增材制造 D打印 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

1、增材制造(3D打印)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r西安交通大學(xué)先進制造技術(shù)研究所2013-07-09一、概述增材制造(Additive Manufacturing， AM)技術(shù)是通過CAD設(shè)計數(shù)據(jù) 采用材料逐層累加的方法制造實體零件的技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的材料去除 (切削加工)技術(shù)，是一種“自下而上”材料累加的制造方法。自上世紀 80年代末增材制造技術(shù)逐步發(fā)展，期間也被稱為“材料累加制造”(Material Increse Manufacturing)、 “快速 原型” (Rapid Prototyping)、分層制造”(Layered Manufacturing)、 “實體自由 制造”(Solid Free

2、-form Fabrication)、“3D 打印技術(shù)”(3D Printing) 等。名稱各異的叫法分別從不同側(cè)面表達了該制造技術(shù)的特點。美國材料與試驗協(xié)會(ASTM)F42國際委員會對增材制造和3D打印有明 確的概念定義。增材制造是依據(jù)三維CAD數(shù)據(jù)將材料連接制作物體的過程， 相對于減法制造它通常是逐層累加過程3D打印是指采用打印頭、噴嘴或 其它打印技術(shù)沉積材料來制造物體的技術(shù)，3D打印也常用來表示“增材制 造”技術(shù)，在特指設(shè)備時，3D打印是指相對價格或總體功能低端的增材制 造設(shè)備。增材制造技術(shù)不需要傳統(tǒng)的刀具、夾具及多道加工工序，利用三維設(shè)計數(shù)據(jù)在一臺設(shè)備上可快速而精確地制造出任意復(fù)雜形

3、狀的零件，從而實 現(xiàn)“自由制造”，解決許多過去難以制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形，并大大 減少了加工工序，縮短了加工周期。而且越是復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，其制造的 速度作用越顯著。近二十年來，增材制造技術(shù)取得了快速的發(fā)展。增材制 造原理與不同的材料和工藝結(jié)合形成了許多增材制造設(shè)備。目前已有的設(shè) 備種類達到20多種。這一技術(shù)一出現(xiàn)就取得了快速的發(fā)展，在各個領(lǐng)域 都取得了廣泛的應(yīng)用，如在消費電子產(chǎn)品、汽車、航天航空、醫(yī)療、軍工、 地理信息、藝術(shù)設(shè)計等。增材制造的特點是單件或小批量的快速制造，這 一技術(shù)特點決定了增材制造在產(chǎn)品創(chuàng)新中具有顯著的作用。美國時代周刊將增材制造列為“美國十大增長最快的工業(yè)”，英 國經(jīng)濟學(xué)

4、人雜志則認為它將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動實現(xiàn)第 三次工業(yè)革命”，認為該技術(shù)改變未來生產(chǎn)與生活模式，實現(xiàn)社會化制造， 每個人都可以成為一個工廠，它將改變制造商品的方式，并改變世界的經(jīng) 濟格局，進而改變?nèi)祟惖纳罘绞?。美國奧巴馬總統(tǒng)在2012年3月9日 提出發(fā)展美國振興制造業(yè)計劃，向美國國會提出“制造創(chuàng)新國家網(wǎng)絡(luò)” (NNMI)，計劃投資10億美元重振美國制造業(yè)計劃。其目的在奪回制造業(yè) 霸主地位，要以一半的時間和費用完成產(chǎn)品開發(fā)，實現(xiàn)在美國設(shè)計在美國 制造，使更多美國人返回工作崗位，構(gòu)建持續(xù)發(fā)展的美國經(jīng)濟。為此，奧 巴馬政府啟動首個項目“增材制造”，初期政府投資3000萬美元，企業(yè) 配套40

