面的,有壳面厚度,用户可以自定义每个节点可以从CAE里面导入。下面这一段视频看一看能不能播放。这个是利用金属打印软件晶格的优化功能直接进行优化,和第三方软件实现的晶格的区别是工艺上是比较复杂的技术,必须在内嵌的软件做一个优化,避免反复的数据转换影响工艺工程师对成型整体过程的管控。同时我们自己优化了晶格优化背后的引擎的算法,使得这样一个非常多曲面的结构能够在这个软件里面使用过程当中不会出现特别的卡顿,因为它是CAD的基础数据环境,可以在不同的点线面体的特征上点选不同的晶格和变化趋势。

代表性企业:
美国3DSystems
1988年美国3DSystems公司根据该制作并商业化了世界上台快速成型机SLA250。自此,基于SLA成型技术的3D打印机走进大众的视线。3DSystems基于SLA成型技术的3D打印机ProX800适用于多个领域的应用。

这个是它的一些应用,在医疗方面为什么要用这种多种晶格符合呢?在医疗上有一个模量调整的过程,因为植入有一个应力屏蔽的要求,所以需要在一个人体植入上设计出不同的晶格调整模量。在航空航天上也是一个应用。

中国UnionTec联泰三维
从2000年起,联泰科技从事工业级3D打印技术研发应用已有十几年的历史,是国内早从事3D打印机SLA激光快速成型技术研发生产的企业。在熔模铸造领域,联泰三维打印的具有特殊中空结构的光敏树脂原型样件,用于金属产品的快速铸造,大大减少了从设计到生产的时间。联泰三维的光固化快速成型3D打印闭环控制系统及方法拥有自主知识产权。

最后给大家介绍几个空天和军工上的3D打印结合轻量化应用的案例。这个案例是航空的格栅铰链,航空航天的应用上来讲,钛和高温合金是比较难以减材加工的材料,很多材料难于做传统加工,3D打印有它在材料成型上的优势。从案例上来看第一个是法国Thales Alenia给韩国Koreasat做的支架的设计。同样T在去年上半年也在东南亚也有一个项目,也是利用3D打印做了卫星天线支架。核心概念是减少重量,保持强度比。法国叫Sogaclair的公司也是拓扑优化,大的金属零部件不是直接3D打印出来,是通过粘合的技术打了一个砂型,也是通过仿生优化的设计方式再通过3D打印的方式生产出来,这个是自然杂志在去年记载了丹麦理工大学的项目,在27米的机遇切成11亿个单位进行分解得到减重的结果。这个项目验证了利用晶格填充结合拓扑优化,把拓扑和晶格两种轻量化的方法结合在上面,验证冲击载荷环境下它的性能。最后一页是晶格的一些应用,主要在流体力学、航空上、发动机、钢铁上的案例,我给大家的介绍内容就是这些,谢谢大家。

中国PrismaLab普利生机电
上海普利生机电科技使用LCD光学器件,其立体光固化成型技术的3D打印机锐打400,由普利生机电有限公司自主研发,拥有自主知识产权。锐打400基于普利生在曝光设备和感光化学技术研究领域多年的技术积累开发而成,独有的MFP技术已经申请。

主持人:大家对3D打印有什么问题现在还可以1-2个问题。

除此之外,光敏树脂固化技术还包括EnvisionTec(在中国通过瑞士大昌洋行提供销售和服务),Carbon3D,Formlab,以及中国的智垒电子科技,珠海西通电子,中山东方博达电子等等。

提问:我问一个问题,很多主机厂说个性化的东西,有的量很小,现在有没有3D打印应用到制造科技化零件上面,直接拿到车上面可以用的。

另外,除了光敏树脂,FDM熔融挤出式3D打印技术亦可用于熔模铸造,详见3D科学谷发布的桌面3D打印机助力西门子金属部件制造。

邓瀚诚:有,其实前一段时间有一辆概念车整车基本内外饰都是用3D打印做的,其实可能只是说一个个性化或者展示的概念,因为现在的3D打印的材料成型能够做的零件尤其是在外饰上应用型尤其在疲劳性能上还是跟传统不管是塑料还是金属零件有一定的差距。

在产业化方面,光敏树脂固化技术用于饰品、牙科领域的熔模铸造应用正在改变这些行业的传统产业链,并诞生新的用户体验,围绕着个性化规模生产,光敏树脂固化技术势必从用于手扳设计验证的原型应用走向增材制造应用领域。

提问:内饰呢?

