增材制造的案例
中國財經報：增材制造強力賦能制造強國建設
為了保護好這件青銅器，考古工作者首次運用增材制造（3D打?。┘夹g，給文物穿上了“防護服”。
文物修復只是增材制造技術應用場景的一個縮影。作為先進制造的重要發展方向，增材制造技術目前已在航空航天、軌道交通、新能源汽車、醫療裝備等戰略新興產業領域展示了重大應用價值和廣闊的應用前景。近日在江蘇省徐州市舉行的“2021增材制造創新發展論壇”上，與會者認為，在相關政策的支持下，經過近幾年的不懈努力，我國增材制造產業已經從產業培育邁入了應用推廣的新階段。未來，隨著增材制造技術的快速發展，應用場景的不斷拓寬，必將成為賦能制造強國建設強力的重要手段。
增材制造產業邁入應用推廣新階段
增材制造俗稱3D打印，以數字模型文件為基礎，采用金屬、高分子等專用材料，進行逐層打印、堆積，形成實體實物的過程，是數字和制造緊密結合的體現。工業和信息化部裝備工業發展中心李方正博士表示，增材制造作為顛覆傳統產品生產制造理念，帶動傳統制造技術更新迭代，實現跨越式發展的手段，已經成為全球科技的焦點。目前美國、德國、歐盟等世界主要經濟體紛紛加緊謀劃布局，把增材制造作為重振制造業競爭力、搶占未來經濟戰略高點的重要手段。
經過近40多年發展，我國增材制造產業化步伐明顯加快。據李方正介紹，為進一步推動增材制造產業發展，工業和信息化部近年來聯合財政部等相關部門先后印發了《國家增材制造產業發展推進計劃（2015—2016》《增材制造產業發展行動計劃（2017—2020）》等政策規劃。
展開 航空航天高性能制造，激光增材制造技術大有可為
航空航天制造是當今世界科技強國競相發展的重點方向之一，其發展離不開兼具輕量化、難加工、高性能等特征的航空航天金屬構件。激光增材制造技術為高性能金屬構件的設計與制造開辟了新的工藝技術途徑，可解決航空航天等領域發展過程中對材料、結構、工藝、性能及應用等提出的新挑戰。近年來國內外在激光增材制造的新材料制備、新結構設計、高性能/多功能構件形性調控、航空航天應用等方面取得了顯著的研究進展。
研制新型高性能材料是激光增材制造構件力學性能及應用水平提升的基礎保障
金屬激光增材制造過程中易出現孔隙、裂紋、氧化夾雜、熔體球化與飛濺等一系列冶金缺陷，這是由材料的物理和化學特性本質決定的。缺陷會顯著降低激光增材制造構件成形性能。以鋁合金為例，其特殊性質（低密度、低激光吸收率、高熱導率及易氧化性等）決定了其是激光增材制造的典型難加工材料。很多高性能合金較難通過激光增材制造工藝獲得預期的高性能，主要是因材料的成分物性等參數并非專門為激光增材制造而設計，難以適用于激光快速熔化凝固過程及高度非平衡冶金熱力學和動力學行為。
專用面向激光增材制造的Al-Mg-Sc-Zr合金可原位生成Al3(Sc,Zr)納米彌散強化相，成形件抗拉強度高于500 MPa，延伸率超過10%。新型研發的激光增材制造Ti-Cu合金可獲得細小等軸β-Ti晶粒，并具有很高的化學成分均勻性，成形件兼具高抗拉強度（867±8 MPa）和延伸率（14.9±1.9%），如圖1所示。
展開 如何快速評估工業品增材制造潛力？安世亞太增材評估小程序正式上線！
第三步：生成評估報告，根據增材潛力評估結果分析增材制造可行性。
如何看懂評估結果和建議方案？
本案例的得分高達81分，說明非常具有增材制造潛力，產品的部分特征非常適合發揮增材制造的技術優勢，通過增材設計和增材制造非常有可能實現期望的產品性能改進。
在給出分數的同時，系統也給出了增材制造的建議方案。本案例中給出了3個建議，都是針對我們輸入的產品信息自動給出的，用戶如果決定采用增材制造生產該接頭，一定要看懂這些建議。
在本案例中，盡管該接頭具有很高的增材制造潛力，但是僅憑增材制造工藝本身并不能將潛力完全發揮出來，基于增材制造的優化設計才能真正發揮出增材。
制造的優勢，是最后的“點睛之筆”。比如下圖中接頭1、2、3由于位置不同，受力明顯不同，我們針對金屬SLM增材制造的工藝特點，以及接頭在不同位置的受力情況，分別進行拓撲優化設計，最終確定了3種不同的結構形式，實現減重50%。到此為止，一個完美的增材制造解決方案才大功告成。
