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雕刻

應用版圖持續擴張,激光金屬3D打印大有可為

來源:創鑫激光2023-04-18 我要評論(0 )   

3D打印主要分為(wei) 桌麵級和工業(ye) 級兩(liang) 種。據3D Science Valley統計數據顯示,中國市場對於(yu) 高端工業(ye) 級3D打印機設備采購占據主流地位,有超過44.1%的企業(ye) 采用單價(jia) 在10萬(wan) 美元以...

3D打印主要分為(wei) 桌麵級和工業(ye) 級兩(liang) 種。據3D Science Valley統計數據顯示,中國市場對於(yu) 高端工業(ye) 級3D打印機設備采購占據主流地位,有超過44.1%的企業(ye) 采用單價(jia) 在10萬(wan) 美元以上的工業(ye) 級3D打印機。


金屬零部件是工業(ye) 體(ti) 係中占比最大、應用最為(wei) 廣泛的產(chan) 品類型,隨著“工業(ye) 4.0”進程的加快,快速開發、定製化製造、輕量化等需求麵臨(lin) 著緊迫的壓力,因此為(wei) 工業(ye) 激光金屬3D打印帶來了廣闊的前景。


激光金屬3D打印作為(wei) 一項新興(xing) 的製造技術,是互聯網+、數字信息技術、先進材料技術和先進製造技術的高度融合,是實現“個(ge) 性化定製對接海量用戶,智能製造滿足更廣闊市場需求,綠色生產(chan) 贏得可持續發展未來”的重要途徑,是3D打印技術中門檻最高、前景最好、最前沿的技術之一。


3D打印行業(ye) 分析機構SmarTech 對金屬增材製造(AM)市場做了大膽的預測,他們(men) 預計,到2030年,金屬3D打印部件領域每年將收獲500億(yi) 美元。


▲每年3D打印的零件數量,來源: SmarTech Analysis


在SmarTech發布的 "2021年金屬增材製造零件生產(chan) "報告中,再次審視了金屬3D打印部件的生產(chan) 量和由此產(chan) 生的市場價(jia) 值。報告建立了一個(ge) 金屬3D打印市場預測的數據庫,範圍從(cong) 原型、工具和模具到最終使用的生產(chan) 部件。這些項目橫跨八個(ge) 主要行業(ye) 和幾十個(ge) 零件類別,如航空航天領域的飛機和直升機發動機部件到能源領域的核反應堆部件。


隨著激光金屬3D打印技術的發展,材料庫在不斷擴大,成本反而不斷下降,因此也不斷獲得各行業(ye) 的認可而擴大應用版圖。


汽車零部件

2021年8月13日,福特汽車公司公開表示,將在未來兩(liang) 到三年內(nei) 用金屬3D打印技術大規模生產(chan) 一種新的汽車部件。其實不止福特,寶馬、通用、大眾(zhong) 、本田等車企都在各自的設計中心探索著3D打印對汽車生產(chan) 製造帶來的更多可能性,相比於(yu) 傳(chuan) 統造車過程,3D打印技術可以為(wei) 車企節省更多的成本,縮短研發到上市的時間。


3D打印技術可以應用在汽車研發前期的模型車設計、汽車零部件的供應以及汽車生產(chan) 過程中的工裝夾具、生產(chan) 治具等,但現階段更多的是應用於(yu) 汽車零部件的生產(chan) 。對於(yu) 一些形狀複雜、價(jia) 格昂貴的零部件,傳(chuan) 統鑄造鍛造工藝生產(chan) 不出來或損耗較大,而激光金屬3D打印則能快速製造出滿足要求、重量較輕的產(chan) 品。


▲汽車立柱


航空航天

在航空航天領域,出於(yu) 減重與(yu) 強度要求,航空航天設備中複雜結構件或大型異構件的比例越來越高,而這正是3D打印的優(you) 勢。同時在航天領域,對於(yu) 零件的性能要求的敏感度較高,對價(jia) 格相對不敏感,因此更有利於(yu) 3D打印技術(主要是金屬3D打印)在航空、航天等高端裝備的極致輕量化和高可靠性部件上的推廣應用。


我國的大型鈦合金結構件激光成形技術具有國際領先水平,是目前世界上唯一掌握了飛機鈦合金大型主承力結構件激光快速成型技術並實現裝機應用的國家。另據媒體(ti) 報道,在艦載機、四代機等新型軍(jun) 用飛機的研製過程中,3D打印技術已經發揮了重要作用,承擔了包括起落架在內(nei) 的鈦合金主承力構件的試製任務。相對於(yu) 傳(chuan) 統3D打印的低精度,創鑫激光定製化的3D打印用激光器所打印出來的構件成型效果和精度控製上都更勝一籌!


