主题：“精”说3D打印 -- 风游精
家园 “精”说3D打印 特此说明：这里的“精”是风游精的精，不是精辟的精，请不要误会。
本精并不是3D的专业人士，只是有过一些简单地使用经验，先分享一下。
一个是基于紫外线激活的高分子材料聚合的高精度3D打印机（～2005年），号称XY精度10微米，Z精度5微米，最大的部件尺寸是大约50x50x25厘米（XYZ）。原理呢就是喷嘴喷一层溶液，光照聚合，XYZ台下移，再喷下一层，再光照聚合。Z精度大致上代表了其能达到的最小厚度，（实际上很少能用到这个精度，太TNND慢了）。基于光聚反应的打印机，单层厚度不能太大也不能太小，否则无法保证液体稳定均匀分布，同时光的吸收也会有问题。打印中用到两种溶液，主液产生所需要的结构，辅液产生起支撑作用的结构（该结构很疏松，可以用水冲掉）。计算机里生成模型，再打印出来，打印时间与物件的大小，精度，复杂度有关。一个大约200克到500克的部件，要几个小时到半天。我们的初衷是用这玩意儿来做仪器原型开发，甚至直接打出一台仪器（的骨架部分）。结果呢是，它有用也没用，有用的是，极大地缩短了原型机的开发时间，一个部件先打出来，调试，发现问题电脑里改。原来三个月一代的研发更新时间，可以被缩短到三周。没用的是，一旦定型，最终的仪器部件完全不能用打印件，哪怕是一个简单的支架，螺丝都不行。简单举个例子，这个高分子材料的热膨胀系数是金属的几十倍，只用它的话，三五度的环境温度变化，就让仪器的矫正光路完蛋。更不用提，到一定温度上，这玩意儿还会放毒气了。还有，就是高分子溶液是耗材，忒贵了，当时估算的是大约1克部件一两个美元。
另一个是基于高分子粉末和粘结剂的打印机，打印，热处理定型，再打磨一下啥的。也是用来做模型或者小部件。比起上面的那个，精度啥的要差远了，复杂结构（比如嵌套）也不好打。好处吗就是便宜一些了，不过用来做真正的部件，那就更不用提了。
回到3D上，3D者3-Dimension(al)呀，3D打印就是在三维（注，不是三围）空间实现的打印。3D打印的概念其实并不新，百年不敢说，几十年肯定是有了地。不信去那些个科幻小说里面去看看，类似的构想海了去了（起码机器猫里头就有）。当然那些构想中的3D打印，是真正牛逼的3D打印，那真是想打啥就打啥，想怎么打就怎么打。比如有这么一款打印机，工业版的原料是煤炭/石油/天然气，绿色版的原料呢其实就是沙滩/海浪/仙人掌，都可以直接打出一个放着红烧肉的IPad，旁边还坐着个美女。如果要丰腴些的，要放点儿油脂，如果要骨感的，多加点儿石灰石就行了。更牛一档的是，纯能量输入，纯美女输出，俗称Material Girl。最终极一款的当然是，啥都不输入，输出全宇宙（包含一亚当和夏娃），该款的型号叫GOD，该型号从不更新。
是啊，要是这样的3D技术，那能不让人憧憬么？要是真的实现了，往少了说，人类社会的共产主义终极理想都实现了二十多遍了。但是，但是，但是现在讨论的3D技术，真的是这种共产主义3D吗？
本精看法，现在的讨论里，似乎颇为令人茫然，不知几多的人们不断地憧憬着共产主义3D打印实现后的后共产主义社会的美丽图景，在这个图景里，少数3D工业化了的国家（比如中国）手持皮鞭，蹂躏着2D化的去工业国（比如印度），毕竟那才叫真的3D“打印”不是。但是，也有一批极煞风景的、貌似工程师类的人士们不断地提出质疑，这3D真的有这么好吗，能实现吗？没办法，这就是角度问题了，跟个人的人生观世界观和观世音都有关系，基本上就是共产主义理想和唯物主义的疯狂对撞。
不知大家想过没有，两个3D上的等价物，是不是实际上的等价物呢？比如两个都是球体，其大小一样就能互相替代了吗？一个东东的实际作用，是不是还和除了尺寸形状之外更复杂的一些性质相关呢（比如重量，比如化学组成，比如机械强度）？而3D打印这玩意儿，是只需要看“打出的东东”就够了的吗？是不是也得看看“往里面放的东东”和“打印的过程”呢？是不是会有那么一丝丝的可能，“能用什么打”和“怎么打”就决定了该技术的意义大小呢？还用打印活体美女为例，只能用牛肉当原料是不是会比用煤炭当原料会更限制该技术的应用范围呢？