5、00萬元，由國防部牽頭，制造企業(yè)、大學(xué)院校以及非贏利組織參 加，研發(fā)新的增材制造技術(shù)與產(chǎn)品，使美國成為全球優(yōu)秀的增材制造的中 心，架起“基礎(chǔ)研究與產(chǎn)品研發(fā)”之間紐帶。美國政府已經(jīng)將增材制造技 術(shù)作為國家制造業(yè)發(fā)展的首要戰(zhàn)略任務(wù)給予支持。美國專門從事增材制造技術(shù)技術(shù)咨詢服務(wù)的Wohlers協(xié)會在2012年度 報告中，對各行業(yè)的應(yīng)用情況進行了分析。2011年全球直接產(chǎn)值億美元， 2011年增長率，其中，設(shè)備材料：億美元，增長%，服務(wù)產(chǎn)值：億美元， 增長，其發(fā)展特點是服務(wù)與設(shè)備對半。在應(yīng)用方面消費商品和電子領(lǐng)域 仍占主導(dǎo)地位，但是比例從降低到；機動車領(lǐng)域從降低到；研究 機構(gòu)為；醫(yī)學(xué)和牙科領(lǐng)域從增加到

6、；工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域為；航空航天 領(lǐng)從%增加到。在過去的幾年中，航空器制造和醫(yī)學(xué)應(yīng)用是增長最快的 應(yīng)用領(lǐng)域。世界上各許多國家與地區(qū)都在開發(fā)或應(yīng)用增材制造技術(shù)。增材 制造系統(tǒng)的數(shù)量一定程度上表現(xiàn)了國家的經(jīng)濟活力與創(chuàng)新能力。自1988 2011年，美國、日本、德國、中國成為主要的設(shè)備擁有國，其中，美國占 全球總設(shè)備量的，中國占。預(yù)計2012年將增長25%至億美元，2019年將 達到60億美元。增材制造發(fā)展有誘人的發(fā)展前景，也存在巨大的挑戰(zhàn)。目前最大的難 題是材料的物理與化學(xué)性能制約了實現(xiàn)技術(shù)。例如，在成形材料上，目前 主要是有機高分子材料，金屬材料直接成形是近十多年的研究熱點，正在 逐漸向工業(yè)應(yīng)用，難點

7、在于如何提高精度和效率。新的研究方向是用增材 制造技術(shù)直接把軟組織材料（生物基質(zhì)材料和細胞）堆積起來，形成類生 命體，經(jīng)過體外培養(yǎng)和體內(nèi)培養(yǎng)去制造復(fù)雜組織器官。二、增材制造分類自上世紀80年代美國出現(xiàn)第一臺商用光固化成形機后，在至今近三十 年時間內(nèi)得到了快速發(fā)展。較成熟的技術(shù)主要有以下四種方法：光固化成 形(Stereolithography， SL)、疊層實體制造 (Laminated Object Manufacturing， LOM)、選擇性激光燒結(jié)(Selective Laser Melting， SLS)、熔絲沉積成形(Fused Deposition Modeling， FDM)。

8、疊層實體 制造設(shè)備逐漸消落。其他幾種方法逐漸向低成本、高精度、多材料方面發(fā) 展。工藝的過程：樹脂槽中盛滿液態(tài)光固化樹脂，紫外激光器按照各層截 面信息進行逐點掃描，被掃描的區(qū)域固化形成零件的一個薄層。當(dāng)一層固 化后，工作臺下移一個層厚，在固化好的樹脂表面澆注一層新的液態(tài)樹脂， 并利用刮板將樹脂刮平，然后進行新一層的掃描和固化，如此重復(fù)，直至 原型構(gòu)造完成。SL工藝的特點是精度高、表面質(zhì)量好，能制造形狀復(fù)雜、 特別精細的零件，不足是設(shè)備和材料昂貴，制造過程中需要設(shè)計支撐，加 工環(huán)境氣味重等問題。的層面信息通過每一層的輪廓來表示，激光掃描器的動作由這些輪 廓信息控制，它采用的材料是具有厚度信息的片材

