近幾年饲趋，3D打印技術(shù)不斷深入發(fā)展十匆，其與傳統(tǒng)制造相融合赛喊，能夠在無(wú)模具生產(chǎn)情況下缺钓，保證鑄件質(zhì)量彻犁、縮短生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)成本。

結(jié)合軍工企業(yè)較多科研研制凰慈、單件樣機(jī)汞幢、中小批量、多品種微谓、打仗式生產(chǎn)等特點(diǎn)森篷，迫切需要采用該技術(shù)解決傳統(tǒng)模具高價(jià)、低效的問(wèn)題堰酿；迫切需要通過(guò)相關(guān)知識(shí)介紹和相關(guān)案例的展示疾宏，引導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用张足。

以某廠科研和批量為例，介紹相應(yīng)的方法坎藐、質(zhì)量为牍、成本、生產(chǎn)周期和應(yīng)用情況岩馍，驗(yàn)證工業(yè)級(jí)3D打印碉咆、融合配套技術(shù)用于企業(yè)的科研和生產(chǎn)，可成為一種較理想的生產(chǎn)方式浇沧，對(duì)于后續(xù)探索和推廣應(yīng)用具有重要意義盆篡。

一直以來(lái)，存在著一些認(rèn)為3D打印成本高坏扣、不適合用于實(shí)際生產(chǎn)的誤解春异，在軍工企業(yè)這種情況更加嚴(yán)重。但隨著客戶(hù)招標(biāo)訂貨则徒、交貨周期需求變化氛坪，以及單件樣機(jī)、小批量冠幕、多品種骡侮、打仗式生產(chǎn)在科研和生產(chǎn)中日益廣泛，采用傳統(tǒng)的先模具再生產(chǎn)零件的方式雇蚁，從成本和生產(chǎn)周期方面很難滿足發(fā)展需要束沼。

從2018年8月開(kāi)始，筆者所在企業(yè)采用幾種工業(yè)級(jí)3D打印設(shè)備生產(chǎn)塑料和金屬零件讥高，完成了300余種近10000件零件的研發(fā)和生產(chǎn)揣誓，3D技術(shù)發(fā)揮了較好作用。

1．工業(yè)級(jí)3D打印和融合配套技術(shù)

3D打印技術(shù)已在工業(yè)造型巾陕、機(jī)械制造等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用盏混，從產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)樣件到功能驗(yàn)證零件，從外飾件到核心功能件惜论，從單一零件到整體打印組裝，從打印塑料件到直接打印金屬零件止喷。主要成型材料有ABS馆类、PP、PC弹谁、石蠟乾巧、尼龍玻纖、橡膠预愤、陶瓷沟于、砂咳胃、鋁基合金、鐵基合金旷太、鎳基展懈、鈦合金等。

3D打印技術(shù)有選擇性激光燒結(jié)（SLS）祟勿、激光選區(qū)熔化（SLM）停柬、激光選區(qū)光固化（SLA）、粘合劑噴射（3DP）等幾種主要方式耀旅，可針對(duì)不同材料和零件特征選用不同的打印方法盯糠。融合配套技術(shù)主要有硅溶膠熔模精密鑄造、石膏型真空增壓鑄造傅女、電磁低壓鑄造洁揽、砂型差壓鑄造等。

采用SLS技術(shù)配合硅溶膠熔模精密鑄造生產(chǎn)鑄鋼原酷、鑄鐵杉轿、鑄鈦、鑄銅等合金学虑，生產(chǎn)周期為10-15天段辈，尺寸精密優(yōu)于CT7，光表面粗糙度Ra6.3μm欲炉；SLS技術(shù)配合石膏型真空增壓鑄造生產(chǎn)薄壁鋁合金憾宅、大型鋁合金鑄件，優(yōu)點(diǎn)在于造形制殼簡(jiǎn)單愧捕，生產(chǎn)周期為7-12天奢驯，尺寸精密優(yōu)于CT7，光表面粗糙度Ra5.0μm次绘；3DP技術(shù)配合電磁低壓鑄造瘪阁、砂型差壓鑄造生產(chǎn)復(fù)雜內(nèi)腔鑄件，生產(chǎn)周期為3-5天邮偎，尺寸精密優(yōu)于CT12管跺，光表面粗糙度Ra12.5μm。

3D打印和傳統(tǒng)鑄造技術(shù)融合配套禾进，解決了無(wú)模具快速鑄造問(wèn)題豁跑，降低了3D打印制造金屬類(lèi)零件成本。

2．3D打印技術(shù)在軍用裝備零部件生產(chǎn)方面的應(yīng)用

在科研階段泻云，3D打印技術(shù)主要用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)艇拍、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、功能驗(yàn)證宠纯、樣機(jī)模型制作卸夕、樣機(jī)生產(chǎn)层释。采用不同3D打印方法快速生產(chǎn)塑料和金屬部件，滿足科研階段不同需要讨拷。

在設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)評(píng)估時(shí)馅拗，產(chǎn)品的相對(duì)比例、顏色搭配等是否合理姨痊，往往在電腦顯示中無(wú)法很好體現(xiàn)仓疯，通過(guò)3D打印SLA技術(shù)按照要求比例打印出較高強(qiáng)度的塑料（整個(gè)打印過(guò)程僅需要幾個(gè)小時(shí)或1-2個(gè)工作日），再通過(guò)噴漆和烤漆等上色手段购狈，裝配各部件魂欺，最后得到可拆裝的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型（如圖）。

