金属3D打印工艺、设备、材料、设计未来发展趋势！

　　金属3D打印工艺、设备、材料、设计未来发展趋势！

　　1、金属增材制造行业技术未来发展趋势

　　金属增材制造技术的发展并不是孤立的，其涉及制造工艺、设备、材料、优化设计等各个方面，总的来说，为获得更为广泛的应用，金属增材制造技术都在努力向兼顾高性能、高精度、高效率、低成本、更大的加工尺寸范围和更广泛的材料适用性方向发展，其目的都是为了向直接制造最终功能零件发展。

　　（1）制造工艺方面

　　当前，金属增材制造工艺的发展，除了对现有较为成熟的粉末床选区熔化技术、定向能量沉积技术、电弧增材制造技术等结合实际工程化应用经验及材料、粉末、智能化控制软件等的技术发展克服缺陷提升优势外，金属增材制造工艺主要在以下方面进行拓展：

　　1）增减材复合制造技术。增材制造与传统的减材制造相融合，增材制造技术与机器人、数控机床、铸锻焊等多工艺技术相集成，从而提升增材制造技术的成型效率和精度，解决增材制造的复杂结构件难于进行后续机械加工的难题，特别是解决复杂内腔达不到非加工面要求的难题，助力企业实现柔性制造，赋予现有设备或生产线高柔性与高效率。

　　2）发展基于新工艺理论的全新的金属增材制造技术。

　　粉末床选区熔化技术、定向能量沉积技术、电弧增材制造技术均是对金属材料直接烧结型，而将有机粘结剂等其他材料与金属粉末结合起来，再通过烧结等辅助工艺进行成形的金属增材制造技术称之为“间接金属3D打印技术”。2018年9月，惠普公司推出了HPMetalJet（金属喷射）3D打印技术，用于大批量生产金属零件。HPmetalJet3D打印技术主要流程如下：使用喷嘴选择性地将粘合剂按照设定的图形喷射到打印层中，使金属粉末粘结在一起，下降指定层厚度后，添加新的粉末层，并重复以上流程，直到创建完成整个零件；之后将零件放入烧结炉中进行高温烧结的致密化处理，使金属颗粒熔融在一起，同时去除喷洒的粘合剂。在打印过程中没有金属粉末熔化、凝固的步骤，金属粉末材料的烧结是打印完成之后在烧结炉中完成。美国DesktopMetal公司推出的单程喷射金属3D打印技术，原理也基本类似。这种方法主要面向对成本较为敏感但对零件性能要求较低的领域，有望开辟大尺寸、高效率、低成本金属3D打印新方向，需要解决的主要技术问题是烧结过程非均匀收缩导致的零件变形，同时由于成形零件致密度及纯净度等问题，尚无法满足航空航天等高性能零部件的打印。

　　（2）金属增材制造设备方面

　　金属增材制造设备是实现各种金属增材制造技术的重要载体，增材制造设备的发展在整个增材制造技术体系中占据非常重要的位置。总体来看，除了持续提升设备效率、打印精度和稳定性外，金属增材制造装备的主要发展方向为：

　　1）大型化。增材制造装备成型尺寸已经步入“米”级时代，增材制造装备大型化已成为发展趋势。

　　2）专业化。与大尺寸设备相比，针对不同应用领域的不同需求偏好，增材制造设备向更加专业化和精细化方向发展。

　　3）智能化。智能传感器、数字总线技术等智能部件融入增材制造装备，增材制造装备将更加智能化。

　　（3）金属增材制造原材料方面

　　随着金属3D打印产业化规模的扩大，市场上金属粉末材料种类偏少、品质偏低、专用化程度不高、供给不足的弊端也日益显现，因此金属3D打印专用材料的开发在未来的很长一段时间里将是重要的研究领域。另外，单一材料也在向复合材料发展，不仅赋予了材料多功能性特点，而且拓宽了增材制造技术的应用领域。

　　（4）优化设计方面

　　增材制造技术正在加速发展成为一种强大的生产技术。但是，在工业制造中应用该技术的主要障碍是目前绝大多数工业设计师对增材制造技术缺乏了解，产品设计思维被传统的等材或减材制造技术所束缚。因此，增材制造与优化设计的互动研究将进一步加强，拓扑优化设计、点阵结构设计、一体化结构设计等轻量化设计将更多的用于金属增材制造设计领域，同时结合软件技术发展，仿真技术将驱动设计的优化及实现打印前的质量控制。