說(shuō)起增材制造，可能有人沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)，然而說(shuō)起它的另一個(gè)名稱：3D打印，那就無(wú)人不識(shí)了。

其實(shí)，“增材制造”這個(gè)名稱更能說(shuō)明這一加工方式的本質(zhì)。從古到今，為了實(shí)現(xiàn)把“原始材料加工成我們需要的形狀”這一目的，人類可以說(shuō)是煞費(fèi)苦心。從石器時(shí)代的削木為矛、劈石為斧，到后來(lái)的車削、銑削、鉆削、倒角，再到電化學(xué)、化學(xué)、高溫加工，工藝雖然進(jìn)步了，然而思路仍然是一脈相承的，就是通過(guò)各種方式，把加工材料整體的某一部分剝離或者分解。

而增材制造之所以被稱作劃時(shí)代的技術(shù)，是因?yàn)樗袷恰按罘e木”的過(guò)程，用粉末狀的材料為原料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造我們需要的物體。如果說(shuō)傳統(tǒng)加工技術(shù)是“做減法”，那么增材制造就可以說(shuō)是“做加法”。一個(gè)是“從有到無(wú)”，一個(gè)是“從無(wú)到有”，這是工業(yè)生產(chǎn)思路上的革命性變革。

而激光的靈活多變性與增材制造的高自由度，可以說(shuō)是天造地設(shè)的一對(duì)了。選擇性激光熔化沉積（Selective Laser Melting Deposition，SLM）工藝中，激光可以成為增材制造的高功率優(yōu)質(zhì)熱源，無(wú)論是金屬、塑料、陶瓷等材料，都可通過(guò)激光熔化并逐層堆積成型，最終形成需要的3D結(jié)構(gòu)。而另一種光固化成型技術(shù)（Stereo lithography Apparatus，SLA），是通過(guò)紫外線或激光束將液態(tài)光敏樹(shù)脂照射固化成型。由點(diǎn)到線，由線到面，形成所需的三維結(jié)構(gòu)。

激光增材制造的零件結(jié)構(gòu)精細(xì)，性能優(yōu)異，常用于航空航天，汽車船舶、醫(yī)療健康等對(duì)產(chǎn)品等精密度、性能要求較高的行業(yè)。這是由于激光增材制造加工相對(duì)于傳統(tǒng)的加工模式有著如下優(yōu)勢(shì)：

01 效果精密入微

由于增材制造是通過(guò)逐層堆積而搭建形成的，可以事先在軟件中設(shè)計(jì)好需要的幾何形狀。加工時(shí)候，“做減法”的思路對(duì)于工件內(nèi)部的細(xì)致結(jié)構(gòu)，或者空腔內(nèi)部的結(jié)構(gòu)可能無(wú)能為力（雖然現(xiàn)在也有激光內(nèi)雕的技術(shù)，但通常只適用于透明材料，有局限性）。但是對(duì)于增材制造，即使再精細(xì)的結(jié)構(gòu)也可以從微末開(kāi)始“聚沙成塔”，實(shí)現(xiàn)加工效果。

02 既可個(gè)性化，又可通用化

增材制造技術(shù)本身具有極高的靈活性，可以根據(jù)需求來(lái)制作定制化產(chǎn)品，從而滿足特殊需求。比如醫(yī)療場(chǎng)景中，牙疾患者需要定制一款假牙，通用產(chǎn)品不能完美適配的情況下就可以定制化制作相關(guān)產(chǎn)品。對(duì)大型設(shè)備而言，西北工業(yè)大學(xué)也使用激光增材制造工藝，為中國(guó)商飛C919生產(chǎn)了超過(guò)3米長(zhǎng)度的TC4合金翼肋條。增材制造數(shù)據(jù)通過(guò)軟件輔助，可以在控制加工條件的情況下，對(duì)物體的幾何形狀，尺寸和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)完美復(fù)刻。

03 材料利用率高

增材加工是真正意義上的“無(wú)損耗加工”。傳統(tǒng)意義上的加工，“做減法”的過(guò)程就意味著，切割、車削和雕刻等方式必然會(huì)產(chǎn)生一定的廢料。增材制造技術(shù)直接按需加工材料，理論上可以實(shí)現(xiàn)需要多少材料就準(zhǔn)備多少，減少了廢料的產(chǎn)生。雖然當(dāng)前增材加工成本仍然不容忽視，但“無(wú)損加工”將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

2022年增材制造使用比例排名前三的行業(yè)，分別是航空航天、醫(yī)療、汽車行業(yè)。可見(jiàn)，就成本而言，當(dāng)前的增材制造仍然存在著一些局限性，不適合在利潤(rùn)率不夠高的行業(yè)推廣。與其說(shuō)是一種新的加工方式，不如說(shuō)，增材加工為制造業(yè)提供了一種具有延伸價(jià)值的“思路”。激光技術(shù)與增材加工的完美融合，將不僅局限于現(xiàn)在的SLM，SLA等加工工藝，更有潛力在“做加法”的道路上開(kāi)拓更多工藝模式。

編輯：黃飛

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