智能制造增材制造技術(shù)智能制造增材制造技術(shù)第1頁目錄起源及原理1主要方法及優(yōu)勢2我國發(fā)展現(xiàn)實狀況3國外發(fā)展現(xiàn)實狀況4應(yīng)用與展望智能制造增材制造技術(shù)第2頁5一、起源及原理起源：增材制造（Additive

Manufacturing，AM）俗稱3D打?。?D

printing），該技術(shù)誕生于上世紀(jì)80年代美國，又稱“添加制造”技術(shù)，是一個快速成型技術(shù)，迄今已經(jīng)有30多年發(fā)展歷史。原理：增材制造技術(shù)是根據(jù)CAD/CAM設(shè)計，采取逐層累積方法制造實體零件技術(shù)，相對于傳統(tǒng)減材制造（切削加工）技術(shù)，它是一個材料累積制造方法。融合了計算機輔助設(shè)計、材料加工與成形技術(shù)、以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，經(jīng)過軟件與數(shù)控系統(tǒng)將專用金屬材料、非金屬材料以及醫(yī)用生物材料，按照擠壓、燒結(jié)、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積，制造出實體物品制造技術(shù)。智能制造增材制造技術(shù)第3頁一、起源及原理原理：其工藝流程普通可分為三維建模、數(shù)據(jù)分割、打印、后處理四步。三維建模是3D打印基礎(chǔ)，即在打印之前需在三維軟件中對所制作產(chǎn)品進行建模，所以3D打印需計算機輔助設(shè)計(CAD)技術(shù)參與；在三維建模完成后，打印機將三維數(shù)據(jù)分割為二維數(shù)據(jù)；經(jīng)過打印設(shè)備逐層進行打印；打印好三維產(chǎn)品要經(jīng)過后處理才能出廠或使用，后處理工藝普通包含剝離、固化、修整、上色等。采用增材制造生產(chǎn)汽車、鞋子智能制造增材制造技術(shù)第4頁二、主要方法及優(yōu)勢主要方法基礎(chǔ)材料選擇性激光燒結(jié)（selective

laser

sintering，SLS）熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末直接金屬激光燒結(jié)（Direct

metal

laser

sintering，DMLS）幾乎任何合金熔融沉積成型（fused

deposition

modeling，F(xiàn)DM）熱塑性塑料,共晶系統(tǒng)金屬、可食用材料立體平版印刷（stereolithography，SLA）光硬化樹脂（photopolymer）數(shù)字光處理（DLP）液態(tài)樹脂熔絲制造（Fused

Filament

Fabrication，F(xiàn)FF）聚乳酸（PLA）、ABS樹脂融化壓模（Melted

and

Extrusion

Modeling，MEM）金屬線、塑料線分層實體制造（laminated

object

manufacturing，LOM）紙、金屬膜、塑料薄膜電子束熔化成型（Electron

beam

melting，EBM）鈦合金選擇性熱燒結(jié)（Selective

heat

sintering，SHS）Thermoplastic

powder智能制造增材制造技術(shù)第5頁二、主要方法及優(yōu)勢制造復(fù)雜物品。（當(dāng)前已顯現(xiàn)）產(chǎn)品多樣化不增加成本。生產(chǎn)周期短。（最大優(yōu)點）無需采取模具。不占空間、便攜制造。（戰(zhàn)場、災(zāi)區(qū)）節(jié)約材料。SLSCast智能制造增材制造技術(shù)第6頁增材制造大型復(fù)雜發(fā)動機零部件，不需要模具，防止組裝可一次成型復(fù)雜部件，大大提升了工作效率。三、我國發(fā)展現(xiàn)實狀況年4月中國科技部最近公布了《國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）》作為未來最主要技術(shù)之一，3D打印首次入選。年2月11日，工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、財政研究制訂了《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃（-年）》年5月18日，國務(wù)院正式公布了《中國制造2025規(guī)劃》，作為中國版“工業(yè)4.0計劃”，規(guī)劃中屢次提到了對增材制造等前沿技術(shù)和裝備研發(fā)。國務(wù)院總理李克強主持國務(wù)院3D打印專題講座智能制造增材制造技術(shù)第7頁三、我國發(fā)展現(xiàn)實狀況編號單位代表人物專業(yè)

工藝產(chǎn)品國家認(rèn)可1

北航

王華明鑄造

激光材料

熔融航空部件國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎2華中科大史玉升

材料激光燒結(jié)航空部件、汽車部件、骨骼、牙齒國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎3西北工大黃衛(wèi)東

