发布时间：2020-12-16 10:32:00
增材制造又称“3d打印”，是以计算机三维设计模型为基础，与传统的材料减量制造技术（原材料去除、切割、装配的加工方式）完全相反，并通过软件分层离散和数控成型系统，将金属粉末、陶瓷粉末、塑料和细粉通过激光束和热熔喷嘴单元结构等特殊材料层层叠加粘合，终叠加成型。三维实体模型的制造方法与相应的数字模型完全一致。
增材制造又称“3d打印”，是以计算机三维设计模型为基础，与传统的材料减量制造技术（原材料去除、切割、装配的加工方式）完全相反，并通过软件分层离散和数控成型系统，将金属粉末、陶瓷粉末、塑料和细粉通过激光束和热熔喷嘴单元结构等特殊材料层层叠加粘合，终叠加成型。三维实体模型的制造方法与相应的数字模型完全一致。
3d打印通过对材料进行加工并逐层堆放，大大降低了制造的复杂性。任何形状的零件都可以直接从计算机图形数据中生成，使得生产制造可以扩展到更广泛的生产人群中。
3d作为一种具有代表性的制造工艺组合，将对制造业产生深远的影响。
根据耗材和成型原理的不同，主流3d打印技术根据耗材和成型原理的不同，分为金属和非金属添加剂制造工艺，对应不同的打印原理和工艺。
金属3d打印技术的原理主要分为粉末床选择性熔融和定向能量沉积两大类。利用这两种金属三维打印技术可以制造出符合锻造标准的金属零件。
粉末床选择性熔化技术可分为激光选择性熔炼（slm）和电子束选择性熔炼（ebsm）；定向能量沉积可分为激光网成形技术（lens）、电子束熔丝沉积技术（ebdm）和电弧添加剂制造技术（waam）。
粉末床选择性熔化技术可以打印出极其复杂的结构，特别是复杂的内腔结构，这是传统工艺无法实现的。它主要应用于航天复杂部件、医用植入物和保形冷却模具中，对减重、快捷传热、准确的密度和模数匹配要求较高。适用于小批量和定制化生产特点。
由于成品的力学性能超过铸件，甚至部分零件达到锻件的要求，已成为应用广泛的金属三维打印技术。
其主要缺点是印刷效率低、难以印刷大尺寸（米级）零件、超细球形金属粉末成本高。
选择性激光熔凝（selective laser melling，slm）技术是根据激光逐层熔化和烧结固体金属粉末成形所设定的参数。
其工作原理是：首先在工作平台上铺设一层金属粉末材料，将物体的三维数据转换成一层截面的二维数据，并传输到打印机。
在计算机的控制下，激光束根据截面形状对粉末进行照射和加热，直至粉末完全熔化，形成固体零件的横截面层。
当一层烧结完成后，降低截面层的高度，然后铺设一层粉末进行下一层烧结，这一过程逐层循环，直到整个物体成型。
slm技术的代表公司有德国eos公司、美国ge添加剂制造公司、德国slm solutions、铂金公司等，根据公司公告，德国eos设备用于制造spacex新一代dragonv2载人飞船的superdraco发动机。通过slm技术，制造出冷却通道、喷嘴、节流阀等复杂度极高的零件。其强度和韧性能满足火箭发动机在极端高温高压环境下工作的要求。
ge添加剂制造公司已印刷了30000多个采用slm技术的喷气燃料喷嘴，已应用于leap系列发动机（包括中国c919采用的leap-1c发动机），满足航空发动机轻量化、高强度、耐腐蚀、耐高温的要求，使用寿命提高了4倍。
ebsm（electronic beam selective melling）技术的原理与slm相似，但ebsm在真空环境中使用电子束作为输出热源。
与激光相比，电子束更容易获得，可以降低部分加工成本。同时，还可以限制真空工作环境，保证钛合金、铝合金等许多活性金属在加热过程中不易氧化。
定向能量沉积技术是一种利用聚焦热能熔融材料的附加制造工艺，即聚变沉积。它与下游应用中的粉末床选择性熔炼技术形成了互补关系。
定向能量沉积技术可以使高功率激光器达到每小时千克的印刷效率。印刷尺寸范围大，便于多种材料印刷。具有对航空发动机叶片等高附加值零件进行原位修复的功能，采用粉末床选择性熔炼技术难以实现，避免了拆装等停机损失。
