增材制造技术概述
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
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。
增材制造技术
增材制造的应用领域
航空航天 汽车工业 医疗 工艺设备 产品原型 文物保护 建筑设计 工艺饰品
增材制造的概念
增材制造是集CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术和激光 技术等于一体的综合技术、是实现从零件设计到三维实体快速制造的一体化系 统技术，采用软件离散-材料堆积原理实现零件的成型过程。
基本工艺原理
设计师
CAD造型 系统
三维实 体
三维数字化 仪
CAD模 型
数据文 件
分层切 片
逐层堆 积
缺点： 原型制作易变形 后处理复杂 需要预热、冷却 成型表面粗糙多孔 污染环境
材料：尼龙、蜡、金属和陶瓷粉末、ABS
熔丝沉积成形法（FDM）
优点： 工艺无需激光系统 设备组成简单 成本及运行费用低、易于推广
缺点： 需要支撑材料 成型材料的限制大
成型材料：石蜡、金属、低熔点合金丝、塑料
增材制造的优势
后期处 理
产品
总之：“增材制造”=“3D打印”=“快速原型制 造技术”
增材制造的工艺方法
光敏液相固化法(SLA) 层叠实体制造法(LOM)
选区激光烧结法(SLS) 熔丝沉积成型法(FDM)
பைடு நூலகம்
光敏液相固化法（SLA）
优点：
成形精度好(制造精度达+0.1mm)
材料利用率高 适宜制造形状复杂、精度高的树脂
零件
材料：液态光敏材料
缺点： 材料昂贵 制造过程需要设计支撑 加工环境有气味
层叠实体制造法（LOM）
优点： 成形速度快 成型材料便宜 无相变、无热应力 形状和尺寸精度稳定
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。
增材制造技术概要ppt
根据使用的材料和工艺的不同，增材制造技术可以分为塑料 制品、金属制品、陶瓷制品等不同类型。
发展历程
1 2
1980年代初期
出现了第一台商业化的增材制造设备，主要造技术开始应用于金属制品的制造，并 逐渐发展出多种不同的工艺和技术。
3
2000年代至今
增材制造技术得到了广泛的应用，包括航空航 天、医疗、汽车等领域。
生物医学领域的应用
定制化医疗器械
通过增材制造技术，医生可以根据患者的情况定制医疗器械，提高治疗效果和舒适度。
药物载体
增材制造技术可以制造出具有特定形状和释放速率的的药物载体，从而更好地控制药物释 放。
组织工程
通过增材制造技术，生物学家可以制造出具有特定结构和功能的组织，从而为器官移植和 修复提供更好的解决方案。
技术创新与发展趋势
金属增材制造技术
金属增材制造技术是近年来发展最快的增材制造技术之 一，其发展趋势包括提高加工效率、降低成本、拓展应 用领域等。
生物增材制造技术
生物增材制造技术可用于生产定制化的生物材料和医疗 器械，发展趋势包括提高生物相容性和功能性、降低生 产成本等。
高分子增材制造技术
高分子增材制造技术可用于生产各种高分子材料和复合 材料，发展趋势包括提高材料性能和加工效率、拓展应 用领域等。
03
增材制造技术的实际应用
航空航天领域的应用
飞机零部件的快速定制
01
通过增材制造技术，航空公司可以根据需要快速定制飞机零
部件，提高维修和更换效率。
轻量化设计
02
增材制造技术使得零部件可以更加轻量化设计，从而提高飞
机的燃油效率和性能。
复杂结构制造
03
增材制造技术可以制造出传统制造无法完成的复杂结构，从
增材制造技术的原理
增材制造技术的原理增材制造技术是一种先进的制造技术，它是一种通过逐层堆叠并逐步创建复杂形状的物体的工艺方法。
它被广泛用于各种应用领域，例如航空航天、医疗、建筑、汽车和制造业。
本文将详细介绍增材制造技术的原理。
1. 概述增材制造技术是一种通过逐层堆叠并逐步创建复杂形状的物体的工艺方法。
它通常也被称为三维打印技术，因为它可以创建可以轻松实现呈现在计算机辅助设计软件中的复杂的三维形状。
通常情况下，增材制造技术使用计算机程序指导一台机器逐层制造出所需形状的物体。
