增材制造技术的发展
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增 材 制造 技 术 的应 用 ，为 许 多新 产 业 和新 技 术 的发展 提供 了快 速制造 技术 。在 生物假 体 与组织 工 程 上 的应用 ，为人 工定 制化 假体 制造 、三维组 织支 架 制造 提供 了有 效 的技术 手段 。为 汽车 车型快 速开 发 和飞 机外 形设 计 提供 原 型 的快 速制 造 技 术 ，加 快 了 产 品设计 速度 。如 ：国外 增材 制 造 技 术 在航 空 领 域 的应用 量超 过 ９ ％ ，而 我 国 的应 用量 则 非 常 低 。增 材 制造 技术 尤其 适合 于航 空航 天产 品 中的零部件 单 件 小批 量 的制造 ，具有 成本低 和 效率 高的优 点 ，在 航 空发 动机 的空 心 涡 轮 叶片 、风洞 模 型 制 造 和复 杂 精 密结 构 件制造 方 面具 有 巨 大 的应 用 潜 力 。 因此 ，增 材 制造 技术 与企 业 产 品创 新 结 合 ，是 增 材制 造 技 术 发 展 的 根 本 方 向 ，也 是 实 现 创 新 性 国 家 的 锐 利 工 具 。 增 材制 造 的发 展 目标是 实 现微 纳 米 级 的制 造 精度 ， 有效 提 高大构 件 的 制造 效 率 ，发 展 多 材 料 和多 工 艺 复 合 的控形 控性 制造技 术 。
一
２１ 一
《电加工与模具》２０１２年增刊１
综述 ·专 稿
何提 高精度 。新 的研 究方 向是用增 材制 造技术 直接 增 材制造 与切削 制 造结 合 的复 合关 键 技 术 ，发 挥各
把软组 织材 料 （生 物基 质材 料 和 细胞 ）堆 积起 来 ，形 工 艺方法 的其优 势 ，提高制 造效 率。发 展 目标是 ：增 成类 生命体 ，经过 体 外 培养 和 体 内 培养 去 制 造 复杂 材制 造零件尺寸达到 ２０ ｍ，制件效 率提 高 １０倍 。形
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ；ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
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 。近 ２０年来 ，增 材 制 造技 术 取 得 了快速 的发展 。快 速原 型制造 、增 材制造 、实体 自由 制造 等 ，各异 的 叫法 分别 从 不 同侧 面 表 达 了该 制 造 技术 的特点 。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
关键 词 ：增材 制造 ；发展 趋势 ；关键技 术 中 图分 类号 ：ＴＧ６６ 文献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１００９—２７９Ｘ（２０１２）Ｓ１—００２０—０３
Ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔｓ ｏｆ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉ Ｄｉｃｈｅｎ，Ｔ ｉａｎ Ｘｉａｏｙｏｎｇ，Ｗ ａｎｇ Ｙｏｎｇｘｉｎ，Ｌｕ Ｂｉｎｇｈｅｎｇ （Ｘｉ’ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）
建筑 信息 ： １
《电加工与模具》摸 ２３０ １２年增刊１ 耋兰
航 航 天 ９ ９％
嗣 赞 品 ／电 ｒ ２０ ６％
图 １ 应 用 行 业 状 况
图 ２是快 速 成 形技 术 的主 要应 用 功 能 的 比例 。 它包 括 ：① 直 观 展 具 ：用 于 工 程 师 ，设 计 师 ，工具 制 造者 ，建 筑 师 ，医学 专 家 与 用 户 沟 通 交 流 的辅 助 工 具 ；② 展示 模 型 ：如 地 理 信 息 系 统 模 型 ；③ 功 能模 型 ；④ 装 配模 型 ；⑤ 快 速 模具 原 型 ：如硅 橡 胶模 具 ； ⑥ 金 属铸 造 模 型 ；⑦ 工 模 具 部件 ；⑧ 直 接 数 字 陕 速制 造 ：如定 制化 零件 ，替代 物零 件 等 。
科 研／教 育 其 他
５ ４％ ２ ９％
冉 观 教Байду номын сангаас具
１２ Ｏ％
能 模 型 ９ ３％
１２ ｊ
ｌｊ ％
图 ２ 主 要 应 用 功 能 的 比例
世 界上 许 多 国家 与地 区都 在 开发或 应用 增材 制
造 技术 。增 材 制造 系统 的数量 一定 程度 上表 现 了 国
３ 关 键 技 术
增 材 制 造有 广 阔的发 展 前 景 ，但 也 存 在 巨大 的 挑 战 。 目前 最大 的难题 是 材料 的物理 与化 学性能 制
约 了其 实现 技术 。如 ：在成 形材 料上 ，目前 主要是 有 机 高 分子材 料 和金属 材料 。金属 材料 直接 成形是 近 十多 年 的研 究 热点 ，正逐 渐 向工 业应 用 ，难 点在 于如
（３）向组 织 与结构 一体 化 制造 发展 。实现从 微 观组 织到 宏观 结 构 的 可控 制 造 。如 ：在 制 造 复合 材 料零 件 中 ，将 复合 材 料组 织 设 计 制造 与外 形 结 构设 计 制造 同步完 成 ，从 而 实现结 构体 “设计 一材 料 一制 造”的一体 化 。美 国 正在 开 展 梯 度材 料 结 构 的人 工 关节 、陶瓷涡 轮 叶片等零 件增 材制 造 的研 究 。
《电加工与模具》２０１２年增刊 １
综述 ·专 稿
