增材制造的未来及应用领域

其目标是使增材制造变得足够快速和精确，以适合系列生产。目前，增材制造的可能性仍然与cnc控制机床竞争，后者仍然更适合于系列生产。长期目标是在未来，复杂物体的3D金属打印将取代CNC。

领域的应用

增材制造工艺的应用领域可分为三类。这些应用程序经常被错误地等同于技术:

• 快速原型:添加剂制造用于实现模型的快速结构。在产品开发的早期阶段应该有实体模型。快速原型设计允许以特别可靠的方式生产这些模型。
• 快速的工具:在德国，通常通过3D金属印刷制造用于注塑和金属铸件的小系列工具。
• 快速制造:这涉及到作为最终产品或组件的对象的快速生产。不像快速原型，没有模型生成，但准备使用的部分。

增材制造的利弊

增材制造的优点是什么?

• 个性化
• 更大的设计自由度
• 速度
• 不需要工具和模具

添加剂制造还具有以下缺点：

• 不可避免的完成
• 有限的适合工业大规模生产

如果一个对象需要一定的表面质量，后处理是不可避免的。如果要保持某些公差，也同样适用。目前还没有这方面的标准(不过，ISO/ASTM 52195可以以相应的方式进一步阐述)。特别是在3D金属打印的情况下，整理可能是非常耗时的。

例如，3D金属印刷通常允许同时在一台机器中产生两个物体。另一方面，传统的制造方法允许生产更大的数量。对于工业批量生产，因此添加剂制造仅适用于有限的程度。这是汽车生产的最佳例子：理论上，整个车辆可以通过添加剂制造产生。然而，由于大量组件，这将是太昂贵的。因此，大多数组件继续用常规方法制造。

添加剂制造技术

烧结
烧结是在不液化的情况下使用热量产生固体块的过程。烧结类似于传统的2D复印，其中调色剂选择性地熔化以在纸上形成图像。

直接金属激光烧结(DMLS)
在DMLS中，激光烧结每一层金属粉末，使金属颗粒彼此粘附。DMLS机器可以产生具有理想表面特征和所需机械性能的高分辨率物体。使用SLS，激光烧结热塑性粉末，使颗粒相互粘附。

直接金属激光熔化(DMLM)和电子束熔化(EBM)
相比之下，材料在DMLM和EBM过程中完全熔化。使用DMLM时，激光完全熔化金属粉末的每一层，而EBM使用高能电子束熔化金属粉末。这两种技术都是制造致密无孔物体的理想技术。

立体刻录（SLA）
立体光刻(SLA)使用光聚合来印刷陶瓷物体。该工艺采用UV激光选择性地烧制成一大桶光聚合树脂。紫外光固化树脂生产的抗扭矩部件可以承受极端温度。

加法制造的应用

增材制造已经被用于生产一系列令人印象深刻的产品——从食物创造到喷气发动机部件。

航空航天
AM擅长生产重量轻、几何设计复杂的零件。因此，它通常是制造轻便、坚固的航空航天部件的完美解决方案。

2013年8月，NASA成功测试了slm打印的火箭喷射器，在一次热火测试中产生了2万磅的推力。2015年，美国联邦航空局批准了首个3d打印部件用于商用飞机引擎。CFM的LEAP发动机配备了19个3d打印燃油喷嘴。据《航空周刊》报道，在美国联邦航空局认证的2017年巴黎航展上，波音787用钛丝制造的结构部件被展示。

汽车
据美国有线电视新闻网(CNN)报道，迈凯轮车队在f1赛车中使用了3d打印零件。后翼的更换需要大约10天的时间，而不是5周。该团队已经使用增材制造技术生产了50多种不同的部件。在汽车行业，随着生产部件的出现，AM快速成型的潜力引起了人们的极大兴趣。例如，铝合金用于生产排气管和泵部件，聚合物用于生产保险杠。

医疗保健
在纽约大学医学院(New York University School of Medicine)，一项针对300名患者的临床研究将使用增材制造技术评估患者特异性、多色肾癌模型的疗效。这项研究将检验这些模型是否能有效地帮助外科医生进行术前评估和手术指导。

全球医疗设备制造公司Stryker正在资助澳大利亚的一个研究项目，该项目将使用增材制造技术为骨癌患者定制、按需3D打印外科植入物。

总体而言，增材制造的医疗保健应用正在扩大，特别是随着am医疗设备的安全性和有效性的确立。制造独一无二的人造器官也显示出了希望。

产品开发
随着AM设计灵活性的潜力被实现，曾经不可能的设计概念现在被成功地重新想象。增材制造释放了设计师的创造潜力，他们现在可以在不受约束的情况下工作了。

如果对象可以根据需要定制，这是最重要的优势之一。例如，可以生产出不同厚度、非常精细结构或非常小尺寸的壁。此外，使用3D金属打印技术可以实现复杂的几何图形，这是使用其他制造工艺无法实现的。这包括，例如，空腔，下切，有拱门或悬垂的渠道。过去的情况是，一个物体的设计必须遵循制造可能性的限制。这一限制在很大程度上通过增材制造被消除，因此这是一个巨大的优势，特别是在3D金属打印。此外，一个物体的加法制造通常只需要几个小时，而其他制造过程需要几天或几周。