2. 工艺流程增材制造技术的过程可以分为建模、切片和打印三个主要步骤。
建模是指使用计算机辅助设计软件（CAD）将所需的形状建模为数字模型。
数字模型可以是基于任何物理形状的，例如通过扫描已有的物体获得。
设计人员还可以使用CAD软件创建自定义形状。
在建模过程中，设计人员需要考虑一些关键因素，例如所需样品的尺寸、几何形状、特定的物理和机械要求等。
切片是将数字模型转换为机器可识别的切片模式的过程。
在切片过程中，数字模型被分成多个水平层面，每个层面都可以看作是一个二维图像。
这些图像被发送到控制机器的计算机上，并用于指导机器建造实体模型。
打印是最后一步，也是最关键的步骤。
在这一步中，机器将根据层次结构分层制造出所需的物体。
打印可以执行在多种材料上，例如聚合物、金属、陶瓷等。
3. 内部结构增材制造技术创建出的物体具有非常独特的内部结构。
它的内部结构彼此连接，呈现出类似于震荡器的结构。
这种结构提供了多个利益，例如提高强度、减轻重量和提供更好的吸音效果。
另一种内部结构是由大量细小细线所构成。
这些细线通常具有花纹样式，它们之间形成独特的支撑架构。
这样的内部结构具有很高的功效，但对于强度和耐用性等方面的要求较高。
4. 优点和缺点增材制造技术具有多种优点，但也有缺点。
1）生产速度快：与传统的制造方法相比，增材制造技术可以降低生产时间，因为它几乎消除了大部分制造周期中需要的工具和模具。
增材制造技术在珠宝设计中的创意展现
增材制造技术在珠宝设计中的创意展现一、增材制造技术概述增材制造技术，通常被称为3D打印技术，是一种通过逐层添加材料来构造物体的制造过程。
与传统的减材制造方法相比，增材制造具有设计自由度高、材料利用率高、制造周期短等优点。
近年来，随着技术的不断进步和成本的降低，增材制造技术已经渗透到各个领域，包括珠宝设计。
1.1 增材制造技术的核心特性增材制造技术的核心特性主要体现在以下几个方面：- 设计自由度：增材制造技术几乎不受传统制造工艺的限制，能够实现复杂几何形状的设计。
- 材料多样性：可以使用多种材料进行打印，包括但不限于金属、塑料、陶瓷等。
- 快速原型：能够快速制造出设计的原型，加速产品开发过程。
- 定制化生产：可以根据客户需求定制产品，满足个性化需求。
1.2 增材制造技术的应用场景增材制造技术在珠宝设计中的应用场景非常广泛，主要包括以下几个方面：- 个性化珠宝设计：根据客户的个性化需求，设计独一无二的珠宝。
- 复杂结构珠宝：打印出传统工艺难以实现的复杂结构珠宝。
- 快速原型制作：在珠宝设计阶段快速制作出设计原型，进行评估和修改。
- 珠宝零件制造：打印出珠宝的各个零件，提高生产效率。
二、增材制造技术在珠宝设计中的应用2.1 个性化珠宝设计增材制造技术使得珠宝设计师能够根据客户的具体需求，设计出具有独特风格和意义的珠宝。
这种个性化的设计不仅能够满足客户的审美需求，还能够体现客户的个性和情感。
2.2 复杂结构珠宝的实现传统的珠宝制造工艺在制作复杂结构的珠宝时会受到很大的限制。
而增材制造技术则可以轻松实现这些复杂结构的设计，如内部空腔、交错的几何形状等，为珠宝设计带来了更多的可能性。
2.3 快速原型制作在珠宝设计过程中，设计师需要不断地对设计进行评估和修改。
增材制造技术可以快速打印出设计原型，使设计师能够直观地看到设计效果，并及时进行调整。
2.4 珠宝零件制造增材制造技术还可以用于珠宝零件的制造。
通过3D打印技术，可以快速生产出珠宝的各个零件，然后进行组装。
增材制造在个性化家具设计中的应用
增材制造在个性化家具设计中的应用一、增材制造技术概述增材制造，又称为3D打印技术，是一种通过逐层叠加材料来构造三维实体的先进制造技术。
与传统的减材制造相比，增材制造具有设计自由度高、材料利用率高、生产周期短等显著优势。
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，增材制造正在成为推动制造业转型升级的重要力量。
1.1 增材制造技术的核心特性增材制造技术的核心特性主要体现在以下几个方面：- 设计自由度：增材制造技术能够实现复杂的几何形状和内部结构的设计，突破了传统制造工艺的限制。