不妨眼光再发散一点儿，看看另一个炒得正欢的3D技术，那就是3D电视，方兴未艾呀方兴未艾。听说去年的时候就宣布今年2012年世界末日前大家都得把电视给换了，现在就剩仨月的时间了，得抓紧。其实3D的影像复制倒真的比3D的实物复制要容易实现多了，毕竟前者只需要光影和人类的视觉（甚至错觉）就行了，而后者还得一些物质的支持。恕我直言，正是因为这样，在影像领域中，它才是真正的具有革命性，因为3D影像的复制（注，一个3D影像替代另一个3D影像）是真正意义上的全替代，而3D实物的复制（注，一个3D实物替代另一个3D实物）却未必如此，因为也许并不能实现所有因素的替代。而如果忽视这一点，大肆宣扬3D打印成了“万能技术”，那么就有一个可怕的后果，共产主义可能都会因此实现不了的。
3D打印毫无疑问是一项精彩的技术，但其意义并不在自身有多诱人，而完全决定于其背后的材料/工艺/控制/处理等等的发展。是后者决定了前者可能达到的高度，而不是相反。不妨想一想，没有后面材料和工艺的支持，3D打印只能是电脑里的三围打印，而如果没有3D打印，材料和工艺的革新仍然是那啥那啥。
思考题：正如同当年的照片洗印一样，无疑是对手工绘画的革命性改进。但究竟是那个洗印的过程是最震撼呢，还是那个洗印槽里的化学反应原理研究更震撼呢？如果国家当年要投入到洗印照片的研究中，着眼点是更应该放在选择哪个美女做模特，还是更应该关注如何缩小卤化银的颗粒度呢？请放心，最正确的答案是“It Depends！”
再罗嗦一下啊，在3D活体美女打印没有实现以前，那些关于打印一切（甚至大部分）工业制品的提法，都是对人类科技树和对美的终极追求的野蛮歪曲。
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家园 3D打印技术已用于新机研制 下面是新闻链接中，记者采访中秋和粽子机总师孙聪的内容，提到2012年10月至11月首飞的机机应该就是粽子机。应该就是中航激光的项目。
歼-15项目率先采用了数字化协同设计理念：三维数字化设计改变了设计流程，提高了试制效率；五级成熟度管理模式，冲破设计和制造的组织壁垒。钛合金和M100钢的3D打印技术（增材制造技术）已广泛用于新机设计试制过程。其中，于2012年10月至11月首飞成功的机型，广泛使用了3D打印技术制造钛合金主承力部分，包括整个前起落架。3D打印机出现在20世纪90年代中期，是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置，可以把计算机上的蓝图变成实物，在成本、速度和精确度上都远胜于传统制造技术，是制造领域的一次技术革命。 - 复 “精”说3D打印
家园 这两年听过王教授几次报告，谈谈点滴感想 俺的感觉，王教授激光成型工作很出色，报告也做得非常好，是个会干又会说的人才。这个技术肯定有很多用途，需要的钱也不是很多，加工设备是商用激光器，当然不是国内的。
他原来的报告（比如一年前某次））从未提过3D打印，只有最近这次（3个月前）有，但一提就绝对是华丽转身，惊艳亮相。从O8开始，滔滔不绝，有没有资本在起作用不知道，因为我感觉以他以前的报告水平他能把任何话题展示的淋漓尽致。
最近在欧洲近距离看到一些3D打印的实例，感觉好了不少，好玩还是好玩，但要说是不是革命性的东东，看来还远。
家园 激光器是进口的， 所以王教授说希望国内能提供合用的激光器，以免外国卡脖子。
现在搞3D打印的不少，但打印出的成品强度都不高，如果要做高强承力部件的话只能打印出模型来翻沙，也就是间接制造。王教授能直接打印出大规格承力部件不能说不是零件制造业上的革命。如果此技术能扩展到其他常用金属，尺寸也能再扩大的话，大型水压机什么的就基本寿终正寝了，至少能替代掉相当大的部分。
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家园 根据njyd推荐的链接摘录+点评！ http://app.finance.ifeng.com/data/stock/ggzw/600765/13727297
中航重机(600765)公告正文
中航重机：董事会关于投资建设激光快速成形项目的公告
公告日期 2010-10-13
这是njyd推荐的一个链接“