9、。這種加工方法只需加 工輪廓信息，所以可以達到很高的加工速度，但材料的范圍很窄，每層厚度不可調(diào)整是最大缺點。工藝利用高能量激光束在粉末層表面按照截面掃描，粉末被燒結(jié)相互 連接，形成一定形狀的截面。當(dāng)一層截面燒結(jié)完后，工作臺下降一層厚度， 鋪上一層新的粉末，繼續(xù)新一層的燒結(jié)。通過層層疊加，去除未燒結(jié)粉末， 即可得到最終三維實體。SLS的特點是成形材料廣泛，理論上只要將材料 制成粉末即可成形。另外，SLS成形過程中，粉床充當(dāng)自然支撐，可成形 懸臂、內(nèi)空等其他工藝難成形結(jié)構(gòu)。但是，SLS技術(shù)需要價格較為昂貴的 激光器和光路系統(tǒng)，成本較其他方法高，一定程度上限制了該技術(shù)的應(yīng)用 范圍。是將電能轉(zhuǎn)換為熱能

10、，使絲狀塑料擠出噴頭前達到熔融狀態(tài)。由計算 機控制噴頭移動，根據(jù)截面輪廓信息，使熔融塑料成形一定形狀的二維截 面。通過層層疊加，形成塑料三維實體。FDM無需價格昂貴的激光器和光 路系統(tǒng)，成本較低，易于推廣。但是，該方法成形材料限制較大，并且成 形精度相對較低，是限制該技術(shù)發(fā)展的主要問題。隨著增材制造技術(shù)工藝和設(shè)備的成熟，新材料、新工藝的出現(xiàn)，該技 術(shù)由快速原型階段進入快速制造和普及化新階段，最顯著地體現(xiàn)在金屬零 件直接快速制造以及桌面型3D打印設(shè)備。目前，真正直接制造金屬零件的增材制造技術(shù)有基于同軸送粉的激光 近形制造(Laser Engineering Net Shaping, LENS)技

11、術(shù)和基于粉末床 的選擇性激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)及電子束熔化技術(shù) (Electron Beam Melting, EBM)技術(shù)。LENS技術(shù)能直接制造出大尺寸的 金屬零件毛坯；SLM和EBM可制造復(fù)雜精細金屬零件。LENS技術(shù)在惰性氣體保護之下，通過激光束熔化噴嘴輸送的粉末流， 使其逐層堆積，最終形成復(fù)雜形狀的零件或模具。該方法得到的制件組織 致密，具有明顯的快速熔凝特征，力學(xué)性能很高，并可實現(xiàn)非均質(zhì)和梯度 材料制件的制造。目前，應(yīng)用該工藝已制造出鋁合金、鈦合金、鎢合金等 半精化的毛坯，性能達到甚至超過鍛件，在航天、航空、造船、國防等領(lǐng) 域具有極大的

12、應(yīng)用前景。但該工藝成形難以成形復(fù)雜和精細結(jié)構(gòu)，主要用 于毛坯成形，且粉末材料利用率偏低。SLM技術(shù)利用高能束激光熔化預(yù)先鋪在粉床上薄層粉末，逐層熔化堆 積成形。為了保證金屬粉末材料的快速熔化，SLM材料較高功率密度的激 光器，光斑聚焦到幾十Pm到幾Wumo SLM制造的金屬零件接近全致密， 強度達鍛件水平，精度可達0.1mm/100mm。該工藝的主要缺陷有金屬球化、 翹曲變形及裂紋等，還面臨成形效率低、可重復(fù)性及可靠性有待優(yōu)化等問 題。EBM與SLM系統(tǒng)的主要差別在于熱源不同，成形原理基本相似。EBM技 術(shù)成形室必須為高真空，才能保證設(shè)備正常工作，這使得EBM整機復(fù)雜度 增大。電子束為熱源，金

13、屬材料對其幾乎沒有反射，能量吸收率大幅提高。在真空環(huán)境下，材料熔化后的潤濕性也大大增強，增加了熔池之間、層與 層之間的冶金結(jié)合強度。但是，EBM技術(shù)還存在如下問題：真空抽氣過程 中粉末容易被氣流帶走，造成系統(tǒng)污染；在電子束作用下粉末容易潰散， 因此需預(yù)熱到800笆以上，使粉末預(yù)先燒結(jié)固化。采取預(yù)熱后制造效率高， 零件變形小，無需支撐，微觀組織致密；但預(yù)熱溫度對系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)要求 高，加工結(jié)束后零件需要在真空室中冷卻相當(dāng)長一段時間，降低了零件的 成形效率。由于系統(tǒng)成本較高、材料特殊以及操作復(fù)雜，在目前階段增材制造技 術(shù)主要應(yīng)用于科研以及工業(yè)應(yīng)用。隨著桌面型3D打印技術(shù)(Three-dimensio

