盤點2016上半年九大尖端3D打印技術(2)
武漢光電國家實驗室的最大激光3D打印
4月，由武漢光電國家實驗室完成的“大型金屬零件高效激光選區熔化增材制造關鍵技術與裝備（俗稱激光3D打印技術）”順利通過了湖北省科技廳成果鑒定。深度融合了信息技術和制造技術等特征的激光3D打印技術，由4臺激光器同時掃描，為目前世界上效率和尺寸最大的高精度金屬零件激光3D打印裝備。該裝備攻克了多重技術難題，解決了航空航天復雜精密金屬零件在材料結構功能一體化及減重等“卡脖子”關鍵技術難題，實現了復雜金屬零件的高精度成形、提高成形效率、縮短裝備研制周期等目的。
該項目率先在國際上提出并研制出成形體積為500×500×530mm3的4光束大尺寸SLM增材制造裝備，它由4臺500W光纖激光器、4臺振鏡分區同時掃描成形，成形效率和尺寸迄今為止同類設備中世界最大。而此前，該裝備最多使用兩臺光纖激光器，成形效率低。
據了解，此項目攻克了多光束無縫拼接、4象限加工重合區制造質量控制等眾多技術難題，實現了大型復雜金屬零件的高效率、高精度、高性能成形。先后自主研制出SLM系列多種裝備，并采用國產的鈦合金、不銹鋼、高溫合金、鋁合金、鎂合金粉末，實現了各種復雜精密零件的成形，其關鍵技術指標與國外水平相當。首次在SLM裝備中引入雙向鋪粉技術，其成形效率高出同類裝備的20-40%，標志著我國自主研制的SLM成形技術與裝備達到了國際先進水平。已經有45種零件在20余種航天型號研制中得到應用，先后為航天發動機、運載火箭、衛星及導彈等裝備中6種型號20余種產品進行了樣件研制，5種產品通過了熱試車，其中4種產品已經定型。先后有多臺SLM裝備被航天科技集團三大總體研究院用于航天零件的研制與批產，所研制的零件不僅大大縮短了產品的研制周期，簡化了工序，更重要的是將結構-功能一體化，獲得性能優良的、輕質的零件。
中科院研發的連續打印的超快3D打印技術
中科院福建物構所林文雄課題組在國內首次突破了可連續打印的三維物體快速成型關鍵技術，開發出一款能夠連續打印的超級快速3D打印機。這款3D打印機采用數字投影技術，打印速度達到每小時600毫米，也就是可以在6分鐘內，打印出一個60毫米高的三維物體，而采用傳統的立體光固化成型工藝打印同樣物體，則需要約10個小時。
專家介紹說，目前針對液態材料的3D打印技術多采用立體光固化成型工藝，也就是用材料逐層固化、層層累積的方式來構造三維物體，層與層之間需中斷光照射，然后在已固化區域表面重新覆蓋或填充精確、均勻的光敏樹脂，再進行光照射形成新的固化層，這種方式系統復雜且耗時。2015年3月，美國Carbon3D公司率先提出“連續液面生長技術”。該技術采用透光透氣材料特氟龍引入氧氣作為固化抑制劑，使固化過程保持連續性，從而比傳統的3D打印速度快25倍至100倍，達到每小時500毫米。
在此基礎之上，福建物構所研究人員提出了一種特殊的半滲透性透明元件取代特氟龍，這種元件對氧氣的透過率比一般高分子聚合物高，因此氧氣或空氣均可作為固化抑制劑使用，實現全程固化的高速連續性。
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