增材制造技术现状与产业前景_精选

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2、产业前景 本文内容：摘要：增材制造技术是由传统减材制造技术发展创新而来, 但是不能完全取代减材制造, 只能弥补减材制造中的一些不足之处。本文通过介绍增材技术的发展现状, 分析了其未来的发展前景, 希望能够有效提升我国制造领域的水平。关键词：增材制造技术；现状；产业前景我国是工业大国, 制造能力较强, 增材制造技术在国内制造领域被广泛应用, 有着多种优势, 包括制造周期较短、操作较为简单、制造成本较低等等。增材制造技术的核心是通过高等数学中的微积分概念形成的三维实体, 有着多种优势, 能够结合信息技术、激光技术等为一体, 涉及到多个科学领域, 增材制造技术不用传统制造技术, 加工工序极为简单,

3、通过三维设计数据显示在一台设备上, 就能够制造非常精准的零件形状, 并且对于外形较为复杂的零件也能够实现自由制造1, 从而能够有效解决传统中复杂结构零件的成形问题, 并且增材制造技术效率较高, 增材技术的工艺有很多种, 具体见表1。1增材制造技术的现状从国际发展现状而言, 增材制造技术起始于20世纪70年代末, 由美国最先研究、发明而来, 20世纪80年代左右, 不断涌现出新型的制造工艺技术, 例如：光固化成型法、快速成型机、分层实体制造法等等, 直到20世纪90年代, 增材制造技术已经接近成熟, 国际中很多公司对新型材料进行研究, 增材制造技术也在发展中不断创新。从国内发展现状而言, 我国对

4、增材制造的研究主要通过两个方面体现, 一方面是提高增材制造的成形质量, 另一方面是提高增材制造的速度和效率, 为了能够实现这两个目标, 就要减少零件制造过程中的精度差异大和变形严重的情况, 我国清华大学、华中科技大学、西安交通大学、南京航空航天大学在增材制造技术研究中对零件的精度和零件变形问题相继提出了优化策略2, 从而使我国的增材制造技术得到了重大的突破, 制造过程中更加成熟, 但与发达国家比较, 我国增材制造技术仍然存在很多不足之处。增材制造技术在我国多个制造领域被广泛应用, 主要体现在机械制造领域。机械加工分为很多种, 目前, 增材制造技术可以大致分为激光增材制造技术、电子束增材制造技术

5、和电弧增材制造技术三种。2增材制造技术中存在的问题增材制造技术在不断发展中由原型件发展到结构功能件再到智能零部件, 其中任何一个发展时期, 所用的技术都是相通的、具有共性的, 因此在不断发展中, 还要继续创新和突破。2.1增材制造技术中的原材料制备技术当前, 大部分工艺采用的材料普遍是粉末和私材, 其中粉末材料最为常见, 粉末材料对颗粒的形状和粒度分布都有较高的要求, 成形件对金属粉末中的含氧量和含碳量有着密切的联系, 用雾化的方法对金属粉末进行制备, 能够使粉末材料的粒度分布较为均匀, 当前我国制造领域对这种技术已经广泛使用。2.2增材制造技术中的材料成形控制技术增材制造的实际意义就是将零散

6、的制造过程进行集中变为整体制造, 在这个制造过程中, 要通过原材料之间的互相结合才能完成, 因此在进行这项工作时3, 往往会出现一些物理变化和化学变化, 金属材料在成形过程中, 需要进行快速融化和快速凝固这一过程, 由于操作过程中温度时而过高时而过低, 导致零件表面会出现小孔或者缝隙, 因此, 材料成形控制技术对这一现象有了很大的改善。2.3增材制造技术中的高效制造技术增材制造行业在发展过程中将成形件的尺寸和精确度作为重要突破方向, 但实际发展过程中, 想要实现这两个方向有很大的难度, 当前, 铺粉设备一般较为单一, 由于光束通过振后镜对粉末材料的控制只能局限在一定范围内, 因此要有效提高光学

