增材制造技术
增材制造简介介绍
2000年代至今
03
增材制造技术得到了快速发展，被广泛应用于各个行
业和领域。
增材制造技术的重要性和优势
高度定制化
增材制造技术可以根据客户 需求进行定制化生产，满足
个性化的需求。
1
减少生产成本
增材制造技术可以减少材料 浪费和生产成本，提高生产
效率。
创新设计
增材制造技术可以应用于创 新设计，使产品更加独特和 新颖。
材料利用率高：能够减少材料浪费，降低成本。
特点 高效率：实现快速制造，节约生产时间。 高度定制化：能够根据客户需求进行定制化生产。
增材制造的技术类型
激光熔化技术（Laser Melting ）：利用高能量激光束熔化金 属粉末，逐层堆积形成物体。
粉末烧结技术（Powder Sintering）：利用激光或其他 能源将粉末颗粒烧结在一起，
环保可持续性
增材制造技术可以减少生产 过程中的废弃物和污染，更 加环保和可持续。
增材制造技术的挑战和限制
技术成熟度
增材制造技术的成熟度还需要进一步提高， 以满足更广泛的应用需求。
材料限制
增材制造技术的材料选择还需要进一步拓展 ，以满足不同领域的需求。
生产效率
增材制造技术的生产效率还需要提高，以满 足大规模生产的需求。
逐层堆积形成物体。
光固化技术（ Photopolymerization）：利 用光敏树脂作为材料，通过激 光束照射凝固，逐层堆积形成 物体。
熔融沉积技术（Fused Deposition Modeling）：利 用热熔性材料作为材料，通过 喷嘴将材料逐层沉积形成物体 。
增材制造的应用领域
医疗
制造人体植入物、 医疗器械等。
增材制造技术的定义、特点
增材制造技术的定义、特点增材制造技术是一种通过逐层堆积材料来构建物体的制造方法，也被称为3D打印技术。
它与传统的减材制造技术相比，不需要进行切削或去除材料，而是通过逐层添加材料来实现产品的制造。
增材制造技术的特点主要有以下几个方面：1. 灵活性高：增材制造技术可以根据设计需求制造复杂的几何形状，并且可以根据需要进行个性化定制。
相比传统的制造方法，增材制造技术可以实现更多样化的产品制造，满足不同用户的需求。
2. 节约材料：增材制造技术可以根据产品的实际形状进行精确的材料分配，避免了传统制造方法中的大量材料浪费。
由于是逐层堆积材料，材料的使用效率更高，节约了材料成本。
3. 生产效率高：增材制造技术可以实现快速的产品制造，节约了制造过程中的时间成本。
与传统的制造方法相比，增材制造技术不需要进行繁琐的加工工序，减少了制造过程中的工时。
4. 制造复杂性高：增材制造技术可以制造出复杂的内部结构和空洞结构，实现传统方法无法达到的产品设计。
通过逐层堆积材料的方式，增材制造技术可以实现更多样化和复杂化的产品制造。
5. 可持续发展：增材制造技术可以有效地利用可再生材料进行产品制造，减少对有限资源的依赖。
与传统的制造方法相比，增材制造技术在环保方面具有更大的优势，有助于推动可持续发展。
增材制造技术的应用领域非常广泛。
在制造业中，增材制造技术可以应用于汽车制造、航空航天、医疗器械等领域。
例如，在汽车制造中，增材制造技术可以用于制造复杂的零部件和定制化的汽车零件，提高汽车的性能和质量。
在航空航天领域，增材制造技术可以制造轻量化的航空零部件，提高飞机的燃油效率和性能。
在医疗器械领域，增材制造技术可以制造个性化的假体和植入物，提高手术的成功率和患者的生活质量。
增材制造技术还在建筑业、艺术设计、食品制造等领域得到了应用。
在建筑业中，增材制造技术可以用于制造建筑构件和模型，提高建筑的设计和施工效率。
在艺术设计领域，增材制造技术可以制造艺术品和雕塑，实现艺术创作的多样化和个性化。
增材制造技术
增材制造技术随着科技的发展和技术的不断创新，越来越多的高新科技应用于生产制造中。
其中，增材制造技术是近年来备受关注的新兴技术之一。
一、什么是增材制造技术增材制造技术，即Additive Manufacturing Technology（AM），是一种基于数字模型，逐层生长制造零部件的制造技术。
相比于传统的切削加工和模压成型，增材制造技术可以根据数字模型的要求直接在物理层面上制造出产品，减少了制造过程中的浪费和成本。
二、增材制造技术的应用领域1. 航空航天增材制造技术的高精度加工和材料多样性使其成为航空航天领域的必备技术。
目前，增材制造技术已经应用于涡轮机叶片、燃烧室、喷气发动机喷油嘴以及航空航天结构部件等领域。
2. 生物医药增材制造技术在生物医药领域的应用也备受关注。
通过控制材料特性、结构和形状，增材制造技术可以提高医疗器械的适应性和效率，减少手术时间和风险，并有望在组织工程、药物交付和生物打印等领域展现出广泛的应用前景。
3. 汽车制造汽车制造也是增材制造技术的重要应用领域之一。
增材制造技术可以实现零部件的快速制造和个性化定制，提高制造效率和产品质量。
目前，增材制造技术在汽车制造领域已经被用于打印制动盘、发动机运转部件和车身结构等部件。
4. 工业机械工业机械的制造需要高强度、高温度和抗磨损等材料特性，增材制造技术的精度和多样性可以满足这一需求。
目前，增材制造技术在液氮泵、离心机、矿山设备以及燃气轮机等领域得到了广泛的应用。
三、增材制造技术的发展趋势1. 新型材料开发随着增材制造技术的快速发展，新型材料的研发也成为了一个重要方向。