需要說明的是，分值的高低反映了產品符合增材制造技術優勢的程度，也就是產品利用增材制造優勢的潛力。但是增材制造可行性的判斷應當結合系統給出的具體意見。
展開 Add Up&ESI Group加強增材制造領域合作，致力金屬增材制造仿真新模塊
AddUp和ESI集團推出了“Distortion Simulation AddOn”，這是一款符合人體工程學且易于使用的仿真模塊，專用于金屬增材制造。
AddUp&ESIGroup亮相Formnext18，展示“DistortionSimulation AddOn”在增材制造加強合作
AddUp是增材制造工業解決方案的領導者，ESI集團是基于材料物理的虛擬原型制作解決方案的領導者和先驅，他們宣布推出DistortionSimulation AddOn。 該模塊將增強AddUp ManagerTM軟件的功能范圍，用于增材制造中零件的定義和生產跟蹤。
SOFIA項目（解決方案生產工業添加劑- 工業金屬添加劑制造解決方案）創始于2016年，由Bpifrance、AddUp和ESI集團贊助，自第一次會議以來，他們擁有金屬添加劑制造的共同愿景。在增材制造工業化成為現實的時候，基于材料物理的模擬確保了對材料工藝和性能的深入理解，是提高增材制造工藝競爭力的關鍵組成部分之一。
控制制造工藝
工藝參數的優化是增材制造過程中的關鍵，也是競爭差異化的驅動力。制造商根據其特定應用，必須能夠將可用的機器時間集中在生產或工藝優化上。
傳統地講，生產驗證主要是指生產零件，繼而評估其適配性。引入模擬工具（通常是有限的專家用戶）需要在不同功能之間進行多次反饋循環，從而在數字鏈上產生不連續性。
通過將模擬直接集成到增材制造的準備階段，Distortion SimulationAddOn為生產工藝帶來了連續性。AddUp Manager用戶界面直觀、穩定，為定義模擬參數提供了理想的工作環境，特別是對于非該領域專家的員工。
展開 
視角 | 仿真技術賦能金屬增材制造
* 本文原刊登于智能制造媒體咨詢研究機構e-works：《仿真技術賦能金屬增材制造》
將仿真應用到增材制造中，不僅能確保最終產品滿足性能標準，還可仿真整個增材制造過程，最大限度降低增材制造的失敗風險。
通俗來講，增材制造技術是采用材料堆積疊加的方法制造三維實體的技術，相對于傳統的材料去除－切削加工技術，是一種“自下而上”的新型材料成型方法。作為一種數字化三維實體快速自由成形的制造新技術，增材制造技術不僅提供了新的制造加工工藝方法，更實現了結構設計、高性能材料制備、復雜構件制造的一體化，并為宏觀上的結構設計和微觀上的材料制備帶來革命性的變化。
隨著增材制造技術不斷突破，尤其是金屬增材制造技術的應用和增材制造服務的興起，有效支撐企業制造復雜的金屬零件，徹底變革著制造模式。這其中，將仿真應用到增材制造中，不僅能確保最終產品滿足性能標準，還可仿真整個增材制造過程，最大限度降低增材制造的失敗風險。
Ansys增材制造總監Brent Stucker博士在接受e-works采訪時指出，金屬增材制造正在成為一種廣泛應用的制造工藝，同時改變著企業向市場投放產品的方式。而仿真技術與金屬增材制造技術的結合，有助于應對金屬增材制造的挑戰與風險，從而打印出功能更強大、更輕量化的產品和部件。
展開 汽車零部件制造商德西福格如何在產品創新與生產中應用增材制造技術？
德西福格（ Hirschvogel）汽車零部件集團是鋼材、鋁材鍛造與精加工領域最大的全球性汽車零部件制造商之一，其客戶包括全球知名汽車制造商和供應商，產品包括底盤、變速器、發動機、柴油汽油發動機噴射系統、車身部件等。
除了傳統汽車零部件制造業務， Hirschvogel 還建立了增材制造業務，但Hirschvogel 的增材制造業務并不限于滿足內部需求，而是通過增材制造技術為工業制造用戶提供技術解決方案。Hirschvogel 具有怎樣的增材制造專業能力？ 他們通過增材制造技術為用戶提供哪些服務？
本期，3D科學谷將與谷友一起，進一步了解 Hirschvogel 這一大型汽車零部件制造商對增材制造技術的理解與應用。
