增材制造或3D打印彻底改变了部件制造。借助分层制造金属或塑料产品组件的能力，可以很容易地制造出具有严格公差的复杂形状产品，而无需使用减材制造方法，即从较大的部件中消减材料，如利用整块材料雕刻物件。直接金属激光烧结（DMLS）和电子束熔（EBM）等技术为产品工程师提供了设计复杂组件的空间，这些组件用传统的减材制造技术是无法实现的，或实现成本过于昂贵。

根据过去一年的市场反馈看，增材制造（3D打印）正在成为一种成熟的制造技术，适用于中小型系列零件生产而不再只是原型制作。

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什么是增材制造？

增材制造（Addtive Manufacturing）俗称“3D打印”，已经彻底改变了各行业的生产制造过程。通过计算机辅助设计（CAD）逐层构建或打印3D对象，这一过程让曾经的科幻小说成为现实。近年来，增材制造取得了重大进展，为制造业的未来开创了更大的可能性。

尽管与现代制造和尖端创新关系密切，但增材制造1987年首次面世时却是以光固化立体造型术（SL）的方式出现的。这种增材制造方式通常用于以聚合树脂创建原型的过程中，目前仍被广泛使用。

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增材制造的类型

历史上，制造加工一直都使用减材工艺，例如模具、切割和钻孔。这些过程被视为一种浪费，因为整个加工过程中有多余材料未被使用。

顾名思义，增材制造提供了另一种成本效益更高的生产工艺，减少了材料浪费。增材制造技术种类繁多，且各有优劣：

粘合剂喷射成型技术– 最常见的增材制造技术之一，该技术主要是利用粘合剂将粉末材料逐层粘合起来。该技术较其它工艺更为便捷，但由于材料是粘合在一起的，可能不适用于结构件。

粉末床熔合技术（PBF）– 该技术是用激光或电子束将材料熔化并融合在一起。这种工艺适用于各种材料，包括钛、铝和不锈钢，是结构件的理想选择，但通常加工速度较慢。

电子束熔融成型技术– 该技术采用聚焦热能在沉积时熔化并融合材料。所用材料通常为粉末状或丝状金属，如钛、铝、不锈钢或铜，原料会通过喷嘴沉积到表面上。该技术非常适合用于对现有器物进行修复或添加部件。

材料挤压– 原料加热后经喷嘴挤出，再逐层沉积。由于材料呈熔融状态，每一层都会自然地融合到上一层上，使其能够连续打印。这样就给设计方面提供了良好的弹性，可以实现更高的精度。

薄材叠层– 顾名思义，这种技术是通过堆叠和层压薄材来构建3D对象，然后经激光切割数控加工以形成最终形状。这种方法经济高效，多用于原型制作。

光聚合– 该技术使用的原料为液态光聚合物，加工时以精确的紫外光使容器中的树脂硬化为所需的物体形状。由于原料为液态物质，所以无需结构支撑，精度和细节均可达到较高水平。

材料喷射– 该技术类似于传统的2D喷墨打印机，将材料喷射到已固化的表面逐层进行构建。虽然精度高，但仅限于打印聚合物和蜡质部件。

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增材制造行业趋势

Replique发布了2022年及以后对使用增材制造技术的人产生的六大趋势。

1.更大、更快、更便宜的设备

3D打印技术发展迅速，推动了功能更强大、价格更低的打印设备的引入。同时，随着市场对终端部件所需性能的专用材料的需求不断增加，带动了打印新材料的发展。新一代打印机，尤其是工业级打印机的一个重要特点是能够处理更广泛的先进材料，这为更多企业从增材制造中受益打开了大门。

尽管打印设备自身的固定成本仍然很高，但更高的打印速度正在降低单个零件的成本价格。再加上双挤压打印头等功能的出现，得以让增材制造的多功能性正在提升。Replique预测，3D打印在更广泛行业的使用将出现显著上升。

另一个可能推动增长的趋势是能够在没有支持结构的情况下打印零件，这再次拓宽了增材制造可以处理的应用范围，并节省了成本和时间。

2.在供应链中作用的增长

为了最大限度地发挥增材制造的优势，制造商需要获得广泛的打印机和材料，并且需要与其他行业专业人士建立联系。此外，不同系统之间的互操作性对于最大限度地挖掘3D打印的潜力至关重要。2022年及以后，自动化生产和后处理以及集成可用性将变得越来越重要。

增材制造为供应链中断提供了一种解决方案，例如由于最近的全球事件而引发的供应链中断

增材制造可以帮助建立一种新的供应链方法。3D打印将是成为整体安全平台的一部分，在这个平台中，从产品概念到材料，从数字库存到生产和交付，各个步骤都被整合到一个过程中。这些平台的建立和使用将有助于推动数字制造的变革，加快工业4.0的进程。

3.建立制造生态系统

伙伴关系促进互利和协同效应，为最终客户提供更好的产品。这种协同作用有助于实现工业生产的规模化。然而在整个行业范围内必须制定标准，打印机和后处理系统需要协同工作，对收集的生产数据的进行分析处理，将会为实现更好的打印机和材料作数据铺垫。

密切合作对于实现所有相关方的最佳成果至关重要。改善增材制造的下一步是建立一个全球服务提供商、材料生产商和打印车间相互连接的生态系统。

4.质量保证和安全问题

随着公司采用该技术满足更多的零件生产需求，增材制造将继续改变制造业的格局。对于工业生产，公司必须保证3D打印部件符合特定的质量要求。公司必须仔细选择生产合作伙伴，检查他们的能力，并确保可重复的适合用途的零件。

与此同时，行业也表达了对数据所有权的担忧。Replique相信，有关知识产权和数据管理的问题将是未来的巨大话题，需要采取进一步措施确保设计数据保留在合法所有者手中。

5.需要创建更具弹性的供应链

在2020至2021期间，关于工业供应链的讨论一直在进行。新冠肺炎疫情、跨境贸易争端等地缘政治问题，甚至是船只被困在苏伊士运河等意外事件，都表明了全球供应链的脆弱性。Replique认为，供应链中断的问题将持续到2022年，并可能持续很长一段时间。

借助数字库存可以安全地存储、管理和按需生产零件

实物库存是任何供应链中的薄弱环节。但零件设计可以数字化，这一事实将实际库存和运输成本降到了最低。用户使用数字仓库一旦订购了零件，就可以根据合作伙伴的位置、能力和容量自动将其发送给增材制造的生产合作伙伴。而且由于零件可以随时随地生产，这种方法减少了与运输相关的二氧化碳排放，同时增强了供应链的弹性。

6.采用可持续制造实践

无论是满足最终客户的需求，遵守官方规定，还是履行道德义务，创建可持续的生产和供应链都变得越来越重要。可持续性包括3D打印，它可以在正确的应用中减少零件生产过程中产生的浪费。通过专门设计的3D打印部件，制造商可以显著减少末端部件的重量，减少了制造零件所消耗的材料。

此外如前所述，当使用3D打印作为按需分散数字仓库的一部分时，增材制造减少了库存零件的数量、相关废料和运输过程中产生的二氧化碳排放。展望未来，随着公司寻求实现可持续发展目标，Replique预计3D打印的使用将不断增长。然而，必须减少生产过程中消耗的能源。这一领域的巨大进步包括可持续3D打印材料的增长，如可回收、可重复使用和可生物降解的塑料。

本文来源：荣格增材制造，日立分析仪器，RussellFinex拉塞尔工业设备