目前，数十种材料已经应用于增材制造技术中，包括金属、陶瓷、聚合物、合金等。
未来，新型材料的开发将为增材制造技术打造更加广泛的应用场景。
2. 快速制造增材制造技术可以快速制造复杂的产品，并能够进行量身定制。
未来，增材制造技术将逐渐改变传统制造业的生产模式，推动快速制造的普及。
增材制造介绍
增材制造介绍一、增材制造的概述增材制造，又称为3D打印，是一种通过逐层堆积材料来构建物体的制造技术。
它利用数字化模型文件作为基础，将材料逐层堆积成为实际的物品，不同于传统的去除材料加工方式。
这种技术的起源可以追溯到上世纪80年代，但近年来随着科技的进步，增材制造得到了广泛的应用和发展。
二、增材制造的原理增材制造的原理基于离散-堆积原理，它将物品进行层层分解，得到一系列的二维平面数据，然后通过逐层堆积的方式将材料重新组合起来。
具体过程如下：1.通过计算机辅助设计（CAD）软件或三维扫描仪建立数字化三维模型。
2.将三维模型进行切片处理，得到一系列的二维截面数据。
3.打印设备根据切片数据，逐层堆积材料，形成三维实体。
4.经过后处理，得到最终的制成品。
三、增材制造的应用增材制造的应用广泛，涵盖了航空航天、医疗、建筑、汽车、教育等多个领域。
以下是增材制造的一些主要应用：1.航空航天：增材制造被用于制造航空航天领域的复杂零部件，如发动机零件、飞机框架等。
2.医疗领域：通过增材制造技术，可以定制个性化的医疗器械、人体植入物、组织工程等。
例如，通过3D打印技术制作牙齿、骨骼和器官的模型，用于手术规划和训练。
3.建筑领域：建筑师使用增材制造来制作建筑模型，能够更好地理解设计方案的空间效果和比例关系，从而提高设计效率。
4.汽车制造：汽车行业利用增材制造技术生产复杂和高质量的零件，例如汽车零部件原型或生产工具。
此外，增材制造还可以用于生产定制的汽车零件或配件，以满足客户的个性化需求。
5.教育领域：在教育领域中，增材制造被用于制作教学模型和演示工具，帮助学生更好地理解复杂的概念和结构。
例如，教师可以使用3D打印机制作生物学或物理学的教学模型，以便学生更好地理解结构和功能。
6.食品加工：近年来，食品加工行业也开始探索增材制造技术的应用。
通过使用3D食品打印机，可以按照数字模型制作出各种形状和质地的食品。
这种技术为食品加工提供了更多的创意和定制化可能性。
增材制造的原理、分类
增材制造的原理、分类
增材制造（Additive Manufacturing）是一种通过逐层堆积材料来制造物体的生产技术。
其原理是将设计好的三维模型切分成多个薄层，然后通过逐层叠加材料来构建物体。
增材制造可被分为以下几类：
1. 熔融沉积：这是最常见的增材制造方法，也被称为3D打印。
它使用熔化的材料通过喷嘴或激光束逐层堆积，形成所需形状。
常见的熔融沉积技术包括熔融沉积建模（FDM）和选择性激光熔化（SLM）。
2. 光固化：这种方法使用紫外线或其他光源照射可固化树脂，使其逐层凝固，形成所需形状。
常见的光固化技术包括立体光刻（SLA）和数字光处理（DLP）。
3. 粉末床烧结：这种方法使用粉末材料，通过热源或激光束逐层加热，使粉末粘结在一起形成实体。
常见的粉末床烧结技术包括选择性激光烧结（SLS）和电子束烧结（EBM）。
4. 材料喷射：这种方法使用粉末或液体材料通过喷嘴喷射到底层上，逐层堆积。
常见的材料喷射技术包括喷墨打印和多材料喷射。
5. 纸张打印：这种方法使用专用的纸张，通过墨水喷射或热敏打印来逐层堆积形成物体。
常见的纸张打印技术包括剥离式纸张打印（LPP）和连续纸张打印（CPP）。
这些分类只是增材制造的一部分，随着技术的不断发展，可
能还会出现新的分类方法。
《增材制造技术》课件
具有较好的弹性和耐磨性，常用于 制造橡胶制品、密封件和减震元件 等。
陶瓷材料
氧化铝
具有高硬度、良好的耐腐蚀性和 绝缘性能，常用于制造陶瓷制品
、耐火材料和电子元件等。
氮化硅
具有高硬度、良好的耐热性和化 学稳定性，常用于制造高温陶瓷
制品和耐磨元件等。
碳化硅
具有高硬度、良好的导热性和化 学稳定性，常用于制造高温陶瓷
设备成本
增材制造设备成本较高，对于小型企业和初创企业来说是一大挑战 。
成本挑战
材料成本
增材制造使用的特殊材料成本较高，增加了 制造成本。
运营成本
增材制造设备的维护、校准和操作需要专业 人员，增加了运营成本。
时间成本
增材制造的制造周期较长，增加了时间成本 。
市场前景
航空航天领域
增材制造技术在航空航天领域 的应用前景广阔，可制造出轻
《增材制造技术》 ppt课件
REPORTING
• 增材制造技术概述 • 增材制造技术原理 • 增材制造材料 • 增材制造的应用实例 • 增材制造技术的挑战与前景 • 增材制造技术发展趋势与展望
目录
PART 01
增材制造技术概述
REPORTING
定义与特点
定义
增材制造技术是一种通过逐层堆积材料来构 建物体的制造方法。
应用领域
航空航天
用于制造复杂零部件，减轻重量，提 高性能。
医疗领域
用于定制化假肢、医疗器械等。
汽车工业
用于快速原型制作和轻量化设计。
教育领域
用于创新教学和实验，帮助学生理解 复杂结构。
PART 02
增材制造技术原理
REPORTING
粉末床熔融
增材制造技术的概念
增材制造技术的概念增材制造技术是一种先进的制造工艺，也被称为3D打印技术。
