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谈到增材制造技能（俗称3D打印技能）估量不少人其实不目生，可是说到增材制造技能的利用，可能大部門人还只停在如下两個阶段：
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原型制造，即經由過程树脂、塑料等非金属質料打印的觀點原型與功效原型。此中觀點原型用于展現產物設計的总體觀點、立體形态和结構放置，功效原型则用于優化產物的設計，促成新產物的開辟，如查抄產物的布局設計，摹拟装置、装置干與查验等。
間接制造，即經由過程3D打印技能完成工、模具制造，再采纳3D打印工模具举行零件的制造。却不知，陪伴着3D打印技能的成长，出格是金属3D打印技能比年来获得的希望，增材制造技能的利用已不但仅局限于快速相應產物的外觀設計，抑或是工艺辅助的間接制造，而是延长到了金属功效零件的直接制造。
當前，經由過程金属增材制造技能制造的金属質料零部件愈来愈多的被樂成利用于 航空航天，國防兵工、醫療器械、汽車制造、注塑模具等范畴。
可以说，金属增材制造技能在制造行業具备更广漠的利用舞台，是增材制造范畴對制造業来讲最有利用价值的先辈制造技能。
重要體如今如下几個方面：
成形傳统工艺制造难度大的零件
在制造范畴，有些零部件外形繁杂、制备周期长，利用傳统锻造铸造工艺出產不出来或消耗较大。而金属增材制造技能则可以快速制造出知足请求的零部件，并具备加工周期短、制造本錢低、無需工装和模具等上風。
一個典范的利用就是模具行業 随形冷却金属模具的制造。
金属模具冷却體系是設計模具工程之一，傳统的模具冷却體系因此直線的水路設計為主，建造较简略单纯，但必要的散热時候较长，直接影响了脱模時候、成品質量、成品外觀等。設計者經由過程软件阐發模具與水路的散热情景，設計出了异型水路，可是遭到既有加工技能的限定，使得异型水路設計只能逗留在理論阶段。
金属增材制造技能呈現後，使這些問題得到了冲破性改良。据悉，經由過程金属3D打印的异型水路模具設計時候削减了75%、制造端人力節流了50%、射出模具出產周期收缩了14％、制造用度低落了16%。
傳统的冷却金属模具與随形冷却金属模具比護髮油,拟
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此外，江苏科技大學海洋設备钻研院經由過程金属增材制造SLM工艺，樂成制造出了本来只有英國Heatri一家公司才能出產出来的印刷版式LNG汽化器，并且采纳增材制造技能制备的船用LNG汽化器可以或许彻底知足超高压、超低温的运行前提，制造本錢和周期也大幅削减。
还包含國產大飞機C919，在 北航、西安铂力特等院企的霸占下，經由過程金属增材制造技能樂成研制出了钛合金主風挡总體窗框、升降架总體支持框、中心翼缘条等關头部件，有用防止了從外洋采購，大大提高了C919的國產化率。
制备高本錢質料零件
金属質料是制造范畴必不成少的首要質料，可是在現治療濕疹,实的加工進程中，却存在着很多問題，比方钛合金、高温合金、超高强度鋼等質料难加工、加工本錢高、質料操纵率低，加工周期长等。
金属增材制造技能所采纳的激光、電子等高能束密度高，速率快，极大地改良了金属質料的加工难度，并提高了質料操纵率及低落了原質料本錢。
以 金属增材制造技能利用最先和最遍及的航空航天行業為例。航空航天基于高機能需求，必要大量利用钛合金和镍基超合金等昂贵的高機能、难加工的金属質料。但零件的質料操纵率很是低，一般低于10%，有時乃至于仅為2%-5%，大量昂贵的金属質料酿成了难以再操纵的废屑。
美國最大的航空發念头制造公司之一普惠公司利用增材制造技能用于發念头的镍基合金和钛合金部件的研制，成果显示：不单得到了與當前質料一致的機能，大大收缩了制造周期，晋升了繁杂几何布局的制造精度；并且原質料损耗低落了50%，并将發念头的BTF比（原質料質量與部件终极質量之比）從傳统工艺的20:1低落到2:1如下，有用地提高治療汗皰疹,了部件的質量和低落了制造本錢。
快速成形小批量非標件
3D打印很是合适 個性化定制出產、小批量出產。
當前，金属增材制造的個性化制造在醫療器械的利用极其凸起，一方面用于打印具备個性化需求的植入物/假體或仿照仿生道理的繁杂布局。
這些植入物經由過程3D打印技能的切确節制，有用实現外在轮廓及内部布局的同步重修，以知足其與患者局部剖解布局的高度匹配，此中具备生物相容性的钛合金質料是首要的加工質料，打印出来的多孔布局植入物，可以更好地與人體组织連系。
