增材制造技术概述(20200517143146)
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
增材制造技术
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） 缺点：1.材料限制：目前可用材料有限，无法支持各种各样的材料。 2.机器限制：对机器要求高，无法打印动态物体。 3.花费负担：成本昂贵，暂时难以进入大众家庭。
增材制造技术
主要内容
▪ 1.增材制造概述 ▪ 2.增材制造的原理与方法 ▪ 3.3D打印发展与现状
什么是增材制造技术？
▪ 增材制造技术是指基于离散-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。基于不同的分类原则和理解方式，增材 制造技术还有快速原型、快速成形、快速制造、3D打印等多种称谓， 其内涵仍在不断深化，外延也不断扩展，这里所说的“增材制造”与 “快速成形”、“快速制造”意义相同。
常见的3D打印技术
2. SLA(光固化技术 ) ：立体光固化成型 工艺(Stereolithography Apparatus， SLA)，又称立体光刻成型。
原理：液槽中会先盛满液态的光敏树 脂，氦—镉激光器或氩离子激光器发射 出的紫外激光束在计算机的操纵下按工 件的分层截面数据在液态的光敏树脂表 面进行逐行逐点扫描，这使扫描区域的 树脂薄层产生聚合反应而固化从形成工 件的一个薄层。
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
《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。
中国制造业的增材制造技术
中国制造业的增材制造技术1.引言1.1 概述概述：增材制造技术是一种以逐层堆积材料来构建物体的先进制造技术，它与传统的减材制造技术有着根本性的区别。
在增材制造过程中，材料不断被加入并进行定位，因此能够大大减少材料浪费。
这项技术已经在航空航天、医疗器械、汽车制造等领域取得了广泛应用，并对制造业产生了深远的影响。
中国制造业近年来迅速发展，但依然面临着一些问题，如传统制造方式效率低、浪费多等。
因此，对于中国制造业来说，引入增材制造技术具有重要意义，可以提高生产效率、减少资源浪费，并带动整个产业的升级转型。
本文将对中国制造业应用增材制造技术的现状和未来展望进行深入探讨，以期为中国制造业的发展提供有益的参考。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括对整篇文章的组织结构进行介绍，包括每个章节的主要内容和重点讨论的问题。
在这部分内容中，可以具体说明每个章节的目的和意义，以及它们在整篇文章中的地位和作用。
还可以简要介绍每个章节的逻辑顺序和之间的联系，使读者对整篇文章的结构有一个清晰的认识。
1.3 目的文章的目的是介绍中国制造业在增材制造技术方面的发展和应用情况。
通过深入分析增材制造技术的概念和原理，以及中国制造业的现状和优势，旨在展现中国制造业在增材制造领域的潜力和发展方向。
同时，通过对未来展望和制造业发展方向的探讨，为读者提供洞察中国制造业在增材制造技术下的发展趋势和挑战，以及未来发展的思路和策略。
通过本文的阐述，旨在激发读者对中国制造业的关注和思考，促进中国制造业更加深入地应用增材制造技术，不断优化和提升制造业的发展水平和竞争力。
1.4 总结总结部分:通过本文的介绍，我们可以看到中国制造业在增材制造技术方面取得了一定的进展。
增材制造技术作为一种新的制造方式，已经在中国制造业得到了广泛的应用，并展现出了一些显著的优势。
随着技术的不断进步和应用的不断拓展，增材制造技术将会为中国制造业带来更多的机遇和挑战。
在未来，我们期待增材制造技术能够在中国制造业的发展中发挥更加重要的作用，为制造业的转型升级和持续发展提供更多的支持和动力。
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
增材制造技术概述
增材制造技术概述
嘿，朋友们！今天咱来聊聊增材制造技术，这可真是个超级有趣又厉害的玩意儿呢！
你想想啊，传统制造就像是用砖头一块块砌房子，得先有各种形状的砖头准备好。
但增材制造可不一样，它就像是个神奇的魔法师，能直接把材料一点一点地堆积成你想要的东西。
比如说，你想要个独一无二的小摆件，用传统方法可能得找各种模具啊工具啊，麻烦得很。
但有了增材制造，嘿，直接在那机器里输入设计图，它就吭哧吭哧地给你弄出来啦，多方便！这就好比你想吃蛋糕，不用自己费力去和面、烤蛋糕胚啥的，直接告诉蛋糕店你要啥样的，他们就能给你做出来。
而且啊，增材制造的厉害之处还在于它能制造出特别复杂的形状。
有些形状用传统方法根本没法弄，或者得费好大的劲。
但增材制造就不怕，再复杂的形状它都能搞定。
这就像走迷宫，普通方法可能会在里面绕晕了，但增材制造就像有个导航一样，轻松找到出路。
咱再说说它在医疗领域的应用吧。
