珍贵资料:90年代华中理工大学快速成形(3D打印)技术研发大事记

3D打印资讯
2021
05/12
09:02
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华中理工大学 快速成形(3D打印)技术研发大事记(20世纪90年代)

★1990.1 中国自然科学基金委员会应美国科学基金会(NSF)邀请,著名学部委员师昌绪和国家计委马德秀司长,率领25人组成的中国代表团,参加在美国Arizona州凤凰城召开的机械学科汇报会,会后分5组到有关大学、科研院所进行为期一月的参观访问。代表团中有清华大学教授倪维斗、北京航空航天大学教授邓家褆、上海同济大学教授张曙和华中理工大学教授王运赣等。在此会上,美国CMU(卡内基梅隆)大学介绍了美国3D Systems公司最新生产的SLA(立体光固化)快速成形机,当时简称为RPM,这种机器采用全新的加法制造(现称为增材制造)原理,令人十分惊讶。会后,王运赣教授和邓家褆教授、张曙教授专程参观了CMU大学新购置的SLA快速成形机,观看了打印3D工件的演示,印象极为深刻,意识到这将是未来机械成形的一个全新方向,为此王运赣教授索取了一盘录像带。

★1990.2 王运赣教授向华中理工大学校长黄树槐教授和教师王尧播放了从美国带回的SLA快速成形机录像带,得到了黄校长的高度评价:“这个技术不得了,它一定会带来制造业的一场革命!”,并表示支持在华中理工大学锻压教研室成立快速成形技术研究中心。

★1991-1992年期间,申请了华中理工大学科学技术基金和国家自然科学基金項目,由几位研究生(尹希猛等)进行了快速成形技术的原理性探讨。

★1993.4 邀请研发SLA技术的日本CMET公司董事长和技术负责人魏杰,来华中理工大学进行有关技术交流,湖北省科委、经委、武汉同济医科大学吴校长、武汉工学院教师,以及校内有关师生听取了魏杰的报告。这次交流进一步加强了开展快速成形技术研发的决心,并且与日方进行了购买SLA快速成形机的谈判,但由于价格太高未购成。

★1993 成功申请湖北省科委项目“集成化CAD/CAM 快速光造形机的开发”,获经费11万元,由博士研究生尹希猛研发SLA快速成形机,化学系协助研发光敏树脂材料。但由于技术难度太大,经费远远不足,进展不大。

★1993.5 得知新加坡南洋理工大学已购置美国产SLA快速成形机,经过协商,华中理工大学与南洋理工大学,签订了合作研究SLA快速成形精度的协议。据此协议,1993.9王运赣教授与博士研究生尹希猛前往新加坡,尹希猛应用南洋理工大学的SLA快速成形机,进行了为期3个月的实验研究。在1993―1995期间,在我国学术期刊上发表了下列研究报告:

尹希猛,王运赣,黄树槐. 快速成形技术――90年代新的造型工具,中国机械工程,1993,4(6):25~27
尹希猛,王运赣. 快速光造型技术及其切片算法的实现,机械与电子,1993,(6):40~42
尹希猛,黄树槐,王运赣. 立体光造型中层片翘曲变形分析,中国机械工程,1994,5(4): 26~27   
尹希猛,王运赣,黄树槐. 立体光造型技术的精度论述,锻压技术,1995,20(4): 41~43

★1993.10 王运赣教授和尹希猛在新加坡工作期间,在某公司考察了美国最新生产的另一种快速成形机――LOM(叠层实体制造),这种机器用激光束一层层切割涂有热熔胶的纸,成本较低,材料易于制作,引起了极大的兴趣,比较SLA和LOM两种机型后,认定LOM机比较适合中国国情,应该成为当时华中理工大学的主攻方向,为此及时向黄树槐校长作了报告,得到了黄校长的充分肯定。

★1993年底,锻压教研室成立快速制造中心,成员有:黄树槐、王运赣、陈国清、骆际焕、田亚梅、尹希猛等,开始进行LOM快速成形机的研制,不到一年便研制了国内首台以纸作为成形材料的快速成形样机HRP-I,此机采用华中理工大学焊接教研室杭世聪教授研发的激光器,1994.8由华中理工大学与新加坡KINERGY(精技)公司合资的武汉凯华公司制造成功。

★样机虽然实现了快速成形机的原理,但当时由于资金不足,高品质元器件供应困难,难于在短期内达到一流产品的要求。于是在1994.11寻求国际合作,随后,华中理工大学副校长朱耀庭与新加坡KINERGY公司董事长林国才,经过友好协商,签订了合作研制快速成形机的协议,由新方提供资金与生产条件,中方提供人才与技术,共同申请专利,研制国际一流的快速成形机。

★1994.11 王运赣教授、陈国清副教授、骆际焕副教授和尹希猛前往新加坡工作,与新加坡KINERGY公司技术人员组成研发小组,共同开发高档快速成形机RPS。同时,黄树槐教授率领熊晓红、肖跃加、马黎、禹世昌等十多位研究人员,在华中理工大学继续研发LOM快速成形机及其成形材料。此后在新加坡,参加中新合作研发快速成形机工作的还有:华中理工大学教授沈其文,博士刘皓和杨勇,硕士余越峰、王宣、李晓平和左静等。