机遇与风险共存,对于设备厂商和材料供应商来说,更精、更快成为能够在光敏树脂固化技术领域占据一席之地的关键词,而技术竞争的激烈也给上游企业带来很大的压力,对于在中国从事光敏树脂固化技术开发和服务的企业来说,如何布局产业链、如何进行品牌战略层面的竞争,这些将更加挑战经营者的智慧。

邓瀚诚:内饰可以接近最终的需求,3D打印本身的成本也挺高的,只有模块化的生产设备,把产能提升和单件成本降下来之后,未来可以做大批量的年产,这个是可以实现的。

蜡膜铸造技术
蜡模3D打印已经广泛的应用于我们的生活,例如:饰品设计者透过数码设计工具,直接将3D饰品打印成为蜡模,或是牙科医师制作假牙、牙模、齿模等,也大量的应用蜡模的技术,取代传统石膏模,制造出更为坚硬的假牙应用于患者身上。

主持人:还有其他的朋友有问题吗?我这边有一个问题,刚才你提到因为3D打印金属的价格比较贵,更多用在原形件,汽车里面存在这样一个问题,我们试制问题是为了以后做硬模,我们做原形件的时候希望力学性能和我最终定义的不是3D打印的加工工艺的性能是一致的,但是这两者是有区别的,我们提出一个观点,给3D打印提出一条新的路,你通过热处理可以调整3D打印这样的性能,如果你可以把3D打印的性能调整到和我的零件是一致的,你这个时候给我做的原形件我就可以接受,汽车做软模的时候原形件是很贵的,这时候3D打印的优势就出来了。这个我觉得是一个3D打印可能的方向,如果性能不一样,我没法验证我原来的设计整个的工况够不够,这可能是一个问题。

代表性企业:
美国3DSystems
3DSystems用于蜡模打印的主要机型是ProJet3510系列。

邓瀚诚:孙博士讲的很有道理,如果只是用在功能设计原形必须要有一定的对照的参考价值,还有一个就是目前在航空上用的比较多的就是说拿3D打印最是燃油喷嘴,解决一体化之后有足够的经济附加价值,目前3D打印推向汽车尤其是要做大批量的零件的话还不是特别成熟。

美国SolidScape
美国SolidScape公司是Stratasys旗下公司,成立于1994年,其打印的蜡模是理想的脱蜡铸造和模具制作的原型,广泛应用于生物医学产品、骨科、牙科、假肢、珠宝、玩具等领域。

主持人:我们接触过很多3D打印的公司,3D打印的特点,设计的时候不能以传统的方式设计,这是很好的想法,你要想到最开始设计一个车的时候,如果基于3D打印设计的话,如果这个东西有问题,我没有替代的方案,可能正个车问下推的时候都会出现问题,大多数的车厂最开始的时候都按照传统车推的,我们能不能用上3D打印的零件呢,这个肯定有困难,我说也许在软模试制上,这个也是一个方向。

除了上述详细介绍的3D打印技术及企业外,3D打印还用于铸造领域金属模的打印,而LENS近净型成型技术不断突破打印尺寸限制,还带来的多材料打印的材料工艺解决方案应用空间。而当砂模或者熔模打印的尺寸受到打印限制时,还可以采用LOM层压3D打印技术来打印用于替代木模,在这一点,国际上的汽车厂商就曾通过LOM层压3D打印技术来打印大型曲轴的“木模”。

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中国的铸造业正在面临转型升级的压力,中铸协预测到2020年铸造企业将减少至1.5万家以内,铸件总产量达到5500万吨,铸件产值约7000亿元的规模。占企业总数量30%的铸造企业的铸件产量将会达到铸件总产量的80%以上。球墨铸铁占铸铁产量的比例将由2014年的37%提高到42%左右,铝、镁等轻合金的铸件产量将由13%提高至20%左右。到2020年,我国的铸造综合能耗将比2015年下降10%,废砂利用率进一步提高,年铸造废砂再生量达到300万吨以上。

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而3D打印在其中将发挥其独特的作用。
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