(摘要3D打印.docxVIP

一、增材制造内涵增材制造技术（Additive Manufacturing，俗称“3D打印”制造技术）包括“快速原型制造技术”和“高性能金属构件直接制造技术”两大类。“快速原型制造技术”（RPRPM）主要方法有“3D打印3DP”、“立体印刷SLA”、“叠层实体造型LOM”、“熔融沉积造型FDM”、“选择性激光烧结SLS”等五大类。主要制造尺寸较小、由树脂、石蜡、纸张等材料组成的原型样件及由陶瓷、金属粉末组成的“非致密”原型样件或模型，这些原型样件原则上不能用于直接装备制造，其主要作用是服务于新产品的快速设计优化、试制、顾客预体验、商业宣传和批产前工装模具制造准备，最终主要作用是：缩短新产品研制周期和新产品从研制到投放市场的周期、降低产品研发和制造成本。快速原型制造技术从上世纪80年代初期开始发展，现已比较成熟，当然技术还在不断发展。“高性能金属构件直接制造技术”则采用高功率激光束（或电子束）对粉末或丝材进行逐层熔化/快速凝固堆积直接制造出全致密高性能金属零部件，主要手段有激光/电子束“送粉或送丝逐层熔化沉积”和“铺粉逐层熔化沉积”两种主要工艺。该技术上世界90年底初在美国开始发展，技术难度很大，迄今世界上只突破了小型构件激光直接制造技术，除我国外世界上一直还未能突破大型构件激光直接制造关键技术，是当前增材制造技术的热点、难点和国际竞争制高点和发展方向。2012年3月9日美国总统奥巴马宣布的“重振美国制造业计划”中实施的第一项内容，就是组建“国家增材制造创新中心”（2012年8月16日宣布揭牌成立）。增材制造/3D打印技术尤其高性能构件增材制造技术的根本特征或“变革性”特征是，高性能材料制备与复杂结构数字化制造的有机融合，即在复杂零件数字化制造过程中同步完成高性能材料的制备、在高性能材料制备过程中同时完成复杂构件的数字化制造。二、增材制造技术研发现状3D打印技术已从原型制作发展为高性能终端零部件的直接制造。在快速原型制造技术方面，3D打印技术形成了相对完整的集装备、材料、软件、服务于一体的产业链，并形成了一定的产业规模和市场销售，3D打印装备向产品化、系列化和专业化方向发展。在高性能金属构件直接制造技术方面，自1992年以来一直受到美、英、德、法等西方工业发达国家的高度重视，美国Sandia、Los Alamos等国家实验室，麻省理工、斯坦福、密西根、约翰哈普金丝等著名大学，英国伯明翰、利物浦大学，德国亚琛、斯图加特大学及法兰霍夫激光研究所等世界著名研究机构对其进行持续研发，特别是美国国防部DARPA及海军、空军、陆军以及波音、洛克希德马丁、诺斯罗普等世界著名飞机制造商、美国GE、普惠、英国罗罗等世界著名航空发动机公司，斥巨资实施了一系列重大研发计划并于2002年率先实现激光增材制造钛合金小型次承力结构件在F/A-18上的验证应用，但由于未能解决热应力和内部质量控制、大型成套装备研发和技术标准建立等技术难题，国际上迄今未突破飞机大型主承力关键金属构件的激光增材制造和工程应用。我国从2000年开始，钛合金等高性能大型关键金属构件激光增材制造技术研究，一直受到总装、国防科工局、国家自然科学基金委、教育部、科技部等的持续支持。以北京航空航天大学为核心的“产学研”团队，同沈阳飞机设计研究所、中国第一飞机设计研究院、上海飞机设计研究院等我国主要飞机设计研究院所及飞机制造企业 “产学研”紧密结合，瞄准先进战机、大型飞机等重大装备研制的急迫需求，经过近20年的顽强拼搏和自主创新，在国际上首次全面突破了飞机钛合金、超高强度钢等大型复杂整体关键构件激光增材制造工艺、成套装备、内部质量及力学性能控制和应用关键技术并建立完整技术标准体系，研制出飞机主承力框、翼身根肋、起落架等30余种大型整体钛合金及超高强度钢飞机关键构件，在我国舰载机、大型运输机、大型客机、歼击机等多个重点型号飞机研制和生产中得到工程应用，作为多种关键构件的“唯一制造方案”，为解决制约大飞机等多种重点型号飞机研制和生产的 “瓶颈”难题发挥不可替代作用，使我国成为迄今世界上唯一掌握钛合金等高性能大型整体关键构件激光增材制造技术并成功实现工程应用的国家。“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”成果，获2012年度“国家技术发明一等奖”。三、增材制造影响增材制造技术具有的柔性、低成本、短流程、快速制造任意复杂/超复杂构件或结构系统的独特能力，将改变传统生产制造模式，对未来高性能构件制造技术带来变革性影响：例如，增材制造技术不仅可以实现“复杂/超常复杂构件及结构”、“大型/超大型复杂整体构件及结构”、“大批量个性化定制产品”等的短流程、低成本数字化制造，而且零件结构或装备结构的复杂性将不再受制造技术的限制，设计师们无限的设计创造力将得到彻底的解放。增材制造技术将高性能材料制备与复杂零件成形