★1995.2 华中理工大学与新加坡KINERGY公司,合作研制成功第一台基于LOM技术的高档快速成形机(图1上图为中新合作团队成员在成形机前的合影),并且成功地用改装复印机制作了涂覆热熔胶的纸质卷料,从而突破了生产LOM快速成形机用材料的技术难关,打印出合格的标准测试件(图1下图)。此后,该机以华中理工大学和KINERGY公司共同研制的产品名义,在1995.4德国汉诺威国际博览会展出(图2),与同时展出的LOM快速成形机发明公司Helisys的产品相比,具有打印工件强度和硬度更高,有优良的排烟系统,获得一致好评,专程前来参观的日本ARS公司董事长当即订购了2台。

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图1


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图2

★1995.7 黄树槐教授、王运赣教授指导的博士生尹希猛的博士论文“快速成形技术的研究”通过答辩。

★1995.9 上述中新合作生产的高档快速成形机和华中理工大学研制的快速成形机,同时在第四届中国(北京)国际机床展览会展出,展览会主席、机床协会会长梁训瑄陪同机械工业部部长何光远,观看了中新合作生产的快速成形机演示,何部长称赞说:这种机器“大开眼界”,“没想到科学技术发展得这样快”。1995.9.9第3期展览快讯(图3)第2版文章《机床界元老谈展品之高、新、尖》(图4)中称:“华中理工大学RPM造型系统是当前最前沿技术”。1995.9.11第3期展览快讯第3版文评价为:本展会最新高技术产品之一的激光快速造型系统(图5)。

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图3

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图4

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图5

★1995.11 上述中新合作生产的快速成形机在日本东京31届汽车博览会展出(图6),获得好评。此后,又在美国底特律工业博览会和亚洲自动化博览会展出,这种产品开始批量生产和销售,王运赣教授和KINERGY公司董事长林国才、经理牧青在北至哈尔滨、南至广东的多个城市,以及英国伦敦,举行产品报告会,取得了显著成效,销售业绩颇丰,主要用户有:广东河源快速成形中心、珠海海关、北京航空大学广州红地公司、长春第一汽车制造厂、沈阳干部管理学院、第二汽车制造厂、合肥合力叉车厂、南京金城摩托车厂、上海交通大学、上海同济大学等。图7是长春第一汽车制造厂用LOM快速成形机制作的铸造用木模替代模。同年,中新双方议定,由新加坡合作生产并销售的快速成形机,华中科技大学按销售价的3%提成10年。
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图6

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图7

★1996.3―4月 光明日报、科技日报、经济日报、中国汽车报、中国机电日报、中国仪电报、中国兵工报等,纷纷报道上述中新合作生产的快速成形机成果,给与了高度评价(图8)。

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图8

★1996.8.18 KINERGY公司与华中理工大学联合开发的快速成形机,经过进一步改进后命名为Zippy(图9),新加坡联合早报头版头条刊登大幅照片(图10),并报道称:Zippy快速成形机是“神州科技,开花狮城”,第6版报道称“Zippy快速成形机国际公认世界一流”(图11),中国驻新加坡大使馆科技一秘王鼎称赞为“一个比较显著的成果”(图12)。

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图9

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图10   

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图11

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图12

★1997 上述中新合作生产的快速成形机Zippy和打印工件,在德国法兰克福欧洲模具展览会(Euromold)展出,获得好评(图13)。
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图13

★1998 上述中新合作生产的快速成形机Zippy获:
台湾发明专利,发明第097677号,
中国实用新型专利,ZL 98 2 09076.5。

★1999 上述中新合作生产的快速成形机Zippy获:
中国实用新型专利,ZL 99 2 12349.6,
中国实用新型专利,ZL 99 2 13351.3。

★1999.9 华中理工大学出版社出版王运赣教授专著《快速成形技术》,此书由中国驻新加坡大使馆科技一秘章宁作序,序言称:王运赣教授“是我国最早从事快速成形制造技术研究与开发的学者之一,也是最早通过国际合作途径使其所开发的产品进入国际和国内市场的资深工程技术专家之一。”,“王运赣教授研究开发实践的意义,不仅在于他使一项以国内研究为基础的技术成为一种具有显著市场价值的产品,更在于这一过程本身蕴含了有关中国研究开发成果商品化、国际化的多方面的启示。其中重要的一点是:通过适当的途径和国际合作形式,以中国研究开发为基础的技术成果,完全有条件进入国际市场。”(图14)