医生可以根据病人的具体情况，用增材制造做出专门适合他们的医疗器械，甚至是人体器官的模型呢！这多牛啊，就好像给医生配了个超级厉害的助手，能更好地帮助病人治病。
还有啊，在航空航天领域，那要求多高啊，零件得轻，还得特别可靠。
增材制造就能发挥大作用啦，能做出那些又轻又强的零件。
这就好像给飞机装上了更有力的翅膀，让它能飞得更高更远。
你说增材制造是不是特别棒？它就像一把神奇的钥匙，能打开无数的可能性。
它让我们的制造变得更灵活、更高效、更有创意。
以后啊，说不定我们身边到处都是增材制造出来的东西呢！那时候，我们的生活该变得多有趣啊！所以啊，大家可别小瞧了这增材制造技术，它可是未来的大明星呢！。
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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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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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:
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7
图 金属零件激光增材制造典型过程
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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。
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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。
增材制造技术介绍
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增材制造技术专业介绍
增材制造技术专业介绍增材制造技术是一种以增加材料逐层构建物体的制造方法。
它主要通过在数字模型的基础上，逐层添加材料，直至构建出所需的物体。
这种技术在近年来得到了广泛的应用和发展，逐渐改变了传统的制造方式。
增材制造技术的主要特点是可以实现高度个性化和定制化的生产。
传统的制造方式通常需要通过模具或工具来制造产品，而增材制造可以根据设计师的要求直接构建出复杂的三维结构，无需额外的工具。
这种灵活性使得增材制造技术在医疗领域、航空航天、汽车制造等领域得到了广泛的应用。
例如，在医疗领域，利用增材制造技术可以根据患者的具体情况定制医疗器械和人工器官，提高治疗效果和生活质量。
增材制造技术的工作原理主要分为两个步骤：首先是建模，也就是将设计数据转化为可识别的文件格式，如STL文件；然后是打印，即将建模数据输入到打印机中进行逐层构建。
增材制造技术主要有几种常见的方法，包括激光烧结、电子束熔化、喷墨打印等。
这些方法都可以根据不同的材料和要求选择适合的技术。
增材制造技术的发展离不开材料的创新。
传统的制造方式通常需要特定的材料来满足产品的性能要求，而增材制造技术可以使用更多种类的材料，如金属、塑料、陶瓷等。
随着材料科学的发展，越来越多的新材料被开发出来，为增材制造技术的应用提供了更多的可能性。
例如，利用金属增材制造技术可以制造出轻量化和高强度的零部件，提高汽车和飞机的燃油效率和性能。
尽管增材制造技术在许多领域都有广泛的应用，但它仍然面临一些挑战。
首先是成本问题。
由于增材制造技术的设备和材料成本较高，导致其在大规模生产中的应用受到限制。
其次是速度问题。
由于逐层构建的方式，增材制造技术的生产速度相对较慢，难以满足大规模生产的需求。
此外，增材制造技术在材料选择、成型质量控制等方面仍存在一些技术难题，需要进一步的研究和改进。
增材制造技术作为一种新兴的制造方法，具有很大的潜力和发展空间。
它可以实现个性化和定制化生产，为许多领域带来了新的机遇和挑战。
增材制造技术概要
涡轮引擎部件 钛合金
3D打印不是泡沫也非“神器”
PBS塑料
陶瓷
不锈钢
纸
树脂
尼龙
玻璃
生物墨水
高强钢
铝
钛
钛合金
钴铬合金
镍铝合金
青铜合金
ABS塑胶
木材
细胞
黄金
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。
卢秉恒
机械
光固 化
树脂、骨骼、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：φ３～６ｍｍ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。%高纯氩气或氦气作保护性气氛。
金属零部件增材制造
Since 1985
PART.01
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
消费人群：设计爱好者、小企业、学校
打印材料：塑料丝、少量金属丝
