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全球3D打印主流技术和强势企业一览

供稿:中国工控网 2016/4/6 15:10:05

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李克强总理形容3D打印用于铸造业带来的变化,说:“刚才我们看的是‘傻大黑粗’,现在已是‘窈窕淑女’了”,那么,3D打印在铸造业到底有哪些神奇作用?



3DP粘接剂喷射3D打印技术

3DP粘接剂喷射3D打印技术中的3DP顾名思义就是3D printing, 也就是现今3D打印技术的起源技术。3DP工作原理是,先铺一层粉末,然后使用喷嘴将粘合剂喷在需要成型的区域,让材料粉末粘接,形成零件截面,然后不断重复铺粉、喷涂、粘接的过程,层层叠加,获得最终打印出来的零件。


3DP技术用于铸造业上,我们最容易想到的是打印砂模,而忽略另外一个应用:打印PMMA。-德国和日本铸造业的经典案例。


当然,3DP技术技术的打印材料范围也在不断发展,除了砂模和PMMA,未来有哪些新的材料进入这一领域?值得关注与期待。


代表性企业:

德国Voxeljet

德国Voxeljet公司成立于1999。该公司还通过麻省理工学院的非独家专利许可生产三维喷墨打印机。Voxeljet于2013年十月在纽约证券交易所上市。Voxeljet设备的销售额从2014年的19台上升到2015年的25台。其设备的售价在12万到160万欧元之间。Voxeljet主要应用领域是航空航天工业,另外还为铸造厂、汽车工业、艺术家、建筑师,提供原型服务和产品开发服务。


美国Exone

工业级3D打印机制造商ExOne主要服务于航空航天、汽车、重型设备、能源等领域,其应用领域主要是小批量、高价值的制造型复合砂模具。2015年还将推出其有史以来最大的3D打印系统——Exerial。该Exerial系统能够使客户进行工业化的批量生产,超越了该公司目前可用于快速制造和小批量生产的其它系统。


中国峰华卓立

在国内3D砂模打印的技术被称为PCM技术,来源于1997年在清华大学激光成型中心进行的研发及工艺实践,2002年佛山市科技局把该项目引入并落户佛山市。峰华卓立设备特点是无模铸型快速制造,柔性、准确地一体化制造,可制造金属模具毛坯,设备运行成本低,自动化程度高。


SLS选择性激光烧结技术

SLS工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面,并刮平;用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面;材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起,得到零件的截面,并与下面已成形的部分粘接;当一层截面烧结完后,铺上新的一层材料粉末,选择地烧结下层截面。 SLS工艺最大的优点在于选材较为广泛,如尼龙、蜡、ABS、树脂裹覆砂(覆膜砂)、聚碳酸脂(poly carbonates)、金属和陶瓷粉末等都可以作为烧结对象。


SLS技术在铸造行业上的用途包括烧结覆膜砂,替代砂模铸造。烧结塑料材料,用于熔模铸造。


代表性企业:

德国EOS

EOS成立于1989年,是世界著名的快速成形设备制造商。EOS提供包括系统、软件、材料以及材料开发和服务在内的模块化解决方案组合。除了被市场熟知的SLM选择性激光熔化技术,其塑料和金属的选择性激光烧结技术(SLS)在市场上处于领先地位。


中国 TPM 盈普

中山盈普光电设备有限公司成立于2004年,于2007年打造出国内首台直接制造尼龙塑胶零件的激光烧结成型3D打印系统。2013年,盈普与来自美国的3D打印行业巨头达成合资协议,并且在2014年启动上海合资公司计划,从事以激光烧结高分子材料及金属材料成型为核心工艺的工业级3D打印科技的研发,生产以及销售的业务。


中国Farsoon 华曙高科

华曙高科不但具有选择性激光烧结(SLS)设备制造能力,还具备材料生产技术,华曙高科的SLS尼龙粉末材料在供应国内市场的同时,也成功销往美国、瑞典、意大利等海外市场。


中国Huake 3D 华科三维

武汉华科三维科技有限公司是华中地区投资规模最大的专业3D打印装备研发制造平台,注册资本6000万元人民币;由华中科技大学产业集团、华中数控、华工投资、合旭控股及华中科大快速成型技术团队等联合发起设立的高新技术企业。


中国AFS 隆源自动成型

北京隆源自动成型系统有限公司成立于1994年,为三帝打印科技有限公司(3DP Technology, Inc.)控股子公司。隆源是中国最早开发选区粉末烧结激光快速成型机的企业,目前设备的技术范围包括SLS,SLM以及LENS技术。隆源成型加工服务中心已为航空航天、汽车摩托车、泵业阀体等行业快速制造了大批量的异形复杂制件。