．．．． 3d打印的一个重要特点就是不需要模具。 (njyd;字883 2013-01-23 11:30:02 ”，笨狼略摘几段——
“与传统制造技术相比,钛合金结构件激光快速成形技术具有以下显著技术优势:
1、高性能钛合金材料制备与大型零件“近净成形”一步完成。
2、零件具有细小、均匀、稳定的快速凝固组织,综合力学性能优异(达到和超过锻件)并可反复“无热损伤”激光修复。
3、无需大型锻造工业装备、大型锻造模具及大规格锻坯制备。
4、零件材料利用率高(可比锻件提高5倍以上)、机械加工余量小、数控加工时间短(可减少80%以上)。
5、制造周期短(可缩短2/3以上)、成本低(可降低1/2以上)。
6、柔性高并具有对产品及结构设计变化的“快速响应”能力。”
究竟是激光快速成型焊接还是一点点打印的？如果是一点点打印，“机械加工余量小、数控加工时间短(可减少80%以上)”又怎么解释？
既然“4、零件材料利用率高(可比锻件提高5倍以上)、机械加工余量小、数控加工时间短(可减少80%以上)。
5、制造周期短(可缩短2/3以上)、成本低(可降低1/2以上)”“科研费拨款为1亿元”
2012投产后应该产量很高效益很好才对，2012年末公报怎么体现的？
“1.4应用实例2009年10月,北京航空航天大学与上海飞机设计研究所紧密合作,用时不到两个月,即实现了我国首架大型客机C919机头工程样件Ti-6Al-4V 钛合金主风档窗框大型复杂结构件的激光成形制造、热处理、数控加工和交付应用,同时这也是世界上首次实现激光成形钛合金构件在民用客机研制上的应用。”
这个要求比主机翼低多了，产品周期说明显然不是歼20的前提
“ 三、项目目标市场分析
1、 军品市场1.1已介入的军品市场激光快速成形技术在飞机钛合金大型整体关键结构件激光快速成形工艺、工7程化成套装备与装机应用关键技术等方面取得了重大进展,在几个重点型号的军机的研制中承担了大型钛合金机构件研制和试制工作,并成功试制出综合力学性能达到和超过钛合金锻件的主承力结构件,得到了军方和中航工业相关单位的高度褒奖和认同。
激光快速成形技术近期可预见比较合理、确定的市场主要集中在几个已认可该技术并需要该技术帮助其突破技术瓶颈的新的军机产品市场。
其中:几个重点型号飞机中涉及的主要零件包括起落架三大构件(共18件/架,总重量2640公斤)、机身主起对接框(共8件/架,总重量1000公斤)、主承力加强框(4-6件/架,总重量520-780公斤)、起落架对接框(1件/架,总重量100公斤)等;所有零件单架合计总重量约为4700公斤。
按上述机型的研制进度,预计2012年后可以进入小批量生产,并陆续批量生产。以某机型为例,2012年后预计每年有3-5架次生产批量,2014年后开始稳定有每年10架次生产批量(其他机型与此类似)。以上零部件按常规锻造加工预计总收入为:2012-2014年1.74亿-2.9亿元/年,2014年以后5.8亿元/年;
如采用激光快速成形技术,产品收入模拟常规锻造加工收入,预计产生利润为:
2012-2014年0.87亿-1.45亿/年,2014年后 2.9亿元/年。”
新大运都试飞了，难道919等这个玩艺儿？另外算法让我想到了鸦片战争后英国人根据中国人数算棉布市场增量。结合前面的“4、零件材料利用率高(可比锻件提高5倍以上)、机械加工余量小、数控加工时间短(可减少80%以上)。
5、制造周期短(可缩短2/3以上)、成本低(可降低1/2以上)。”
预计产量是不是有问题？究竟是经营者思路有问题还是忽悠不给力呀？
未来几年机翼是实打实的需求，不像质疑霉菌登月录像说丢了就有一大堆跟在我屁股后面反驳可以利用死无对证……
继续引用——“该项目依然存在以下风险:
1、大批量生产还需要大量的人才培养尽管激光快速成形技术目前的生产设备已比较成熟,可以小批量生产大型钛合金结构制件,但该技术所使用工艺流程由于涉及多学科技术,对工艺设计人才的要求极为苛刻,所需人员需要精通机械、数控、材料、电器等多学科知识,短时间内很难大批量培养合格人选满足批量生产需要。同时,所使用设备目前操作较为复杂,对操作工人的素质要求也较为苛刻,同样需要时间培养。