增 材 制 造 技 术 的 发 展
李 涤 尘 ，田小 永 ，王永 信 ，卢 秉 恒
（西安 交通大 学机械 制造 系统工 程 国家重点 实验室 ， 快速 制造 国家工程 研究 中心 ，陕西 西安 ，７１００４９）
摘 要 ：增材制 造技 术是 近 ３０年 快速发 展 的特种 加 工技 术 ，其优 势在 于三 维 结构 的快 速 和 自由 制造 ，被 广泛应 用 于新 产品 开发 、单件 小批 量 制造 。通 过对 增材 制 造技 术 设备 和 应 用情 况 的介 绍 ， 阐述 了我 国增材 制造技 术 的发展趋 势和 关键技 术 。未 来增 材制 造技 术将 向 着三 个 方 向发展 ：一 是 日常 消费品制 造方 向 ；二是 功 能零 件制 造方 向 ；三是 组 织与结 构一体化 制造 方 向。
图 ３ 各 国 增 材 制造 装 备 系统 的数 量
（２）向功 能零 件制造 发 展 。采用 激 光或 电子 束 直接 熔化金 属 粉 ，逐层 堆 积金属 ，形成 金属 直接成 形 技术 。该技 术 可直 接 制 造 复 杂结 构 金 属 功能 零 件 ， 制件 力学 性能 可达 到锻 件性 能指标 。进 一步 的发展 方 向是 陶瓷零 件 的快速 成形技 术 和复合 材料 的快 速 成 形 技 术 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｎｏｎ—ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍ ａｃｈｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｃａｌｌｅｄ ｒａｐｉｄ ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｒａｐｉｄｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｓｔ ３０ ｙｅａｒｓ．Ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎｃｌｕｄｅ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ａｎｄ ｆｒｅｅ—ｆｏｒｍ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｄｉｍ ｅｎｓｉｏｎａｌ ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔｓ． Ｉｔ ｗａｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ｎｅｗ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ—ｐｉｅｃｅ ａｎｄ ｓｍａｌｌ— ｂａｔｃｈ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｗｅｒｅ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｐａｐｅｒ ｂｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ．ＡＭ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｌｌ ｄｅｖｅｌｏｐ ｉｎ ｔｈｒｅｅ ａｒｅａｓ ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｇｏｏｄｓ， ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｐａｒｔｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｍａｃｒｏ ＆ ｍｉｃｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．
综 述 ·专 稿
降 低 到 ２０．６％；机 动 车 领 域 从 １９．１％ 降 低 到 １７．９％ ；研 究 机 构 为 ７．９％ ；医 学 和 牙 科 领 域 从 １３．６％增 加 到 １５．９ ％；工业 设 备 领 域 为 １２．９ ％； 航 空航 天领 域 为 ９．９ ％。在 过去 几 年 中 ，医学 和 牙 科 是快 速成 形 制造技 术 的第 三大应 用领 域 。
收 稿 日期 ：２０１１—１０—２０
第 一 作 者 简 介 ：李 涤 尘 ，男 ，１９６４年 生 ，教 授 。
一
２０ 一
结构 的产 品 ，其制 造 的速度作 用越显 著 。
１ 发 展 状 况
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 。美 国专 门从 事增 材制 造技 术 的技 术 咨询 服 务协 会 （Ｗｏｈｌｅｒｓ）在 ２０１１ 年 度报告 中 ，对 各行业 的应用情况进 行 了分 析。 图 １ 是过去 ３年 快速 成形 技术 应用 的产 业领 域状 况 。消 费 商 品和 电子领 域仍 占主导地 位 ，但 比例从２３．７％
组织 器官 。关键技 术 的研发将 有力 地推 动增材 技术 的 发 展 。 ３．１ 精 度 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 。现 有 的增 材制 造 方 法 中 ，多采
家 的 经 济 活 力 与 创 新 能 力 。 图 ３是 自 １９８８～ ２０１０
年 ，主 要 国 家 和 地 区 的 ＡＭ 设 备 的 数 量 情 况 。美 国 、日本 、德 国 、中国成为 主要 的设 备拥 有 国 。