- 材料利用率：增材制造技术在生产过程中几乎不产生材料浪费，大大提高了材料的利用率。
- 生产效率：增材制造技术可以缩短产品从设计到成型的周期，加快了产品的研发和迭代速度。
- 定制化生产：增材制造技术可以根据客户需求快速实现个性化定制，满足市场多样化的需求。
1.2 增材制造技术的应用场景增材制造技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 航空航天：用于制造复杂的零部件和结构，减轻重量，提高性能。
- 医疗器械：用于定制化生产人体植入物和假肢，提高患者的生活质量。
- 汽车制造：用于快速制造汽车零部件原型，加速研发流程。
- 建筑行业：用于打印建筑构件和模型，提高设计和施工效率。
二、增材制造在个性化家具设计中的应用个性化家具设计是增材制造技术应用的一个重要领域。
随着消费者对家居环境个性化、定制化需求的不断增长，增材制造技术在家具设计和制造中的应用越来越广泛。
2.1 个性化家具设计的需求分析个性化家具设计需求主要来源于以下几个方面：- 消费者个性化需求：消费者希望家具能够体现个人品味和生活态度，追求与众不同的家居环境。
- 空间利用优化：不同家庭的居住空间和使用需求各异，需要定制化家具来优化空间利用。
- 环保和可持续性：消费者越来越关注家具的环保性能和可持续性，增材制造技术可以减少材料浪费，符合绿色制造的理念。
2.2 增材制造技术在家具设计中的关键应用增材制造技术在个性化家具设计中的关键应用包括以下几个方面：- 复杂形状和结构的设计：增材制造技术可以轻松实现复杂的家具形状和内部结构设计，如曲线、镂空等。
增材制造中材料性能的在线监测技术
增材制造中材料性能的在线监测技术一、增材制造技术概述增材制造，又称3D打印技术，是一种通过逐层叠加材料来构建三维实体的制造技术。
与传统的减材制造相比，增材制造具有设计灵活性高、材料利用率高、制造周期短等优点，广泛应用于航空航天、医疗、汽车、建筑等多个领域。
随着技术的发展，增材制造在材料性能的在线监测方面也取得了显著进展。
1.1 增材制造技术的核心特性增材制造技术的核心特性主要体现在以下几个方面：- 设计自由度高：增材制造能够实现复杂结构的制造，不受传统制造工艺的限制。
- 材料利用率高：材料按需添加，减少了材料浪费。
- 制造周期短：直接从数字模型到实体产品，省去了模具制造等环节。
- 定制化生产：能够快速响应个性化需求，实现小批量定制化生产。
1.2 增材制造技术的应用场景增材制造技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 航空航天：用于制造复杂的轻质结构件，提高飞行器的性能。
- 医疗领域：定制化制造人工骨骼、牙齿等生物兼容产品。
- 汽车行业：快速原型制造，缩短新车型的开发周期。
- 建筑行业：打印建筑构件，实现建筑的快速建造和个性化设计。
二、增材制造中材料性能的在线监测技术增材制造过程中，材料性能的在线监测对于保证产品质量至关重要。
在线监测技术可以实时监控制造过程中的材料状态，及时发现并调整可能出现的问题，从而提高产品的可靠性和一致性。
2.1 在线监测技术的重要性在线监测技术在增材制造中的重要性主要体现在以下几个方面：- 保证产品质量：实时监测材料性能，确保产品符合设计要求。
- 提高生产效率：通过实时反馈调整，减少废品率，提高生产效率。
- 降低生产成本：减少材料浪费和返工，降低生产成本。
- 促进技术创新：在线监测技术的发展推动了增材制造技术的进步。
2.2 增材制造中的关键在线监测技术增材制造中的关键在线监测技术包括以下几个方面：- 温度监测：实时监测材料在制造过程中的温度变化，确保材料性能稳定。
增材制造技术在艺术创作中的可能性
增材制造技术在艺术创作中的可能性一、增材制造技术概述增材制造技术，又称3D打印技术，是一种通过逐层添加材料来构造物体的制造方法。
与传统的减材制造技术相比，增材制造技术具有设计自由度高、材料利用率高、制造周期短等优点。
随着技术的发展，增材制造技术已经渗透到各个领域，其中在艺术创作领域的应用尤为引人注目。
1.1 增材制造技术的核心原理增材制造技术的核心原理是将数字模型转化为实体物体。