2、激光快速成形技术的进一步深入研究还需要大量的资金投入和相应的国13家政策支持该项技术是多学科技术的综合体,在目前可以小批量生产的前提下还需要进一步深入研究,进行工艺改进、生产设备改进等,这都需要大量的资金投入。为了加快激光快速成形技术成熟进程,除了项目公司加大投入外还需要获得大量的国家研发资金支持。同时,该技术的迅速推广,实现该技术应有的技术革命,需要国家有关部门尤其是军方的大力支持,打破旧有的传统生产的利益格局,帮助该技术制品在大量设备中使用。如果以上支持无法兑现,该项技术可能在相当长的时间内难以大规模批量生产,只能成为一种新技术的展示品。”
程序编好，流程定好，定型的如“919主机翼”等增产应该很快，就别找这样那样的借口了，产量产值最能说明问题
至于“所需人员需要精通机械、数控、材料、电器等多学科知识,短时间内很难大批量培养合格人选满足批量生产需要”
有经验的数控机床操作员里面选拔就是，不贵……
“为了加快激光快速成形技术成熟进程,除了项目公司加大投入外还需要获得大量的国家研发资金支持。”
难道一个亿拨款还不满足？还不能生产再积累？竞争优势哪去了
——4、零件材料利用率高(可比锻件提高5倍以上)、机械加工余量小、数控加工时间短(可减少80%以上)。
5、制造周期短(可缩短2/3以上)、成本低(可降低1/2以上)。
家园 关键词：一步完成。 分别做好几个零件再焊接在一起，能叫一步完成？如果能叫的话，任何生产都是一步完成了。
“机械加工余量小、数控加工时间短(可减少80%以上)”对你可能很难解释，对金属加工稍有了解的人根本不需要解释。众所周知，钛合金强度高，不管是铸造还是压延流动性都极差，所以用铸造或冲压的方法做不出薄、细的异形零件，而飞机上需要的就是这样的零件。传统方法就是铸造、冲压出粗厚的毛胚，再切、磨掉毛胚上的大部分，一般要切掉百分之九十以上不象钢铁加工，冲压就能基本成形了。用3D打印钛合金就能基本成形，只是表面质量做不到所需的精度，需要对表面切磨掉很薄的一层，一般占不到毛胚的百分之五。那种方法耗时短不是很清楚么？
大运、C919才造了几架？你指望现在能有多少赢利？再加上成本大幅降低，按产值算就更低了。
而且产值不光靠生产能力，更要看需求，预计中的飞机生产延后了预计的产值肯定要少。
问你：一次成形是不是分几个毛胚焊接起来？
家园 “一步完成”了还用数控干什么？ “一步完成”了还用数控干什么？多少个月一点点（精度肯定比毫米小多了）“打印”出来的居然表面很粗糙
“ 4、零件材料利用率高(可比锻件提高5倍以上)、机械加工余量小、数控加工时间短(可减少80%以上)。
5、制造周期短(可缩短2/3以上)、成本低(可降低1/2以上)。”
另外引文中着重点的这点——“激光快速成形技术近期可预见比较合理、确定的市场主要集中在几个已认可该技术并需要该技术帮助其突破技术瓶颈的新的军机产品市场。”
说白了就是目标客户嘛！人家敢不敢用还两说呢，另外吹嘘的“2、零件具有细小、均匀、稳定的快速凝固组织,综合力学性能优异(达到和超过锻件)并可反复“无热损伤”激光修复。”，开足马力生产的军用机很需要……年报怎么体现的？
一次成形肯定不是焊接，不过说的是工装很好，容易一次焊接还是一点点“打印”出来，上市公司公报不报出产量产值等，还是存疑好
家园 一步完成就是一下子瞬间完成？ 不知道数控干什么还谈什么？
敢不敢用？C919的第一个机头已经用上了，你尽管存疑好了。
自九十年代起，科技奖必须有相当的经济效益，没人敢用不可能得奖。
家园 机头那点要求跟机翼是一码事吗？
家园 12年的年报还没有出来 在中航重机2011年的年报里，关于激光快速成形项目的内容有如下一些。
⑺中航（沈阳）高新科技有限公司该公司为中航重机控股67.31%的子公司。该公司成立于2010 年12 月20 日，目标定位是：1、集研发、生产、项目开发、服务一体，拥有自主核心技术，打造高新技术研究成果（973、 AATR、重大专项等）工程化、产业化运用平台（产业化孵化基地）；2、为国家高新武器装备和民用高端装备提供先进、特种制造工艺技术解决方案、成套装备、产品及服务。