２ 发 展 趋 势
增 材制 造技 术发 展趋 势有 三个 方 面 ： （１）向 日常消 费 品制造 方 向发 展 。三 维 打 印技 术是 国外 近年来 的发 展 热 点 ，其 设 备称 为 三维 打 印 机 ，将 其作 为计 算 机 一个 外 部 输 出设 备 而 应 用 。它 可直 接将计 算 机 中的三 维 图形 输 出为 三维 的塑料 零 件 。在工业 造 型 、产 品创 意 、工艺 美术 等方 面有着 广 泛 的应用 前景 和 巨大 的商业 价值 。
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《电加工与模具》２０１２年增刊１
综述 ·专 稿
何提 高精度 。新 的研 究方 向是用增 材制 造技术 直接 增 材制造 与切削 制 造结 合 的复 合关 键 技 术 ，发 挥各
把软组 织材 料 （生 物基 质材 料 和 细胞 ）堆 积起 来 ，形 工 艺方法 的其优 势 ，提高制 造效 率。发 展 目标是 ：增 成类 生命体 ，经过 体 外 培养 和 体 内 培养 去 制 造 复杂 材制 造零件尺寸达到 ２０ ｍ，制件效 率提 高 １０倍 。形
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ；ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
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 。近 ２０年来 ，增 材 制 造技 术 取 得 了快速 的发展 。快 速原 型制造 、增 材制造 、实体 自由 制造 等 ，各异 的 叫法 分别 从 不 同侧 面 表 达 了该 制 造 技术 的特点 。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
关键 词 ：增材 制造 ；发展 趋势 ；关键技 术 中 图分 类号 ：ＴＧ６６ 文献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１００９—２７９Ｘ（２０１２）Ｓ１—００２０—０３
Ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔｓ ｏｆ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉ Ｄｉｃｈｅｎ，Ｔ ｉａｎ Ｘｉａｏｙｏｎｇ，Ｗ ａｎｇ Ｙｏｎｇｘｉｎ，Ｌｕ Ｂｉｎｇｈｅｎｇ （Ｘｉ’ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）
建筑 信息 ： １
《电加工与模具》摸 ２３０ １２年增刊１ 耋兰
航 航 天 ９ ９％
嗣 赞 品 ／电 ｒ ２０ ６％
图 １ 应 用 行 业 状 况
图 ２是快 速 成 形技 术 的主 要应 用 功 能 的 比例 。 它包 括 ：① 直 观 展 具 ：用 于 工 程 师 ，设 计 师 ，工具 制 造者 ，建 筑 师 ，医学 专 家 与 用 户 沟 通 交 流 的辅 助 工 具 ；② 展示 模 型 ：如 地 理 信 息 系 统 模 型 ；③ 功 能模 型 ；④ 装 配模 型 ；⑤ 快 速 模具 原 型 ：如硅 橡 胶模 具 ； ⑥ 金 属铸 造 模 型 ；⑦ 工 模 具 部件 ；⑧ 直 接 数 字 陕 速制 造 ：如定 制化 零件 ，替代 物零 件 等 。
科 研／教 育 其 他
５ ４％ ２ ９％
冉 观 教Байду номын сангаас具
１２ Ｏ％
能 模 型 ９ ３％
１２ ｊ
ｌｊ ％
图 ２ 主 要 应 用 功 能 的 比例
世 界上 许 多 国家 与地 区都 在 开发或 应用 增材 制
造 技术 。增 材 制造 系统 的数量 一定 程度 上表 现 了 国
３ 关 键 技 术
增 材 制 造有 广 阔的发 展 前 景 ，但 也 存 在 巨大 的 挑 战 。 目前 最大 的难题 是 材料 的物理 与化 学性能 制
约 了其 实现 技术 。如 ：在成 形材 料上 ，目前 主要是 有 机 高 分子材 料 和金属 材料 。金属 材料 直接 成形是 近 十多 年 的研 究 热点 ，正逐 渐 向工 业应 用 ，难 点在 于如
（３）向组 织 与结构 一体 化 制造 发展 。实现从 微 观组 织到 宏观 结 构 的 可控 制 造 。如 ：在 制 造 复合 材 料零 件 中 ，将 复合 材 料组 织 设 计 制造 与外 形 结 构设 计 制造 同步完 成 ，从 而 实现结 构体 “设计 一材 料 一制 造”的一体 化 。美 国 正在 开 展 梯 度材 料 结 构 的人 工 关节 、陶瓷涡 轮 叶片等零 件增 材制 造 的研 究 。
《电加工与模具》２０１２年增刊 １
综述 ·专 稿
增 材 制 造 技 术 的 发 展
李 涤 尘 ，田小 永 ，王永 信 ，卢 秉 恒
（西安 交通大 学机械 制造 系统工 程 国家重点 实验室 ， 快速 制造 国家工程 研究 中心 ，陕西 西安 ，７１００４９）
摘 要 ：增材制 造技 术是 近 ３０年 快速发 展 的特种 加 工技 术 ，其优 势在 于三 维 结构 的快 速 和 自由 制造 ，被 广泛应 用 于新 产品 开发 、单件 小批 量 制造 。通 过对 增材 制 造技 术 设备 和 应 用情 况 的介 绍 ， 阐述 了我 国增材 制造技 术 的发展趋 势和 关键技 术 。未 来增 材制 造技 术将 向 着三 个 方 向发展 ：一 是 日常 消费品制 造方 向 ；二是 功 能零 件制 造方 向 ；三是 组 织与结 构一体化 制造 方 向。
