智能制造考察之二——材料成形与模具技术国家重点实验室

本文标签: 智能制造 3D打印 

    材料成形与模具技术国家重点实验室依托华中科技大学，实验室是国家在材料成形、新材料开发和模具行业领域建设的国家重点实验室。实验室以材料成形过程模拟理论与方法、数字化模具设计制造技术、快速成形与快速制模、精密成形工艺与装备、先进材料制备与应用为主要研究方向。今天参观的目的主要是了解3D打印的相关知识、应用及取得的成果。

陈列的三维打印样品

    值得详细介绍的是第二个三维打印样品——变容式垃圾箱。是华师大附中的几名初中生的创意设计产品，他们看到环卫工人处理溢出的垃圾非常辛苦，出于此有了这个创意，并联系华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室进行3D打印。

变容式垃圾箱

    此变容式垃圾箱是在下图中的民用打印机打印的。

民用3D打印机

    民用3D打印机简介：打印材料采用成本相对低廉的ABS、PLA，该产品应用领域极为广泛，主要包括工业品设计、模具制造、模型设计、玩具、3D人像、DIY制作等方面，适合家用以及学校、工业设计、建筑师、机械设计、文化创意等从业人员使用。民用3D打印机价格仅几千元。

    亲手制作一个玩具，给新买的智能手机做一个独一无二的手机壳，为朋友设计一款专属形状的杯子，这些东西用3D打印机、一张三维图片、还有一卷塑料机线就能完成。唯一的缺点就是打印速度比较慢，因为3D打印机是一根丝在走，慢慢地打印成立体的形状，所以速度很难提升。

PowerScan-Auto自动化测量与检测系统

    这是一台自动化测量与检测系统，可以大幅度减少人工成本，提高检测效率，实现产品全检，可针对不同外形的产品进行最优扫描路径规划，从而高效完成检测任务，整个过程无需人为干预。

    考察过程中参观了许多利用3D打印技术打印的产品，有地球仪、航空航天用的零部件、3D打印的蜡模等。

3D打印的地球仪

水泵叶轮蜡模（叶片形状复杂、扭曲度大，且为多层结构）

飞机机匣蜡模（零件内腔形状复杂，最薄壁厚3.2mm）

空客薄片大型钛合金铸件（此零件是华中科技大学快速制造中心为空客加工蜡模后铸造出来的钛合金零件，零件的壁厚为3.5mm）

（蜡模尺寸660mm*660mm*750mm，此蜡模的壁厚为5mm，是华中科技大学快速制造中心为欧洲航天局加工的，用于航天钛合金零件的精密铸造，加工时间39小时）

    通过本次对华中科技大学快速成形中心的考察，对3D打印有了较深刻的认识，3D打印技术突破了传统制造技术的4个复杂性，一个是形状复杂性，几乎任何复杂程度的形状特征都可以做出来；二是材料复杂性，全彩色、异质材料、功能梯队材料都可以做出来；三是层次复杂性，多尺度，工艺结构都可以做出来；四是功能复杂性，整体成型，简化甚至取消装备，打出来即可使用。

    3D打印将会在未来设计中发挥重大作用，未来的设计制造过程是设计——模拟——3D打印——批量正式生产。