增材制造的未来及其应用领域

其目标是使增材制造变得足够快速和精确，以适合批量生产。目前，增材制造的可能性仍然与cnc控制的机器竞争，后者仍然更适合批量生产。长期目标是复杂物体的3D金属打印在未来超过CNC。

增材制造工艺应用

增材制造工艺的应用领域可分为三类。这些应用常常被错误地等同于以下技术:

• 快速原型:增材制造用于快速构建模型。在产品开发的早期阶段应该有可用的物理模型。快速原型使这些模型能够以一种特别可靠的方式生产。
• 快速的工具:在德国，用于注塑和金属铸造的小批量工具通常采用3D金属打印的方式生产。
• 快速制造:这涉及到用作最终产品或组件的对象的快速生产。与快速原型不同，不生成模型，而是生成现成的部件。

增材制造的利弊

增材制造的优势是什么?

• 个性化
• 更自由的设计
• 速度
• 不需要工具和模具

增材制造也有以下缺点:

• 不可避免的完成
• 工业批量生产适用性有限

如果一个物体要求一定的表面质量，后处理是不可避免的。如果要保持某些公差，同样适用。目前还没有这方面的标准(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，整理可能非常耗时。

例如，3D金属打印通常允许在一台机器上同时最多生产两个物体。另一方面，传统的制造方法允许生产更大的数量。因此，对于工业批量生产，增材制造只适用于有限的范围。最好的例子就是汽车生产:理论上，整辆车都可以通过增材制造生产出来。然而，由于大量的组件，这将是非常昂贵的。由于这个原因，大多数部件继续用传统方法制造。

增材制造技术

烧结
烧结是在不使其液化的情况下利用热量制造固体的过程。烧结与传统的2D影印类似，即选择性地熔化碳粉，在纸上形成图像。

直接金属激光烧结(DMLS)
在DMLS中，激光将每一层金属粉末烧结，使金属颗粒彼此粘附。DMLS机器生产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工艺中完全熔化。对于DMLM，激光完全熔化每层金属粉末，而EBM使用高功率电子束熔化金属粉末。这两种技术都是制造致密、无孔物体的理想选择。

有限元(SLA)
立体光刻(SLA)使用光聚合来打印陶瓷物体。该工艺采用了一种紫外激光选择性地射入一大桶光聚合物树脂。紫外光固化树脂生产的抗扭矩部件可以承受极端温度。

增材制造应用行业

增材制造已经被用于生产一系列令人印象深刻的产品——从食品到喷气发动机部件。

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

2013年8月，NASA在一次热火测试中成功测试了slm打印的火箭喷射器，产生了2万磅的推力。2015年，美国联邦航空局批准了首个用于商用喷气发动机的3d打印部件。CFM的LEAP发动机有19个3d打印燃油喷嘴。据《航空周刊》报道，在2017年巴黎航展上，美国联邦航空局(faa)认证的波音787飞机结构部件由钛丝制成。

汽车:
据美国有线电视新闻网报道，迈凯轮车队正在其f1赛车中使用3d打印部件。一个后翼的更换只花了大约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多个不同的零件。在汽车行业，随着生产部件的出现，增材制造的快速原型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)，一项涉及300名患者的临床研究将利用增材制造技术评估针对患者的多色肾癌模型的疗效。该研究将检验这些模型是否有效地协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患有骨癌的患者定制，按需3D打印手术植入物。

一般来说，增材制造的医疗保健应用正在扩大，特别是随着am制造的医疗设备的安全性和有效性的确立。制造独一无二的合成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正在成功地重新构想。增材制造释放了设计师的创造潜力，他们现在可以摆脱曾经的束缚。

最重要的优点之一是可以根据需要定制对象。例如，可以生产不同厚度、非常精细的结构或非常小的尺寸的壁。此外，使用3D金属打印可以实现复杂的几何形状，这是使用其他制造工艺无法实现的。这包括，例如，空腔，凹口，有拱形或悬垂的通道。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。这种限制在很大程度上消除了增材制造，因此它是一个很大的优势，特别是在3D金属打印中。此外，一个物体的增材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。