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图14

★1999 华中理工大学、KINERGY公司与新加坡国立大学合作研制SLM(选区激光熔化)快速成形机成功,当年生产了2台,供新加坡国立大学应用,于2003年获得美国专利:US 6621039 B2, Method and Apparatus for Creating a Free-form Three-Dimensional Metal Part using High-Temperature Direct Laser Melting.
★1999 华中理工大学与KINERGY公司合作研制成功6轴材料挤压式(FDM)3D打印机(图15),其中6个轴分别是喷头沿X、Y方向的两个直线运动轴、 工作台沿Z方向的直线运动轴和旋转轴、两个喷头的两根挤料直线运动轴。两个喷头中的一个有垂直向下的喷嘴,用于成形工件的直壁结构;另一个喷头有横置斜喷嘴,用于成形工件的非直壁结构,两个喷头可采用塑料棒或塑料丝进行材料挤压成形。采用棒料成形时,可通过旋转料架自动更换不同颜色的塑料棒。在计算机的控制下,6个轴自动相互配合,可以在不制作支撑结构的前提下,成形工件的倾斜、悬臂结构。

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图15


华中理工大学快速成形(3D打印)科研项目(20世纪90年代)
序号
申请
日期
项目名称
归口管理单位
研发人员
1
1991
基于SLA技术的快速模具制造系统
华中理工大学科学技术基金
王运赣,赵学成,田亚梅,
朱曙光,尹希猛,曲延玲
2
1992
激光固化快速模具制造系统研究
国家自然科学基金委员会
王运赣,田亚梅,尹希猛
3
1993
激光固化快速造形系统研究
国家自然科学基金委员会
黄树槐,王运赣,田亚梅,
尹希猛
4
1993
快速光造形技术研究
高等学校博士学科点专项科研基金
黄树槐,王运赣,尹希猛
5
1993
快速光造形系统研究
重点学科技术
黄树槐,王运赣,田亚梅,
尹希猛
6
1993
激光固化快速造形系统研究
国家科委
王运赣,黄树槐,尹希猛
7
1993
CAD/CAM集成化快速光造形机的开发
湖北省科委
王运赣。黄树槐,骆际焕,陈国清,马莎,尹希猛,梁书云
8
1994
产品快速、直接设计与制造的现代集成方法研究
国家科委
王运赣,黄树槐,马莎,尹希猛,梁书云,刘斌
9
1994
新一代快速制样技术―LOM的研究
国家自然科学基金委员会
黄树槐,王运赣,骆际焕,陈国清,何永贵,尹希猛,马莎,刘斌
10
1995
快速光造形技术中制件精度研究
国家自然科学基金委员会
黄树槐,王运赣,尹希猛,马莎,刘斌,包小红
11
1995
金属模具快速造形技术基础研究
国家自然科学基金委员会
黄树槐,王运赣,黄乃瑜,罗吉荣,肖跃加,叶升平,李焰,韩明,马莎,段军
12
1998
激光诱发反应式快速成形系统的研究
国家自然科学基金委员会
王运赣,张祥林,马莎,黄旗明,陈学彬


主编出版快速成形(3D打印)技术专著:
序号
书   名
主 编
出 版 社
出版日期
1
快速成形技术
王运赣
华中理工大学出版社
1999
2
快速模具制造及其应用
王运赣
华中科技大学出版社
2003
3
快速成形技术
(高级)
李宝,
王运赣
中国劳动社会保障出版社
2006
4
快速成形技术
(技师)
郭书安,
王运赣
中国劳动社会保障出版社
2006
5
快速模具设计与制造技术(高级)
王宣,
王运赣
中国劳动社会保障出版社
2006
6
快速模具设计与制造技术(技师)
王运赣
中国劳动社会保障出版社
2006
7
快速成形及快速制模
莫健华
电子工业出版社
2006
8
微滴喷射自由成形
王运赣,
张祥林
华中科技大学出版社
2009
9
快速成形在生物医学工程中的应用
张富强,
王运赣,孙健
人民军医出版社
2009
10
三维打印自由成形
王运赣,
王宣,孙健
机械工业出版社
2012
11
功能器件自由成形
王运赣,
王宣
机械工业出版社
2012
12
自由成形技术
金烨,
王运赣
机械工业出版社
2012
13
三维打印技术
王运赣,
王宣
华中科技大学出版社
2013
14
液态树脂光固化增材制造技术
莫健华,蔡道生,史玉升
华中科技大学出版社
2013
15
3D打印技术
王运赣,
王宣
华中科技大学出版社
2014
16
黏结剂喷射与熔丝制造3D打印技术
王运赣,
王宣
西安电子科技大学出版社
2016
17
选择性激光烧结3D打印技术
沈其文

西安电子科技大学出版社
2016
18
选择性激光熔化3D打印技术
陈国清
西安电子科技大学出版社
2016
19
液态树脂光固化3D打印技术
莫健华
西安电子科技大学出版社
2016
20
3D打印材料
史玉升,
闫春泽,周燕,吴甲民,汪艳,余圣甫
华中科技大学出版社
2019
21
激光选区烧结3D打印技术
闫春泽,史玉升,魏青松,文世峰,李昭青
华中科技大学出版社
2019
22
3D打印技术概论
杨继全,李涤尘,史玉升
化学工业出版社
2020



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