图 ３ 各 国 增 材 制造 装 备 系统 的数 量
（２）向功 能零 件制造 发 展 。采用 激 光或 电子 束 直接 熔化金 属 粉 ，逐层 堆 积金属 ，形成 金属 直接成 形 技术 。该技 术 可直 接 制 造 复 杂结 构 金 属 功能 零 件 ， 制件 力学 性能 可达 到锻 件性 能指标 。进 一步 的发展 方 向是 陶瓷零 件 的快速 成形技 术 和复合 材料 的快 速 成 形 技 术 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｎｏｎ—ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍ ａｃｈｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｃａｌｌｅｄ ｒａｐｉｄ ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｒａｐｉｄｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｓｔ ３０ ｙｅａｒｓ．Ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎｃｌｕｄｅ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ａｎｄ ｆｒｅｅ—ｆｏｒｍ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｄｉｍ ｅｎｓｉｏｎａｌ ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔｓ． Ｉｔ ｗａｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ｎｅｗ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ—ｐｉｅｃｅ ａｎｄ ｓｍａｌｌ— ｂａｔｃｈ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｗｅｒｅ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｐａｐｅｒ ｂｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ．ＡＭ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｌｌ ｄｅｖｅｌｏｐ ｉｎ ｔｈｒｅｅ ａｒｅａｓ ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｇｏｏｄｓ， ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｐａｒｔｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｍａｃｒｏ ＆ ｍｉｃｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．
综 述 ·专 稿
降 低 到 ２０．６％；机 动 车 领 域 从 １９．１％ 降 低 到 １７．９％ ；研 究 机 构 为 ７．９％ ；医 学 和 牙 科 领 域 从 １３．６％增 加 到 １５．９ ％；工业 设 备 领 域 为 １２．９ ％； 航 空航 天领 域 为 ９．９ ％。在 过去 几 年 中 ，医学 和 牙 科 是快 速成 形 制造技 术 的第 三大应 用领 域 。
收 稿 日期 ：２０１１—１０—２０
第 一 作 者 简 介 ：李 涤 尘 ，男 ，１９６４年 生 ，教 授 。
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２０ 一
结构 的产 品 ，其制 造 的速度作 用越显 著 。
１ 发 展 状 况
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 。美 国专 门从 事增 材制 造技 术 的技 术 咨询 服 务协 会 （Ｗｏｈｌｅｒｓ）在 ２０１１ 年 度报告 中 ，对 各行业 的应用情况进 行 了分 析。 图 １ 是过去 ３年 快速 成形 技术 应用 的产 业领 域状 况 。消 费 商 品和 电子领 域仍 占主导地 位 ，但 比例从２３．７％
组织 器官 。关键技 术 的研发将 有力 地推 动增材 技术 的 发 展 。 ３．１ 精 度 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 。现 有 的增 材制 造 方 法 中 ，多采
家 的 经 济 活 力 与 创 新 能 力 。 图 ３是 自 １９８８～ ２０１０
年 ，主 要 国 家 和 地 区 的 ＡＭ 设 备 的 数 量 情 况 。美 国 、日本 、德 国 、中国成为 主要 的设 备拥 有 国 。
２ 发 展 趋 势
增 材制 造技 术发 展趋 势有 三个 方 面 ： （１）向 日常消 费 品制造 方 向发 展 。三 维 打 印技 术是 国外 近年来 的发 展 热 点 ，其 设 备称 为 三维 打 印 机 ，将 其作 为计 算 机 一个 外 部 输 出设 备 而 应 用 。它 可直 接将计 算 机 中的三 维 图形 输 出为 三维 的塑料 零 件 。在工业 造 型 、产 品创 意 、工艺 美术 等方 面有着 广 泛 的应用 前景 和 巨大 的商业 价值 。