【簡介：】增材制造技術(又稱3D打印技術)出現(xiàn)于20世紀80年代，最早用于原形制造，呈現(xiàn)外觀結構。這種制造方法的核心源于高等數(shù)學中微積分的概念，用趨于無窮多個截面的疊加構成三維實體。增

增材制造技術(又稱3D打印技術)出現(xiàn)于20世紀80年代，最早用于原形制造，呈現(xiàn)外觀結構。這種制造方法的核心源于高等數(shù)學中微積分的概念，用趨于無窮多個截面的疊加構成三維實體。增材制造技術集信息技術、材料技術、激光技術、精密器械等于一體，是一個橫跨眾多學科的技術領域。　　它不需要傳統(tǒng)的刀具、夾具及多道加工工序，只需利用三維設計數(shù)據(jù)在一臺設備上即可快速而精確地制造出任意復雜形狀的零件，從而實現(xiàn)“自由制造”，解決了許多過去復雜結構零件難以成形的問題，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期。根據(jù)材料成形原理的不同，可以將增材制造技術分為以下幾種工藝(見表1)：光固化式(SLA)、激光燒結式(SLS)、分層實體式(LOM)、熔融沉積式(FDM)和激光熔化式(SLM)?！　? 增材制造關鍵技術和瓶頸　　增材制造技術的發(fā)展必定會經(jīng)歷從原型件到結構功能件、再到智能零部件制造的過程，但無論處于哪一個階段，其中的一些關鍵技術是共通的，需要不斷去突破?！　?.1 原材料制備技術　　現(xiàn)階段，除了SLA工藝所用原材料為液態(tài)的光敏樹脂，其余工藝大都采用絲材和粉末材料，尤以粉末材料居多。常用的光敏樹脂主要成分為丙烯酸樹脂，光敏樹脂的黏度略高，一次固化程度不足，還有一定的毒害性，這些都是需要改進的地方。在粉末材料方面，顆粒形狀和粒度分布都有嚴格要求，金屬粉末成分中的含氧量和含碳量也會對成形件性能產(chǎn)生很大影響。霧化法制備金屬粉末可以獲得粒度分布較均勻的量產(chǎn)球形粉，市場上已普遍使用，實驗室內(nèi)還常用機械粉碎法和旋轉(zhuǎn)電極法來制造金屬粉末?！　?.2 材料成形控制技術　　增材制造實質(zhì)上是一個積少成多、化零為整的制造過程，在此過程中，原材料之間的結合是關鍵，在此過程中通常會發(fā)生一系列的物理和化學變化。在SLA工藝中，光源照射液態(tài)樹脂后會引發(fā)活性基團的聚合、交聯(lián)和接枝反應，反應十分靈敏，最終使樹脂變成固態(tài)。金屬材料的成形是一個快速熔化和凝固的過程，過程中熔區(qū)的溫度梯度很大，已成形部分存在較大熱應力，隨時可能出現(xiàn)孔洞、縫隙和開裂的現(xiàn)象。所以，如何控制成形過程中溫度的分布是金屬材料增材制造的一大關鍵技術?！　?.3 高效制造技術　　成形件的大尺寸和高精度問題一直是增材制造業(yè)內(nèi)兩個重要的技術突破方向，但事實上要做到兩者兼得并非容易。目前，市場上的鋪粉設備工作平臺一般都不大，主要原因在于光束經(jīng)過振鏡后只能精確控制在一定區(qū)域內(nèi)形成能量密度均勻分布的光斑，所以如何提升光學部件的精度或?qū)崿F(xiàn)多光束同步控制是一個發(fā)展方向。此外，增材制造與一般的涂層技術有所區(qū)別，它是在涂層上面再添加涂層，可稱之為“再涂層技術”。每一層的厚度、平整度以及層與層間的結合程度都直接影響成形件的穩(wěn)定性和精度，這些都需要通過調(diào)整設備和工藝參數(shù)來完善?！　?.4 支撐技術　　因為重力場的存在，一些形狀復雜的成形件需要支撐結構，支撐部分在后期處理中需要去除，所以如何設計是一門學問。通常是在保證成形件制造過程中不失效的前提下，采用的支撐材料越少越好，例如設計成多孔結構。在金屬材料增材制造技術中，支撐部分還會影響到整個部件的內(nèi)應力分布，設計不當可能會發(fā)生成形件翹曲變形的現(xiàn)象。　　1.5 軟件編程技術　　個性化定制是增材制造技術的一大特點，但要用到工業(yè)生產(chǎn)，仍然需要考慮如何控制每個零件的質(zhì)量達標，即生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性。在前已述及的硬件條件外，另一核一IL、,技術就是軟件編程。國外的一些設備都會附有部分材料的工藝參數(shù)包，基本不需要任何編程，可以保證成形過程的穩(wěn)定性，國內(nèi)設備在這方面還有待提高。其它的研究工作主要是如何依靠軟件技術來實現(xiàn)任意結構任意材料的預成形模擬，從而提升關鍵零部件的制造成功率?！　∧壳霸谶@些關鍵技術中，主要還存在如下技術瓶頸有待解決和突破?！　?1)成形材料主要依賴設備制造廠供應，適用的成形材料范圍很有限，受制于設備廠商，難于適應市場的迫切需求?！　?2)成形材料的局限性導致難于成形真實可用的功能構件，從而使成形設備難于成為生產(chǎn)機械，市場需求量大大縮水。近兩年成形金屬功能部件在軍工、航空航天領域的應用已取得較大發(fā)展，但成形材料類型有待進一步拓寬，尤其國產(chǎn)材料需加快開發(fā)?！　?3)成形件的尺寸精度和表面品質(zhì)存在比較明顯的差距，難于與CNC機加工相媲美?！　?4)快速成形機的制造成本和成形用的耗材成本居高不下，推廣應用大打折扣。增材制造中關鍵技術的發(fā)展能夠進一步節(jié)省零件的制造時間和生產(chǎn)成本，必將帶動增材制造技術在各行各業(yè)中的全面應用。