增材制造技術(shù)應(yīng)用就業(yè)前景增材制造技術(shù)應(yīng)用前景增材制造技術(shù)主要是通過計(jì)算機(jī)中生成零件的三維CAD模型，根據(jù)模型的尺寸數(shù)據(jù)采用激光熔覆的方式將零件的材料通過噴墨的形式逐層堆積起來形成立體零件的技術(shù)。增材制造工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適用范圍廣，可根據(jù)計(jì)算機(jī)內(nèi)零件三維圖的不同隨時(shí)改變制造零件的結(jié)構(gòu)、品種等，對于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料活性高、要求純度高的金屬零件的制造特別適用。增材制造技術(shù)使用的原材料主要有金屬和非金屬兩大類，同時(shí)在原材料中還添加其他材料進(jìn)行燒結(jié)、固化和熱熔覆。按照添加材料的不同增材制造技術(shù)可以分為：快速原型制造技術(shù)和高性能金屬構(gòu)件直接制造技術(shù)。與傳統(tǒng)的切削加工相比，增材制造技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)金屬材料零件制作過程的一步完成，其制造的過程是根據(jù)零件的三維CAD圖進(jìn)行的，因此與實(shí)際要求零件的尺寸精度相接近，后續(xù)的加工余量小，材料的利用率和生產(chǎn)效率都大幅的提高了。在使用增材制造技術(shù)的時(shí)候不需要大型的設(shè)備，可以為生產(chǎn)企業(yè)節(jié)約資源，同時(shí)制造時(shí)間短，具有較高的柔性可以根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)變化隨時(shí)改變。隨著增材制造技術(shù)的發(fā)展，鈦合金增材制造技術(shù)會在工程材料的各個(gè)方面得到應(yīng)用。鈦合金增材制造技術(shù)生產(chǎn)的鈦合金完全可以替換傳統(tǒng)鈦合金材料。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鈦合金材料的應(yīng)用范圍將不僅僅局限于航空航天、國防和醫(yī)療衛(wèi)生方面，鈦合金增材制造技術(shù)也會不斷的完善和發(fā)展。鈦合金增材制造技術(shù)才剛開始，他的發(fā)展還需要不斷改進(jìn)和完善，需要科研院校和機(jī)構(gòu)的共同努力。鈦合金增材制造技術(shù)必向著生產(chǎn)復(fù)雜化、高精度化、大型化以及低成本的方向發(fā)展。同時(shí)，增材制造技術(shù)也會在各個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的快速化，促進(jìn)中國制造業(yè)的快速發(fā)展，大力提高中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度。(一)鈦合金增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

增材制造技術(shù)最早于2001年開始應(yīng)用于美國的艦載殲擊機(jī)中，通過鈦合金增材制造技術(shù)生產(chǎn)出飛機(jī)的承力結(jié)構(gòu)件并應(yīng)用于航空生產(chǎn)。2011年英國的南安普頓通過增材制造技術(shù)生產(chǎn)出包括無人機(jī)的機(jī)翼、控制面板和艙門的整體框架。2012年之后，鈦合金增材制造技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用取得前所未有的發(fā)展，鈦合金零件不僅在飛機(jī)制造中得到廣泛的應(yīng)用，而且新型的鈦合金材料開始在火箭、航天飛機(jī)等航天設(shè)備中得到應(yīng)用，鈦合金增材制造技術(shù)生產(chǎn)的零件極大的減少了航天設(shè)備之間的焊縫數(shù)量，由于鈦合金的強(qiáng)度更高，使得航天設(shè)備的安全性大大提高。中國相關(guān)部門和科研院校也不斷的對鈦合金增材制造技術(shù)進(jìn)行研究，現(xiàn)在已經(jīng)在航空領(lǐng)域得到應(yīng)用。中國運(yùn)用鈦合金增材制造技術(shù)生產(chǎn)的飛機(jī)機(jī)翼和主承力構(gòu)件達(dá)到了相應(yīng)的技術(shù)要求并應(yīng)用于飛機(jī)制造。2013年北京航空航天通過鈦合金增材制造技術(shù)制造出了鈦合金飛機(jī)主承力構(gòu)件，通過了技術(shù)驗(yàn)證且進(jìn)行裝機(jī)評審，這使中國成為世界上首個(gè)掌握鈦合金飛機(jī)主承力構(gòu)件設(shè)計(jì)制造的國家，標(biāo)志著中國的鈦合金增材制造技術(shù)進(jìn)入世界的領(lǐng)先地位。(二)鈦合金增材制造技術(shù)在在國防領(lǐng)域的應(yīng)用