它利用数字化设计文件，通过逐层堆叠材料的方式，制造出三维实体物体。
与传统的减材制造技术相比，增材制造技术具有快速、灵活、节约材料、可定制性强等特点，因此在航空航天、医疗、汽车制造等领域得到广泛应用。
本文将从增材制造技术的基本原理、应用领域、未来发展趋势等方面进行详细阐述。
一、增材制造技术的基本原理增材制造技术的基本原理是根据数字化的三维模型，通过一层层的堆叠材料来逐渐构建出所需的实体物体。
其工艺流程可以简单描述为：根据设计要求，使用CAD软件绘制出三维模型并进行优化；通过CAM软件将模型切片，生成逐层堆叠的路径信息；然后，将材料（如金属粉末、塑料丝等）按照路径信息逐层加工，通过激光束或其他形式的能量源将材料熔化、固化，逐渐堆叠而成；去除支撑结构、表面处理等工艺，使得最终的产品符合设计要求。
整个制造过程快速、灵活，可大大节约材料和加工时间，实现了低成本、高效率的制造。
二、增材制造技术的应用领域1.航空航天领域增材制造技术在航空航天领域具有广泛的应用前景。
可以利用增材制造技术生产轻量化的航空发动机零部件，提高发动机的性能和燃烧效率；还可以制造复杂的内部结构零件，如燃烧室等，大大提高零部件的整体性能。
在航天器件制造方面，增材制造技术也可以实现快速、灵活的生产，并且可根据具体需求进行个性化定制，符合航空航天产品的特殊要求。
2.医疗领域在医疗领域，增材制造技术可以应用于定制化医疗器械的制造，包括假体植入件、牙科种植体等。
通过增材制造技术，可以根据患者个体化的需求，精确制造符合其身体结构的医疗器械，提高手术的成功率和患者的生活质量。
增材制造技术还可以用于生物医学领域的研究，如生物打印技术等，为医学研究和临床应用提供新的可能性。
3.汽车制造领域在汽车制造领域，增材制造技术也发挥着重要的作用。
通过增材制造技术，可以制造轻量化、复杂形状的汽车零部件，提高汽车的燃油效率和安全性能，减少车辆的自重。
增材制造技术课程标准
增材制造技术课程标准
增材制造技术课程标准主要包括以下内容：
1. 增材制造技术的基本原理：包括增材制造技术的定义、分类、应用和发展趋势等。
2. 增材制造材料：介绍可用于增材制造的各种材料，如金属、塑料、陶瓷等，以及它们的特点和适用范围。
3. 增材制造设备：介绍增材制造设备的基本构成和工作原理，如激光打印机、熔融沉积式打印机、电子束熔炼机等。
4. 增材制造工艺：介绍各种增材制造工艺的过程、特点和应用，如激光直接成形、熔融沉积、立体光刻等。
5. 增材制造应用：介绍增材制造技术在各个领域的应用，如航空航天、汽车、医疗等。
6. 增材制造的安全与环保：介绍增材制造过程中涉及的安全和环保问题，以及相应的法规和标准。
7. 实验与实践：通过实验和实践环节，加深学生对增材制造技术的理解和应用能力。
此外，该课程标准还应对学生的学习成果进行评估和反馈，以确保教学质量和学生的学习效果。
具体评估方式可以根据实际情况而定，如考试、作品评定、实验报告等。
以上信息仅供参考，具体课程标准应根据专业特点和学生需求进行制定。
增材制造技术原理及分类
增材制造技术原理及分类增材制造技术（Additive Manufacturing，AM）是一种将数字化模型直接转换成三维物体的制造方法。
与传统的减材制造相比，增材制造技术采用层层堆积材料的方法，逐步构建出物体的三维结构。
其原理是通过逐层添加材料的方式，将原材料直接加工成所需物体，而不需要经过传统制造方法的雕刻、削减或剥离等步骤。
1.喷墨式增材制造技术（Inkjet-based AM）：这种技术使用喷墨头将液体材料逐层喷射在底板上，然后经过固化或干燥使其变为实体物体。
喷墨式增材制造技术通常用于打印生物材料或功能性材料。
2.光固化增材制造技术（Photopolymerization-based AM）：这种技术使用光敏材料，通过定向照射紫外线或其他可见光源，在特定区域固化材料，逐层堆积形成物体。
常见的光固化增材制造技术包括光固化树脂（Stereolithography，SLA）、光固化立体层析法（Digital Light Processing，DLP）和多光子聚合技术等。
3.粉末烧结增材制造技术（Powder Bed Fusion，PBF）：这种技术先将粉末材料均匀地撒在底板上，然后使用热源（激光束、电子束等）精确加热一层材料，使其熔化并与前一层粘合，随后再撒一层粉末继续加热，逐层烧结形成物体。
常见的粉末烧结增材制造技术包括选择性激光烧结（Selective Laser Melting，SLM）、电子束熔化（Electron Beam Melting，EBM）等。
4.挤出增材制造技术（Extrusion-based AM）：这种技术通过将材料从喷头中挤出，逐层堆积形成物体。
常见的挤出增材制造技术包括熔融沉积建模（Fused Deposition Modeling，FDM）、糊状挤出打印（Paste Extrusion Printing，PEP）等。
5.线材增材制造技术（Wire-based AM）：这种技术使用金属线材或塑料线材作为原始材料，通过加热材料使其熔化，并通过机械手臂等方式逐层堆积形成物体。
(完整版)智能制造-增材制造技术