这一过程通常包括数据获取、模型处理、路径规划、材料选择和打印执行等步骤。
通过精确控制材料的添加量和位置，增材制造技术能够实现复杂结构的快速成型。
1.2 增材制造技术在艺术创作中的应用增材制造技术在艺术创作中的应用非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 雕塑艺术：艺术家可以利用3D打印技术制作出精细的雕塑作品，甚至可以打印出传统工艺难以实现的复杂结构。
- 珠宝设计：增材制造技术可以用于制作个性化的珠宝饰品，通过精确控制材料和设计，创造出独特的艺术效果。
- 服装与配饰：3D打印技术可以用于制作服装上的装饰物和配饰，为服装设计带来新的创意和表现形式。
- 装置艺术：艺术家可以利用3D打印技术制作出大型的装置艺术作品，这些作品往往具有强烈的视觉冲击力和艺术感染力。
二、增材制造技术在艺术创作中的创新应用增材制造技术为艺术创作提供了无限的可能性，艺术家们通过这一技术不断探索和创新，创造出了许多令人惊叹的艺术作品。
2.1 个性化定制的艺术作品增材制造技术可以实现个性化定制，艺术家可以根据客户的需求，设计出独一无二的艺术作品。
这种定制化的艺术创作方式，不仅满足了人们对个性化的追求，也为艺术市场带来了新的活力。
2.2 跨学科的艺术创作增材制造技术的引入，使得艺术创作不再局限于传统的绘画、雕塑等表现形式。
艺术家们可以与工程师、科学家等不同领域的专家合作，将艺术与科技、材料学等学科相结合，创造出跨界的艺术作品。
2.3 互动性艺术作品的创作增材制造技术还可以用于制作具有互动性的艺术作品。
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。
增材制造在海洋工程中的特殊需求
增材制造在海洋工程中的特殊需求一、增材制造技术概述增材制造技术，又称3D打印技术，是一种通过逐层叠加材料来制造三维实体的先进制造技术。
这种技术以其灵活性、设计自由度高、材料利用率高等特点，在多个领域得到了广泛的应用。
在海洋工程领域，增材制造技术因其独特的优势，正逐渐成为解决复杂海洋环境问题的重要手段。
1.1 增材制造技术的核心特性增材制造技术的核心特性在于其能够实现复杂结构的快速制造，具有以下特点：- 定制化设计：可以根据需求设计出传统制造技术难以实现的复杂结构。
- 材料多样性：可以使用多种材料进行打印，包括金属、塑料、陶瓷等。
- 高效率：相较于传统制造，增材制造可以大幅缩短产品从设计到成型的时间。
- 环境友好：材料利用率高，减少了制造过程中的浪费。
1.2 增材制造技术在海洋工程中的应用场景海洋工程因其特殊的工作环境和要求，对增材制造技术有着特殊的需求。
增材制造技术在海洋工程中的应用场景包括：- 海洋结构物的快速制造：如海上平台、浮标、潜水器等。
- 复杂海洋设备的定制化生产：如特殊形状的传感器、探测器等。
- 海洋环境监测设备的制造：用于监测海洋环境变化的设备。
- 海洋资源开发工具的制造：如用于海底矿产开采的工具。
二、增材制造在海洋工程中的特殊需求分析增材制造技术在海洋工程中的应用，需要满足一系列特殊的需求，这些需求是传统制造技术难以满足的。
2.1 海洋环境的适应性海洋环境具有高盐度、高压、低温等特点，这对增材制造的材料和设备提出了更高的要求。
材料需要具备良好的耐腐蚀性、耐高压性和稳定性，以适应恶劣的海洋环境。
2.2 设备的可靠性与耐久性海洋工程设备常常需要在极端条件下长时间运行，因此对增材制造出的设备的可靠性和耐久性有着极高的要求。
增材制造技术需要能够保证制造出的设备在海洋环境中长期稳定运行。
2.3 设计的复杂性与创新性海洋工程中常常需要解决一些传统方法难以解决的问题，这就需要增材制造技术能够实现更加复杂和创新的设计。
增材制造技术概述
增材制造技术概述增材制造技术（Additive Manufacturing，AM）是一种通过逐层添加材料来构建物体的制造技术。
与传统的减材制造技术相比，增材制造技术具有独特的优势，它可以实现无模具、个性化和快速制造。
该技术可以应用于多种材料，包括金属、塑料、陶瓷和复合材料等。
在增材制造技术中，物体是逐层构建的。
首先，通过计算机辅助设计软件将物体设计成三维模型。
