什么是增材制造?

虽然“3D打印”和“快速成型”这两个术语被随意用于讨论增材制造，但每个过程实际上都是增材制造的一个子集。

增材制造:定义与解释

这种制造过程首先用于工具制造(快速模具)，最终产品制造(快速制造)和原型生产(快速原型制作)。如何从制造技术上对增材制造进行分类?制造技术通常基于三个支柱:

• 减法加工(某些东西被去掉):铣削、车削等。
• 成型工艺(重新设计材料):铸造、锻造等。
• 附加工艺(添加的东西):3D打印等。

增材制造描述了通过添加材料来构建要生产的部件的过程。施工是分层进行的。这涉及到以下两个方面:

1. 组件由不同的层组成。通常这个过程是从下到上进行的。简单地说，它使用了与建造沙堡相同的原理:为了建造一座塔，在建筑平台上应用了一个新的层。
2. 不同的过程在层中重复发生(即一个接一个)。这包括材料的进料，熔化(成型)，最后与前一层粘合。无论使用哪台机器进行增材制造，这些步骤都是相同的，称为工艺链。唯一的区别是各个图层的创建方式。

因此，增材制造可以创建3D对象。为了实现这一点，机器首先需要要生产的零件的3D设计规格(“三维CAD”)。各自的数据集由轮廓数据(长度x，高度y)，层数(z)和层厚度(dz)组成。相应的计算机程序的任务是将模型划分为合适的层。然后，软件将数据集以生产指令的形式传输到机器，例如用于3D金属打印的打印机。

它是如何工作的?

在几乎所有情况下，增材制造都使用粉末床。这意味着粉末状材料被送入一个床，在那里它被进一步加工。例如，在3D金属打印中，一种金属(或几种金属)在被送入腔室并重建之前被还原成粉末。有四种常见的方法可以从粉末中产生层:

• 选择性激光烧结(SLS)
• 选择性激光熔化(SLM)
• 电子束熔化(EMD/ EBM)
• 粘结剂喷射

1. 烧结是指在压力下对材料进行加热，但还没有达到熔化的程度。激光技术使得利用切口创造三维几何形状成为可能。通常使用CO2或光纤激光器来实现这一点。
2. SLM:粉末由高能光纤激光器加热，然后冷却。组件的形状是由激光束的定向偏转产生的。SLM的使用比SLS越来越频繁。由于没有施加压力，物体表现出更高的强度，因此更耐用。这个过程经常用于3D金属打印。
3. EMD/ EBM:该方法在原则上与SLM类似。然而，这种应用使用的是电子束而不是激光束。整个过程在真空中进行。EMD比SLM快，但精度较低，最大打印量较低。EMD机器的平均直径为350毫米，高度为380毫米。SLM机器是它的两倍大。当需要大批量生产小零件时，EMD是一种理想的增材制造技术。这种工艺也经常用于3D金属打印。
4. 粘结剂喷射:将粉末选择性地与液体粘结剂沉积以形成层。这个过程的优点是可以用不同的颜色做出非常简单的结构。

“增材制造”一词指的是一次制造一个超精细层的三维物体的技术。每个连续的层与前一层熔化或部分熔化的材料结合。可以使用不同的物质来分层材料，包括金属粉末、热塑性塑料、陶瓷、复合材料、玻璃，甚至巧克力等可食用物质。

对象由计算机辅助设计(CAD)软件进行数字定义，该软件用于创建.stl文件，这些文件实质上是将对象“切片”成超薄层。该信息引导喷嘴或打印头的路径，因为它精确地将材料沉积在前一层上。或者，激光或电子束选择性地熔化或部分熔化粉末状材料。当材料冷却或固化时，它们融合在一起形成一个三维物体。

从。stl文件到3D对象的过程正在彻底改变制造业。中间的步骤已经消失了，比如制造模具或模具，这需要花费时间和金钱。

虽然增材制造对许多人来说似乎很新鲜，但实际上它已经存在了几十年。在正确的应用中，增材制造提供了改进性能、复杂几何形状和简化制造的完美三重奏。因此，对于那些积极拥抱增材制造的人来说，机会比比皆是。