14、nal printing, 3DP )的產(chǎn)生和應(yīng)用，增材制造技術(shù)的 應(yīng)用范圍得到了極大擴展。3DP的工作方式類似于桌面打印機。核心部分為若干細小噴嘴組成的 打印系統(tǒng)。材料主要包括兩大類：其一，類似于SLA工藝用的液態(tài)光敏樹 脂材料；其二，類似于SLS用的粉末材料。如果采用液態(tài)樹脂材料，則成 形原理類似于SLA，但實現(xiàn)方式有所不同。先由噴嘴噴出具有特定形狀的 一薄層樹脂截面，利用面紫外光照射使其固化；然后再由噴嘴噴出下一層 截面，進而固化并與上一層粘結(jié)在一起；如此反復(fù)，直至實體制件成形完 畢為止。當(dāng)成形材料為粉末時，其成形過程類似于SLS工藝，但原理不盡 相同。先鋪一層粉，由噴嘴按照截面形狀噴一

15、層粘結(jié)劑，使成形制件截面 內(nèi)的粉末粘結(jié)成一體；工作臺下降一個層厚，鋪上一層新粉，并由噴嘴按照該層制件截面形狀噴出一層粘結(jié)劑，使該層截面內(nèi)的粉末發(fā)生粘結(jié)，同 時與上一層制件實體粘結(jié)為一體；如此反復(fù)，直至制件成形完畢為止。該 種工藝無需激光器、掃描系統(tǒng)及其他復(fù)雜的傳動系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小， 可用作桌面系統(tǒng)，特別適合于快速制作三維模型、復(fù)制復(fù)雜工藝品等應(yīng)用 場合。但是，該技術(shù)成形零件大多需要進行后處理，以增加零件強度，工 序較為復(fù)雜，難以成形高性能功能零件，如金屬零件等。三、增材制造技術(shù)發(fā)展歷史1國外發(fā)展歷史第一階段，思想萌芽增材制造技術(shù)的核心制造思想最早起源于美國。早在1892年， Blanth

16、er在其專利中，曾建議用分層制造法構(gòu)成地形圖。1902年，Carlo Baese在一項專利中提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理。1940年， Perera提出了切割硬紙板并逐層粘結(jié)成三維地形圖的方法。直到20世紀80 年代末，3D打印制造技術(shù)開始了根本性發(fā)展，出現(xiàn)的專利更多，僅在 1986-1998年間注冊的美國專利就達24多項。第二階段，技術(shù)誕生其標(biāo)志性成果就是五種常規(guī)增材制造技術(shù)的提出。1986年美國的Hull 發(fā)明了光固化技術(shù)，簡稱SLA； 1988年Feygin發(fā)明了分層實體制造技術(shù)， 簡稱LOM； 1989年Deckard發(fā)明了粉末激光燒結(jié)技術(shù)，簡稱SLS； 1992年Crump 發(fā)

17、明了熔融沉積制造技術(shù)，簡稱FDM； 1993年麻省理工大學(xué)的Sachs發(fā)明了 噴頭打印技術(shù)，簡稱3DP。第三階段，裝備推出1988年美國的3D Systems公司根據(jù)Hull的專利，生產(chǎn)出了第一臺增材 制造裝備SLA250，開創(chuàng)了增材制造技術(shù)發(fā)展的新紀元。在此后的十年中， 增材制造技術(shù)蓬勃發(fā)展，涌現(xiàn)出了十余種新工藝和相應(yīng)的增材制造裝備。 1991年，美國Stratasys的FDM裝備、Cubital的實體平面固化(SGC，Solid Ground Curing)裝備和Helisys的L OM裝備都實現(xiàn)了商業(yè)化。1992年，美 國DTM公司(現(xiàn)屬于3D Systems公司)SLS裝備研發(fā)成功。1