然后，将模型传输给增材制造设备，设备根据模型指令，从底层开始逐层添加材料，直到构建出完整的物体。
这个过程类似于打印机打印文件，但是增材制造设备不是打印纸张，而是将材料逐层累积。
目前，增材制造技术已在多个领域得到广泛应用。
在制造业中，增材制造可以用于制造复杂的零件，例如飞机发动机部件和汽车零件。
由于可以通过精确控制添加材料的路径和位置，增材制造可以实现复杂形状的构建，减少材料浪费和节约制造时间。
在医疗领域，增材制造技术可以用于定制化医疗器械和人工器官的制造。
医生可以根据患者的具体情况，设计并制造符合其需求的医疗器械和人工器官，提高治疗效果。
同时，增材制造技术还可以用于生物打印，即通过添加活细胞等生物材料，使得打印出的物体具有生物功能，例如可移植的人工皮肤和人工器官。
在建筑领域，增材制造技术可以用于建造建筑结构和建筑构件。
传统的建筑施工过程需要大量的人力和时间，而增材制造可以实现自动化施工，提高生产效率和减少劳动力成本。
而且，增材制造可以利用可再生材料，减少对环境的影响，符合可持续发展的要求。
此外，增材制造技术还可以用于制造电子产品和电路板。
传统的电子制造过程需要多道工序和大量人工操作，而增材制造可以实现一次成型，提高制造效率和降低成本。
同时，增材制造还可以实现复杂的电子元件和电路板的制造，促进电子技术的发展。
尽管增材制造技术具有许多优势，但仍然存在一些挑战。
首先，增材制造技术的制造速度相对较慢，不适用于大规模生产。
其次，材料选择有限，特别是对于金属材料和高温材料。
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
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23
结束
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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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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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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:
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图 金属零件激光增材制造典型过程
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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。
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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。
面向复杂结构件的增材制造工艺创新
面向复杂结构件的增材制造工艺创新一、增材制造技术概述增材制造技术，也称为3D打印技术，是一种通过逐层添加材料来构建三维实体的制造技术。
与传统的减材制造相比，增材制造技术具有设计自由度高、材料利用率高、制造周期短等优点。
随着科技的不断进步，增材制造技术在航空航天、医疗、汽车、建筑等多个领域得到了广泛的应用。
1.1 增材制造技术的核心特性增材制造技术的核心特性主要体现在以下几个方面：- 设计自由度：增材制造技术可以制造出复杂的几何形状，不受传统制造工艺的限制。
- 材料利用率：增材制造技术按需添加材料，减少了材料的浪费，提高了材料利用率。
- 制造周期：与传统制造相比，增材制造技术可以缩短产品从设计到成型的时间。
1.2 增材制造技术的应用场景增材制造技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 航空航天：用于制造复杂的发动机部件和结构件，提高性能和减轻重量。
