增材制造技术发展趋势有哪些

　　增材制造技术发展趋势有哪些

　　增材制造或3D打印彻底改变了部件制造。借助分层制造金属或塑料产品组件的能力，可以很容易地制造出具有严格公差的复杂形状产品，而无需使用减材制造方法，即从较大的部件中消减材料，如利用整块材料雕刻物件。直接金属激光烧结（DMLS）和电子束熔（EBM）等技术为产品工程师提供了设计复杂组件的空间，这些组件用传统的减材制造技术是无法实现的，或实现成本过于昂贵。

　　增材制造对于中国制造而言非常需要，因为中国企业的制造能力往往很强，但是产品的开发能力严重不足，而增材制造可以为我们补足这个短板，它可以先把我们的设计利用很短的流程进行迭代，作出样机、评价、分析，确定了设计之后再进行生产。

　　增材制造最近几年发展非常快，年增长率几乎在百分之二十几到百分之四十几。其中，FDM尤其迎合了创客的需要和教育的需要，发展非常快。SLA在产品开发中发挥了重要作用。

　　对大型金属结构件来说，用丝材进行熔化堆积可能是更好的方法，它的能源可以是激光的，也可以是电子束的，也可以是电弧的，就像传统的电焊一样。这个技术已经可以做到尺寸大于2米、5米，甚至已经做到8米。我们实验室已经做到2米，正在做5米、6米的装备。还可以把许多传统制造技术结合用于3D打印。用层层堆积的概念，例如铸造，可以进行一层层薄层铸造来形成3D打印新的技术。我们有一个专利，在每一层铸造中采取锻打的办法，来提高它的强度，增加结构材料的致密度，来提高它的性能。我们也做了很多堆焊的实验，认为是大型结构件高效的制造方法，可以达到每小时5公斤甚至10公斤。

　　3D打印理论研究需加强

　　在金属3D打印中一个最重要的问题是怎么样能够使结构件强度提高，这里面有很重要的问题需要进行研究。无论是铸造还是锻压，人们都一直在研究凝固学理论，但是铸造和焊接中熔池规模比较大，所以在宏观的体积内来进行冷却和凝固。在3D打印中无论是激光束还是电子束，它的熔池比较小，所以从理论分析，小的熔池产生的缺陷肯定要小得多，所以材料结构的强度能够得到提高。但是怎么样控制它的一些晶粒的生长。冷却速度影响晶粒的大小，影响了结构强度。金属材料的3D打印是一个在强非平衡态凝固学理论，但可惜现在还没有能够完全弄清楚这一科学问题。对增材制造件的应力分析还处于实验阶段，还不能形成很好的理论来指导这一过程。

　　最近几年增材制造一些创新不断涌现，像面曝光的技术，用光固化的原理，材料像拉拔一样快速成形，这样使效率提高了50倍到100倍。像金属打印，用一体液态金属打印的概念也出来了，实际上是用光固化的材料加上金属粉末，也可以把陶瓷粉末用于这个办法进行打印。打印过以后需要进行脱脂、烧结。所以3D是一个崭新的概念，但是在这个崭新的概念中可以把传统的制造技术进行融合，来产生一些新的创新技术。