增材制造国内外发展状况

增材制造〔3D打印〕技术国内外进展状况--2022-07-09一、概述Manufacturing，AM〕CAD设计数据承受材〔切削加工80年月末增材制造技术逐步进展，期间也被称为材料累加制造〔MaterialIncreseManufacturing、〔RapidPrototypin分层制造〔LayeredManufacturin、实体自由〔SolidFree-formFabrication、D打印技术〔3DPrinting〕等。名称各异的叫法分别从不同侧面表达了该制造技术的特点。3D打印有明确的CAD数据将材料连接制作物体的过程，相对于减法制造它通常是逐层累加过程。3D打印是指承受打印头、喷嘴或其它打印技术沉积材料来制造物体的技术，3D打印也常用来表示“增材制造”技术，在特指设备时，3D打印是指相对价格或总体功能低端的增材制造设备。增材制造技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，利用三维设计数据在一台设备上可快速而准确地制造出任意简单外形的零件，从而实现“自由制造”，解决很多过去难以制造的简单构造零件的成形，并大大削减了加工工序，而且越是简单构造的产品，其制造的速度作用越显着形成了很多增材制造设备。目前已有的设备种类到达20多种。这一技术一消灭小批量的快速制造，这一技术特点打算了增材制造在产品创中具有显着的作用。美国《时代》周刊将增材制造列为“美国十大增长最快的工业”，英国《经济“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”，202239日提出进展美国振兴制造业打算，向美制造创国家网络10亿美元重振美国制造业打算“增材制造”3000万美元，企业发的增材制造技术与产品，使美国成为全球优秀的增材制造的中心，架起“根底争辩与产品研发”之间纽带。美国政府已经将增材制造技术作为国家制造业进展的首要战略任务赐予支持。美国特地从事增材制造技术技术询问效劳的Wohlers协会在2022年度报告中，2022年增长率其中，设备材料：亿美元，增长%，效劳产值：亿美元，增长%，其进展特点是%%%%%；医学和牙科领域从%%%；航空航天领从%%。在过去的几年中，1988～2022其中，美国占全球总设备量的%，中国占%。估量2022年将增长25%至亿美元，2022年将到达60亿美元。〔生物基质材料和细胞制造简单组织器官。二、增材制造分类80内得到了快速进展。较成熟的技术主要有以下四种方法：光固化成形〔Stereolithography，SL〕〔LaminatedObjectManufacturing，DepositionModeling，FDM〕。叠层实体制造设备渐渐消落。其他几种方法渐渐向低本钱、高精度、多材料方面进展。SL工艺和材料昂贵，制造过程中需要设计支撑，加工环境气味重等问题。的层面信息通过每一层的轮廓来表示，激光扫描器的动作由这些轮廓信息点。维实体。SLS的特点是成形材料广泛，理论上只要将材料制成粉末即可成形。另外，SLS成形过程中，粉床充当自然支撑，可成形悬臂、内空等其他工艺难成形构造。但是，SLS技术需要价格较为昂贵的激光器和光路系统，本钱较其他方法高，肯定程度上限制了该技术的应用范围。易于推广。但是，该方法成形材料限制较大，并且成形精度相对较低，是限制该技术进展的主要问题。造以及桌面型3D打印设备。造〔LaserEngineeringNetShaping,LENS〕技术和基于粉末床的选择性激光熔化〔SelectiveLaserMelting,SLM〕及电子束熔化技术〔ElectronBeamMelting,可制造简单精细金属零件。LENSSLM技术利用高能束激光熔化预先铺在粉床上薄层粉末，逐层熔化积存成μm到几百μm。SLM制造的金属零件接近全致密，强度达锻件水平，精度可达0.1mm/100mm。该工艺的主要缺陷有金属球化、翘曲变形及裂纹等，还面临成形效率低、可重复性及牢靠性有待优化等问题。