增材制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)有哪些

　　增材制造或3D打印徹底改變了部件制造。借助分層制造金屬或塑料產(chǎn)品組件的能力，可以很容易地制造出具有嚴(yán)格公差的復(fù)雜形狀產(chǎn)品，而無需使用減材制造方法，即從較大的部件中消減材料，如利用整塊材料雕刻物件。直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）和電子束熔（EBM）等技術(shù)為產(chǎn)品工程師提供了設(shè)計(jì)復(fù)雜組件的空間，這些組件用傳統(tǒng)的減材制造技術(shù)是無法實(shí)現(xiàn)的，或?qū)崿F(xiàn)成本過于昂貴。

　　增材制造對(duì)于中國制造而言非常需要，因?yàn)橹袊髽I(yè)的制造能力往往很強(qiáng)，但是產(chǎn)品的開發(fā)能力嚴(yán)重不足，而增材制造可以為我們補(bǔ)足這個(gè)短板，它可以先把我們的設(shè)計(jì)利用很短的流程進(jìn)行迭代，作出樣機(jī)、評(píng)價(jià)、分析，確定了設(shè)計(jì)之后再進(jìn)行生產(chǎn)。

　　增材制造最近幾年發(fā)展非常快，年增長率幾乎在百分之二十幾到百分之四十幾。其中，F(xiàn)DM尤其迎合了創(chuàng)客的需要和教育的需要，發(fā)展非常快。SLA在產(chǎn)品開發(fā)中發(fā)揮了重要作用。

　　對(duì)大型金屬結(jié)構(gòu)件來說，用絲材進(jìn)行熔化堆積可能是更好的方法，它的能源可以是激光的，也可以是電子束的，也可以是電弧的，就像傳統(tǒng)的電焊一樣。這個(gè)技術(shù)已經(jīng)可以做到尺寸大于2米、5米，甚至已經(jīng)做到8米。我們實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)做到2米，正在做5米、6米的裝備。還可以把許多傳統(tǒng)制造技術(shù)結(jié)合用于3D打印。用層層堆積的概念，例如鑄造，可以進(jìn)行一層層薄層鑄造來形成3D打印新的技術(shù)。我們有一個(gè)專利，在每一層鑄造中采取鍛打的辦法，來提高它的強(qiáng)度，增加結(jié)構(gòu)材料的致密度，來提高它的性能。我們也做了很多堆焊的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為是大型結(jié)構(gòu)件高效的制造方法，可以達(dá)到每小時(shí)5公斤甚至10公斤。

　　3D打印理論研究需加強(qiáng)

　　在金屬3D打印中一個(gè)最重要的問題是怎么樣能夠使結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度提高，這里面有很重要的問題需要進(jìn)行研究。無論是鑄造還是鍛壓，人們都一直在研究凝固學(xué)理論，但是鑄造和焊接中熔池規(guī)模比較大，所以在宏觀的體積內(nèi)來進(jìn)行冷卻和凝固。在3D打印中無論是激光束還是電子束，它的熔池比較小，所以從理論分析，小的熔池產(chǎn)生的缺陷肯定要小得多，所以材料結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度能夠得到提高。但是怎么樣控制它的一些晶粒的生長。冷卻速度影響晶粒的大小，影響了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。金屬材料的3D打印是一個(gè)在強(qiáng)非平衡態(tài)凝固學(xué)理論，但可惜現(xiàn)在還沒有能夠完全弄清楚這一科學(xué)問題。對(duì)增材制造件的應(yīng)力分析還處于實(shí)驗(yàn)階段，還不能形成很好的理論來指導(dǎo)這一過程。

　　最近幾年增材制造一些創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，像面曝光的技術(shù)，用光固化的原理，材料像拉拔一樣快速成形，這樣使效率提高了50倍到100倍。像金屬打印，用一體液態(tài)金屬打印的概念也出來了，實(shí)際上是用光固化的材料加上金屬粉末，也可以把陶瓷粉末用于這個(gè)辦法進(jìn)行打印。打印過以后需要進(jìn)行脫脂、燒結(jié)。所以3D是一個(gè)嶄新的概念，但是在這個(gè)嶄新的概念中可以把傳統(tǒng)的制造技術(shù)進(jìn)行融合，來產(chǎn)生一些新的創(chuàng)新技術(shù)。