制造技术整体水平的提升，让几经沉浮的快速原型制造（Rapid Prototyping）再次成为家喻户晓的“新科技”，增材制造（3D打印技术）甚至被认为是“第三次工业革命”的重要标志。增材制造技术的发展并不独立于现代制造技术的发展，正是因为现代制造技术的整体进步，才让增材技术能够正确的融入到现代制造技术中，成为先进制造的重要组成部分。

增材制造备受关注

增材制造再次成为热点的重要原因，在我看来包含以下几个方面：首先，增材制造依赖的衍生式设计技术、材料、数字控制技术、热耦合仿真技术及互联网技术的发展和成熟，让行业对增材制造技术重塑信心，同时制造领域对于轻量化的需求、关注零部件性能提升的需求、敏捷制造的需求、医疗领域仿生产品的需求、国内外航空航天预研项目升级的需求不断增加，而增材制造技术正是能够满足这些需求的重要可选择手段，高端数字化制造环境的改变，能够真正把增材制造的零件应用于装备的关键节点，以达到装备整体性能、减重、散热、高集成度和敏捷制造周期等，增减材一体化技术是破解增材制造精度和装配问题的关键所在。

增材并非将传统的设计用增材制造的形式表现出来，而是从设计端开始，就把增材作为工艺的一部分，有明确设计和应用目标。例如在医疗领域骨小梁的设计，需要采用仿生原理设计骨小梁的内部晶格形状，人体组织才能正常生长并和植入体结合，这时就会用到欧特克Within Medical等进行骨小梁的设计，然后采用钛合金粉选择性烧结的模式进行增材，从而满足实际需求。

而通用汽车正在使用衍生式设计、增材制造、人工智能和云计算来推出下一代轻量化车辆。公司表示，这些技术是开发高效、轻型替代推进和零排放车辆的关键，使用云计算和基于AI的算法，可以探索零件设计的多种排列。欧特克Generative Design根据客户设定的目标和参数（如重量、强度、材料选择和制造方法等）生成数百种高性能且为有机外观的几何设计选项，然后客户确定最佳的零件设计选项，并使用增减材一体化制造手段，减少车辆重量并整合部件。通用汽车和欧特克工程师已经应用这项新技术来生产概念验证部件——3D打印座椅支架，该支架比原始部件重量减轻40%，强度增强20%，它还将8个不同的组件合并为一个3D打印部件（如图）。

通用汽车和欧特克工程师应用Generative Design来生产概念验证部件——3D打印座椅支架，该支架比原始部件重量减轻40%，强度增强20%

增材制造技术在模具行业中的采用，可以有效地提高生产效率。例如，使用欧特克的产品组合（包括PowerMill、Netfabb、Moldflow、Fusion360及CFD）采用增材制造方式，在模版上嫁接异型模具成型部分，而在模具型芯内部设计随型水路。塑料壳体模具随行冷却水道设计及模具钢3D打印，解决传统水路冷却不均造成的产品表面缩水和变形等问题。通过Moldflow分析，传统深空钻水路和3D打印随型水路，注塑冷却时间从47 s缩短为13 s，注塑效率提高80%以上，大大节省生产成本。使用的模具钢具备良好硬度（42～55HRC）和抛光性，确保注塑50～80万碑和产品表面光洁，同时模具钢不含有害物质，可用于医疗和电子行业模具。模具打印部件直接嫁接在机加工底座上，增材完成后仅仅留出精加工余量，用PowerMill编程完成精加工，结合传统工艺的优势，降低成本，缩短制造周期。

欧特克的客户更加注重提升制造价值的应用体验，不是为用增材而增材，切实为实际设计目的而采用增材技术，增材不是孤立的关注增材设备，而是一系列多学科知识的集成体，包含设计系统、增材成型工艺、增材热力学仿真、增减材一体化工艺技术和制造过程质量控制技术等。

增材制造所面临的挑战

增材零件成型并不像大家所看到的一些理念所表达的“所见即所得”，增材制造是一个热成型过程，特别在金属增材制造领域，设备和材料成本居高不下，由于激光极高的烧结温度，和传统制造一样会存在热变形，进而导致翘曲变形阻挡刮板，最终会产生打印零件失败、成型过程中支撑开裂导致零件报废、局部区域过烧热聚积而导致的毁损。在没有有效的仿真软件支撑的情况下，较高的废品率成为增材制造发展的阻力，欧特克的Netfabb专为增材制造生产环境而设计，协助客户解决增材制造的相应问题，没有软件技术强力支撑，增材技术就会成为空中楼阁。除此之外的一大挑战是，增材制造的行业标准缺乏，可靠性验证案例不多，大家能看到RAMLAB联盟完成50 000 t级集装箱轮船上价值10万欧元青铜螺旋桨的增材制造项目，WAAMpeller产品的成功开发、生产和测试，并得到全球船舶检验和认证组织Bureau Veritas对WAAMpeller产品的认证，见证了RAMLAB联盟的初步成功，该项目采用到了欧特克PowerMill DED（Directed Energy Deposition）和PowerInspcet相关技术的认证，在行业里具有非常高的声誉，这项增材制造技术融合了机器人技术、检测技术和DED技术，能够实现每小时成型1～6 kg的金属材料，对于大型零件的制造来说游刃有余。

文章来源：《现代制造技术与装备》 网址: http://www.xdzzjsyzb.cn/qikandaodu/2020/0713/383.html