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工業(yè)化的LSF-V大型激光立體成形裝備

所謂數(shù)字化增材制造技術(shù)就是一種三維實(shí)體快速自由成形制造新技術(shù)，它綜合了計(jì)算機(jī)的圖形處理、數(shù)字化信息和控制、激光技術(shù)、機(jī)電技術(shù)和材料技術(shù)等多項(xiàng)高 技術(shù)的優(yōu)勢，目前學(xué)者們對其有多種描述。西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的黃衛(wèi)東教授稱這種新技術(shù)為“數(shù)字化增材制造”，中國機(jī)械工程學(xué)會宋天虎秘書 長稱其為“增量化制造”，其實(shí)它就是不久前引起社會廣泛關(guān)注的“三維打印”技術(shù)的一種。西方媒體把這種實(shí)體自由成形制造技術(shù)譽(yù)為將帶來“第三次工業(yè)革命” 的新技術(shù)。

這種為現(xiàn)代社會帶來強(qiáng)大沖擊和震撼的新技術(shù)起源于1988年誕生的“快速原型制造”技術(shù)。

1988年，美 國3D System 公司推出的SLA-250液態(tài)光敏樹脂選擇性固化成形機(jī)，標(biāo)志著快速原型技術(shù)的誕生。它采用一種立體光刻工藝，基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作。通過一 束紫外激光束在偏轉(zhuǎn)鏡作用下掃描照射樹脂使其固化，逐層制造得到一個(gè)三維實(shí)體模型。

快速原型技術(shù)采用了一種全新的無模具自由成形原理來制造三維實(shí)體零件，這種新型成形技術(shù)改變了傳統(tǒng)的制造技術(shù)路線。

我們知道，現(xiàn)有的材料成形方法采用的是減材成形等三種技術(shù)路線。以機(jī)械加工為例，加工一個(gè)所需的零部件，人們通過不斷去除材料來獲得所需要的零件形狀； 熱加工的鍛造成形則是采用變形原理來成形金屬零件，也即使金屬材料在強(qiáng)大的機(jī)械壓力下改變形狀來獲得所需的零件；而鑄造、粉末冶金等方法采用的是“賦形+ 固化”的成形原理，也即先通過模具賦予液態(tài)或粉末狀的金屬材料以形狀，再通過冷卻凝固或高溫?zé)Y(jié)的方法使材料固化來獲得具有所需形狀和強(qiáng)度的金屬零件?？?速原型技術(shù)的成形原理與這些傳統(tǒng)方法截然不同，它采用逐漸增加材料的方法成形零件。因?yàn)檫@種成形方法不需要模具，因而又被稱為實(shí)體自由成形技術(shù)或快速成形 技術(shù)。這里，“自由”和“快速”都是指不需要模具來成形，省去了十分冗長的制造模具過程和昂貴的模具制造成本。

立體光刻技術(shù)產(chǎn)生后即風(fēng) 靡世界，很快就產(chǎn)生了許多不同技術(shù)類型的快速原型技術(shù)，如分層實(shí)體制造、選區(qū)激光燒結(jié)、三維打印、熔融沉積造型等。2008年全球領(lǐng)先的6家快速制造公司 銷售收入已達(dá)6.96億美元，占該行業(yè)總收入近60%。沃勒斯報(bào)告(2012)預(yù)計(jì)3D打印和增材制造領(lǐng)域的2015年銷售收入可達(dá)37億美元，2019 年可達(dá)65億美元。

我國學(xué)者迅速地跟進(jìn)了這一世界新技術(shù)的熱潮，西安交通大學(xué)的盧秉恒院士、清華大學(xué)的顏永年教授、華中科技大學(xué)的王樹槐教授等是我國快速原型技術(shù)研究的先行者，并且都取得了卓著的成就。而黃衛(wèi)東在國內(nèi)首先創(chuàng)造性地發(fā)展的激光立體成形技術(shù)，把快速成形技術(shù)從制造“原型”發(fā)展到直接制造具有極高力學(xué)性能的致密金屬零件。