增材制造是什么意思？

增材制造(Additive Manufacturing，AM)技術(shù)是采用材料逐漸累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的材料去除-切削加工技術(shù)，是一種"自下而上"的制造方法，我們平常耳熟能詳?shù)?/span>3D打印其實(shí)就可稱為增材制造。

傳統(tǒng)工業(yè)上所用的車床、磨床、鏜床、銑床等設(shè)備都是基于減法原理，打磨切削都需要追求精度，如果出現(xiàn)失誤，整塊原料無論多貴都會(huì)廢掉，一失足成千古恨。但AM技術(shù)不需要傳統(tǒng)的刀具和夾具以及多道加工工序，是通過材料累加的原理，從無到有地制造產(chǎn)品的新型技術(shù)工藝，在一臺(tái)設(shè)備上可快速精密地制造出任意復(fù)雜形狀的零件，從而實(shí)現(xiàn)了零件“自由制造”，解決了許多復(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，而且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其制造速度的作用就越顯著。

為什么要發(fā)展增材制造？

增材制造是融合了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、材料加工與成形技術(shù)，以數(shù)字化模型文件為基礎(chǔ)，通過軟件與數(shù)控系統(tǒng)將特制材料逐層堆積固化，制造出實(shí)體產(chǎn)品的制造技術(shù)。也正是由于增材制造的這種技術(shù)特點(diǎn)，使得它受到全球的廣泛關(guān)注，將有可能給傳統(tǒng)的制造業(yè)來帶一系列深刻的變革。

第一，  新的生產(chǎn)模式

作為一種“無需工具”的數(shù)字化制造技術(shù)，增材制造將有可能改變某些產(chǎn)品的生產(chǎn)模式，給企業(yè)和消費(fèi)者帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。目前大型工廠的生產(chǎn)需要眾多的機(jī)器、大量專業(yè)設(shè)計(jì)與加工技術(shù)人員才能實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于增材制造來說，設(shè)計(jì)師將不需在工廠工作，在家中就可以把設(shè)計(jì)好的數(shù)字化文件發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，客戶通過文件下載，利用3D打印機(jī)制造出符合需求的產(chǎn)品。這將實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)模式的根本變革，從傳統(tǒng)制造業(yè)的批量化、規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化制造轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄖ苹€(gè)性化、分布式制造。

第二，新的設(shè)計(jì)理念。由于增材制造技術(shù)是通過層層堆積的方式來進(jìn)行生產(chǎn)，可以制造出形狀高度復(fù)雜的產(chǎn)品。這使得過去受到傳統(tǒng)加工方式的約束，而無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造變?yōu)榭赡堋＿@將大大簡(jiǎn)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高零部件的集成度，加快產(chǎn)品開發(fā)周期。例如對(duì)于航空航天領(lǐng)域來說，可以通過優(yōu)化產(chǎn)品的幾何形狀來降低零部件重量，以此改進(jìn)強(qiáng)度-重量比，降低燃料消耗。還可以通過多種材料局部區(qū)域的組分調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)單一零件的多功能化（即零件的不同部位實(shí)現(xiàn)不同的力學(xué)性能），以滿足實(shí)際需求。同時(shí)，由于不涉及熔煉、鍛造、機(jī)加工等工序，增材制造可以使產(chǎn)品的研發(fā)周期縮短了30%-50%，明顯縮短產(chǎn)品的開發(fā)成本與周期。

第三，新的商業(yè)模式。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，增材制造與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來還將使得消費(fèi)者直接參與到產(chǎn)品生命周期當(dāng)中，從最初的設(shè)計(jì)過程、到生產(chǎn)制造、再到后期產(chǎn)品的維修，并借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化文件的共享和交易。這大大規(guī)避了傳統(tǒng)制造業(yè)和零售業(yè)的價(jià)值鏈，刺激了新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式、銷售商業(yè)模式和供應(yīng)鏈管理模式的產(chǎn)生，使相關(guān)企業(yè)受益。消費(fèi)者的參與一方面將大幅度提升企業(yè)的創(chuàng)新能力與研發(fā)實(shí)力，使創(chuàng)新邊界得以延伸，另一方面使產(chǎn)品更容易適應(yīng)市場(chǎng)需求，降低業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。

第四，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化產(chǎn)品制造。由于具有“自由設(shè)計(jì)”和“無需工具”的優(yōu)點(diǎn)，增材制造將使得商業(yè)化個(gè)性制造成為可能，從運(yùn)用X線電子計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）和核磁共振成像（MRI）掃描數(shù)據(jù)打印出百分百符合患者需求的植入物，到個(gè)性化的消費(fèi)品如鞋子、珠寶和家庭用品。隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，利用增材制造技術(shù)還可以直接打印活體組織，制造出符合人體需求的人工器官，實(shí)現(xiàn)人工器官的再造將給現(xiàn)代醫(yī)學(xué)帶來一次革命性的變革。

第五，順應(yīng)綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。相對(duì)于利用切削機(jī)床對(duì)毛坯進(jìn)行加工的“減材制造”，增材制造減少了原材料的使用量，降低了對(duì)自然資源和環(huán)境的壓力。此外，增材制造還可大大壓縮供應(yīng)鏈，使得傳統(tǒng)的離岸經(jīng)濟(jì)模式得以改變。它將允許在靠近消費(fèi)區(qū)域的地點(diǎn)進(jìn)行同步生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)分布式制造。這將顯著地削減將量產(chǎn)商品從生產(chǎn)地運(yùn)送到消費(fèi)地所消耗的大量能源，對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、環(huán)境和消費(fèi)者都頗具益處。

增材制造的發(fā)展前景如何？

經(jīng)過20多年的發(fā)展，增材制造經(jīng)歷了從萌芽到產(chǎn)業(yè)化、從原型展示到零件直接制造的過程，發(fā)展十分迅猛。美國(guó)專門從事增材制造技術(shù)咨詢服務(wù)的Wohlers協(xié)會(huì)在2012年度報(bào)告中，對(duì)各行業(yè)的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析。在過去的幾年中，航空零件制造和醫(yī)學(xué)應(yīng)用是增長(zhǎng)最快的應(yīng)用領(lǐng)域。2012年產(chǎn)能規(guī)模將增長(zhǎng)25%至21.4億美元，2019年將達(dá)到60億美元。增材制造技術(shù)正處于發(fā)展期，具有旺盛的生命力，還在不斷發(fā)展；隨著技術(shù)發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也將越來越廣泛。

增材制造技術(shù)正在成為發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)現(xiàn)制造業(yè)回流、提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要載體。可以說，新一輪的全球制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，極有可能是增材制造與機(jī)器人等高端裝備的競(jìng)爭(zhēng)。以增材制造為代表的數(shù)字化、智能化制造以及新型材料的應(yīng)用將重塑制造業(yè)和服務(wù)業(yè)的關(guān)系，重塑國(guó)家和地區(qū)比較優(yōu)勢(shì)，重塑經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局，加快第三次工業(yè)革命的進(jìn)程。