▲航空發動機用零部件


醫療器械

據相關(guan) 統計數據顯示,3D打印市場份額的三分之二被醫療和外科中心所占據,而且在未來很長一段時間裏醫學領域的應用將牢牢占據首要位置。3D打印除了輔助醫療、製造部分人體(ti) 器官以外,在提供訂製、個(ge) 性化的醫療儀(yi) 器設備方麵也有巨大潛力。


而金屬3D打印技術在醫療器械領域的潛力已經超越了原型承擔複雜手術器械的製造任務。例如,在膝關(guan) 節前交叉韌帶損傷(shang) 修複手術中,醫生首先要去除殘存的前交叉韌帶,然後準確的替換上移植韌帶。如要保證手術的精準和微創,醫生需要借助一種精密而特殊的手術工具。製造這種工具的鎳鉻鐵合金是一種難加工材料,使用傳(chuan) 統的機加工方式製造該手術工具的難度很高,而且所花費的時間長、成本高。這種情況下,使用金屬3D打印技術進行製造則更為(wei) 適合。


據SmartTech預測,2022年全球醫療3D打印市場規模將達到89億(yi) 美元,並在未來10年將保持16%以上的複合增長率。除了現階段已成熟應用的齒科、骨科領域,3D打印在個(ge) 性化精準化醫療器械及器官再造領域同樣充滿了期待。


▲3D打印牙冠


金屬3D打印優(you) 勢

1.一次成型,任何複雜結構皆可一次打印成型,無需焊接;

2.可選材料多,鈦合金、鈷鉻合金、不鏽鋼、金、銀等多種材料可選;

3.優(you) 化產(chan) 品設計,可以製造傳(chuan) 統方式無法製造的金屬結構件,如用複雜且合理的結構代替原先的實心體(ti) ,使成品重量更低,力學性能卻更好;

4.高效省時成本低,無需機械加工和模具,直接從(cong) 計算機圖形數據中生成任何形狀的零件,從(cong) 而極大地縮短產(chan) 品的研製周期,提高生產(chan) 率和降低生產(chan) 成本。


由於(yu) 部分零件通過激光3D打印所需的時間較長,因此對光纖激光器的穩定性和可靠性要求較高。近年來,創鑫激光也在金屬3D打印應用領域積極開拓探索,憑著在光纖激光器領域多年的技術積累以及優(you) 異的產(chan) 品品質,針對3D打印行業(ye) 推出的單模300-500W連續光纖激光器也獲得了市場及終端用戶的一致認可,現已與(yu) 諸多3D打印設備商均建立了穩定的合作關(guan) 係,目前主要應用於(yu) 汽車零部件、航空航天(發動機)、軍(jun) 工產(chan) 品、醫療器械、牙科等領域。


▲創鑫單模300-500W連續光纖激光器


在3D打印技術不斷成熟下,其產(chan) 業(ye) 潛力也在快速釋放,3D打印不僅(jin) 提高了工作效率、也大大減少了人工成本,我國3D打印產(chan) 業(ye) 雖然起步較晚,但發展熱情持續高漲,市場規模同樣節節攀升,3D打印設備發展前景可謂一片光明。


在WohlersAssociates的調查中顯示,打印服務商未來最想購買(mai) 的3D打印設備中,以金屬為(wei) 材料的激光打印設備,所占比例居第一位,20.3%。這說明,下遊服務商可能更加看好這一技術工藝在下遊行業(ye) 中的應用和發展。相應地,有望對推動激光打印設備和金屬打印材料的消費需求。


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