鑄造航空部件C919應(yīng)用4

清華

顏永年

機械塑料5西安交大盧秉恒

機械激光熔融容積成型光固

樹脂、骨骼、化

芯片院士我國增材制造主要研究機構(gòu)智能制造增材制造技術(shù)第8頁三、我國發(fā)展現(xiàn)實狀況1、北航王華明團體該團體從事高性能金屬材料快速凝固激光制備與大型金屬構(gòu)件激光直接制造技術(shù)等方面研究，以激光為熱源，以鈦合金粉末為填充材料，增材制造出航空結(jié)構(gòu)件，其結(jié)果在C919上取得了良好應(yīng)用。技術(shù)原理示意圖及成形部件智能制造增材制造技術(shù)第9頁三、我國發(fā)展現(xiàn)實狀況2、華科史玉升團隊華中科技大學(xué)史玉升教授研究團體開發(fā)1.2米×1.2米"立體打印機"，是當(dāng)前世界上最大成形空間快速制造裝備。3、西工大黃衛(wèi)東團體該團體采取激光增材制造技術(shù)成形出C919中央翼緣條，長度超出3米，成形出飛機主承力梁長度5米，為C919首飛做出了突出貢獻。增材制造C919結(jié)構(gòu)件智能制造增材制造技術(shù)第10頁三、我國發(fā)展現(xiàn)實狀況4、華科張海鷗團隊華中科技大學(xué)張海鷗教授研究團隊主要研究電弧增材制造，以焊槍和基板之間產(chǎn)生電弧為熱源，在高純氬氣保護下融化不停送進金屬絲材進行增材制造，并在堆積過程中用微型輥進行熱機械加工，這么能夠成形出性能優(yōu)越大型結(jié)構(gòu)件。成形原理及成形大型構(gòu)件智能制造增材制造技術(shù)第11頁四、國外發(fā)展現(xiàn)實狀況年3月，美國白宮宣告振興美國制造新舉措，將投資10億美金幫助美國制造體系改革，勉勵優(yōu)先發(fā)展增材制造為代表數(shù)字化制造技術(shù)；在全國范圍籌建多個研究所與企業(yè)聯(lián)盟。英國政府自年開始連續(xù)增大對增材制造技術(shù)研發(fā)經(jīng)費，當(dāng)前已在多個大學(xué)建立了增材制造研究中心。德國建立了直接制造研究中心，主要研究和推進增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域中結(jié)構(gòu)輕量化方面應(yīng)用。日本一直重視增材制造技術(shù)，研制和應(yīng)用水平走在了亞洲前列。智能制造增材制造技術(shù)第12頁四、國外發(fā)展現(xiàn)實狀況1、德國EOS公司該企業(yè)開發(fā)選區(qū)激光燒結(jié)（SLS）增材制造裝備可成形傳統(tǒng)工藝（注塑、擠塑）難加工耐高溫塑料。利用基于粉材激光燒結(jié)工藝可成形復(fù)雜高精度零部件，力學(xué)性能較尼龍等塑料高出1倍（拉伸強度達95MPa，楊氏模量達4400MPa）智能制造增材制造技術(shù)第13頁SLS增材制造出復(fù)雜結(jié)構(gòu)件四、國外發(fā)展現(xiàn)實狀況2、德國Frauhofer研究所年該研究所在激光選區(qū)熔化技術(shù)方面取得巨大成功，可一次性地直接制造出完全致密性零件。利用高亮度激光直接熔化金屬粉末材料，無需粘結(jié)劑，由

3D模型直接成形出與鍛件性能相當(dāng)任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件，其零件僅需表面光整即可使用。技術(shù)原理圖智能制造增材制造技術(shù)第14頁四、國外發(fā)展現(xiàn)實狀況3、美國AeroMet公司該企業(yè)以激光、等離子束和電弧等能束增材制造再制造技術(shù)為代表，已應(yīng)用于機械、能源、船舶等領(lǐng)域關(guān)鍵、高附加值零部件快速修復(fù)。其技術(shù)應(yīng)用于F15等戰(zhàn)斗機機翼梁修復(fù)。4、英國Rolls-Royce公司該公司采取增材制造技術(shù)進行航空發(fā)動機葉片修復(fù)，實現(xiàn)了高性能、高效率和低成本修復(fù)和再制造。智能制造增材制造技術(shù)第15頁五、應(yīng)用與展望3D打印應(yīng)用領(lǐng)域智能制造增材制造技術(shù)第16頁食品產(chǎn)業(yè)醫(yī)療行業(yè)科學(xué)研究汽車制造業(yè)建筑設(shè)計產(chǎn)品模型五、應(yīng)用與展望

世界上第一輛“3D打印”賽車“阿里翁”，已在德國霍根海姆賽道完成測試，時速達141公里。

借助3D打印技術(shù)，一只生活在3.9億年前滿身尖刺、全身硬甲覆蓋軟體動物近日再次展現(xiàn)在大家眼前。賽車“阿里翁”智能制造增材制造技術(shù)第17頁3D打印遠古生物五、應(yīng)用與展望

美國一家兒科醫(yī)學(xué)中心利用3D打印技術(shù)成功制造出全球第一顆人類心臟，這顆用塑料打印出心臟能夠像正常人類心臟一樣正常跳動。外科醫(yī)生能夠利用3D打印心臟來練習(xí)復(fù)雜手術(shù)。

12名耶魯學(xué)生和他們教授一起，經(jīng)過3D打印，重建古羅馬城市景觀。人工打印心臟古羅馬城市模型智能制造增材制造技術(shù)第18頁五、應(yīng)用與展望發(fā)展趨勢展望

技術(shù)上：從快速成型、工藝輔助等間接制造發(fā)展為零部件直接制造，新材料、新器件、新產(chǎn)品不停出現(xiàn)；

設(shè)備上：向產(chǎn)品化、系列化和專業(yè)化方向發(fā)展；從科研和工業(yè)等高端型向辦公和個人消費等大

眾化型拓展；

產(chǎn)業(yè)上:形成了集裝備、材料、軟件、服務(wù)于一體產(chǎn)業(yè)鏈，初具產(chǎn)業(yè)規(guī)模；應(yīng)用上：多學(xué)科交叉，應(yīng)用領(lǐng)域不停擴充。智能制造增材制造技術(shù)第19頁五、應(yīng)用與展望我國尚需突破瓶頸

機理上：在基礎(chǔ)理論與成形機理研究方面，我國在一些局部點上開展研究，但國外研