EBM与SLMEBM技术成形室必需为高真空，才能保证设备正常工作，这使得EBM整机简单度增大。造成系统污染；在电子束作用下粉末简洁溃散，因此需预热到800℃以上，使粉末预先烧结固化。实行预热后制造效率高，零件变形小，无需支撑，微观组织致当长一段时间，降低了零件的成形效率。应用于科研以及工业应用。随着桌面型3D打印技术〔Three-dimensionalprinting,3DP〕的产生和应用，增材制造技术的应用范围得到了极大扩展。3DPSLA类似于SLS用的粉末材料。假设承受液态树脂材料，则成形原理类似于SLA，但类似于SLS工艺，但原理不尽一样。先铺一层粉，由喷嘴依据截面外形喷一层粘以成形高性能功能零件，如金属零件等。三、增材制造技术进展历史国外进展历史第一阶段，思想萌芽1892Blanther在其专利中，曾建议用分层制造法构成地形图。1902年，CarloBaese在一项专利中提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理。1940年，Perera提出了切割硬纸板并逐层粘结成三维地形图的方法。直到20世纪80年月末，3D打印制造技术开头了根本性进展，消灭的专利更多，仅在1986-2022年间注册的美国专利就达24多项。其次阶段，技术诞生1986年美国的Hull制造了年Deckard制造了粉末激光烧结技术，简称SLS；1992年Crump制造了熔融沉积制第三阶段，装备推出1988年美国的3DSystems公司依据Hull的专利，生产出了第一台增材制造装备SLA250，开创了增材制造技术进展的纪元。在此后的十年中，增材制造技术蓬勃进展，涌现出了十余种工艺和相应的增材制造装备。1991年，美国Stratasys的FDM装备、Cubital的实体平面固化〔SGC，SolidGroundCuring〕装备和Helisys的LOM1992年，美国DTM公司〔3DSystems公司〕SLS装备研发成功。1994年，德国EOS公司推出了EOSINT型SLS装备。1996年，3DSystems使用喷墨打印技术，制造出其第一台 3DP装备Actua2100。同年，美国Zcorp公司也公布了Z402型3DP装备。总体上，美国在装备研制生产销售方面占全球的主导地位其进展水平及趋势根本代表了世界增材制造技术的进展历程欧洲和日本也不甘落后纷纷进展相关技术争辩和装备。香港和台湾比内地起步早，台湾大学研制了LOM装备，台湾各单位及军口SLA装备，香港生产力促进局和香港科技大学、香港理工大学、香港城市大学等机构拥有增材制造装备重点进展技术争辩与应用推广国内自大学为代表的争辩机构开头自主研制增材制造装备并在国内开展广泛应用。其备、华中科技大学研制的LOM和SLS装备以及清华大学的FDM装备最具代表性。第四阶段，大范围应用快速原型技术〔RapidPrototyping,RP〕。目前，“3D打印”这一更加亲民的概念被越来越多的人熟知。如今由于诸多快速原型和快速制造装备均以3D打印机示人，最早的3D打印已可被称为“经典3D打印技术”。“兴3D打印技术”可以直接制“快速原型”向“快速制造”的重要标志之一。2022年，德国成功研制了选择性激光可到达同质锻件水平。同时，电子束熔化〔EBM〕、激光工程净成形〔LENS〕/模传统制造工艺面临的难加工甚至是无法加工等制造难题。国内的进展历史学、华中科技大学、北京隆源公司等在典型的成形设备、软件、材料等方面争辩空航天大学、南京航空航天大学、上海交通大学、大连理工大学、中北大学、中展料光固化快速成形、金属熔敷制造、生物组织制造、陶瓷光固化成形争辩，建；北京航空航天大学和西北工业大学开展了金属熔敷成形技术争辩，中航625内的高校和企业通过科研开发和设备产业化转变了该类设备早期仰赖进口的局20多个效劳中心，设备用户遍布医疗、航空航天、汽车、军工、模具、电子电器、造船等行业。推动了属切削、铸、锻、焊、粉末冶金等制造技术相比，还有大量争辩工作需要进展，质量保证各个层次的争辩工作。