方法制造实体零件的技术，相对于传统的减材制造（切削加工） 技术，它是一种材料累积的制造方法。融合了计算机辅助设计、 材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控 系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤 压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物 品的制造技术。
一、起源及原理
原理：其工艺流程一般可分为三维建模、数据分割、打印、后
处理四步。三维建模是3D打印的基础，即在打印之前需在三维软件 中对所制作产品进行建模，因此3D打印需计算机辅助设计(CAD)技术 的参与； 在三维建模完成后，打印机将三维数据分割为二维数据； 通过打印设备逐层进行打印； 打印好的三维产品要经过后处理才能 出厂或使用，后处理工艺一般包括剥离、固化、修整、上色等。
四、国外发展现状
1、德国EOS公司 该公司开发的选区激光烧结（SLS）增材制造装备可成形传
统工艺（注塑、挤塑）难加工的耐高温塑料。利用基于粉材的 激光烧结工艺可成形复杂高精度零部件，力学性能较尼龙 等塑料高出1倍（拉伸强度达95MPa，杨氏模量达4400MPa）
SLS增材制造出的复杂结构件
四、国外发展现状
智能制造
-增材制造技术
目录
1
起源及原理
2
主要方法及优势
3
国内发展现状
4
国外发展现状
5
应用与展望
一、起源及原理
起源：增材制造（Additive Manufacturing，AM）俗称3D打
印（3D printing），该技术诞生于上世纪80年代的美国，又称 “添加制造”技术，是一种快速成型技术，迄今已有30多年的发 展历史。
增材制造技术的种类
增材制造技术的种类
增材制造技术是一种通过逐层添加材料来制造三维物体的技术。
以下是一些常见的增材制造技术种类：
1. 激光烧结成型（SLS）：通过使用激光束烧结粉末状材料来制造三维物体。
2. 熔融沉积成型（FDM）：通过将熔融的塑料线材逐层沉积来制造三维物体。
3. 光固化成型（SLA）：通过使用紫外线固化液体光敏树脂来制造三维物体。
4. 数字光加工（DLP）：使用数字投影仪和光敏树脂来制造三维物体。
5. 电子束熔化成型（EBM）：通过使用电子束来将金属材料熔化并逐层添加来制造三维物体。
6. 熔融层积成型（SLM）：通过使用激光束来将金属材料熔化并逐层添加来制造三维物体。
7. 喷墨印刷（BJP）：使用喷墨技术将材料逐层添加来制造三维物体。
以上是常见的增材制造技术种类，每种技术都有其独特的优缺点和适用范围。
增材制造技术概要
粘结剂喷射技术适用于制造轻质、高强度 的复合材料零件，广泛应用于航空航天、 汽车等领域。
03
增材制造材料
金属材料
01
02
03
钛及钛合金
钛及钛合金具有高强度、 低密度、耐腐蚀等优点， 广泛应用于航空航天、医 疗等领域。
铝合金
铝合金具有轻量化、导电 导热性好等优点，适用于 电子、航空航天等领域。
不锈钢
应用领域与优势
应用领域
定制化生产
降低成本
提高设计自由度
增材制造技术在航空航 天、汽车、医疗、教育、 建筑等领域有广泛应用。
能够快速制造出定制化 的产品，满足个性化需
求。
减少了材料浪费和加工 时间，降低了制造成本。
无需受到传统加工工艺 的限制，可以设计出更
复杂、创新的产品。
02
增材制造技术原理与类型
其他特殊材料
生物材料
生物材料具有生物相容性、可降解性等优点，适用于医疗器械、生物医药等领 域。
光敏树脂
光敏树脂具有高精度、快速固化等优点，适用于精密零件、模型制作等领域。
04
增材制造技术应用案例
航空航天领域应用案例
飞机零部件制造
定制化设计
增材制造技术可以快速、精确地制造 出飞机零部件，如发动机零件、机翼 等，提高生产效率和降低成本。
THANKS
感谢观看
普及化应用
随着技术的不断成熟和成本的 降低，增材制造技术将逐渐普
及化，应用于更多领域。
对行业的影响与变革
制造业转型
增材制造技术将推动制造业从传统制造向数字化、智能化制造转 型。
定制化生产
增材制造技术将促进制造业向定制化生产转变，满足个性化需求。
增材制造技术及应用实例
增材制造技术及应用实例
增材制造技术是一种以逐层添加材料的方式制造物品的技术。
传统制造技术通常是从大块材料中切割形状，而增材制造技术则是将设计文件转换为逐层制造的指令，逐层添加材料，使得制造过程更加灵活、高效。
增材制造技术的应用广泛，其中最常见的是3D打印。
3D打印通过纳米级的层层叠加，可以制造出各种形状和大小的物品。
它可以应用于许多工业领域，例如快速制造原型、生产小批量生产零件、医疗器械等。
除了3D打印，增材制造技术还应用于以下领域：
1.航空航天：增材制造技术可以制造出轻量化、高强度的航空零部件，例如发动机喷嘴、涡轮叶片等。
2.汽车制造：增材制造技术可以制造出复杂的汽车零部件，例如发动机缸体、制动器等。
3.医疗器械：增材制造技术可以制造出各种医疗器械，例如假肢、人工关节、牙齿矫正器等。
4.建筑业：增材制造技术可以制造出各种建筑材料，例如混凝土、钢材等。
总之，增材制造技术可以提高生产效率，降低成本，创造出更多的可能性。
未来随着该技术的发展，它的应用领域将更加广泛。
3.1增材制造技术概述(精)PPT课件
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22
应用案例
歼-15与歼-31飞机
.
