Part9-中国3D打印-增材制造设备、材料、软件研发进展

3D科学谷在中国市场建立了增材制造洞察力体系,作为连接增材制造领域国内外业内优质资源的平台,3D科学谷与AMPOWER合作面向全球市场的增材制造年度全球研发市场报告。本期,3D科学谷选取了填写了网上问卷的国内部分企业(包括设备、软件、材料领域)的研发情况与行业分享第八期的中国3D打印-增材制造设备、材料、软件研发进展情况。

透过市场研究,洞察3D打印-增材制造发展趋势!3D科学谷与AMPOWER合作的面向全球市场的增材制造年度全球研发市场报告计划于2021年3月底/4月初发布,敬请期待!

确立明日势能的今日研发

block 用于增材制造设备气体循环的风口装置

l 名称:中国兵器装备研究院

l 2020研发:开发了用于增材制造设备气体循环的风口装置,能够解决出风口在增材制造设备成形工作平面吹风不均匀的问题。

block 激光增材制造铝铜复合制件

l 公司名称:北京理工大学

l 2020研发:研发了多丝材高效成形增材制造装置,解决了在提高成形效率和稳定性的同时有效控制热输入的技术难题。

block 基于增材制造技术的可重复利用轮胎模具制造

l 公司名称:北京化工大学

l 2020研发:将单块轮胎模具进行分块加工,单块轮胎模具分为增材制造体和机加工基体,通过机械连接将二者结合,最终实现轮胎的成型。相较于传统加工方法更加节能环保;同时硫化不同类型花纹轮胎更加方便快捷,并且机加工基体可重复利用,节省了生产制造成本。

block 多源同轴等离子弧熔覆设备

l 公司名称:青岛卓思三维智造技术有限公司

l 2020研发:研发了多源同轴等离子弧熔覆设备功率分布更平缓,焊缝熔深浅、熔宽大,更适于表面熔覆和增材制造,该设备既能提高焊缝质量,又能提高加工效率。

block 粉末表面稀土改性的铝合金复杂构件增材制造方法

l 公司名称:哈尔滨工业大学

l 2020研发:将增材制造用的商用铝合金粉末作为气相沉积工艺的基材,粒径尺寸15‑70μm,将稀土合金作为物理气相沉积的靶材,通过物理气相沉积在铝合金粉末表面沉积一层稀土元素涂层。采用带有稀土涂层的铝合金粉末可显著提高构件的耐蚀、热稳定性及力学性能。

block 涡喷发动机燃烧组件

l 公司名称:西安增材制造国家研究院有限公司

l 2020研发:涡喷发动机燃烧组件带两个V型结构能够使由扩压器进入的气体更加贴合双层环形燃烧舱V型结构壁面,同时避免扩压器进入的气体在入气口回流,使速度场更加均匀,优化高速流场,避免局部出现高速区。

block 改善增材制造金属构件组织和性能的超声冲击与沉积成形集成装置

l 公司名称:哈船制造科学研究院(烟台)有限公司;哈尔滨工程大学;杭州成功超声设备有限公司;

l 2020研发:在金属沉积过程中环形超声微锻造工具头跟随沉积层进行同步冲击锻造,在沉积层发生塑性变形基础上,该种新型的集成冲击装置可促使再结晶温度以上的高温区域处发生动态再结晶,从而细化晶粒、减小材料缺陷、消除残余应力。研发的集成装置可大幅增加作用深度及冲击效果,同时可以使复杂工件成形路径规划和超声冲击路径合二为一,大幅简化了复杂金属构件的加工程序,有利于增锻减复合制造高端加工中心的设计和制造。

block 推力室及火箭发动机

l 公司名称:北京星际荣耀空间科技有限公司

l 2020研发:

现有技术中多采用耐高温的材料制作推力室,并在推力室身部的外壁和内壁之间辅以合理的冷却通道以加强推力室内壁的散热效果,但是由于燃烧产生的高温燃气温度较高,仍会对推力室内壁产生损坏。