近年的国外最进展2022年的增材制造设备市场连续近年的进展好形势，销售数目和收入的增加让销售商从中获益，进一步推动了美国股票价格的增长。2022年，增材制造技术通过主要出版物、电视节目，甚至电影的方式涌入公众的视野。2022年4月，在Materialise公司〔比利时〕的世界大会上，举办了一场时装秀，展出了快速成型制造的帽子和饰品。据调查，价格低于2022美元的设备多用于科学争辩或个人，对行业产值影Vancraen因其对快速成型行业的广泛奉献被授予行业成就奖。产业不断壮大ZCorp.3DSystem公司收购，还有Stratasys公司与Objet公司合并。Delcam公司〔英国〕收购了快速成型软件公司——FabbifySoftware公司〔德国〕的一局部3DSystems〔CAAlibre〕宣布该公司已经安装超过1000台的激光烧结成型机。11月初，3DsystemHuntsman公司〔德州，林地〕与光敏聚合物及数字快速灵顿市，这次兼并花费了亿美元。材料器件不断消灭：Objet公司公布了一种类ABS的数字材料以及一种名为VeroClear3DSystems公司也公布了一种名为Accura里马克，罕布什尔州〕也公布了一种可使蜡模铸造铸模更耐用的型材料它们正在制作聚醚醚酮〔PEEK〕颅骨植入物。利用CTMRI数据制作的光固PEEK材料植85％。20226月，Optomec公司〔墨西哥州，阿尔伯克基〕公布了一种可用于3D打印及保形电子的型大面积气溶胶喷射打印头。Optomec公司虽以生产透镜设备而为快速成型行业所熟电子〔MICE〕3D打印、太阳能电池以及显示设备领域。产品不断涌现2022年7Objet公司公布了一种型打印机——Objet260Connex，该种打印机可以构建更小体积的多材料模型。20227月，Stratasys公司公布了一种复合型快速成型机——Fortus250mc，该成型机可Stratasys公司还公布了一的型静态损耗材料——ABS-ESD7。20229打印机。这种单一材料打印机既可以作为一种工具箱使用〔1,200美元材料——MED610PolyJet系统。刚性材料主要面对医疗及牙科市场。3DSystem公司公布了一种基于覆膜传输成像的打印机1月，MakerBot〔布鲁克林，纽约〕推出了售价1759美元的机器MakerBotReplicator，与它的前身相比。该机器可以打印更大体积的模型，并且其次个塑料挤出机的喷头可以更换，从而挤出更多颜色的ABS或PLA。3DSystems公司推出了一种名Cube3D$1,3003D数字化设计库中下载3D模型的功能。国防Stratasys100uPrint3D国)公布了MAGICLF600有两个53DSystemsSolidworks的插件——Print3D3DSystemsProParts(俄勒冈州,波兰市)正式推出了一款彩色3D打印的照片浮雕。先输入数字照片，24ZPrinter3D照片浮雕。价格也从最初79美元的3D893D刻印图样。Stratasys公司和OptomecAerosolJet公司的技术〕的熔化沉积打印的机翼构造标准不断更：20227月，同期，美国试验材料学会〔ASTM〕的快F42公布了一种特地的快速成型制造文件〔AMF〕STL文F42ISO261将在快速成型制造领域进展合作，该合作将降低重复劳动量。此外，ASTMF42还公布了关于坐标系统与测试方法的标准术语。四、增材制造技术进展趋势向日常消费品制造方向进展。三维打印是国外近年来的进展热点。该设备本钱、高性能材料进展。向功能零件制造进展时向陶瓷零件的增材制造技术和复合材料的增材制造技术进展。向智能扮装备进展：目前增材制造设备在软件功能和后处理方面还有很多普及的保证。向组织与构造一体化制造进展。实现从微观组织到宏观构造的可把握造。例如在制造复合材料时，将复合材料组织设计制造与外形构造设计制造同步完性进展。场%，但是其间接作用和将来前景难以估量。增材制造优势在于制造周期短、适教育上具有宽阔进展空间。速制造技术，加快了产品设计速度。国外