在功能驗(yàn)證杂猾、招標(biāo)樣機(jī)生產(chǎn)時(shí)虏绑，傳統(tǒng)開(kāi)模具生產(chǎn)各零部件的方法，制作成本和時(shí)間成本往往很大签子，浪費(fèi)也比較大就壳。采用3D打印SLS、SLA缺西、SLM和3DP技術(shù)進(jìn)行直接或間接生產(chǎn)樣機(jī)的塑料件和金屬件涤伐，將零部件的提供時(shí)間縮短為10-15個(gè)工作日。采用這種工藝方法使得該廠新研某型招標(biāo)樣機(jī)順利生產(chǎn)和交付缨称，整個(gè)零件生產(chǎn)和整機(jī)裝配僅用60天凝果，大部分零件在只有二維零件加工圖的情況下，20天內(nèi)提供合格鑄件毛坯睦尽。

某些采用3D打印的成本遠(yuǎn)低于模具成本器净。經(jīng)鑄件成本核算得知：中大型、中等復(fù)雜鑄件毛坯需求在30件內(nèi)当凡，3D打印費(fèi)用與模具費(fèi)用相當(dāng)山害；小型、復(fù)雜鑄件毛坯需求在50-100件沿量，3D打印費(fèi)用與模具費(fèi)用相當(dāng)浪慌，但生產(chǎn)時(shí)間與大小和復(fù)雜程度關(guān)系不大，生產(chǎn)時(shí)間均為10-20個(gè)作日朴则。結(jié)合某些軍品生產(chǎn)特點(diǎn)眷射，采用3D打印方式，優(yōu)勢(shì)明顯佛掖。

該廠對(duì)所生產(chǎn)的300余種近10000件零件進(jìn)行了生產(chǎn)驗(yàn)證，通過(guò)外形尺寸季距、化學(xué)成分虚蹋、機(jī)械性能荞亩、CT缺陷等檢測(cè)，整機(jī)裝配并通過(guò)整機(jī)實(shí)際驗(yàn)證抄娜。

在批生產(chǎn)階段驾腕，3D打印技術(shù)主要用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件、中小批量砂彻、模具成本高零部件陷今、模具開(kāi)發(fā)前期和復(fù)雜內(nèi)腔等生產(chǎn)情況。結(jié)合軍品生產(chǎn)特點(diǎn)搪狗，3D打印技術(shù)在批生產(chǎn)階段吻毅，優(yōu)勢(shì)也十分明顯。用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件和模具成本高零部件生產(chǎn)跛究，成本和時(shí)間優(yōu)勢(shì)更為明顯妆墩。

在模具開(kāi)發(fā)前期，由于材料收縮重虑、變形践付、成型工藝合理性等情況的不可預(yù)見(jiàn)性，模具開(kāi)發(fā)往往需要幾次的尺寸調(diào)整缺厉，增加了模具的開(kāi)發(fā)成本永高，生產(chǎn)周期很難確定。采用3D打印技術(shù)將模具生產(chǎn)的蠟?zāi)Ｌ嵴搿⑸靶偷却蛴〕鰜?lái)命爬，先進(jìn)行成型性試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)確定最佳的模具尺寸关贵、反變形量遇骑、合理成型工藝等，這種方式既保證了前期小批零件的供給揖曾，又大大降低模具開(kāi)發(fā)成本和縮短模具開(kāi)發(fā)周期落萎。模具開(kāi)發(fā)時(shí)間將控制在30個(gè)工作日內(nèi)，首批零件20天內(nèi)提供炭剪，大批量在45個(gè)工作日內(nèi)提供练链。本體為變形和成型工藝無(wú)法預(yù)見(jiàn)的典型案例，本體SLS打印蠟?zāi)：凸枞苣z精密鑄件毛坯如下圖所示奴拦。

在復(fù)雜內(nèi)腔零件生產(chǎn)過(guò)程中颖倾，內(nèi)腔往往是通過(guò)組芯形成，組芯都是人為完成天库，精度較差才褂，通過(guò)3DP進(jìn)行整體打印，解決了模具整體無(wú)法出芯的問(wèn)題都泥，同時(shí)拓寬了研發(fā)設(shè)計(jì)人員思路详贿，增加了復(fù)雜內(nèi)腔零件生產(chǎn)能力活益。

3．結(jié)論

工業(yè)級(jí)3D打印、融合配套技術(shù)用于軍工企業(yè)的科研和批生產(chǎn)权惊，無(wú)疑是一種較好的生產(chǎn)方式漫窑，它解決了制造周期長(zhǎng)、模具成本高抹播、加工量大榴栏、補(bǔ)焊、尺寸不穩(wěn)定痒拧、內(nèi)部缺陷多泌绩、反修次數(shù)多等現(xiàn)有制造問(wèn)題，在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)绵估，單件炎疆、小批量/復(fù)雜零部件生產(chǎn)方面優(yōu)勢(shì)明顯。

工業(yè)級(jí)3D打印国裳、融合配套技術(shù)的使用形入，改變了純模具生產(chǎn)模式，打破了產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員圍繞“先制造再功能”的老舊設(shè)計(jì)思維缝左，樹(shù)立圍繞“先功能再制造”的嶄新開(kāi)發(fā)模式亿遂。

工業(yè)級(jí)3D打印、融合配套技術(shù)有利于充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的想象力渺杉，有利于結(jié)構(gòu)合理化蛇数、功能結(jié)構(gòu)一體化和輕量化的發(fā)展，有利于產(chǎn)品的快速研發(fā)和生產(chǎn)是越。

工業(yè)級(jí)3D打印耳舅、融合配套技術(shù)在以兵器為代表的軍工企業(yè)進(jìn)行探索和推廣應(yīng)用，具有十分重要的意義倚评。

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