18、994年，德國EOS 公司推出7EOSINT型SLS裝備。1996年，3D Systems使用噴墨打印技術(shù)， 制造出其第一臺3DP裝備Actua2100。同年，美國Zcorp公司也發(fā)布了2402 型3DP裝備?？傮w上，美國在裝備研制、生產(chǎn)銷售方面占全球的主導(dǎo)地位， 其發(fā)展水平及趨勢基本代表了世界增材制造技術(shù)的發(fā)展歷程。歐洲和日本 也不甘落后，紛紛進行相關(guān)技術(shù)研究和裝備研發(fā)。香港和臺灣比內(nèi)地起步 早，臺灣大學(xué)研制了 LOM裝備，臺灣各單位及軍方安裝多臺進口 SLA裝備， 香港生產(chǎn)力促進局和香港科技大學(xué)、香港理工大學(xué)、香港城市大學(xué)等機構(gòu) 擁有增材制造裝備，重點進行技術(shù)研究與應(yīng)用推廣。國內(nèi)自上世紀9

19、0年代 初開始增材制造技術(shù)研發(fā)。以西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、清華大學(xué)為 代表的研究機構(gòu)開始自主研制增材制造裝備并在國內(nèi)開展廣泛應(yīng)用。其 中，以西安交通大學(xué)的SLA裝備、華中科技大學(xué)研制的LOM和SLS裝備以及 清華大學(xué)的FDM裝備最具代表性。第四階段，大范圍應(yīng)用隨著工藝、材料和裝備的日益成熟，增材制造技術(shù)的應(yīng)用范圍由模型 和原型制造進入產(chǎn)品快速制造階段。早期增材制造技術(shù)受限于材料種類少 及工藝水平低的限制，主要應(yīng)用于模型和原型制造，如制造新型手機外殼 模型等，因而統(tǒng)稱為快速原型技術(shù)（Rapid Prototyping, RP）。目前，“3D打印”這一更加親民的概念被越來越多的人熟知。如今由于

20、諸多快速 原型和快速制造裝備均以3D打印機示人，最早的3D打印已可被稱為“經(jīng)典 3D打印技術(shù)”?！靶屡d3D打印技術(shù)”可以直接制造為人所用的功能部件及 零件和傳統(tǒng)工藝使用的工具，包括電子產(chǎn)品絕緣外殼，金屬結(jié)構(gòu)件，高強 度塑料零件，勞動工具，橡膠緩震制件，汽車及航空應(yīng)用的高溫陶瓷部件 及各類金屬模具等。金屬零件的直接制造是標(biāo)志增材制造技術(shù)由“快速原 型”向“快速制造”的重要標(biāo)志之一。2002年，德國成功研制了選擇性激 光熔化增材制造裝備（SLM），可成形接近全致密的精細金屬零件和模具， 其性能可達到同質(zhì)鍛件水平。同時，電子束熔化（EBM）、激光工程凈成 形（LENS）等一系列新技術(shù)與裝備涌現(xiàn)出來。

21、這些技術(shù)面向航天航空、武 器裝備、汽車/模具及生物醫(yī)療等高端制造領(lǐng)域，直接成形復(fù)雜和高性能 的金屬零部件，解決一些傳統(tǒng)制造工藝面臨的難加工甚至是無法加工等制造難題。2國內(nèi)的發(fā)展歷史我國增材制造技術(shù)自上世紀九十年代初開始發(fā)展，在西安交通大學(xué)、 清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京隆源公司等在典型的成形設(shè)備、軟件、材 料等方面研究和產(chǎn)業(yè)化方面獲得了重大進展，接近國外產(chǎn)品水平。隨后國 內(nèi)許多高校和研究機構(gòu)也開展了相關(guān)研究，重點在金屬成形方面開展研 究，如西北工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、上海交通 大學(xué)、大連理工大學(xué)、中北大學(xué)、中國工程物理研究院等單位都在做探索 性的研究和應(yīng)用工作。其中西安交

