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中国增材制造技术现状及发展趋势深度研究

常驻编辑 科普中国 2022-12-08 中国   技术   构件   产业链   激光   深度   原料   领域   装备   快速   产业   材料   标准   国家   国内   数码   产品


金属增材制造构件后续热处理重视程度不高,基础性研究几乎没有。关键构件能够从根本上得到改性,很大程度上取决于热处理技术及装备。国内企业从来都是“重冷轻热”,在传统工艺上对热处理的研究就不够透彻,更不用说针对增材制造构件设计专用的热处理。国内增材制造企业迫切需要开展关乎组织性能调控的增材制造后处理制度及设备标准化建设工作,特别是后续热等静压、开模锻造等致密化处理以及后续热处理工艺,从根本上解决增材制造构件“力学性能达到铸件水平,达不到锻件水平”、“高温持久性能达到锻件要求、达不到铸件要求”的尴尬局面。

4. 尚未形成全面的行业标准

继2002年美国汽车工程师协会发布钛合金标准《退火Ti-6Al-4V钛合金激光沉积产品》以来,美国已经陆续颁布了几十项增材制造相关标准。这些标准几乎涵盖了粉末、打印工艺以及后处理的增材制造全产业链涉及的范围。反观国内,关于增材制造工艺过程中构件组织形貌的表征、控制和认证的依据或标准仍为空白,构件往往只能通过尺寸精度、致密度、力学性能等宏观因素考察打印效果,缺乏微观组织的验证标准。另外,增材制造构件需要进行后续热处理改善综合性能已是行业共识,而目前所有针对增材制造构件的热处理制度依旧是沿用传统铸件或锻件标准,根本无法完全适用于增材制造工艺,致使该技术的大范围推广应用受到限制,没有体现该技术的产品优势、技术优势和市场优势。

5 .创新平台协同发展较弱

早在五年前,美国政府组织100余家单位、研究机构联合成立了“国家增材制造创新中心”。反观国内,目前尚未建立有效的国家层面的增材制造产业创新平台。大型企业、高等院校和科研院所各自为战,产业链过于集中在中游(打印设备研发),研发主体单打独斗未能形成合力的态势,不利于增材制造产业链的整体发展,亟待整合全国增材制造研发—生产—应用的产业链资源,实现一体化的规模发展。

6 .专业人才匮乏

目前,国内高等院校、职工技校等单位均未设置增材制造专业与相关学科,仅设立了科普性质的“兴趣课”或实习。专业化人才缺乏,科研力量薄弱。人员结构欠合理,综合性人才的缺乏是影响增材制造产业发展的重要因素。中国增材制造领域人才总量不足,高端人才和专业人才偏少,学历、技术职称层次不高,与发达国家之间存在较大差距。


三、增材制造产业发展趋势

1. 关键原料替进口

增材制造专用原料是产业链发展最关键的环节之一,只有解决了原料问题,增材制造产业才能健康有序的发展。着力突破自主可控增材制造专用金属、非金属和医疗专用材料研制、生产和大规模应用亟需解决的关键技术与装备,重点开发新型等离子旋转雾化制粉技术及装备(N-PREP)、真空气体雾化制粉技术及装备(VIGA)和新型溶剂沉淀法等,实现增材制造专用材料整体性能达到国际先进水平,替代进口;完善现有可打印材料的基本性能,评估可用于增材制造工艺的原料范围,解决目前不可打印原料(如7系铝合金)的技术难题,实现材料的真正可用性;开发新的材料及与之适应的增材制造工艺,包括新型复合材料、混合材料、高熔点合金材料、梯度材料、稀贵材料等,尽可能多的实现不同材料的
3D打印

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