聚焦零件增材制造完整工藝鏈
Hirschvogel 集團內部有一個提供技術解決方案的服務企業-德西福格技術解決方案 （Hirschvogel Tech Solutions），該公司提供零件研發和增材制造，服務領域不止是汽車行業。
Hirschvogel Tech Solutions 將零件研發，增材制造，材料/失效分析著三個業務進行了整合，通過整合的服務為客戶提供產品創新、開發高強度零部件的解決方案，以及提供金屬零件原型、量產，以及聚合物夾具開發的解決方案。
Hirschvogel 提供金屬增材制造零件的完整工藝鏈， 建立了詳細的增材制造流程，包括：增材制造零件的增材制造設計、優化分析、增材制造，熱處理、精加工等后處理工藝，以及零件質量檢測。
展開 基于正向設計和增材制造的高端研發與先進制造整體解決方案
增材制造是指基于類似數學微積分的離散-堆積原理，由零件三維數據驅動和計算機自動控制實現精確可控的，逐層增加材料直接制造零件的數字制造技術。相比減材和等材制造，增材制造無模具、無工裝，但它絕不僅僅是一種新的制造加工工藝方法，而是新一輪科技革命和產業革命中將會改變人類生產方式和生活方式的重要引擎和顛覆性技術體系。這種顛覆性體現在，除了這種新的制造工藝自身帶來的優勢以外，更重要的是，它實現了結構設計、高性能材料制備、復雜構件制造的一體化，并為宏觀上的結構設計和微觀上的材料制備帶來革命性的變化。
增材制造技術背后的增材思維是一場設計的革命，它完全打開了設計枷鎖，DFM（制造）、DFA（裝配）等基于減材制造的傳統設計方法少有用武之地，設計人員可以真正回歸用戶需求，進行面向功能的設計（DFF）或面向增材制造的設計（DFAM），按照價值、功能和能量的觀點，使設計與工藝、設計與制造之間不再是因果與順序關系而是互為激勵的活系統，以效法自然的方式實現大型/超大型構件或結構系統、復雜/超復雜構件或結構系統、多品種小批量個性化產品的低成本創新設計和快速制造，乃至創造超常結構實現超常功能。
安世亞太經過多年基于對系統工程、產品正向設計和仿真分析的實際應用經驗，結合增材行業應用的深刻題解，脫胎于資源全局優化配置的創新商業模式，提出了基于正向設計和增材制造的高端研發與先進制造整體解決方案，為《中國制造2025》中的設計制造一體化提供可落地實施的解決方案。
展開 中國工程院丨我國增材制造技術與產業發展研究
導語
增材制造作為新興的制造技術，應用領域不斷擴展，成為先進制造領域發展最快的技術方向之一；增材制造產業的發展為現代制造業的培育壯大以及傳統制造業的轉型升級提供了寶貴契機。
中國工程院盧秉恒院士研究團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》2022年第4期發表《我國增材制造技術與產業發展研究》一文。文章在分析全球增材制造技術發展態勢與產業發展動態的基礎上，全面梳理了我國增材制造技術與產業的發展態勢，剖析了我國增材制造產業面臨的共性技術研究及基礎器件能力不足、面向國際市場的專利布局滯后、產業規模與產業集群建設有待深化等問題。著眼增材制造產業前瞻布局，文章論證提出了生物醫藥與醫療器械增材制造、大型高性能復雜構件增材制造、空間增材制造、基于增材制造的結構創新與新材料發明等重點發展方向。文章建議：建立增材制造協同創新機制并支持企業開展應用創新，圍繞重大裝備需求開展增材制造工藝變革專項技術攻關，深化區域性增材制造產業集群建設。
一、前言
當前，以增材制造（亦稱3D打印）為代表的新制造技術，其基礎研究、關鍵技術、產業孵化等都在快速發展。
展開 金屬增材制造數值模擬技術發展
金屬增材制造是增材制造技術中發展最為迅速的分支，現已廣泛運用于航空航天、能源動力等領域，發展相關的數值模擬技術對深入理解其復雜物理過程與優化工藝參數具有重要的學術及工程意義。
與傳統減材制造（切削、磨削等）和等材制造（鑄造、鍛壓等）的材料加工方式不同，金屬增材制造依據三維計算機輔助設計（CAD）數據，通過光源或高能熱源等將離散材料（粉材、絲材等）逐層累積制造實體構件，是一種自下而上疊加材料成形的“自由制造”過程，有望成為實現航空發動機等高端工業裝備結構跨代提升的一條關鍵技術途徑。