- 医疗领域：用于定制化医疗器械和人体植入物，满足个性化需求。
- 汽车制造：用于快速原型制作和复杂零部件的制造，提高研发效率。
- 建筑行业：用于建筑模型的打印和复杂结构件的制造。
二、面向复杂结构件的增材制造工艺面向复杂结构件的增材制造工艺是指针对具有复杂几何形状和内部结构的零件采用的制造技术。
这类工艺需要解决材料选择、支撑结构设计、打印路径规划等关键技术问题。
2.1 复杂结构件的增材制造工艺流程增材制造工艺流程通常包括以下几个步骤：- 设计阶段：根据产品的功能和性能要求，进行创新设计，考虑增材制造的特点。
- 材料选择：选择合适的材料，如金属粉末、塑料颗粒等，以满足产品的性能要求。
- 模型切片：将三维模型转换为二维层片，为打印过程提供路径。
- 打印过程：按照切片数据，逐层添加材料，构建三维实体。
- 后处理：对打印出的零件进行打磨、热处理等，以提高其性能。
增材制造工艺的关键技术主要包括以下几个方面：- 支撑结构设计：对于悬空或复杂角度的结构，需要设计合适的支撑结构以保证打印的稳定性。
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。
增材制造技术在纳米科技领域的突破
增材制造技术在纳米科技领域的突破一、增材制造技术概述增材制造技术，又称为3D打印技术，是一种通过逐层添加材料的方式来构造物体的制造技术。
与传统的减材制造技术相比，增材制造技术具有设计自由度高、材料利用率高、制造周期短等优点。
随着科技的不断进步，增材制造技术在纳米科技领域的应用日益广泛，为纳米科技的发展带来了新的突破。
1.1 增材制造技术的核心特性增材制造技术的核心特性主要体现在以下几个方面：- 设计自由度：增材制造技术允许设计者在三维空间内自由设计，不受传统制造工艺的限制。
- 材料利用率：增材制造技术通过逐层添加材料的方式，可以大幅提高材料的利用率，减少浪费。
- 制造周期：与传统制造技术相比，增材制造技术可以缩短制造周期，加快产品的研发和生产进程。
1.2 增材制造技术的应用场景增材制造技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 医疗器械：增材制造技术可以用于制造定制化的医疗器械，满足患者个性化的需求。
- 航空航天：增材制造技术可以用于制造复杂的航空航天部件，提高部件的性能和可靠性。
- 汽车制造：增材制造技术可以用于制造汽车零部件，提高汽车的性能和生产效率。
二、增材制造技术在纳米科技领域的应用纳米科技是指在纳米尺度上进行操作和控制的科学技术，它涉及到纳米材料、纳米器件、纳米结构等多个方面。
增材制造技术在纳米科技领域的应用，为纳米科技的研究和开发带来了新的机遇。
2.1 纳米材料的制备增材制造技术可以用于制备具有特定性能的纳米材料。
通过精确控制材料的添加和层厚，可以制备出具有特定微观结构和性能的纳米材料，如纳米多孔材料、纳米复合材料等。
2.2 纳米器件的制造增材制造技术可以用于制造纳米尺度的器件。
通过精确控制材料的添加和堆叠，可以制造出具有特定功能的纳米器件，如纳米传感器、纳米执行器等。
2.3 纳米结构的构建增材制造技术可以用于构建复杂的纳米结构。
通过逐层添加材料的方式，可以构建出具有复杂几何形状和功能的纳米结构，如纳米光学器件、纳米电子器件等。
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3.1 增材制造技术概述增材制造技术诞生于20世纪80年代后期的美国。
一开始，增材制造技术的诞生源于模型快速制作的需求，所以经常被称为“快速成型”技术。
历经三十年日新月异的技术发展，增材制造已从概念（沟通）模型快速成型发展到了覆盖产品设计、研发和制造的全部环节的一种先进制造技术，已远非当初的快速成型技术可比。
3.1.1概述1.概念增材制造（即Additive Manufacturing，简称AM）：一种与传统的材料“去除型”加工方法截然相反的，通过增加材料、基于三维CAD模型数据，通常采用逐层制造方式，直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法。
