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1、增材制造增材技术是根据3DCAD模型数据，通常用材料的层层连接制作物体的工艺， 其核心是将所需要成型的工件复杂的3D形体通过切片处理转化为简单的2D截面 的组合，因此不必要采用传统的加工，而是根据工件的3D计算机辅助设计模型， 在计算机的控制的增材制造装备上直接成型3D工件。成型过程如下：1、利用增材制造装备的软件，沿工件模型的高度方向对模型进行分层切片， 得到各层截面的2D轮廓；2、增材制造装备按照这些轮廓图，分层沉积材料，形成一系列2D截面薄片;3、增材制造装备将片层与片层之间相互粘结，将这些片层顺序堆积成3D实体来。a）减材制造法 卜）增材制造法才制苗的T.件精度高，表面品质好,成形材料
2、与加工机床之间通常不*增材制造的产品在制造使用中和传统应力的不同l=i在传统的制造中，我们的成型方法大都是利用减材技术，即利用刀具从较大的毛坯上逐步切屑成型，传统的车、铣、钻、刨、磨等切削加工，这样的加工必 然会与增材制造的加工所承受的应力有很大的不同。1、材料的致密性不同传统的制造，无非就是铸造、锻造等，但这样的产品会存在严重的生产缺陷， 比如：砂眼、气泡、空穴等，这样必然影响产品的质量，容易形成应力集中，刚 度和强度不足，引起断裂等。而且由于金相组织的不一致，导致产品的整体性能 下降。相对于传统的不足，增材制造刚好消除了这样的影响，由于3D变2D的制 造，使得可以精确的计算出每个位置所需要
3、的材料密度，不再出现传统制造的缺 陷，减少由于应力集中在内而导致的裂纹和断裂，而且采用增材技术，使得每个 层面的金相组织都能很好的保持我们所需要的性能，大大提高承受的强度和疲劳 寿命。2、表面的抗性不同由于传统的加工，表面会形成拉、车、铣等工序的刮伤，为达到精度要采用 多步工序，表面的抗伤性大大降低，特别是表面的抗磨损和腐蚀的能力。对于增 材制造来说，采用的表面融合涂层技术，使得表面的组织形成支晶微小的结构， 采用不同的材料，达到耐磨，耐腐蚀的性能。图9.31工艺曩数甜成形件精度的电响勇】u试样催司潜度=1茂J cnm：） MA试作L能缺盅度,ii 3F漆样t能量密度=沌-3 J. 小时试样（
4、能鼠密度=/ iAH .己i_ ；i恨度=LW5 J mm2门6*试样t.能麻密度& ? M时邱废网g |3、产品的梯度应力不同由于传统的制造为了达到不同梯度的硬度、强度和刚度等，会对材料进行多 次的热处理和预处理，但是这样还是无法满足不同梯度所需要的应力指标要求， 由于不同的部位需要的组织不一样，导致加工十分困难，所以会导致梯度应力的 不均匀性发现，由于应力不同，就会导致局部疲劳，容易引起断裂。增材制造刚 好减小了这种情况发生，它可以根据不同的表层所需要的应力梯度来采用不同的 材料和不同的金相组织，这样就达到产品的性能要求。4、剩余残余应力的不同传统的机械加工中，由于加工繁琐，工序较多，导致
5、工件的内部和外部会有 剩余的残余应力的留下，而且需要较长的时间来消除才行，这时我们为了快速适 用，就需要进行热处理或者其他的加工处理方法来进行消除。对于增材制造中， 残余应力也是存在的，但相对于传统的要少得多，这时只需要简单的材料处理就 可以消除，相对于传统的后续加工要少得多。5、剪切应力、正应力、拉应力和压应力的不同由于增材制造的制造过程是分层制造组合成件，这样层与层之间的致密性比较好，受力较为均匀，所能承受的剪切应力相对传统要高的多，而且正应力的承 受能力也会加强。由于材料的均匀制造，金相组织的细小，其抗拉强度、拉伸模量、冲击强度、抗弯强度都加强，这时的承受拉压应力的能力也会加强。增材制造
6、的关键技术l=i一是材料单元的控制技术。即如何控制材料单元在堆积过程中的物理与化学 变化是一个难点，例如金属直接成型中，激光熔化的微小熔池的尺寸和外界气氛 控制直接影响制造精度和制件性能。二是设备的再涂层技术。增材制造的自动化涂层是材料累加的必要工序，再 涂层的工艺方法直接决定了零件在累加方向的精度和质量。分层厚度向0.01mm 发展，控制更小的层厚及其稳定性是提高制件精度和降低表面粗糙度的关键。三是高效制造技术。增材制造在向大尺寸构件制造技术发展，例如金属激光 直接制造飞机上的钛合金框晖结构件，框晖结构件长度可达6m，制作时间过长， 如何实现多激光束同步制造，提高制造效率，保证同步增材组织之
7、间的一致性和 制造结合区域质量是发展的难点。此外，为提高效率，增材制造与传统切削制造结合，发展材料累加制造与材 料去除制造复合制造技术方法也是发展的方向和关键技术。增材制造的具体实际应用l=i增材制造在现实生活中有着一定的应用，下面举例说明。1、金属构件的3D打印自由成型利用3D打印工艺成型金属构件是增材制造的重要发展方向，目前有多种可 以实现金属构件的间接成型和直接成型的方法。金属的间接打印成型是首先打印 成型构件的毛坯件，然后将毛坯件烧结成金属构件；金属的直接打印成型是指打 印得到的即为金属 构件。在金属构件直 接成型工艺中，熔 化金属的热源可以 是激光束、电子束、 等离子弓瓜或者电加 热
8、器等。热源与金属材料相互作用的位置，可以是在基板上预先铺设的金属粉层 上、激光束或电子束在基板上产生的熔池中，或者基板之外的加热器中。2、生物医学器件3D自由成型通过生物器件，比如：细胞，采用的是组织支架的打印成型，之后进行支架 粘结剂喷射式打印成型，有效的成型具有精确3D外形和内在多微孔结构的支架， 通过计算机来确定细胞和水凝胶的含量，比例，位置的控制，逐层打印，层层堆 积，然后进行培养，之后迁移适用。3、建筑模型与构件打印成型采用大型的3D打印机，它具有的喷头有数百个喷嘴，喷射出来的粘结剂将 硅石粉与镁粉的混合物粘结起来，分层厚度为5-10mm，最终打印出来的建筑构 件的质地类似于大理石，
9、比混凝土的强度高，并且不需要内置钢筋进行加固。增材制造的不足和改善措施增材制造的两个缺陷：1、机器本身适用的成型材料有限性。由于机器的工作原理和结构等原因， 他们所能适用的成型材料很有限，只能适用相当少的一部分材料，这样就导致增 材制造产品的性能的局限性，功能的期望性。2、制造成本的居高不下。由于增材制造采用较为昂贵的精密仪器，这样就 需要导致增材制造的适用范围有限，不能满足大范围的推广使用。为了克服增材制造的上述缺陷，采用了下面三方面的努力措施：1、大力拓展增材制造机器所适用的成型材料以及增材制造的应用范围，促 进增材制造发展，突出直接成型真实可用功能构件的潜能，而不是只能成型供外 表观测的样品。2、最大限度地淡化成型材料对增材制造装备的从属依存关系。3、最大限度地降低普及式增材制造装备的成本。
