這種快速原型制造的方法,應該說這是大家都知道的3D打印,這應該是1986年MIT發明的方法,叫3D打印。基本工藝包括光敏樹脂化等等很多方法,3D打印就是這么回事,用噴墨打印機把膠水打出來,一烤干,建一個厚度,鋪一層粉末,如何打印就可以反復打一個東西出來,這是鋪紙工藝,這里就不講了,剛才顏教授介紹了這個造型,清華大學做得非常好。然后,這個就是選擇性激光燒結,3D打印完全被它取代,它的精度是比較高的。
第二類,就是高性能金屬構建的直接制造,這個事情發展相對比較萬,上世紀90年代。用的手段是一樣的,主要用高功率的激光束或者是高功率的電子束對粉末絲材進行熔化,往上堆積,應該說這是它的一個主要方法。到現在為止,可能大家見到的都是做小的居多,做大的難度還會非常大,后面我還會講講個人觀點,這可能是增材制造發展的方向,也是一個難點。
這是國外做的一些情況,關于在金屬零件這塊做得很多,要做到這個程度難度非常大,這個也可以看出來,表面并不是能達到真正的精度。像這個雖然說表面很光,但是離傳統的加工還有很大的差別。這是密歇根大學做的梯度材料,這是熱縮冷展的結構,這是所謂空心的結構。
下面我就講一下我認為真正的方向,就是高性能難加工的金屬大型復雜構建激光直接制造,我覺得這可能也是一個方向。這個方向剛才講了,就是用高功率的激光或者是高功率的電子束對材料進行熔化,展現出一個毛坯。當然,它有很多優勢,從典型的數字化技術得到一個成型的零件,而這些零件用傳統的方法做很困難,例如這么一個零件,用傳統方法做,從鑄錠到制坯到模具非常困難。用增材制造方法做有很多好處,組織很細,力學性能很好,可以實現多材料去做。制造技術上有很多優勢,不再需要模具、不再需要工裝等等,有很多優點。從這個意義上來說,我覺得確實是一種數字化的帶有變革性的,短流程、低成本的數字化制造技術。這種技術是一個發展方向,我覺得它也是增材制造的發展方向。到現在為止像鈦合金這種技術還沒有取得突破,難在哪個?熱應力太大,凝固會收縮,體積收縮就帶來非常大的應力。最終結果就是熱應力太大,要做大零件就非常困難。