7、部件的精度。另外, 增材制造技术不同于传统中其他的涂层技术, 其中任何一个环节的土层平整度都会影响成型件的整体质量, 因此, 需要通过完善设备对其进行优化。2.4增材制造技术中的支撑技术形状较为复杂的成型件需要支撑结构, 但是在操作过程中, 支撑结构在后期需要进行拆除, 因此支撑结构的设计是一项难度较大的挑战, 在制造过程中4, 最好尽量减少支撑结构的使用, 因为在部分制造过程中, 支撑部分会影响部件的内应力分布, 从而发生成型件变形的现象。2.5增材制造技术中的软件编程技术增彩技术的特点是对各结构复杂的零件进行个性化定制, 但是想要符合工业的生产需求, 还要充分考虑零部件的质量问题, 要做到

8、每个零件都能达标, 也就是需要生产质量具有可靠性, 上文对增材制造技术中的应急条件有了基本概述, 增材制造技术还有一项较为重要的技术是软件变成技术, 发达国家的设备在生产过程中自带工艺参照条件, 所以不需要设置变成, 也能够有效保证零件质量的稳定性, 因此国内要针对这方面进行进一步提高。3需要不断研究和突破的方面1）为了能够顺应市场的需求, 要突破依靠设备供应商提供成形材料这一现状, 打破受制于供应商造成的成形材料有限问题。2）当前社会成形金属功能部件在各个制造领域被广泛应用, 但是成形材料的类型还不能充分满足这些领域的需求。因此需要在发展中不断拓宽和研发。3）成型件和CNC机加工出的零件尺寸

9、和精度有很大差异。4）快速成型机的制造成本过高, 不利于市场发展。增材技术的发展能够促进制造业减少生产成本, 缩短制造工期5, 因此能够促进增材制造技术的进一步发展。4增材制造技术的发展前景随着各个领域对增材制造技术的广泛应用, 促使增材制造市场的规模不断壮大, 但是增材制造技术的发展实践较短, 当前仍然处于发展中阶段, 技术本身还需不断创新和提高, 具体可以从三个方面进行分析：第一, 增材制造技术和其他工艺技术相比, 生产成本较高, 另外与传统中切削加工技术相比, 产品生产中的尺寸和质量也有着明显的差异性；第二, 工业生产所需的材料太过广泛, 成形材料具有一定的局限性；第三, 快速成型机制造

10、成本过高, 不利于市场推广和发展。我国对增材制造技术的使用较为滞后, 因此装备和材料等与发达国家相比还存在较大的差距, 所以要加强重视增材制造技术的发展, 尤其要注重金属增材制造技术的研发, 根据当前增材制造技术的发展速度而言, 后续3年是增材制造技术创新的关键时期, 从而能够使我国增材制造的产值越来越高, 为了能够尽快实现这一目标, 我国当前高度重视增材制造技术的研究和发展。通过提高领军机构的成形精度和表面质量, 是优化增材制造技术的重点内容, 精度和表面质量影响成形件的整体质量, 所以要加强提高成形精度和表面质量, 是增材制造技术未来发展的必然趋势。另外, 经济实用的增材制造设备对增材制造

11、技术的发展也有着很大作用。西安交通大学的研究人员研发出一种新型系统, 能够有效降低制造成本及成型件的生产制造受材料影响程度, 所以增材制造技术为了能够在市场中有长远的发展, 就要研发新型的高能材料降低制造材料成本, 并且要积极响应我国倡导的“绿色制造”理念6, 绿色理念决定了能否实现增材制造技术在市场中的可持续发展目标, 清洁、无污染的增材制造技术是未来发展的必然趋势。5结语增材制造技术在发展过程中得到不断创新和研发, 有着多种独特优势, 包括材料利用率较高、设计制造成本较低等等, 在制造领域被广泛应用。我国是制造业大国, 但研发能力较弱, 而增材制造技术能够有效提升我国研发产品的效率, 因此应加强重视对增材制造技术的研发并积极推广, 有效提升我国制造领域的水平, 将我国发展为领先世界的工业技术强国。参考文献1Chris