报告期内，该公司主要开展了以下工作：一是出资3100 万元与中航重机等4 家法人股东、7 位自然人股东合资设立了中航天地激光科技有限公司，并与北京市昌平区签署合作协议，中航激光落户昌平区高新技术产业园；二是完成了该公司组织机构、薪酬体系的搭建，初步完成了公司经营模式、运行平台的设计和办公场所的配置；三是积极推进国军标质量体系认证，保密认证等工作。
报告期内，该公司未实现营业收入，发生前期开办费用，实现利润总额-309 万元，实现净利润-309 万元。
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 居然没有营业收入，奇怪“净利润-309 万元”怎么产生的 居然没有营业收入，奇怪“净利润-309 万元”怎么产生的？
“报告期内，该公司主要开展了以下工作：一是出资3100 万元与中航重机等4 家法人股东、7 位自然人股东合资设立了中航天地激光科技有限公司，并与北京市昌平区签署合作协议，中航激光落户昌平区高新技术产业园”这块怎么入的帐？
家园 哪位大虾解释一下？ 综合力学性能优异(达到和超过锻件)。。。这个俺不太明白，这个激光打印是不是类似与微型熔铸啊？那么是怎么使得金相等金属特性超过锻造的？这里面是怎么一个原理？
下面又有说，
但由于所成形钛合金结构件的疲劳性能低于钛合金锻件，最终未能实现该技术在飞机主承力结构件上的应用，这种制造方法到底能不能替代锻造啊？
家园 从根本上说就是个计算机控制的堆焊， 一个个焊点拼起来做成所需要的形状。
家园 我了个去，这个解释实在生猛，不得不花
家园 不是专家 王教授的学校介绍外链出处
（3）在对钛合金非接触激光熔化冶金晶体择优生长特性深入实验与理论研究的基础上，发明“定向生长柱晶钛合金激光区域约束熔铸冶金材料制备与发动机叶片等复杂零件激光直接成形新技术”，钛合金高温持久寿命提高10倍以上；
（4）突破飞机钛合金等高性能金属结构件激光快速成形关键技术及关键工艺装备技术，激光快速成形BT20钛合金机身关键结构件通过装机试飞前构件全部地面考核并已通过装机评审即将完成实际装机应用；将“合金超纯净精炼”、“定向凝固”、“快速凝固”等三大先进高温合金制备技术与“激光快速成形技术”有机融合为一体，提出“超纯净径向微细柱晶梯度组织高性能高温合金涡轮盘”新思路及其近终形零件激光直接成形制造新技术，成功制造出直径达450mm的超纯净径向微细柱晶梯度组织高性能高温合金涡轮盘件；
（5）发明了“水冷铜模激光熔炼炉”及难熔、难加工、高活性金属材料激光熔铸材料制备与零件直接成形新工艺”，成功实现W等难熔合金及W/W5Si3等难熔金属增强超高温“原位”复合材料及其零件的激光熔铸冶金制备与成形制造，为难熔难加工高性能合金材料的制备与复杂零件成形制造找到了一条新的途径；
（6）发现“高Jackson因子小面晶体”光滑液-固界面及台阶生长机制对凝固冷却速度及界面过冷度的高度不敏感性，对在经典凝固理论中被广泛接受的“随凝固冷却速度或界面过冷度的增加、小面晶体液/固界面结构将由原子尺度光滑向原子尺度粗糙转变、生长机制由侧向生长向连续生长机制转变”经典凝固理论“著名推论”的适用范围进行了合理补充。
仔细看看这4项成果，应该对王教授的研发思路有个大致的了解。能够控制晶体的定向生长，某种角度就可以达到锻打的效果了。
至于疲劳强度的问题，完整的上下文是
是AeroMet公司为Boeing公司采用激光快速成形制造的飞机整体钛合金隔框。但由于所成形钛合金结构件的疲劳性能低于钛合金锻件，最终未能实现该技术在飞机主承力结构件上的应用，公司于2005年12月关闭也就是说Aeromet没有做到的事情，王教授做到了。
至于能不能替代锻造，个人理解关键要看工件的尺寸。所谓充分的锻打，只能解决坯料的材质问题。如果要生产大型工件，还是需要分段加工，在铆焊粘夹的方式装配起来。这个时候影响产品性能的很可能不是材料本身，而是装配过程中产生的种种缺陷了。采用激光快速成型，无需装配，工件的整体一致性非常好，加工的时间优势，成本优势就非常明显了，而且尺寸越大性能优势越明显。但在只需要机加工，不需要额外装配的场合，激光快速成型产品的性能估计就比不上使用充分锻造坯料后加工的产品了。
通宝推：huky,