3D打印技术的演变之路

虽然3D打印或通过薄层堆叠材料来制造构型产品的概念听起来非常先进，但是早在1945年就已经有人提出了这种设想。直到1984年，“3D打印”这一术语才首次出现在专利申请中。商用3D打印技术于2006年进入桌面应用，2009年问世的MakerBot则点燃了消费者的热情。

航空航天领域中行业管理供应商认证项目Nadcap©在近期发布的一份白皮书中指出，这一技术正在迅速发展。这种如今被行业称为增材制造的技术预计到2030年将发展成为规模超过500亿美元的市场。

白皮书中写到，航空航天业是最早采用增材制造技术的领域之一，借助增材制造技术来制造用于非结构用途的聚合物零件。如今的增材制造工艺利用计算机辅助设计（CAD）软件来控制激光或电子束，熔化塑料、金属甚至陶瓷材料来建造燃油喷嘴等用于关键用途零件。这一技术在航空航天领域中得以迅速普及归功于几大优点，包括：

·       通过零件的快速原型制造来节省时间，尤其是在航空企业的零件维护、维修与大修等用途中

·       零件减重

·       生产标准机加工技术无法实现的复杂零件几何构型

·       提升批量生产零件的能力

增材制造白皮书的作者Richard Freeman在质量评审协会（PRI）任首席工程师，PRI是Nadcap认证项目的行政管理方。他在白皮书中指出，通用电气航空使用增材制造工艺生产的燃油喷嘴零件已经替代了原先用20个组件焊接而成的零件。新零件的重量降低了25%，耐用性提升了五倍以上，成本效率提高了30%以上。

增材制造的研究与发展还拓宽了这一技术的潜在市场与用途。白皮书列出了以下这些最重要的发展方向：

·       配备了双光束激光、四光束激光甚至多光束激光器的增材制造设备投入使用，将实现零件的大批量生产

·       开放式架构增材制造（直接能量沉积工艺）扩大了成形舱尺寸，可以制造更大规格的零件

·       粉末床融合工艺可应用于重复性生产规格更小的零件

·       激光定向能量沉积技术可用于锻模维修，节省时间和成本

·       采用新材料来扩大应用范围

此外，白皮书还重点介绍了如今已经投入使用的多种增材制造工艺、可以用来构建零件的多种材料以及适用于这种技术的技术标准。

Nadcap已经发布了激光和电子束金属粉末床增材制造审核准则检查单，申请增材制造Nadcap认证的工厂需要依据这一检查单接受审核。同时，Nadcap正在为应用于金属增材制造的粉末材料制造工艺编制审核检查单。审核检查单是一种至关重要的工具，可以帮助企业依据既定标准对比自身的实践与过程。

增材制造能力的发展以及在航空航天业中越来越多的应用将实现零件减量减重、更精准的零件公差以及更高的飞机燃油效率。类似的发展成果还会使其扩大在医疗器械、汽车和电子业中的应用。

如需阅读或下载完整的增材制造白皮书，请访问PRI官网的资源栏目（https://p-r-i.org/resources/）并搜索“Nadcap”和/或“Whitepapers”。如果您还要了解更多有关Nadcap的信息，请发电子邮件至：Nadcapinfo@p-r-i.org。