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
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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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。
增材制造技术在高端医疗植入物生产
增材制造技术在高端医疗植入物生产一、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的方式来制造三维实体的先进制造技术。
与传统的减材制造技术相比，增材制造具有设计自由度高、材料利用率高、生产周期短等优点。
近年来，随着技术的不断进步，增材制造在高端医疗植入物生产领域展现出巨大的应用潜力。
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设计，为医疗植入物的个性化定制提供了可能。
- 材料多样性：增材制造技术可以使用多种材料，包括金属、塑料、生物材料等，满足不同医疗植入物的需求。
- 高效率：增材制造技术能够缩短生产周期，提高生产效率，加快医疗植入物的研发和上市速度。
1.2 增材制造技术在医疗领域的应用前景增材制造技术在医疗领域的应用前景非常广阔，主要包括以下几个方面：- 个性化定制：根据患者的具体状况，定制个性化的医疗植入物，提高治疗效果。
- 复杂结构制造：制造具有复杂内部结构的植入物，如多孔结构、仿生结构等，以更好地适应人体环境。
- 快速原型制造：快速制造医疗植入物原型，加速产品的研发和测试过程。
二、增材制造技术在高端医疗植入物生产中的应用增材制造技术在高端医疗植入物生产中的应用日益广泛，其应用主要体现在以下几个方面：2.1 骨科植入物增材制造技术在骨科植入物的生产中具有显著优势。
通过3D打印技术，可以制造出具有复杂几何形状和多孔结构的植入物，提高植入物与骨组织的融合度，减少术后并发症。
2.2 牙科植入物在牙科领域，增材制造技术可以用于制造定制化的牙冠、牙桥和种植牙等。
这些植入物能够更好地适应患者的口腔结构，提高舒适度和使用效果。
2.3 心血管植入物增材制造技术在心血管植入物的生产中也显示出巨大潜力。
例如，通过3D打印技术制造的心脏瓣膜和血管支架，可以更好地适应患者的生理需求，提高治疗效果。
2.4 软组织植入物增材制造技术还可以用于制造软组织植入物，如皮肤、气管、食管等。
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.2.4生产可预测性好——增材制造的构建时间经常可以根据部件设计方案直接预测出来,这意味着生产用时可以预测得很精确。
纺织品的增材制造
纺织品的增材制造目录一、内容概述 (2)1.1 增材制造技术概述 (3)1.2 纺织品增材制造的发展背景与意义 (5)二、纺织品增材制造技术原理及分类 (6)2.1 纺织品增材制造技术原理 (7)2.2 纺织品增材制造的常见类型 (8)2.2.1 选择性激光熔化 (9)2.2.2 电子束熔化 (10)2.2.3 激光金属沉积 (11)2.2.4 粉末床结合技术 (12)三、纺织品增材制造工艺流程 (13)3.1 设计与建模 (14)3.2 材料选择与制备 (15)3.3 加工过程监控与管理 (16)3.4 后处理与检验 (18)四、纺织品增材制造的应用领域 (19)4.1 航空航天领域 (21)4.2 医疗卫生领域 (22)4.3 汽车制造领域 (23)4.4 建筑行业 (24)4.5 其他领域的应用探索 (25)五、纺织品增材制造的发展趋势与挑战 (26)5.1 发展趋势 (27)5.1.1 技术创新与优化 (28)5.1.2 多材料复合与功能化 (29)5.1.3 绿色环保与可持续发展 (30)5.2 面临的挑战 (31)5.2.1 技术成熟度与可靠性 (32)5.2.2 生产成本与市场接受度 (33)5.2.3 行业标准与规范建立 (35)六、结论与展望 (36)6.1 结论总结 (36)6.2 对未来发展的展望 (37)一、内容概述纺织品增材制造是一种新型制造技术，它采用增材制造原理，通过材料逐层堆积的方式，将数字化模型转化为实体纺织品。
与传统的纺织工艺相比，增材制造在纺织品生产领域展现出独特的优势。
本文内容概述将简要介绍纺织品的增材制造技术的概念、发展历程、技术特点以及应用领域。
本文将介绍纺织品的增材制造技术的概念，增材制造是一种将数字化模型转化为实体的制造技术，它通过计算机辅助设计（CAD）软件创建三维模型，并采用逐层堆积的方式将材料逐层叠加，最终制造出所需的产品。
在纺织品领域，增材制造技术可以实现定制化生产，提高生产效率和产品质量。
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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。