在國防武器生產(chǎn)的過程中，對武器的材料性能要求較高，零件的精密度也有較高的要求。美國海軍正在研究將增材制造技術(shù)設(shè)計(jì)到航空母艦上，將航母作為一個(gè)大型的武器生產(chǎn)工廠，根據(jù)需要和要求生產(chǎn)所需武器設(shè)備。同時(shí)美國的陸軍也在研發(fā)“移動(dòng)零件醫(yī)院”實(shí)現(xiàn)武器零件的快速修復(fù)和快速生產(chǎn)，滿足戰(zhàn)場的需要。中國也正在加緊鈦合金增材制造技術(shù)在國防領(lǐng)域應(yīng)用的研究，實(shí)現(xiàn)武器生產(chǎn)的快速化和精密化，推動(dòng)中國國防技術(shù)發(fā)展。(三)鈦合金增材制造技術(shù)在醫(yī)療器械中的應(yīng)用

現(xiàn)代醫(yī)療中，鈦合金技術(shù)已經(jīng)得到應(yīng)用，如人工關(guān)節(jié)。隨著醫(yī)療水平的提高，人們對于人工關(guān)節(jié)或者其他的復(fù)合材料在身體中的應(yīng)用也提出更高要求，這些應(yīng)用于人體的材料應(yīng)有更好的接觸性和相容性，同時(shí)還應(yīng)完成相應(yīng)的功能。鈦合金增材制造技術(shù)生產(chǎn)的人工關(guān)節(jié)確保關(guān)節(jié)具有良好的耐磨界面，同時(shí)能夠很好地與骨組織進(jìn)行容和，提高人工關(guān)節(jié)的質(zhì)量和醫(yī)療水平。目前鈦合金產(chǎn)品已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，這些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、品種多、批量小且性能要求高，傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造技術(shù)無法滿足這些產(chǎn)品要求，而增材制造技術(shù)能夠滿足鈦合金產(chǎn)品制造技術(shù)和性能要求，因而得到廣泛應(yīng)用。在“2023中國增材制造產(chǎn)業(yè)高峰論壇”上，中國工程院院士盧秉恒以“中國增材制造技術(shù)發(fā)展趨勢及應(yīng)用”為主題發(fā)表了演講，詳細(xì)闡述了中國增材制造技術(shù)的應(yīng)用方向及未來發(fā)展趨勢，同時(shí)指出了中國增材制造技術(shù)發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)。盧秉恒院士

增材制造對于中國制造而言非常需要，因?yàn)橹袊髽I(yè)的制造能力往往很強(qiáng)，但是產(chǎn)品的開發(fā)能力嚴(yán)重不足，而增材制造可以為我們補(bǔ)足這個(gè)短板，它可以先把我們的設(shè)計(jì)利用很短的流程進(jìn)行迭代，作出樣機(jī)、評價(jià)、分析，確定了設(shè)計(jì)之后再進(jìn)行生產(chǎn)。增材制造最近幾年發(fā)展非常快，年增長率幾乎在百分之二十幾到百分之四十幾。其中，F(xiàn)DM尤其迎合了創(chuàng)客的需要和教育的需要，發(fā)展非?？?。SLA在產(chǎn)品開發(fā)中發(fā)揮了重要作用。對大型金屬結(jié)構(gòu)件來說，用絲材進(jìn)行熔化堆積可能是更好的方法，它的能源可以是激光的，也可以是電子束的，也可以是電弧的，就像傳統(tǒng)的電焊一樣。這個(gè)技術(shù)已經(jīng)可以做到尺寸大于2米、5米，甚至已經(jīng)做到8米。我們實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)做到2米，正在做5米、6米的裝備。還可以把許多傳統(tǒng)制造技術(shù)結(jié)合用于3D打印。用層層堆積的概念，例如鑄造，可以進(jìn)行一層層薄層鑄造來形成3D打印新的技術(shù)。我們有一個(gè)專利，在每一層鑄造中采取鍛打的辦法，來提高它的強(qiáng)度，增加結(jié)構(gòu)材料的致密度，來提高它的性能。我們也做了很多堆焊的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為是大型結(jié)構(gòu)件高效的制造方法，可以達(dá)到每小時(shí)5公斤甚至10公斤。3D打印理論研究需加強(qiáng)