金屬增材制造仿真概述
根據材料進給方式，金屬增材制造技術主要可分為粉末床熔融（PBF）和定向能量沉積（DED）兩大類，前者包括激光選區熔融技術和電子束選區熔融技術等，后者包括激光送粉增材制造技術、電子束送絲增材制造技術和電弧送絲增材制造技術等（見圖1）。然而，現階段金屬增材制造技術在構件成形精度和力學性能等方面仍存在不足,成為制約其廣泛工業化應用的瓶頸。主要原因在于金屬增材制造涉及到材料受熱熔化、熔池流動凝固、微觀組織形成和內應力/應變演化等，是一個十分復雜的多尺度多物理場耦合過程，冶金缺陷形成機理、微觀組織演化規律、零件翹曲變形與開裂預測、表面質量和成形尺寸精度控制等基礎問題尚未得到完全突破。單純依靠試驗測試技術開展增材制造過程中的微觀尺度觀測，存在著穩定性/可重復性差、分辨率/可觀測區域受限等不足，同時由于工藝所涉及參數量巨大，使得“試錯法”探究最優工藝參數窗口存在效率低、周期長和代價高昂等缺點。
近年來，數值模擬技術的發展為金屬增材制造復雜物理過程的深入理解和工藝條件優化提供了有力工具。
展開 增材制造：仿真新前沿
Brent Stucker，增材制造總監
Dave Conover，增材制造首席技術官
金屬增材制造最前沿
未來各種增材制造技術將得到進一步的快速發展，效率更高成本更低的增材制造工藝也可能會被不斷提出，各種增材制造技術將同臺競技，不斷拓展自己的應用領域。
圖2：結構復雜對增材制造與傳統制造零件成本的影響
圖2表示構件的復雜程度對制造成本的影響，對于傳統的機械制造（如車銑刨磨鉆），零件的制造成本隨復雜程度的提升指數級的增長，且與制造的批量有關系，批量小于3000件時，成本非常高。而零件的復雜程度對增材制造的成本影響很小，增材制造過程幾乎不受零件復雜程度的影響，其成本主要決定于制造改零件所需要的時間。因此對于單件小批量生產和具有較高幾何復雜性的零件，增材制造具有顯著的競爭優勢。傳統的零件的制造受到零件本身復雜性的限制，往往在設計過程中并未完全實現功能優先的設計，結構上有很多冗余，浪費材料，增材制造可以通過結構拓撲優化設計，極大的提升其性能，實現輕量化、高強度。增材制造可以將不同成分和顏色的不同材質材料按需分布在所需要的位置，獲得理論設計最佳和功能優先的一體化設計和制造，真正意義上實現“控材控形控性控色”。
增材制造的未來
增材制造的發展已經不單純是一個技術問題，而是一個生態問題了。當然，在技術層面，3D打印仍在不斷創新、深入、延伸和融合；而在生態層面，增材制造正不斷向系統化、平臺化、生態化方向發展。在消費級，3D打印傾向于個性化、定制化發展；在工業級，3D打印更強調金屬增材制造的低成本批量化應用。
展開 
沈航：面向金屬增材制造的拓撲優化設計研究進展
文章來源： 增材制造技術前沿
鈦合金增材制造技術的分析和未來趨勢
二、鈦合金增材制造技術的研究及應用現狀
（一）鈦合金增材制造技術的研究現狀
隨著增材制造技術的發展，世界各國都在積極地對鈦合金增材制造技術進研究，以期鈦合金增材制造技術能夠在多方面得到應用。根據近幾年的研究現在應用于鈦合金零件加工中的生產工藝有激光選區熔化成形技術、電子束熔絲成形技術、激光立體成形技術和電子束選取熔化成形技術。
（二）鈦合金增材制造技術在航空航天領域的應用
增材制造技術最早于2001年開始應用于美國的艦載殲擊機中，通過鈦合金增材制造技術生產出飛機的承力結構件并應用于航空生產。2011年英國的南安普頓大學通過增材制造技術生產出包括無人機的機翼、控制面板和艙門的整體框架。2012年之后，鈦合金增材制造技術在航空領域的應用取得前所未有的發展，鈦合金零件不僅在飛機制造中得到廣泛的應用，而且新型的鈦合金材料開始在火箭、航天飛機等航天設備中得到應用，鈦合金增材制造技術生產的零件極大的減少了航天設備之間的焊縫數量，由于鈦合金的強度更高，使得航天設備的安全性大大提高。