该技术的缺点是印刷件结构复杂度低，加工余量大。因此，与传统制造技术相比，它在下游应用中不具有明显的不可替代性，如粉末床选择性熔炼技术。目前技术成熟度和设备自动化程度不高。
激光工程净成形（lens）早由美国sandia**实验室提出和研究。又称激光同步送粉技术或激光金属沉积技术。铂金的实际控制人之一黄卫东将其命名为l***（激光固体成形）。《**激光制造技术发展规划》（简称《2016年**激光制造技术网》）。
透镜技术的原理是：聚焦的激光束按照预定的路径运动，粉末喷嘴直接将金属粉末输送到固体基底上激光光斑形成的熔池中，使其从点到线、从线到面凝固，从而完成一个层段的印刷。通过这种方式，零件和零件的构建接近实体模型。
ebdm（electronbeamdirectmanufacturing）是电子束焊接技术与快速成型技术的结合。
在真空环境下，高能密度电子束轰击金属表面，在原沉积层或基体上形成熔池，电子束加热金属丝形成液滴。随着工作台的移动，液滴沿着一定的路径一个一个地沉积到熔池中，然后逐层堆积，直到金属零件被制造出来。
waam（wirearcaditivemanufacturing）技术是利用mig、tig、pa等焊机，通过添加焊丝来设定成形路径，实现从层到金属零件的近净成形。
该方法利用低成本电弧代替激光和电子束作为熔化金属的热源。因此，它具有印刷效率高、成本低、便于打印数米的零件，适用于激光熔覆技术难以制造的高反射铝合金。
由于与弧焊工艺具有良好的兼容性，使弧焊专业人员更容易掌握该技术。这项技术已成为大规模、快捷率、低成本的3d打印技术发展快的方向，并正在迅速进入大规模的工业应用领域。
根据wohlersreport2020，从1993年到2012年，受低性能和窄应用的限制，3d打印市场一直处于低迷状态。2012年，全球3d打印市场初次突破20亿美元，随后由于3d打印机性能提升和应用范围扩大，3d打印进入快速发展阶段。
根据德勤发布的2019年技术、媒体和电信行业预测，全球3d打印市场正从塑料印刷转向金属印刷。塑料适用于原型和一些终零件，但3d打印机应瞄准万亿美元的金属零件制造市场。
我国附加材料制造业起步晚于欧美**，还存在工业化不足、高等金属材料短缺等短板。然而，近年来，该行业呈现出快速增长的态势。
工信部等部门2017年发布的《附加材料制造业发展行动计划（2017-2020年）》明确提出，到2020年，我国增材制造业年销售收入有望超过200亿元，年增长率超过30%。
2019年，全球3d打印市场主要集中在北美、欧洲和亚太地区。全球添加剂制造业已基本形成以欧美等发达**和地区为主导，赶超亚洲**和地区的发展趋势。
3d打印行业的竞争主要分为技术之间的竞争和企业之间的竞争。在产业发展初期，各种技术都是独立开发的，市场相对独立。随着技术的发展和应用的扩大，不同的技术开始竞争。
随着产业整合的加剧，单一技术企业的数量逐渐减少，技术之间的竞争逐渐转变为少数几家拥有多种技术的企业之间的竞争。
目前，3d打印行业内的竞争主要集中在设备制造商，他们也提供3d打印相关服务。
根据沃勒报告20202019，stratasys、markforged和3dsystems是3d打印设备（包括金属和非金属）市场份额前三名的制造商。
我国添加剂制造技术在上世纪90年代初得到了科技部863计划和973计划的支持，总体科研技术水平非常接近**先进水平，其中金属高性能添加剂制造技术处于**先进水平。
目前，我国在金属添加剂领域已取得了许多成果，如西安铂业、江苏永年激光、湖南华曙高新等，国内金属添加剂领域领导团队包括华南理工大学（广州雷佳添加剂技术有限公司）杨永强教授和北京航空航天大学（北京宇鼎添加剂制造研究院有限公司）王华明团队。