23
结束
.
24
发展目标是实现增材层厚和增材单元尺寸减小10～100倍，从现有
的0.1mm级向0.01～0.001mm发展，制造精度达到微纳米级。
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12
2．设备的再涂层技术
由于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， 因此，增材制造的自动化涂层是材料累加的必要工序之一。
目前，分层厚度向0.01mm发展，而如何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。
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6
例如：激光增材制造：通过计算机控制，以高功率或高亮度激光为热源， 用激光熔化金属合金粉末或丝材，并跟随激光有规则地在金属材料
上游走，逐层堆积直接“生长”，直接制造出任意复杂形状的零件， 其实质就是CAD软件驱动下的激光三维熔覆过程，其典型过程如图:
.
7
图 金属零件激光增材制造典型过程
.
8
电弧增材制造：
现阶段增材制造主要是制造单一材料的零件，如单一高分子材料 和单一金属材料，目前正在向单一陶瓷材料发展。随着零件性能 要求的提高，复合材料或梯度材料零件成为迫切需要发展的产品。
如：人工关节未来需要Ti合金和CoCrMo合金的复合，既要保证人 工关节具有良好的耐磨界面(CoCrMo合金保证)，又要与骨组织有 良好的生物相容界面(Ti合金)，这就需要制造的人工关节具有复 合材料结构。由于增材制造具有微量单元的堆积过程，每个堆积 单元可通过不断变化材料实现一个零件中不同材料的复合，实现 控形和控性的制造。
.
10
3.1.2 关键技术
增材制造技术的成熟度还远不能同传统的金属切削、铸造、锻造、焊 接、粉末冶金等制造技术相比，还有涉及到从科学基础、工程化应用 到产业化生产的质量，诸如激光成型专用合金体系、零件的组织与性 能控制、应力变形控制、缺陷的检测与控制、先进装备的研发等大量 研究工作。
增材制造技术 课程知识点
增材制造技术课程知识点一、增材制造技术概述。
1. 定义。
- 增材制造（Additive Manufacturing，AM），俗称3D打印，是一种基于离散 - 堆积原理，由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术体系。
它与传统的减材制造（如切削加工）和等材制造（如铸造、锻造）方法不同，通过材料逐层累加的方式来构建三维实体。
2. 发展历程。
- 早期概念的起源可以追溯到20世纪80年代，美国的Charles Hull发明了立体光刻（Stereolithography，SLA）技术，这是最早的商业化增材制造技术。
- 随后，多种增材制造技术相继发展，如选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS）、熔融沉积建模（Fused Deposition Modeling，FDM）等，在不同的材料和应用领域不断拓展。
- 近年来，增材制造技术在航空航天、医疗、汽车等众多行业得到了广泛的应用，技术不断创新，朝着高精度、高性能、多材料复合等方向发展。
3. 增材制造技术的优势。
- 设计自由度高。
- 能够制造传统制造方法难以实现的复杂几何形状的零件。
例如，内部具有复杂流道结构的航空发动机零部件，通过增材制造可以一体成型，无需进行复杂的装配过程。
- 材料利用率高。
- 与传统切削加工相比，增材制造是逐层累加材料，减少了材料的浪费。
特别是对于一些昂贵的材料，如钛合金等，在航空航天领域可以大大降低成本。
- 快速原型制造。
- 可以快速将设计概念转化为实体模型，便于产品的设计验证、功能测试等。
在产品开发的早期阶段，能够快速迭代设计方案，缩短产品开发周期。
4. 增材制造技术的局限性。
- 制造精度相对较低。
- 虽然技术在不断进步，但与传统精密加工相比，目前部分增材制造技术的精度仍然有限。
例如，FDM技术在制造小型、精密零件时，可能会出现层间精度误差，需要进行后处理来提高精度。
- 生产效率较低。
- 对于大规模生产，增材制造的速度相对较慢。
增材制造简介
三、增材制造的关键技术
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。
增材制造的原理与方法
工艺方法的大变革
△M＜0（减材）材料去除（车、铣、刨、磨） △M =0（等材）材料成型（锻、铸、焊、塑） △M＞0（增材）材料累加（3D打印、快速成型、快速制造、复材铺层工艺） 信息化制造的代表 全数字化制造 全柔性制造：任意形状和内部结构 控形柔性：材料与外形一体化 高度自动化、智能化、网络化 技术名称的变化
增材制造的原理与方法
3D打印发展与现状
一、概述
原理：目前增材制造的主要方法就是3D打印技术（3D Printing），它的基本原理是， 把一个通过设计或者扫描等方式做好的3D模型按照某一坐标轴切成无限多个剖面，然后一 层一层的打印出来并按原来的位置堆积到一起，形成一个实体的立体模型。
优势：1.制造复杂物品。（没有传统加工的限制） 2.产品多样化不增加成本。（一台打印机，不需要改动模具） 3.生产周期短。（最大的优点） 4.零技能制造。（相对于传统制造所需要的操作技能很少） 5.不占空间，便携制造。（可应用于灾区，战场） 6.节省材料。（没有废料、回料等） 7.精确的实体复制。（3D照相馆）