我國相關部門和科研院校也不斷的對鈦合金增材制造技術進行研究，現在已經在航空領域得到應用。我國運用鈦合金增材制造技術生產的飛機機翼和主承力構件達到了相應的技術要求并應用于飛機制造。2013年北京航空航天大學通過鈦合金增材制造技術制造出了鈦合金飛機主承力構件，通過了技術驗證且進行裝機評審，這使我國成為世界上首個掌握鈦合金飛機主承力構件設計制造的國家，標志著我國的鈦合金增材制造技術進入世界的領先地位。
（三）鈦合金增材制造技術在在國防領域的應用
在國防武器生產的過程中，對武器的材料性能要求較高，零件的精密度也有較高的要求。
展開 增材制造在骨科領域持續創造效益
通常情況下，你無法為傳統的減法方法設計一種設備或儀器，然后再一對一地增材式生產出來，尤其是從成本效益的角度出發。在大多數情況下，對產品深層次功能的重新設計有利于發揮增材制造的潛力。在最基本的層面上，增材制造在設計中是具有成本效益的，當它被用來完成三件事:
1. 用傳統方法創建一個不可行的復雜設計
2. 滿足患者獨特或定制的需求
3. 減少零件數量，進行整體設計
脊柱植入物就是一個例子，它展示了利用增材制造方法，以更快地創新能力，通過優化產品到一個整體部件，來實現更少的資本投入。在脊柱產品系列中，有各種各樣的手術方法需要用到許多種植入物的設計，所有這些都需要自己傳統的機械加工設備來生產。使用增材制造，一臺機器可以生產許多不同的設計，消除了對多工裝的需求，減少了實現生產所需的大量資本投入。這種類型的應用使得較小的公司能夠進入市場，并在市場上競爭。
增材制造在大幅降低成本方面具有巨大潛力，尤其是在零件整合方面。就醫療器械而言，增材制造已被證明大大減少了零部件的數量，可以縮短生產時間，甚至通過在現場制造零部件來消除分銷障礙。當涉及到比較加法和傳統減法的制造方法時，它總是取決于你在做什么，你想要實現什么，以及供應鏈模式的靈活性。
增材制造的未來
當增材制造技術在 20 世紀 80 年代首次用于原型設計時，醫療設備制造商是最早使用增材制造技術的公司之一。從那以后，應用已經遠遠超出了原型設計，一些設備制造商每月生產幾千臺打印設備，使增材制造進入了“生產水平”領域。如果骨科設備制造商不重視增材制造，他們就落后了。
業界已經看到關于增材制造的監管活動在持續增加，目前有超過 100 個 FDA 批準了市場上的增材制造設備。
展開 2023高考人數1291萬創新高，增材制造專業歡迎你
依照慣例，每年這個時候南極熊都會盛情邀請廣大莘莘學子報考大學內的增材制造相關專業，將來成為這個行業中的人才，共同來壯大增材制造產業。
第四次工業革命的關鍵技術之一
隨著工業和科技的不斷發展，增材制造已經成為了現代高科技領域中最為重要的一環。作為集先進制造和材料科學于一身的前沿產業，它涉及到了制造、設計、計算機軟件、人工智能等多個領域的知識和技術。因此，對于有志于從事相關領域工作的廣大高考生來說，報考增材制造專業將是一個非常明智的選擇。
增材制造技術被認為是第四次工業革命的重要技術，其原因主要有以下幾點：
●數字化生產：增材制造通過數字化設計、計算機輔助制造，實現了數字化生產，大大縮短了從設計到制造的周期，提高了生產效率和精度。
●個性化生產：相比傳統的批量生產，增材制造可以實現產品的個性化生產，能夠更好地滿足消費者個性化需求。
●智能化生產：增材制造結合人工智能和大數據等技術，可以實現智能化生產，不僅提高了生產效率和精度，也降低了成本。
●可持續性：增材制造可以根據需要精確制造，避免了浪費和污染，降低了環境負擔，符合可持續發展的理念。
●應用廣泛：增材制造應用于多個領域，如航空航天、醫療器械、汽車制造等。特別是在航空航天領域，增材制造可以制造出更復雜的零部件、加強材料性能，提高安全性和可靠性。
綜上所述，增材制造技術擁有數字化、個性化、智能化、可持續性和廣泛應用等優勢，是第四次工業革命中的重要技術之一。
增材制造行業前景廣闊，人才需求旺盛
經過30多年的發展，增材制造行業正在進入產業規?；l展的階段，尤其近年來，增材制造正逐漸成為了全球制造業的主流趨勢。
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