22、通大學(xué)開展料光固化快速成形、金屬熔 敷制造、生物組織制造、陶瓷光固化成形研究，建立了快速制造國家工程 研究中心；華中科技大學(xué)開展了疊層制造、激光選取燒結(jié)、金屬燒結(jié)等技 術(shù)研究；清華大學(xué)開展了多功能快速成形設(shè)備、熔融沉積制造設(shè)備、電子 束制造設(shè)備、生物打印技術(shù)研究；北京隆源公司開展了激光選取燒結(jié)設(shè)備 研究；北京航空航天大學(xué)和西北工業(yè)大學(xué)開展了金屬熔敷成形技術(shù)研究， 中航625所開展了電子束成形制造研究，華南理工大學(xué)開展了激光金屬燒 結(jié)技術(shù)研究。國內(nèi)的高校和企業(yè)通過科研開發(fā)和設(shè)備產(chǎn)業(yè)化改變了該類設(shè) 備早期仰賴進口的局面，通過二十多年的應(yīng)用技術(shù)研發(fā)與推廣，在全國建 立了20多個服務(wù)中心，設(shè)備用戶遍布

23、醫(yī)療、航空航天、汽車、軍工、模具、 電子電器、造船等行業(yè)。推動了我國制造技術(shù)的發(fā)展。作為一項正在發(fā)展中的制造技術(shù)，其成熟度還遠不能同金屬切削、鑄、鍛、焊、粉末冶金等 制造技術(shù)相比，還有大量研究工作需要進行，包括激光成形專用合金體系、 零件的組織與性能控制、應(yīng)力變形控制、缺陷的檢測與控制、先進裝備的 研發(fā)等，涉及到從科學(xué)基礎(chǔ)、工程化應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的質(zhì)量保證各個層 次的研究工作。3近年的國外最新進展2012年的增材制造設(shè)備市場延續(xù)近年的發(fā)展好形勢，銷售數(shù)目和收入 的增加讓銷售商從中獲益，進一步推動了美國股票價格的增長。2012年， 增材制造技術(shù)通過主要出版物、電視節(jié)目，甚至電影的方式涌入公眾的視

24、 野。2012年4月，在Materialise公司（比利時）的世界大會上，舉辦了 一場時裝秀，展出了快速成型制造的帽子和飾品。據(jù)調(diào)查，價格低于2000美元的設(shè)備多用于科學(xué)研究或個人，對行業(yè) 產(chǎn)值影響不大。行業(yè)發(fā)展主要依賴于專業(yè)化設(shè)備性能的提高。目前，專業(yè) 化設(shè)備主要銷往美國市場。由于經(jīng)濟不景氣隱藏的潛在客戶被挖掘，并隨 著設(shè)計與制造的快速增長，快速成型制造行業(yè)也得以發(fā)展。在美國明尼蘇 達州明尼阿波利斯市舉行的年度快速成型會議上，Materialise公司（比 利時）的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Wilfried Vancraen因其對快速成型行業(yè)的 廣泛貢獻被授予行業(yè)成就獎。產(chǎn)業(yè)不斷壯大：在快速成型企業(yè)

25、中正在進行公司間的合并，兼并的對象主要是設(shè)備供應(yīng)商、服務(wù)供應(yīng)商以及其他的相關(guān)公司。其中最引人注目 的是Z Corp.公司被3D System公司收購，還有Stratasys公司與Objet 公司合并。Delcam公司（英國）收購了快速成型軟件公司FabbifySoftware公司（德國）的一部分。據(jù)預(yù)計，F(xiàn)abbify Software會在Delcam 公司的設(shè)計及制造軟件里增添快速成型應(yīng)用項。3D Systems公司購買了參 數(shù)化計算機輔助設(shè)計（CAD）軟件公司Alibre公司，以實現(xiàn)對計算機輔助 設(shè)計（CAD）和3D打印的捆綁。2011年11月，EOS公司（德國）宣布該 公司已經(jīng)安裝超過1

