二、 增材制造产业发展面临的主要问题
增材制造产业在国家政策的大力支持下,发展迅速。在3D打印专用材料及装备、增材制造工艺及装备以及与传统制造相结合协同发展,国内均取得了较大的突破。但是与欧美发达国家相比,中国增材制造产业仍处于发展的起步阶段,面临着诸多的问题及挑战。
1.关键原材料依赖进口
增材制造原料国内研究虽有一定基础,但批次稳定性差,应用有限,大部分尚需依赖进口。目前,增材制造专用原料,特别是军用特种金属或陶瓷原料全部来自进口。以美国为首的西方国家经调查发现我国将这些原料用于军事领域后,马上联合欧洲相关公司停止了向我国出口高质量的增材制造专用原料。国内自主开发的制粉装备技术落后,价格高昂(上千万元)、交期长(2年以上),不能满足3D打印粉体材料的大规模批产。为了满足我国增材制造在重大领域的研制与生产任务,国内只能以民用的名义进行小批量的采购,采购周期长、途径不稳定,一次采购量受到限制且材料品种单一,未来采购也具有很大隐患,严重影响重大领域的型号攻关任务。据报道,国内某航空配套企业为XX型飞机配套操作杆系统,由于进口粉末受阻导致型号开发延误,开发国产自制的球形金属粉末尤为迫切。开展高质量、低成本增材制造专用原料研制可实现增材制造成形技术关键原料的完全自主保障,打破受制于人的局面。
2. 缺乏系统性应用研究
大量关键异型构件因其受传统制造工艺、装配等制约,迫切需要采用增材制造成形技术进行制造。设备方面,国内成熟的工业级激光3D打印装备,一方面成形尺寸小于800mm,很难满足大尺寸零件的制造需求;另一方面还存在成形工艺少、成形效率低、应用成本高等问题;工艺方面,增材制造工艺严格受到国外“闭源”控制,材料与装备采取捆绑式销售;由于增材制造,特别是激光增材制造成形材料及结构的组织、缺陷有其特殊性,常见的气孔、未熔合、裂纹等缺陷的尺寸仅为微米量级,采用常规的方法较难检测;另外,增材制造成形制件的组织特征及缺陷的类型、分布、尺寸等对综合力学性能影响的研究和评价还缺乏系统性应用研究,这些问题严重制约了增材制造成形技术的应用。
3 .缺乏匹配的热处理技术及装备