增材制造的概念有“广义”和“狭义”之说，如图3-1所示。
“广义”增材制造则以材料累加为基本特征，以直接制造零件为目标的大范畴技术群。
而“狭义”的增材制造是指不同的能量源与CAD/CAM技术结合、分层累加材料的技术体系。
目前，出现了许多令人眼花缭乱的多种称谓：快速成型（Rapid Proto-typing）、直接数字制造（Direct Digital Manufacturing）、增材制造（AdditiveFabrication）、“三维打印(3D—Printing )”、“实体自由制造(Solid Free-form Fabrication) ”、增层制造（Additive Layer Manufacturing）等。
2009年美国ASTM专门成立了F42委员会，将各种RP统称为“增量制造“技术，在国际上取得了广泛认可与采纳。
2.原理与分类实际上在我们的日常生产、生活中类似“增材”的例子很多，例如：机械加工的堆焊、建筑物（楼房、桥梁、水利大坝等）施工中的混凝土浇筑、元宵制法滚汤圆、生日蛋糕与巧克力造型等。
图3-1 增材制造概念基本原理：首先将三维CAD模型模拟切成一系列二维的薄片状平面层。
然后利用相关设备分别制造各薄片层，与此同时将各薄片层逐层堆积，最终制造出所需的三维零件，如图3-2所示。
图3-2 增材制造基本原理如果按照加工材料的类型和方式分类，又可以分为金属成形、非金属成形、生物材料成形等，如图3-3所示。
图3-3 增材制造分类按照技术种类划分，则有喷射成型、粘接剂喷射成型、光敏聚合物固化成型、材料挤出成型、激光粉末烧结成型、定向能量沉积成型等。
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3-4所示。
图3-4 金属零件激光增材制造典型过程电弧增材制造：采用电弧送丝增材制造方法进行每层环形件焊接，即送丝装置送焊丝，焊枪熔化焊丝进行焊接，由内至外的环形焊道间依次搭接形成一层环形件；然后焊枪提高一个层厚，重复上述焊接方式再形成另一层环形件，如此往复，最终由若干层环形件叠加形成钛合金结构件。
3.技术优势AM技术不需要传统的刀具、夹具、模具及多道加工工序，在一台设备上就可以快速精密地制造出任意复杂形状的零件，从而实现了零件“自由制造”，解决了许多复杂结构零件的成形难题，并且能简化工艺流程，减少加工工序，缩短加工周期。
AM技术能够满足航空武器等装备研制的低成本、短周期需求。
据统计，我国大型航空钛合金零件的材料利用率非常低，平均不超过10%；同时，模锻、铸造还需要大量的工装模具，由此带来研制成本的上升。
通过高能束流增量制造技术，可以节省材料三分之二以上，数控加工时间减少一半以上，同时无须模具，从而能够将研制成本尤其是首件、小批量的研制成本大大降低，节省国家宝贵的科研经费。
AM技术有助于促进设计-生产过程从平面思维向立体思维的转变。
尽管计算机辅助设计（CAD）为三维构想提供了重要工具，但虚拟数字三维构型仍然不能完全推演出实际结构的装配特性、物理特征、运动特征等诸多属性。
采用增量制造技术，实现三维设计、三维检验与优化，甚至三维直接制造，可以摆脱二维制造思想的束缚，直接面向零件的三维属性进行设计与生产，大大简化设计流程，从而促进产品的技术更新与性能优化。
AM技术能够改造现有的技术形态，促进制造技术提升。
利用增量制造技术提升现有制造技术水平的典型的应用是铸造行业。
利用AM制造蜡模可以将生产效率提高数十倍，而产品质量和一致性也得到大大提升；可以三维打印出用于金属制造的砂型，大大提高了生产效率和质量。
AM技术特别适合于传统方法无法加工的极端复杂几何结构。
AM除了可以制造超大、超厚、复杂型腔等，还有一些具有极其复杂外形的中小型零件，如带有空间曲面及密集复杂孔道结构等，用其他方法很难制造，而通过高能束流增量制造技术，可以节省材料三分之二以上，数控加工时间减少一半以上，甚至可以实现零件的净成形，仅需抛光即可装机使用。
AM技术非常适合于小批量复杂零件或个性化产品的快速制造。
目前AM已成功应用于航空航天系统，如空间站、微型卫星、F-18战斗机、波音787飞机和个性化牙齿矫正器与助听器等。