另外一方面，金属增材制造技能还可用于為病人量身定做植入手術所需的紧密部件，比方华南理工大學操纵激光選區融化技能（SLM）已樂成研制了外科手術所需的個性化辅助导板。
金属3D打印個性化醫療器械
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個性化、小批量出產已成為當前制造業成长的趋向，金属3D打印解脱了模具制造這一關头技能环節，可以随時调解参数，以更低的本錢更短的周期举行小批量乃至单件產物的出產。除醫療器械行業，在其他行業也极具利用潜力。
高機能成形修复受损零件
高本錢零件的成形修复也是金属增材制造技能的凸起上風。
曩昔，對付受损零部件只能做概况的涂层修复，而且维修工序步调繁多，还触及一些分外的步调如加工、抛光、测试等，同時还受维修時限前提的制约，耗時较长；而對付毁伤稍紧张的零部件也只能作改换处置。金属增材制造技能则可以對肆意缺失或损环的部門举行快速成形和修复。
比方航空航天零件布局繁杂、本錢昂扬，一旦呈現瑕疵或缺损，只能总體换掉，美白霜,可能造成数十万、上百万元丧失。而經由過程金属3D打印技能，可以用统一質料将缺损部位修补成完备外形，修复後的機能不受影响，大大耽误了利用寿命，低落了本錢，削减了停機時候。
德國MTU航空發念头公司总體叶盘激光修复進程流程
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实在除航空航天范畴外，機器、能源、船舶、模具等行業也對大型設备的高機能快速修复提出了急迫需求。
据悉，西門子公司规劃從2014年起头采纳金属3D打印技能制造和修复燃气轮機的某些金属零部件，并称在某些环境下，經由過程3D打印技能可以把對涡轮焚烧器的补缀時候從44周缩减為4周。
异質質料的组合制造
對付傳统制造方法（锻造、铸造等）来说，将分歧質料组合成单一產物很是坚苦，可是增材制造技能有能力使分歧原質料举行组合制造。
金属增材制造LSF技能可以在經由過程锻造、铸造和機器加工等傳统技能制造出来的零件上肆意添加同/异質質料的邃密布局，而且使其具备與整體系體例造至關的力學機能。
是以，针對部門工業零件得當操纵增材制造技能举行组合制造，分歧的布局部位采纳分歧类此外金属質料，不但大大提高布局件的機能，并且低落了本錢，出格是昂贵質料的本錢。同時，也把增材制造技能成型繁杂邃密布局的上風與傳统制造技能高精度本的上風連系起来，形成為了最好的制造计谋。
组合制造
連系拓扑優化的轻量化制造
增材制造技能快速自由成型的特色，给產物的設計带来了無穷的立异空間，為实現最優化的設計供给了有用的制造路子。出格是當前利用得比力多的拓扑優化技能，與傳统的履历式設計模式分歧，颠末拓扑優化的立异模子是在知足設計束缚下的最優拓扑布局。
可是優化後立异模子布局十分繁杂，可制造性差，是以在設計阶段不能不引入制造性束缚，以知足傳统加工制造工艺的请求。常常如许获得的產物布局是捐躯掉了其在轻量化和高機能上的上風。而金属增材制造技能则可使這些經拓扑優化後的立异模子，不消斟酌制造束缚并快速实現制造。
比方，空客A320飞機的大尺寸“仿生”機舱断绝布局，這一布局是經由過程拓扑優化設計，金属3D打印制造而成，質料是采纳的超强且轻質合金質料Scalmalloy。A320全新的機舱設計與原本的断绝布局比拟，新型的仿生断绝布局由几個分歧的部件構成，不但强度更高，并且将其总量减轻了45%。
此外，GE采纳增材制造技能制造的Leap喷气發念头的金属燃料喷嘴，是通太长达10多年的摸索經由過程不竭的優化、测试、再優化，才到达零件数目從20多個削减到了一個。
如许造出的燃油喷嘴不但重量更轻，并且改良了喷油嘴轻易過热和积碳的問題，将喷油嘴的利用寿命提高了5倍；此外，削减组装也晋升了喷嘴的不乱性，并為公司低落了物流、组装、焊接等方面的本錢。
GE的Leap喷气發念头的金属燃料喷嘴
跋文
增材制造技能扭转了傳统的制造方法，為繁杂金属布局功效件的直接制造供给了新思绪，對付制造業而言有着广漠的利用远景。将来金属3D打印機将會愈来愈多的代替部門傳统加工制造装备，可是增材制造技能也有其缺點與不足，其实不能彻底代替减材制造，而是并列互补的瓜葛。
當前，大部門的制造企業對付增材制造，出格是金属增材制造还只逗留在张望的阶段，或仅仅利用于新產物的快速開辟诸如原型看样、對設計装置举行验證和非金属模具成形等方面。
經由過程以上金属增材制造利用場景的总结，為企業進一步推動此技能带来開导，找到增材制造與傳统制造方法的契合點，并有用的嵌入到現有的出產模式中。 |
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發表於 2022-5-9 16:10:23
