日本東北大學千葉晶彥：淺談日本3D打印現狀及發展情況
由中國3D打印技術產業聯盟和世界3D打印技術產業聯盟、南方日報共同主辦，佛山市，南海區，大瀝鎮三級政府支持的第五屆世界3D打印技術產業大會于2018年6月17/18日在佛山大瀝成功舉行，來自國內外900多位代表出席大會，并就3D打印重新定義制造業這個主題展開熱烈討論。下面有請來自于日本東北大學的千葉晶彥教授為我們介紹日本增材制造的發展情況。
千葉晶彥：女士們、先生們，大家好，我叫千葉晶彥，來自日本東北大學金屬材料研究所。我今天跟大家演講的內容是：3D打印增材特別是電子束增材的制造。
日本東北大學是在日本的仙臺，首先我會介紹在日本3D打印的增材目前技術情況，第二介紹日本目前增材的研發，包括TRAFAM，TRAFAM是在日本的項目，有點像中國的863計劃，主要針對于3D打印和新型技術的設備和各種材料研究方面的項目，TRAFAM到底起到什么樣的角色。還有我們目前技術發展的層面，以及在增材生產方面有什么樣新型的研究。
TRAFAM是未來增材的技術研究協會，目前日本3D打印增材已經有很多公司加入進來，90年代開始就針對3D打印特別是增材進行研究，在這里面有很多家公司比如說庫加馬(音)教授領導的團隊，包括增材的噴嘴、燒結床設備，這上面展現了這些設備的各種型號，包括覆模的技術、(激光)光聚技術，以及材料擠出技術，這些市面上現在都有很多。其中有幾家公司我得強調一下，包括CMET和D—MFC，目前在日本他們已經擁有多達350多套系統，全日本有350多套光聚方面的3D打印技術在市面上運作，這個數量已經很了不起了。Aspect主要開發塑料粉末床的融合系統，2006年推出這套成型。其他包括羅蘭、木佗公司采用光聚技術來開發一個系統。Matsuura的增材系統是2003年研發的，采用激光燒結和銑床技術來進行加工，后來2016年又推出了一個比較大型的，600×600MM的綜合型增材系統，還有2014年開發出一個混合金屬增材生產系統，包括在染色等方面效率非常高，還有DMG MORI公司推出混合增材生產系統，使用的是LMD和五軸銑削床，這是2013年推出的系統，這是五軸銑削床的圖片，當時就在大型東京展覽會上展出。YAMAZAKI公司在2014年推出了混合多項目型的增材生產系統，使用的是激光熔復加工。OKUMA公司在2016年推出一個混合型增材生產系統。
目前的技術發展情況是怎樣的?日本對整個3D打印非常看好，從政府到民間都不斷發力。3D打印技術從2014年我覺得就已經是開始騰飛的感覺，目前多達350多套的生產系統在市面上運作。還有日本的整個行業協會對此很重視，包括日本的3D打印行業協會在2014年投資3650萬建立起一個技術研究增材制造協會(TRAFAM)，就跟中國的863計劃一樣很大的研究項目，有很多頂尖科學家和眾多研究機構以及30多家營利性的公司參與。未來將會以3D打印技術為核心的制造業革命為研究中心，以此來開展研究計劃，包括注塑機械、噴射工具、3D打印機等等，這些都是制造業的革命性技術，我們相信這些革命性技術會帶來極大的改變。包括東北大學、東芝、三菱重工、豐田、本田、東洋、尼康等等都已經囊括進來，有30多家企業都在市場上享有很高的口碑，我們相信他們的參與將會給整個協會針對顛覆性革命技術發展研究工作帶來極大的支持。TRAFAM將會以金屬增材生產為核心，這樣一種創新性技術將成為我們研發的重點，我相信它也是催生下一代產業進步的一個偉大契機，而且所有這些金屬增材的制造將是高附加值的，而且不僅對于日本，對于全世界的工業發展將會帶來很多的革命性變革。為什么?因為TRAFAM所推出的技術都是符合全球最高標準的技術，它能夠針對于很多復雜形狀的產品進行加工。2014年到2018年這5年時間是TRAFAM經歷的第一個5年，一系列項目都得以推行，包括新型3D打印機設備、增材和軟件開發都非常順利，所以TRAFAM變成了全日本的一個合作機構。
目前針對于增材方面的研發有幾個特點。第一個特點是高效。以2013年度作為衡量，它的速度提高了10倍。第二個特點是精確度很高。針對以前的打印來說，它的精度提高了5倍以上。第三個特點是規模很大。在當前的技術情況之下，整個規模提升了3倍以上。還有不同的金屬層面，我們知道，包括小到1毫米以下的即微米級別的，都能夠非常精準，包括一型EB、二型EB、三型EB都能夠進行生產，我們還有開發電子束和激光束，這些光源產品都一一推出。左上角是電子束，包括粉床的融合，這是一個實驗臺，中間也是粉床的融合，主要針對不同的金屬層，是一個新型生產情況。右上角也是一個粉床融合，是大規模的。還有其他的一些類型，包括激光束的生產系統。左上角的圖片是電子束生產系統，同時也是一個粉床的融合，可以針對不同的金屬層，型號比較小的進行生產。我們關注它的焦點技術在哪里?在于它的性能極高，電子束是6000千瓦，可以針對不同的金屬粉進行開發，而且還可以進行重新噴漆的過程，每小時215CC，而且精度也還不錯，成型可達500毫米×500毫米×600毫米。
最后總結一下，從2013年成立以后，從2014到2018年整個5年之間，增材系統在日本生產急劇增加，已經有350多套系統。由于日本公司愿意做得更多，所以越來越多的風投都投入進來，特別是我們知道日本和美國合作比較緊密，當時奧巴馬總統在位時也提出大家開發要關注新型科技，因此3D打印技術得到了更多政府和民間的支持。我們在日本開發的混合增材生產系統都以機床為準，非常高精尖。TRAFAM2014年總共開發5款以上的增材生產機器，這些機器都是高速、高精度，FY2015在2014年開發，2015年推出市場。TRAFAM還和機構開發下一代工業3D打印機器設備。未來能夠做到更加地自動化。
我給大家看一個案例，髖關節的制造，這個材料熔解過程當中非常順暢，整個過程配套EBM的方法來測定它的多孔結構，這種做法非常高效，而且很清楚，整個流暢也很順暢。對于這種表面多孔結構比較復雜的都能夠做得很好。所以說學術界的研究對增材的制造過程還是貢獻很多，比如說之前的熔解過程不太順暢，只要是有可能做到的我們全部都能夠覆蓋到位。
因此3D打印技術在醫學領域方面的應用將會很大，我們對此毋庸置疑，每年推出的醫學植入體、牙科方面需求數量很大，EBM系統是用光子束生產方式來進行生產的，我們相信3D打印技術非常有前景。
我就介紹到這里，謝謝大家!
(責任編輯：admin)
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