优点： 1.成型过程自动化程度
高。 2.尺寸精度高。SLA原型
的尺寸精度可以达到±0.1mm。 3.表面质量优良。 4.系统分辨率较高，可
增材制造技术基础教学大纲
增材制造技术基础教学大纲一、课程描述增材制造技术是一种快速发展的先进制造技术，通过逐层堆积材料来创建三维实体。
本课程旨在介绍增材制造的基本原理、工艺流程、材料选择、设备应用等相关知识，培养学生对增材制造技术的理解和应用能力。
二、课程目标1. 理解增材制造技术的发展背景和重要性。
2. 掌握增材制造的基本原理和工艺流程。
3. 熟悉增材制造所涉及的材料种类和选择原则。
4. 理解增材制造设备的分类、特点及应用范围。
5. 掌握增材制造技术在工程领域中的应用案例。
三、课程内容1. 增材制造技术概述1.1 增材制造定义和发展历程1.2 增材制造技术在工业领域中的应用1.3 增材制造技术的优势和挑战2. 增材制造的基本原理2.1 材料堆积原理2.2 逐层扫描及固化技术2.3 支撑结构与材料固化3. 增材制造的工艺流程3.1 设计软件的使用3.2 材料预处理3.3 打印参数调整与控制3.4 后处理工艺及质量检测4. 增材制造的材料选择4.1 金属增材制造材料4.2 聚合物增材制造材料4.3 陶瓷增材制造材料5. 增材制造设备5.1 增材制造设备的分类5.2 设备特点与性能参数5.3 增材制造设备在不同领域中的应用六、教学方法1. 理论课程：通过课堂讲授，结合实例和图表讲解增材制造技术的基本原理和工艺流程。
2. 实践课程：组织学生进行增材制造设备的操作实践，加深对课程内容的理解，并培养实际操作能力。
3. 课程设计：组织学生完成增材制造技术应用案例的设计和分析，提升综合应用能力。
七、考核方式1. 平时成绩：包括课堂表现、实验操作及课程设计成绩等。
2. 期末考核：设立笔试题目和设备操作题目，测试学生对增材制造技术的理解和应用能力。
八、教学资源1. 主要教材：《增材制造技术导论》、《增材制造工艺与设备》等。
2. 辅助材料：相关增材制造技术的学术论文、案例资料等。
3. 实验设备：增材制造设备及相关配套设备。
九、教学团队该课程由资深的增材制造技术教师组成的教学团队授课，其中包括增材制造领域的专家学者和具有实际经验的工程师。
增材制造技术
药物研发：增材制造技术可用于 制造药物测试模型，加速药物研 发过程。
07
总结与展望
对增材制造技术的总结
增材制造技术的定义、原理和特点 增材制造技术的应用领域和优势 增材制造技术的发展历程和现状 增材制造技术对未来制造业的影响和前景
对增材制造技术的展望
增材制造技术将进 一步发展，提高生 产效率和降低成本
增材制造技术将应 用于更多领域，如 航空航天、医疗等
增材制造技术将与 智能制造、物联网 等先进技术融合， 实现更高程度的自 动化和智能化
添加标题
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医疗器械制造：增材制造技术可 用于制造医疗器械，如定制的假 肢、牙科植入物和外科手术工具 等。
生物医学研究：增材制造技术可 用于制造复杂的生物医学模型， 帮助科学家更好地理解人体和疾 病机制。
建筑领域
建筑模型设计：利用增材制造技术快速制作建筑模型，提高设计效率 建筑结构优化：通过增材制造技术对建筑结构进行优化，提高建筑性能 建筑构件生产：利用增材制造技术生产建筑构件，降低生产成本 建筑修复与保护：通过增材制造技术对古建筑进行修复和保护，延长建筑寿命
• 金属线材增材制造技术在航空航天领域的应用 金属线材增材制造技术在航空航天领域具有广泛的应用前景。该技术可用于制造各种 复杂的航空航天零部件，如发动机零件、飞机结构件等。通过金属线材增材制造技术，可以大幅度提高生产效率、降低成本并提高 产品质量。
• 金属线材增材制造技术在航空航天领域具有广泛的应用前景。该技术可用于制造各种复杂的航空航天零部件，如发动机零件、飞机结构件等。通过金 属线材增材制造技术，可以大幅度提高生产效率、降低成本并提高产品质量。
（完整版）增材制造技术较传统工艺的优势与关键技术
（完整版）增材制造技术较传统工艺的优势与关键技术增材制造技术较传统工艺的优势与关键技术一、增材制造技术的简介增材制造(Additive Manufacturing，AM)技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除一切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。
这一技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，在一台设备上可快速而精密地制造出任意复杂形状的零件，从而实现“自由制造”，解决许多过去难以制造的复杂结构零件的成形，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。
而且越是复杂结构的产品，其制造的速度作用越显著。
增材制造原理与不同的材料和工艺结合形成了许多增材制造设备，目前已有的设备种类达到20多种。
该技术一出现就取得了快速发展，在消费电子产品、汽车、航天航空、医疗、军工、地理信息、艺术设计等多个领域都得到了广泛的应用。
其特点是单件或小批量的快速制造，这一技术特点决定了快速成形在产品创新中具有显著的作用。