星际荣耀通过将推力室头部、推力室身部和喷注器通过增材制造工艺一体成型,使得推力室结构更加紧凑和精确,省去了推力室制造过程中的大量焊接工序,及一些复杂零件的机加工工序,大大缩短了推力室的制造周期,同时从根本上消除了传统火箭发动机推力室由于焊接应力释放导致的各类偏差,使得推力室的结构可靠性大大增强。由于靠近推力室内壁设置的边缘喷注结构向靠近推力室内壁处喷注燃料,而无氧化剂喷注,能够在靠近推力室内壁处形成低温保护层,防止高温燃气直接作用于推力室内壁,降低损坏。

block 基于搅拌摩擦改善金属材料增材制造组织性能

l 公司名称:华中科技大学鄂州工业技术研究院

l 2020研发:通过搅拌摩擦刀具对堆积层进行搅拌摩擦,提高零件的强度、韧性和疲劳强度的技术效果。

block 钨合金增材制备

l 公司名称:飞而康快速制造科技有限责任公司

l 2020研发:采用双重扫描方法,一体成形薄壁件、复杂结构特别是含有内腔的复杂结构件,构件的致密度可达99%以上,减少钨合金材料的浪费和降低了复杂结构件和组件的生产制造周期,能够促进钨合金在各领域的应用。

block 镍基定向高温合金激光定向增材方法

l 公司名称:江西瑞曼增材科技有限公司

l 2020研发:

开发了镍基定向合金新型定向生长工艺方法,沉积过程采用自动化控制,效率高。沉积枝晶组织定向性良好,致密均匀,热影响区窄且无热裂纹产生,沉积层与基体的焊接抗拉性能达到基体性能80%以上。

block 钛合金结构件及其激光熔化沉积成形

l 公司名称:首都航天机械有限公司;中国运载火箭技术研究院;

l 2020研发:采用激光熔化沉积成形法获得钛合金结构件,根据钛合金结构件的尺寸及结构,确定钛合金构件的易开裂区域,对易开裂区域成形时控制晶粒形态为等轴晶,对其他区域成形时控制晶粒形态为柱状晶。不涉及小尺寸结构互连前的多次机械加工等,可实现钛合金结构件一次性整体快速制造,显著缩短成形周期。

根据3D科学谷的市场研究发现,2020年中国的3D打印投入并未受疫情影响,而是保持了高增长的态势,未来有望出现研发方向上的更多的多样化与差异化。目前在设备、材料方面的投入比例比较大,在软件研发方面的投入比例非常小,目前软件领域Oqton呈现出发力趋势,Oqton提供人工智能生产系统助力智慧工厂。其FactoryOS™是一个端到端的生产平台,可紧密连接制造软件和硬件。

根据3D科学谷的市场研究发现,国内3D打印领域的研发具有几大特征:特征一:BPF设备迈向多激光、大尺寸;特征二:多样化的加工技术;特征三:材料研发方向细分化明显;特征四:全流程解决方案及人工智能;特征五:高校孵化百花齐放的新技术;特征六:传统制造商进入3D打印领域。

在3D科学谷创始人Kitty看来3D打印对制造业的升级能力将以创新为“指数”,应用端的引入深度与广度为“底数”,实现一场幂次方的附价值创造革命。

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3D科学谷全球战略合作伙伴AMPower曾预测,金属3D打印领域,以粘结剂喷射为代表的间接金属3D打印将以加速发展的态势超越当前基于粉末床的选区金属熔化3D打印技术的市场占有率。关于全球增材制造技术与市场发展趋势洞察,欢迎参加2021年5月27日国家会展中心(7.1号馆)举办的TCT亚洲3D打印、增材制造展览会期间3D科学谷创始人Kitty关于《全球增材制造市场技术趋势、市场概况及发展预测,中国市场典型产业化应用》的主题分享。

此外,3D科学谷与AMPOWER合作的面向全球市场的增材制造年度全球研发市场报告计划于2021年3月底/4月初发布,敬请期待!

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