在金屬3D打印中一個(gè)最重要的問題是怎么樣能夠使結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度提高，這里面有很重要的問題需要進(jìn)行研究。無論是鑄造還是鍛壓，人們都一直在研究凝固學(xué)理論，但是鑄造和焊接中熔池規(guī)模比較大，所以在宏觀的體積內(nèi)來進(jìn)行冷卻和凝固。在3D打印中無論是激光束還是電子束，它的熔池比較小，所以從理論分析，小的熔池產(chǎn)生的缺陷肯定要小得多，所以材料結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度能夠得到提高。但是怎么樣控制它的一些晶粒的生長。冷卻速度影響晶粒的大小，影響了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。金屬材料的3D打印是一個(gè)在強(qiáng)非平衡態(tài)凝固學(xué)理論，但可惜現(xiàn)在還沒有能夠完全弄清楚這一科學(xué)問題。對增材制造件的應(yīng)力分析還處于實(shí)驗(yàn)階段，還不能形成很好的理論來指導(dǎo)這一過程。最近幾年增材制造一些創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，像面曝光的技術(shù)，用光固化的原理，材料像拉拔一樣快速成形，這樣使效率提高了50倍到100倍。像金屬打印，用一體液態(tài)金屬打印的概念也出來了，實(shí)際上是用光固化的材料加上金屬粉末，也可以把陶瓷粉末用于這個(gè)辦法進(jìn)行打印。打印過以后需要進(jìn)行脫脂、燒結(jié)。所以3D是一個(gè)嶄新的概念，但是在這個(gè)嶄新的概念中可以把傳統(tǒng)的制造技術(shù)進(jìn)行融合，來產(chǎn)生一些新的創(chuàng)新技術(shù)。功能梯度材料越來越被重視

將材料分層，不同材料打印在不同層，我們就可以得到表面是耐磨的、耐腐蝕的，里面的是高強(qiáng)度的，韌性好的，再里面就像人體的骨頭一樣，是一個(gè)疏松的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)剛性的同時(shí)減輕重量。這些技術(shù)在航空航天都有了很重要的用途。而復(fù)合材料的應(yīng)用，也是一個(gè)非常重要的方面。需要關(guān)注的是，在溫度變化時(shí)界面會發(fā)生什么樣的變化，承載時(shí)界面之間的作用力。3D結(jié)構(gòu)形成的過程與正常工況、溫度環(huán)境和其他物理環(huán)境不一樣，這樣會不會引起界面內(nèi)應(yīng)力的增加而影響性能，這都是需要研究的問題。在這方面應(yīng)用前景還是非常廣的，像汽車、飛機(jī)和航天結(jié)構(gòu)，都需要在減輕重量的同時(shí)保持高的強(qiáng)度或高的剛度，就需要復(fù)合材料。當(dāng)然纖維復(fù)合材料中有長纖維的復(fù)合材料，像碳纖維的汽車車身，當(dāng)然也可以用短纖維的復(fù)合材料去制造，這里3D打印是有優(yōu)勢的。長纖維復(fù)合材料車身的制造可能技術(shù)上還有很多的難關(guān)，在表面比較展開的一些曲面是比較容易制造的，但是在曲面變化比較大的一些凹凸結(jié)構(gòu)的比較難以實(shí)現(xiàn)。但我們也可以用短纖維或樹脂復(fù)合解決這個(gè)問題，也可以達(dá)到很好的強(qiáng)度。所以綜合我們所獲得性能的改善以及經(jīng)濟(jì)性和工藝可實(shí)現(xiàn)性，之間要平衡。這在汽車制造中，我認(rèn)為可能是前景比較大的。短纖維復(fù)合材料可能更容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗匀豢梢杂媚＞咧圃?，所以能夠適應(yīng)汽車大批量生產(chǎn)。當(dāng)然，長纖維的也可以用來制造樣車，在樣車制造中我們可以花費(fèi)比較大的代價(jià)來完成一些更好的性能。所以3D打印在應(yīng)用中要發(fā)揮它更好的效應(yīng)，必須和傳統(tǒng)的制造相結(jié)合，來綜合平衡它的性能和成本。3D打印的應(yīng)用場景呈現(xiàn)高端化趨勢