26、000臺的激光燒結(jié)成型機。11月初，3D system公司 在宣布收購Huntsman公司（德州，林地）與光敏聚合物及數(shù)字快速成型 機相關(guān)的資產(chǎn)；隨后乂宣布兼并3D打印機制造商Z Corp（馬薩諸塞州， 伯靈頓市），這次兼并花費了億美元。新材料新器件不斷出現(xiàn)：Objet公司發(fā)布了一種類ABS的數(shù)字材料以 及一種名為VeroClear的清晰透明材料3D Systems公司也發(fā)布了一種名 為Accura CastPro新材料，該種材料可用于制作熔模鑄造模型。同期， Solidscape公司（梅里馬克，新罕布什爾州）也發(fā)布了一種可使蠟?zāi)ｈT造 鑄模更耐用的新型材料plusCASTo 2011年8月，K

27、elyniam Global （新不列顛，康涅狄格州）宣布它們正在制作聚醚醚酮（PEEK）顱骨植入物。 利用CT或MRI數(shù)據(jù)制作的光固化頭骨模型可以協(xié)助醫(yī)生進行術(shù)前規(guī)劃， 在制作規(guī)劃的同時，加工PEEK材料植入物。據(jù)估計，這種方法會將手術(shù) 時間降低85%。2011年6月，Optomec公司（新墨西哥州，阿爾伯克基） 發(fā)布了一種可用于3D打印及保形電子的新型大面積氣溶膠噴射打印頭。 Optomec公司雖以生產(chǎn)透鏡設(shè)備而為快速成型行業(yè)所熟知，但它的氣溶膠 噴射打印卻隸屬于美國國防部高級研究計劃局的介觀綜合保形電子（MICE）計劃，該計劃的研究成果主要應(yīng)用在3D打印、太陽能電池以及 顯示設(shè)備領(lǐng)域。新

28、產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)：2011年7月，Objet公司發(fā)布了一種新型打印機 Objet260 Connex，該種打印機可以構(gòu)建更小體積的多材料模型。2011 年7月，Stratasys公司發(fā)布了一種復(fù)合型快速成型機Fortus250mc，該成型機可以將 ABSplus材料與一種可溶性支撐材料的進行復(fù)合。 Stratasys公司還發(fā)布了一種適用于Fortus400mc及900mc的新型靜態(tài)損 耗材料ABS-ESD7。2011 年9 月，Bulidatron Systems 公司（紐約，紐約）宣布推出基于RepRap的Buildaron1 3D打印機。這種單一材料打 印機既可以作為一種工具箱使用（售價1,2

29、00美元），也作為組裝系統(tǒng)使 用（售價2,000美元）。Objet公司引入了一種新型生物相容性材料 MED610，這種材料適用于所有的PolyJet系統(tǒng)。剛性材料主要面向醫(yī) 療及牙科市場。3D System公司發(fā)布了一種基于覆膜傳輸成像的打印機 PROJET1500，同時也發(fā)布了一種從二進制信息到字節(jié)的3D觸摸產(chǎn)品。 2012年1月，MakerBot （布魯克林，紐約）推出了售價1759美元的新機 器MakerBot Replicator，與它的前身相比。該機器可以打印更大體積的 模型，并且第二個塑料擠出機的噴頭可以更換，從而擠出更多顏色的ABS或PLA。3D Systems公司推出了一種名C

30、ube的單材料、消費者導(dǎo)向型3D 打印機，其售價低于$1,300。該機器裝有無線連接裝置，從而具有了從3D 數(shù)字化設(shè)計庫中下載3D模型的功能。國防部與Stratasys公司簽訂了 100 萬美元的uPrint3D打印機訂單，以支持國防部的DoDs STARBASE計劃， 該計劃的目的是吸引青少年對科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)以及先進制造技術(shù) 中快速成型制造的興趣。2012年2月，EasyClad公司（法國）發(fā)布了 MAGIC LF600大框架快速成型機，該成型機可構(gòu)建大體積模型，并具有兩個獨立 的5軸控制沉積頭，從而可具有圖案壓印、修復(fù)及功能梯度材料沉積的功 能。3D Systems公司推出了 一種

