增材制造技术 第2版 课件全套 吴超群 第1--7章 增材制造的发展历程 ---增材制造的主要应用领域.pptx

增材制造技术;;增材制造的定义及特点

增材制造、减材制造和等材制造的区别

增材制造的发展历程

;第一节增材制造的定义及特点;图1-1增材制造流程图

;

AM技术有以下优点：

（1）设计灵活性

AM技术的显著特征是它们的分层制造方法，这个方法可以创建任何复杂的几何形状。这与切削（减材制造）工艺形成对比，切削（减材制造）工艺由于需要工装夹具和各种刀具以及当制造复杂几何形状时刀具达到较深或不可见区域等原因会造成加工困难甚至无法加工成型。从根本上说，AM技术为设计人员提供了将选择性（多）材料精确地放置在实现设计功能所需位置的能力。这种能力与数字生产线相结合，就能够实现结构的拓扑优化，从而减少材料的用量。

（2）节省成本

目前的AM技术为设计师在实现复杂几何形状方面提供了最大的自由发挥空间。由于AM技术不需要额外的工具、不需要重新修复、不需要增加操作员的专业知识，甚至制造时间。因此使用AM技术时，零件的复杂性不会增加额外的成本。尽管传统的制造工艺也可以制造复杂部件，但其几何复杂性与模具成本之间仍存在直接的关系，如大批量生产时利润可达到预期。

;（3）尺寸精度

与原始数字模型相比，尺寸精度（打印公差）决定了最终推导的模型。在传统制造系统中，需要基于国家标准的一般尺寸公差和加工余量来保证零件的加工质量。大多数AM设备可用于制造几厘米或更大的部件时，具有较高的形状精度，但尺寸精度较差。尺寸精度在AM早期开发中并不重要，主要用于原型制作。然而，随着对AM技术制品的期望越来越高，对于AM制品的尺寸精度要求也越来越高。

（4）装配需要

AM技术能够直接生产几何形状，如果按常规生产，则需要组装多个部件。此外，可以使用AM生产具有集成机制的“单件组件”产品。

（5）生产运行时间和成本效益

一些常规工艺（如注塑成型），不管启动成本多少，批量生产都需要消耗大量的时间和成本。虽然AM工艺比注塑成型要慢得多，但是由于不需要进行生产启动的环节，所以它们更适合于单件小批量的生产。此外，按订单需求采用AM生产可以降低库存成本，也可能降低???供应链和交付相关的成本。通常，用AM制造部件时，浪费的材料很少。虽然由于粉末熔融技术中的支撑结构和粉末回收而产生一些废料，但是所购物料的量与最终的材料量的比率对于AM工艺来说非常低。;;1.2增材制造与减材制造的区别

按制造过程的形式分类可将制造过程分为增材制造、减材制造、等材制造（合成制造）三种，图1-2所示为三种基本制造工艺。

增材制造工艺是通过不断增加材料来获得最终形状，增材制造过程的最终产品与最初的原材料的质量相当，有时因为熔融凝固过程的化学反应甚至会导致质量增加。

减材制造工艺是将多余材料去除以得到最终形状，如毛坯通过车刀进行车削，得到与图样要求相符的合理工件。

等材制造工艺是将材料进行机械挤压或者形状约束以获得实际要求的形状，在加工过程中，并未减少或增加材料用量。

a）减材制造b）增材制造c）等材制造（合成制造）

图1-2三种基本制造工艺;常见的减材制造：大部分形式的机械加工、计算机数控加工（CNC）、其他传统加工（如铣削、磨削、钻孔、刨削、锯、电火花、激光切割等）。

常见的增材制造：光固化立体成型（SLA）、选择性激光烧结（SLS）、熔融沉积技术（FDM）、电子束熔融（EBM）等。

等材制造（合成制造）：有折弯、冲压成型、电磁成型、注塑成型、钣金板材弯面及塑造熔融液体固化成型等。

增材制造技术可以快速实现一些设计概念，将设计模型真实化，得到有形、可见的三维固体样品，称这种应用为快速成型技术。生产单件或小批量样品的本质是在非常短的时间内，不使用工具、夹具、模具和辅助材料来实现设计的实体化。快速原型技术主要用于新产品的快速开发

与注塑成型工艺相比，AM需要的固定成本更低，因为它不需要昂贵的模具。因此在小批量生产运行中，具有较好的成本效益。与减材制造加工工艺相比，AM的废料少，无材料研磨或打磨过程。据了解，与AM相关的金属制造应用中的废料与减材制造相比减少了40％。此外，95％~98％的废料可以在AM中回收利用。

;;1.3增材制造的发展

增材制造的出现最早可以追溯到20世纪80年代。最初，增材制造被用来制作产品的外观模型，材料仅限于塑料。

研究者在1996年至1998年期间对增材制造的出现和发展做了初步的归纳和分类，有关增材制造技术的专利也逐渐增多，其中PaulLDirnatteo在其专利中明确地提出了增材制造的基本思路如图1-3所示，先用轮廓跟踪器将三维物体转化成许多二维轮廓薄片，然后用激光