3D打印在各種高端制造領(lǐng)域得到了很大的發(fā)展。由于3D打印對復(fù)雜形狀零件的適應(yīng)性，它可以把很多零件集成在一個(gè)零件上，在航空航天中，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)零件個(gè)數(shù)就減少了80%，可以把很多焊縫用3D打印來實(shí)現(xiàn)，甚至有說法提出3D打印的出現(xiàn)會不會使焊接變得沒有用了，當(dāng)然這不是絕對的，但是很多方面可以用3D打印來代替，這樣來減少焊縫帶來的強(qiáng)度的破壞以及一些可能發(fā)生的故障。3D打印用于建筑，現(xiàn)在也開始了很多探索，目前打印低層建筑日漸成熟，用的越來越廣泛了。高層的建筑還有一定的難度，這方面有待于材料的改進(jìn)和材料打印工藝的發(fā)展。西安交大從上個(gè)世紀(jì)九十年代就開始3D打印技術(shù)，但主要是完成以3D打印為核心產(chǎn)品快速開發(fā)的技術(shù)，這方面和傳統(tǒng)的制造技術(shù)相結(jié)合，用拷貝的辦法去制造模具，而拷貝的模型是3D打印出來的。例如我們做家電設(shè)計(jì)的時(shí)候可以用硅橡膠去復(fù)制模具。我們在做汽車覆蓋件的時(shí)候可以用金屬噴涂法覆蓋模具，我們曾經(jīng)用100天時(shí)間做了兩款車全部外覆蓋件的模具，成本就是100萬人民幣，如果我們傳統(tǒng)制造的辦法投入要幾個(gè)億甚至是10億以上，要一年多的時(shí)間，所以這樣就大大節(jié)約了產(chǎn)品開發(fā)中所需要的費(fèi)用和時(shí)間。所以，3D打印應(yīng)用的領(lǐng)域越來越寬廣，從民用的消費(fèi)品、文化創(chuàng)意產(chǎn)品、建筑的設(shè)計(jì)到航空航天的結(jié)構(gòu)，這方面國內(nèi)很多研究單位做了大量的工作，已經(jīng)用在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的承載件，例如C919的很多零件上?，F(xiàn)在中國民用飛機(jī)也有自己的目標(biāo)，像商發(fā)準(zhǔn)備80%發(fā)動(dòng)機(jī)的零件都用3D打印來支持研發(fā),GE公司也已經(jīng)有三分之一的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件用3D打印進(jìn)行生產(chǎn),所以這方面越來越顯示3D打印的技術(shù)顛覆性。3D打印面臨的挑戰(zhàn)

3D打印面臨的挑戰(zhàn)包括怎么樣從控形到控形控性，從宏觀到微納，從制造到創(chuàng)造，從地球到太空，以及如何多學(xué)科交叉推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新。微納3D打印的作用是什么呢?第一，現(xiàn)在做智能制造需要很多的傳感器，傳感器以前是微電子工業(yè)制造的，它必須有很大的批量才劃算，例如要上百萬件。但是制造業(yè)所需要的一些量非常小，批度非常多，就適合用3D打印來制造。3D打印按照我們能夠制造復(fù)雜形狀的優(yōu)勢和對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，進(jìn)行再設(shè)計(jì)，再設(shè)計(jì)的結(jié)果可以使很多零件結(jié)合一個(gè)零件。第二，使熱交換效率得到很大提升，可以使我們用很少的材料達(dá)到非常強(qiáng)的剛度和硬度。以后還會從地球發(fā)展到太空，我們把很多制造任務(wù)能不能放到太空中去?因?yàn)樘针m然有很多不利的條件，但是也有很多有利的條件，它沒有重力，我們可以用一個(gè)小的設(shè)備去制造大的零件。它接近真空，所以就不會像鈦合金的打印必須在氬氣保護(hù)下去做。同時(shí)，中國3D打印在應(yīng)用領(lǐng)域做的還是不錯(cuò)的，但是我們在自己原創(chuàng)的裝備、原創(chuàng)的技術(shù)方面有相當(dāng)大的差距，我們希望能夠通過多學(xué)科的交叉，和材料領(lǐng)域、信息領(lǐng)域，和生物醫(yī)療領(lǐng)域進(jìn)行交叉，來推動(dòng)技術(shù)的創(chuàng)新。增材制造技術(shù)應(yīng)用就業(yè)前景，該專業(yè)作為今年新增的專業(yè)之一，教育部的公文剛發(fā)布就受到大家的廣泛關(guān)注，小伙伴們?nèi)绻顖?bào)志愿的時(shí)候想要報(bào)考該專業(yè)，就先來了解一下吧。具體詳情，請見下文。增材制造技術(shù)應(yīng)用就業(yè)前景

01增材制造技術(shù)專業(yè)的概況

增材制造工程，是一門普通高等學(xué)校本科專業(yè)，屬機(jī)械類專業(yè)，基本修業(yè)年限為四年，授予工學(xué)學(xué)士學(xué)位。增材制造工程主要培養(yǎng)3D打印人才，目前開設(shè)增材制造工程專業(yè)的僅