增材制造技术的发展及其主要应用方向分析

计算机增材制造技术，通常称为3D打印技术，是一种基于三维CAD模型数据的处理技术，它是通过逐层添加材料来制造的。与传统的切割，切割和磨削（称为减材）加工技术相比，增材制造是一种自下而上的制造方法。增材制造设备与现代微计算机技术密切相关。它由零件的3D数据驱动。设备接受3D数据后，将其转换为处理步骤以直接制造零件。同时，随着计算机软硬件技术的发展，增材制造技术的内涵仍在加深，种类也在不断扩大。当前的增材制造技术主要有以下几种实现方式：1.光固化印刷，其使用紫外线在液体光敏树脂的表面上进行扫描，每次生成一定厚度的薄层，并逐层生成对象从底部。光固化印刷的优点是原料利用率高（接近100％），尺寸精度高，表面质量优良，可用于制作复杂的结构模型，且印刷设备体积小，重量轻，缺点是就是原材料种类有限。 2.选择性激光烧结印刷，即使用大功率激光加热粉末以形成粉末。选择性激光烧结工艺的优势是材料范围广泛，除了可烧结的塑料和尼龙。非金属材料（例如聚碳酸酯）也可以印刷金属材料，并且在印刷时不需要支撑，因此印刷零件具有良好的机械性能和高强度。缺点是粉状材料相对疏松，打印精度难以控制，并且打印设备昂贵。 3.熔融沉积印刷采用热熔喷嘴，将喷嘴中的塑料材料熔化并将其沉积在指定位置以进行固化成型。这类似于“挤压”牙膏的过程。该打印方法价格低廉，尺寸小并且相对难以操作，并且适合在家庭和办公室中进行打印。缺点是模制件的表面有明显的条纹，产品层之间的结合强度低，反应速度慢。 4、3D打印，这是一种类似于喷墨打印机喷嘴的工作方法，此过程与选择性激光烧结非常相似，仅将激光烧结过程更改为喷嘴粘合，将光栅扫描仪更改为粘合喷嘴。 3D打印的优点是打印速度快且成本低。缺点是印刷产品的机械强度不高。增材制造技术投入实际使用后，迅速应用于许多领域。在军事领域，增材制造技术首先应用于航空航天领域，然后开始在海军装备制造领域得到推广。目前，增材制造技术的使用主要包括：小关键零件的制造，尤其是传感器的制造，可以通过电子束熔化进行烧结，然后进行逐层烧结，以获得传感器的基本结构；考虑到性能和制造成本。增材制造技术还可用于制造复杂的模具和设计模型。使用3D喷墨打印技术，仅需要设计要打印样品的3D CAD文件，这会将产品从设计到生产的时间从最初的25周缩短到10周。用于军事装备的维修。这是当前增材制造技术的关键发展方向。增材制造技术可用于在制造过程中快速修复误加工的损坏零件，并在维修过程中快速修复故障零件。零件的修复包括几何特性和机械特性的恢复。添加增材制造技术后，少量的后续处理即可使零件达到可用水平并实现高效率。d零件的低成本再制造。在航空航天领域，该技术可使战斗飞机和设备在机场得到快速维修。在船舶领域，这项技术为船舶巡游设备提供了额外的保护。目前，采用添加剂技术进行设备维修，还需要克服一系列技术问题，例如激光/电弧/等离子直接沉积修复工艺关键因素的检测和闭环控制，金属零件尺寸精度的直接修复和形状精度控制，直接修复/选择区域修复特殊材料的合金系统设计。