二、增材制造技术的优势2.1设计上的自由度——在机加工、铸造或模塑生产当中，复杂设计的代价高昂，其每项细节都必须通过使用额外的刀具或其它步骤进行制造。
相比而言，在增材制造当中，部件的复杂度极少需要或根本无需额外考虑。
增材制造可以构建出其它制造工艺所不能实现或无法想像的形状，可以从纯粹考虑功能性的方面来设计部件，而无需考虑与制造相关的限制。
2.2小批量生产的经济性——增材制造过程无需生产或装配硬模具，且装夹过程用时较短，因此它不存在那些需要通过大批量生产才能抵消的典型的生产成本。
增材工艺允许采用非常低的生产批量，包括单件生产，就能达到经济合理的打印生产目的。
2.3高材料效率——增材制造部件，特别是金属部件，仍然需要进行机加工。
增材制造工序经常不能达到关键性部件所要求的最终细节、尺寸和表面光洁度的要求。
但是所有近净成形工艺当中，增材制造是净成形水平最高的工艺，其后续机加工所必须切削掉的材料数量是很微量的。
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新材料技术 打印材料的研发目前还在初级阶段。
商用级3D打印机
• 打印材料：树脂、金属、石 膏、尼龙、玻璃等。
• 特点：结构复杂、精度高、 物品表面质量好、基本不考 虑力学性能。 • 分层厚度：0.1mm-0.5mm • 市场范围：市场20%的3D打 印机属于商用级。 • 售价：100万-400万 RMB • 消费人群：大中型生产制造 企业研发设计部门
国内增材制造的研究机构
编 单位 号 代表 人物
专业 铸造 材料 材料 工艺 激光 熔融 激光 烧结 产品 航空部件 航空部件、 汽车部件、 骨骼、牙齿 国家认可 国家技术发 明奖一等奖 国家技术发 明奖二等奖 C919应用 1 北航 王华明 2 华中 史玉升 科大
西北 3 黄卫东 工大
4 清华 颜永年
美国国防部资助了一系列的计划。 这些研究机构做出了大量的飞机零部件。例 如：Sandia实验室做航空发动机叶片；泵壳体尺 寸300mm左右，Los alamos 作出高温合金管。 Aeromet利用激光快速成型技术制造的多个钛合 金关键大型承力结构件；如尺寸达到2.5m、重达
130kg的大型整体筋板加强钛合金发动机框、机
3D打印机的优势
1.制造复杂物品。（目前已显现） 2.产品多样化不增加成本。 3.生产周期短。（最大的优点） 4.零技能制造。 5.不占空间、便携制造。（战场、灾区） 6.节省材料 。 7.精确的实体复制。（3D照相馆）
民用消费级3D打印机
• 打印材料：塑料丝、少量金 属丝
• 特点：结构简单、精度低、 物品表面粗糙、不考虑力学 性能。 • 分层厚度：0.1mm-0.5mm • 市场范围：市场80%的3D打 印机属于民用消费级。 • 售价：3000-20000RMB • 消费人群：设计爱好者、小 企业、学校
王华明完成直径达550mm、具有快速凝固 径向定向微细柱状晶梯度组织的镍基高温合金 发动机涡轮盘样件，叶片900度疲劳强度可以比 第二代单晶高40%。
王华明的增材制造技术总体评价
1.在内部缺陷控制、组织控制及定向凝固等关键 技术方面取得了突破。 2. 大部分零部件经过装机检验。 3.在部分零部件性能上，增材制造>锻造>铸造。 4.发动机叶盘整体制造，还未装机试验，但表现 出很大的潜力。 5.目前用的原料粉末，都是已经冶炼好的钢的粉 末。 6.现有的文献、新闻、专利、报告都没有提到过 废品率，猜想应该不会太低。
王华明激光快速成型装备，做了五代。
激光成形技术的主要工艺参数为：激光束 功率：３．０～１０ｋＷ 激光束斑直径：φ ３～６ｍｍ扫描速度：５～１０ｍｍ／ｍｉｎ 粉末流量范围：１０～３０ｇ／ｍｉｎ单层沉 积厚度：不高于０．８ｍｍ。99.99-99.999% 高纯氩气或氦气作保护性气氛。
激光增材制造用金属粉末
华中科技大学的增材制造技术进展
广西玉柴运用该技术生产六 缸发动机缸盖，7天内可以整体 成形四气门六缸发动机缸盖砂芯。 而采用传统的砂型铸造试制方法， 需要5个月左右。
为空客和欧洲航天局制作飞机、 卫星、航空发动机用大型复杂钛 合金零部件的铸造蜡模。
华中科技大学设备成型空间： 1．2米×1．2米；EOS 公司：0．73米×0．38米；3D系统公司：0．55米×0． 55米。使我国在激光烧结快速制造领域达到世界领先水 平。
3D打印市场情况
2011年全球3D打印产业产值为17亿美元， 国内为3亿人民币。年增长率25%。
目前3D打印产品的主要应用领域
1.快速模具制造（汽车） 2.高端零部件（航空零部件） 3.产品设计（电子消费品等，苹果手机） 4.医疗保健（牙科、假肢、骨骼）
这些应用集中在不计成本的设计行业、尖端制造、 以及一对一的个性化服务方面。
06年某飞机起落架的关键零部件，目前已经批 生产，已经受2000多个起落。
航空发动机叶盘
高温合金涡轮盘
“未来发动机就是一肚子 的整体叶盘，叶片和盘子分开 的重量太重。而我们现在可以 叶片和盘子同时出来，而且叶 片我们可以随心所欲控制组织， 让它长成柱状晶，他的高温性 能就很好，这里我们让它长成 等轴晶，低周耐疲性能就很好， 如果温度再高，我们就可以换 材料，它可以做到随心所欲， 一种零件可以用很多种材料来 做。”
高性能难加工大型复杂整体关键 构件激光直接制造技术
“翅膀根的受力件，我们做出来136公斤，锻件1706公斤，节 省材料90%+。2010年，已经做完了性能测试，比锻件还要好。 05年做出图示零件需要5天，现在只要几小时。” 我国成为目前世界上唯一突破飞机钛合金大型主承力结构件激 光快速成形技术，并实现装机应用的国家。所做零件经过 8000小时以上的抗疲劳测试。
