通用電氣推出新型金屬3D打印系統

2017年11月，通用電氣（General Electric，GE）推出了一款新型金屬部件鍛造機。這是一種創新的金屬3D打印系統，但它的外觀更像是一臺超級計算機，而不是經典的鍛造機。專家們表示，就像工作機在18世紀引發的第一次工業革命一樣，這種新型設備注定將在下一次工業革命中發揮關鍵作用。


增材制造（Additive Manufacturing，AM）俗稱3D打印，融合了計算機輔助設計、材料加工與成形技術、以數字模型文件為基礎，通過軟件與數控系統將專用的金屬材料、非金屬材料以及醫用生物材料，按照擠壓、燒結、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積，制造出實體物品的制造技術。相對于傳統的、對原材料去除－切削、組裝的加工模式不同，是一種“自下而上”通過材料累加的制造方法，從無到有。這使得過去受到傳統制造方式的約束，而無法實現的復雜結構件制造變為可能。

在本世紀初，3D打印已經變得非常流行，成為一種廣泛應用于各種場合的技術，從原型制作到小規模制造，甚至NASA也在研究它在火星空間站建設中的應用。但到目前為止，這些系統主要是以塑料聚合物作為原材料，這限制了它們的通用性。然而，新型金屬3D打印技術或者更準確地說是增材制造技術，正在興起。在《麻省理工技術評論》雜志上，這被評為2018年十大革命性技術之一。


事實上，金屬3D打印技術在20世紀80年代和90年代幾乎與塑料3D打印技術同時推出。該技術的基本原理是用激光在金屬合金粉末的機床上移動，在精確的位置熔化粉末，形成物體的橫截面，然后根據零件的數字模型文件在截面上添加新的層。但是這項技術發展緩慢，因為它的效益不如傳統的模具制造，而且在材料強度和部件尺寸方面略遜于傳統模具。

金屬3D打印行業正蓬勃發展

隨著技術的進步，這些障礙正在慢慢消失。去年，技術的進步導致了金屬3D打印的蓬勃發展。2017年10月，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory)的工程師介紹了一種增材制造系統，該系統可以在不犧牲延展性的情況下，將最好的不銹鋼鑄件的強度提高兩倍。根據研究人員在《自然材料》雜志上發表的文章，他們的研究結果表明:“增材制造技術的靈活性可以調整微觀結構，生產具有優異性能的金屬和合金。”


就零件的尺寸而言，目前的金屬打印技術還遠遠不夠。在德國法蘭克福舉行的FormNext交易會上，通用電氣推出了目前世界上最大的金屬的3D打印機ATLAS，它能夠制造出1米大小的部件。根據該公司介紹，他們的客戶已經要求建造體積超過1立方米的機器，所以該公司計劃推出能夠打印出更大尺寸部件的機器。正如通用電氣負責該項目的穆罕默德·埃特哈米(Mohammad Ehteshami)所說的：“該系統旨在為航空發動機和材料質量至關重要的工業部門制造零件，如汽車或石油工業。這一直是工程師追求的夢想。”


在3D打印系統的眾多優點中，有一個優點至關重要。3D打印系統可以在打印部件時，根據實際需求在不同區域改變打印材料，而這是普通模具制造而無法實現的。此外，3D打印技術消除了傳統鑄造廠材料浪費的情況。而且公司不必預先生產并保留大量的零部件庫存，只需在客戶需要時進行打印即可。

行業正在不斷的自我革新

這項技術正在飛速發展的一個證據是，它正在不斷地自我革新。由麻省理工學院(MIT)的工程師共同創辦的Desktop metal公司已經推出了新型金屬3D打印設備，它的打印是普通設備的100倍，而且成本僅為1/20。


Desktop metal創建于2015年，由3D打印的發明者之一Emanuel Sachs參與創建。該公司擁有一項技術，該技術使用一種粘合金屬粉末的膠水替代強大而昂貴的激光，然后在加熱金屬時將膠水融化消除，從而降低了成本。該公司生產的打印機既能滿足小規模原型制作的需要，也能滿足小部件大規模制造的需要，其售價僅為12萬美元左右。

3D打印技術正在成為發達國家實現制造業回流、提升產業競爭力的重要載體。可以說，新一輪的全球制造業競爭，極有可能是3D打印與機器人等高端裝備的競爭。以3D打印為代表的數字化、智能化制造以及新型材料的應用將重塑制造業和服務業的關系，重塑國家和地區比較優勢，重塑經濟發展格局，加快第三次工業革命的進程。