31、可用于計算機輔助制造程序，如 Solidworks，Pro / Engineer 的插件Print3D。通過 3D SystemsProParts服務(wù)機構(gòu)，這種插件可對零件及裝配體進行動態(tài)的零件成本計 算。2012年3月，BumpyPhoto公司（俄勒岡州，波蘭市）正式推出了一款 彩色3D打印的照片浮雕。先輸入數(shù)字照片，再在24位色打印機ZPrinter 上打印，就能形成3D照片浮雕。價格也從最初79美元的3D照片變?yōu)?9 美元的3D刻印圖樣。Stratasys公司和Optomec公司展出了帶有保形電 子電路（利用的是Optomecs Aerosol Jet公司的技術(shù)）的熔化沉積打 印的機翼結(jié)

32、構(gòu)新標(biāo)準(zhǔn)不斷更新：2011年7月，同期，美國試驗材料學(xué)會（ASTM） 的快速成型制造技術(shù)國際委員會F42發(fā)布了一種專門的快速成型制造文件（AMF ）格式，新格式包含了材質(zhì)，功能梯度材料，顏色，曲邊三角形及 其他的STL文件格式不支持的信息。十月份，美國試驗材料學(xué)會國際（ASTM） 與國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）宣布，ASTM國際委員會F42與ISO技術(shù)委員會 261將在快速成型制造領(lǐng)域進行合作，該合作將降低重復(fù)勞動量。此外， ASTM F42還發(fā)布了關(guān)于坐標(biāo)系統(tǒng)與測試方法的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語。四、增材制造技術(shù)發(fā)展趨勢（1）向日常消費品制造方向發(fā)展。三維打印是國外近年來的發(fā)展熱點。該設(shè)備稱為三維打印機，將其作

33、為計算機一個外部輸出設(shè)備而應(yīng)用。它可 以直接將計算機中的三維圖形輸出為三維的彩色物體。在科學(xué)教育、工業(yè) 造型、產(chǎn)品創(chuàng)意、工藝美術(shù)等有著廣泛的應(yīng)用前景和巨大的商業(yè)價值。其 發(fā)展方向是提高精度、降低成本、高性能材料發(fā)展。（2）向功能零件制造發(fā)展。采用激光或電子束直接熔化金屬粉，逐層堆 積金屬，形成金屬直接成形技術(shù)。該技術(shù)可以直接制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬功能 零件，制件力學(xué)性能可以達到鍛件性能指標(biāo)。進一步的發(fā)展方向是進一步 提高精度和性能，同時向陶瓷零件的增材制造技術(shù)和復(fù)合材料的增材制造 技術(shù)發(fā)展。（3）向智能化裝備發(fā)展：目前增材制造設(shè)備在軟件功能和后處理方面還 有許多問題需要優(yōu)化。例如，成形過程中需要加支撐，軟件智能化和自動 化需要進一步提高；制造過程，工藝參數(shù)與材料的匹配性需要智能化；加 工完成后的粉料或支撐的需要去除等問題。這些問題直接影響設(shè)備的使用 和推廣，設(shè)備智能化是走向普及的保證。（4）向組織與結(jié)構(gòu)一體化制造發(fā)展。實現(xiàn)從微觀組織到宏觀結(jié)構(gòu)的可控 制造。例如在制造復(fù)合材料時，將復(fù)合材料組織設(shè)計制造與外形結(jié)構(gòu)設(shè)計 制造同步完成，在微觀到宏觀尺度上實現(xiàn)同步制造，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體的“設(shè)計 一材料一制造”一體化。支撐生物組織制造、復(fù)合材料等復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的 制造，給制造技術(shù)帶來革命性發(fā)展。增材制造技術(shù)代表制造技術(shù)發(fā)展的趨勢，產(chǎn)品從大規(guī)模制造向定制化 制造發(fā)展，滿足社會多樣化需求，目