AM技术特别适合各种设备备件的生产与制造。
例如对于已经停产数十年的汽车、飞机、国防及其它设备的零部件，没有CAD图纸和相应工模具，甚至设备供应商有可能已经倒闭，相关设备备件已无法获得，就可以利用逆向工程技术快速得到相应的三维CAD模型，然后利用AM快速制造出所需的备件。
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。
1．材料单元的控制技术增材制造的精度取决于材料增加的层厚和增材单元的尺寸和精度控制。
增材制造与切削制造的最大不同是材料需要一个逐层累加的系统，因此再涂层(recoating)是材料累加的必要工序，再涂层的厚度直接决定了零件在累加方向的精度和表面粗糙度，增材单元的控制直接决定了制件的最小特征制造能力和制件精度。
例如：采用激光束或电子束在材料上逐点形成增材单元进行材料累加制造的金属直接成形中，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。
未来将发展两个关键技术：一是金属直接制造中控制激光光斑更细小，逐点扫描方式使增材单元能达到微纳米级，提高制件精度；二是光固化成形技术的平面投影技术，投影控制单元随着液晶技术的发展，分辨率逐步提高，增材单元更小，可实现高精度和高效率制造。
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。
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。
3．高效制造技术增材制造正在向大尺寸构件制造技术发展，需要高效、高质量的制造技术支撑。
如金属激光直接制造飞机上的钛合金框粱结构件，框粱结构件长度可达6m，目前制作时间过长，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间的一致性和制造结合区域质量是发展的关键技术。
此外，为提高效率，增材制造与传统切削制造结合，发展增材制造与材料去除制造的复合制造技术是提高制造效率的关键技术。
为实现大尺寸零件的高效制造，发展增材制造多加工单元的集成技术。
如：对于大尺寸金属零件，采用多激光束(4～6个激光源)同步加工，提高制造效率，成形效率提高10倍。
对于大尺寸零件，研究增材制造与切削制造结合的复合关键技术，发挥各工艺方法的其优势，提高制造效率。
增材制造与传统切削制造也可以相结合，提高制造的效率，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。
例如：赫克（Hurco）公司已经开发出一种增材制造适配器，与赫克控制软件相结合，可以把一台数控铣床变成3D打印机。
用户可以在同一台机器上完成打印、塑料原型到金属零部件成品的过程，无需反复设置调校，也不用浪费昂贵的金属和原材料制作多个原型，如图3-5所示。
图3-5 数控铣床结合3D打印4．复合制造技术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。
应用案例：飞机钛合金大型关键构件的传统制造方法是锻造和机械加工。
其基本加工流程是先将模具加工出来后，再锻造出大型结构件的毛坯，然后再继续加工各部位的细节，最后成形时几乎90％的材料都被切削、浪费掉了。
例如：美国F22战斗机的钛合金整体框，面积5.53平方米，而传统3万吨水压机模锻件只能达到0.8平方米，8万吨也只能能达到4.5平方米。
而8万吨水压机的投入就超过10个亿，整个工序下来，耗时费力，总花费会高达几十亿元，光大型模具的加工就要用一年以上的时间。
战斗机钛合金整体框的水压机成形模具,如图3-6所示。
图3-6 战斗机钛合金整体框的水压机成形模具而增材制造技术则颠覆了这一观念，无需原胚和模具，就能直接根据计算机图形数据，通过一层层增加材料的方法直接造出任何形状的物体，这不仅缩短产品研制周期、简化产品的制造程序，提高效率，而且大大降低了成本。
中国中国尖端战机歼-15、歼-20、“鹘鹰”飞机(歼-31)等的研制均受益于增材制造技术，2012年11月，歼-15舰载机在中国首艘航母“辽宁舰”成功起降，如图3-7所示。
图3-7 歼-15与歼-31飞机。