Binhurp 武汉滨湖

武汉滨湖机电技术产业有限公司以华中科技大学快速制造中心为技术依托,是国内最早从事3D打印技术自主研发的单位之一。自1991年以来,公司先后研发制造出SLS、SLM等不同成型原理的3D打印设备。


光敏树脂固化技术

液态光敏树脂通过(激光头或者投影,以及化学方式)发生固化反应,凝固成产品的形状。与SLA (Stereolithography Apparatus) 光固化快速成形技术类似的还有:DLP(Digital Light Processing)数字光处理,CLIP 连续液界面生产技术。


光敏树脂固化技术用于铸造业主要是用来做熔模,另外还可以替代砂模压铸时用到的木模。另外,3D科学谷认为光敏树脂固化技术本身在飞速发展,包括陶瓷、碳纤维等材料技术与树脂固化技术的结合,未来这一技术将给铸造业带来哪些新的应用,值得关注与期待。


代表性企业:

美国3D Systems

1988年美国3D Systems公司根据该专利制作并商业化了世界上第一台快速成型机SLA250。自此,基于SLA成型技术的3D打印机走进大众的视线。3D Systems基于SLA成型技术的3D打印机ProX 800适用于多个领域的应用。


中国UNIonTec联泰三维

从2000年起,联泰科技从事工业级3D打印技术研发应用已有十几年的历史,是国内最早从事3D打印机SLA激光快速成型技术研发生产的企业。在熔模铸造领域,联泰三维打印的具有特殊中空结构的光敏树脂原型样件,用于金属产品的快速铸造,大大减少了从设计到生产的时间。联泰三维的光固化快速成型3D打印闭环控制系统及方法拥有自主知识产权专利。


中国PrismaLab普利生机电

上海普利生机电科技使用 LCD 光学器件,其立体光固化成型技术(SLA)的3D打印机锐打400,由普利生机电有限公司自主研发,拥有自主知识产权。锐打400基于普利生在曝光设备和感光化学技术研究领域多年的技术积累开发而成,独有的MFP技术已经申请专利。


除此之外,光敏树脂固化技术还包括EnvisionTec (在中国通过瑞士大昌洋行提供销售和服务),Carbon 3D, Formlab, 以及中国的智垒电子科技,珠海西通电子,中山东方博达电子等等。


另外,除了光敏树脂,FDM熔融挤出式3D打印技术亦可用于熔模铸造,详见3D科学谷发布的桌面3D打印机助力西门子金属部件制造。


在产业化方面,光敏树脂固化技术用于饰品、牙科领域的熔模铸造应用正在改变这些行业的传统产业链,并诞生新的用户体验,围绕着个性化规模生产,光敏树脂固化技术势必从用于手扳设计验证的原型应用走向增材制造应用领域。


机遇与风险共存,对于设备厂商和材料供应商来说,更精、更快成为能够在光敏树脂固化技术领域占据一席之地的关键词,而技术竞争的激烈也给上游企业带来很大的压力,对于在中国从事光敏树脂固化技术开发和服务的企业来说,如何布局产业链、如何进行品牌战略层面的竞争,这些将更加挑战经营者的智慧。


蜡膜铸造技术

蜡模3D打印已经广泛的应用于我们的生活,例如:饰品设计者透过数码设计工具,直接将3D饰品打印成为蜡模,或是牙科医师制作假牙、牙模、齿模等,也大量的应用蜡模的技术,取代传统石膏模,制造出更为坚硬的假牙应用于患者身上。


代表性企业:

美国3D Systems

3D Systems用于蜡模打印的主要机型是ProJet 3510系列。


美国SolidScape


美国SolidScape公司是Stratasys旗下公司,成立于1994年,其打印的蜡模是理想的脱蜡铸造和模具制作的原型,广泛应用于生物医学产品、骨科、牙科、假肢、珠宝、玩具等领域。


除了上述详细介绍的3D打印技术及企业外,3D打印还用于铸造领域金属模的打印,而LENS近净型成型技术不断突破打印尺寸限制,还带来的多材料打印的材料工艺解决方案应用空间。而当砂模或者熔模打印的尺寸受到打印限制时,还可以采用LOM层压3D打印技术来打印用于替代木模,在这一点,国际上的汽车厂商就曾通过LOM层压3D打印技术来打印大型曲轴的“木模”。


中国的铸造业正在面临转型升级的压力,中铸协预测到2020年铸造企业将减少至1.5万家以内,铸件总产量达到5500万吨,铸件产值约7000亿元的规模。占企业总数量30%的铸造企业(约4500家)的铸件产量将会达到铸件总产量的80%以上。球墨铸铁(包含蠕墨铸铁)占铸铁产量的比例将由2014年的37%提高到42%左右,铝、镁等轻合金的铸件产量将由13%提高至20%左右。到2020年,我国的铸造综合能耗将比2015年下降10%,废砂利用率进一步提高,年铸造废砂再生量达到300万吨以上。


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