3D打印生产的假肢在欧美已经有30000人 以上在应用。
工业级3D打印机
涡轮引擎部件 钛合金
3D打印不是泡沫也非“神器”
PBS塑料 树脂 高强钢 钴铬合金 木材 陶瓷 尼龙 铝 镍铝合金 细胞 不锈钢 玻璃 钛 青铜合金 黄金 纸 生物墨水 钛合金 ABS塑胶 钨
3D打印能制造的物品，常常令人惊叹！，但这些 打印件没有生产标准，没有质量检测，没有安全 认证，属于“三无”产品。大部分外观、质量、 性能都赶不上常规生产方法制造出的物品。
西北工业大学制造的航空零部件
C919 中央翼缘条 长度超过3米
飞机主承力梁 长度5米
金属增材技术的发展方向
1.飞机结构件一体化制造（翼身一体） 2.重大装备大型锻件制造（核电锻件）
“金属增材制造技术，不能包打天下，适 合难加工的、高性能的、贵的、别的方法做不 出来的零件，优势是成本、周期、性能，这个 方面我们走到了美国人前面。” -王华明
打印出来的物品，一般不出售，只作外观设计、 模型研发用，缩短研发周期。
生物工程级3D打印机
• 打印材料：钛合金、特殊与活 体能相容的材料。 • 市场范围：打印机的用量很少。
• 主要产品：人体植入物、假肢、 假牙、骨骼等。在欧美已经有 很广泛的应用。
• 消费人群：医疗保健企业和医 院。 • 特点：一对一满足有需求的人。
激光增材制造技术工艺难点
1.由于冷却速度太快，内应力大，容易内部缺陷。 2.裂纹一旦形成，高速扩展。 3. 晶粒组织难以控制。
高性能难加工大型复杂整体关 键构件激光直接制造技术
“F22钛框，面积5.53平方米。3万吨水压机模锻件 能达到0.8平方米，8万吨能达到4.5平方米。 传统方法，铸锭，制胚，模具，模锻。美国的一个飞机 零件，压成一个饼3吨，到最后加工完成只有144公斤， 材料利用率不到5%。增材制造，材料利用率80%左右。 我们通过增材技术制造的最大的整体结构件5平方 米，美国做不了。激光成型的零件，超过或者等同于锻 件的性能，抗疲劳强度，比锻件高32-53%，疲劳裂纹 扩散速率降低一个数量级。常规性能和锻件差不多，但 高温、持久、抗疲劳性能比锻件好很多。”
金属零部件增材制造
Since 1985
国外金属材料增材制造的主要研究机构
• • • • • 美国Los Alamos 美国 Sandia AeroMet GE、罗罗(英国)、IBM、波音、洛马、诺格 西屋核电
------------------------------------------------------------------------------• Stratasys 公司 （占世界3D打印机销量的一半，2011年为 2万台） • Objet公司（世界最大的商用3D打印机） • 3D systems 公司 • EOS 、 Arcam AB、 GmbH
金属材料增材制造的瓶颈
1.成本太高,而且不具备规模经济的优势。
民用消费级采用的工艺主要为熔积成型FDM。
现代CAD/CAM 技术
CAD技术设计要打印的 各种物品的3D数字模 型。
计算机数控技术软件或系统 把3D数字模型切片。并根据每片的形状， 分解成一条条的打印指令传给伺服电机和 喷头，并保证各个伺服电机精确确配合。
精密伺服驱动技术 伺服电机根据指令要精确控制打印头 的移动位置和平台移动，使每个时刻都在 精确的位置打印。精度要达到0.1mm。甚 至20um.
Additive Manufacturing（3-D printing）
钢铁研究总院 科技运营部 2013.4
增材制造（3D打印）
背景:3D打印成为关注热点
• 奥巴马宣布美国“制造创新国家网络”计 划，成立15个制造创新中心组成网络，每 年投资10亿美元。经过5个多月的论证最 后选了“增材制造”作为第一个中心的研 究方向。
5 西安 卢秉恒 交大
激光 铸造 航空部件 熔融 容积 机械 塑料 成型 光固 树脂、骨骼、 机械 化 芯片
院士
国内增材制造简单概括：五大派系，三种工艺
王华明
王华明，北航材料学院材料 加工工程系主任。 1995年进入 金属激光增材制造领域。 为国产C919、J15、J20、J31提供航空结构件。 还包括少量的航空发动机整体叶盘，材料主要 为钛合金、镍基高温合金、少量高强钢。 2012年，凭借“大型复杂整体钛合金结构件激 光成型制造技术及装备”获得国家技术发明奖 一等奖。
• 经济学人 “第三次工业革命”。南方周 末 “野蛮神器”要革制造业的命。 • 工信部副部长苏波表示将推动3D打印产业 化；科技部表示在制定3D打印的战略规划。
3D打印概念
• “增材制造”=“3D打印”=“快速原
型制造技术”
• 根据零件的形状，每次制做一个具有 一定微小厚度和特定形状的截面，然 后再把它们逐层粘结起来，就得到了 所需制造的立体的零件。
3D打印机，都是“分层制造，逐层叠加”。
3D打印的工艺
1.熔积成型 FDM(Fused Deposition Modeling) 石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝 2. 选择性激光烧结。SLS（Selective Laser Sintering）尼龙、腊、ABS、金 属和陶瓷粉末。 3.立体光固化成型法SLA(Stereo Lithography Appearance)液态光敏材料