什么是三維打印技術，讓我們來看看!

原型制造，即通過樹脂、塑料等非金屬材料印刷的概念原型和功能原型。利用概念原型展示產品設計的整體概念、三維形態和布局，rapid prototyping and additive manufacturing利用功能原型優化產品設計，促進新產品的開發，如檢查產品結構設計、仿真裝配、裝配幹涉測試等。

間接制造，即通過3D打印信息技術可以完成工、模具制造，再采用3D打印工模具結構進行分析零件的制造。殊不知，伴隨著3D打印數據技術的發展，特別是對於金屬3D打印管理技術研究近年來中國取得的進展，增材制造系統技術的應用已不僅僅局限於經濟快速響應國家產品的外觀設計，抑或是工藝輔助的間接制造，而是一種延伸到了一個金屬功能零件的直接制造。

目前，MMT制造的金屬材料零部件越來越多地成功地應用於航空航天、國防工業、醫療設備、汽車制造、注塑模具等領域。

可以說，金屬三維打印技術在制造業中有著更廣闊的應用階段，是三維打印領域中最有價值的先進制造技術。

主要體現在以下幾個方面:

成形傳統文化工藝設計制造難度大的零件

在制造領域，有些零件形狀複雜，准備周期長，傳統鑄造、鍛造工藝無法生產或損失較大。 另一方面，金屬添加劑制造技術可以快速制造符合要求的零件，並且具有加工周期短、制造成本低、無需模具和模具的優點。

一個典型的應用是金屬模具的制造，為模具工業冷卻在型材。

金屬模具冷卻系統是模具設計項目之一。傳統的模具冷卻系統以直水道設計為主，制造容易，但散熱時間長，rapid injection moulding直接影響脫模時間、產品質量和產品外觀。設計師通過軟件對模具和水路進行散熱分析，設計了異形水路。然而，由於現有加工技術的限制，異形水道的設計只能停留在理論階段。

金屬增材制造企業技術發展出現後，使這些社會問題研究獲得了突破性改善。據悉，通過各種金屬3D打印的異型水路模具結構設計工作時間減少了75%、制造端人力節省了50%、射出模具工業生產經營周期縮短了14%、制造成本費用降低了16%。

傳統冷卻金屬模具與保形冷卻金屬模具的比較

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此外，香港科技江蘇大學海事設備研究院亦成功制造了一款原本只由英國 Heatri 公司生產的印制板式液化天然氣蒸發器，以金屬添加劑 SLM 的制造工藝制造。此外，以三維打印技術制造的船用液化天然氣蒸發器完全可以滿足超高壓和超低溫的操作條件，制造成本和周期大大降低。

包括國產大飛機C919。在北航、Xi安鉑等院企的攻堅下，鈦合金主風擋整體窗框、起落架整體支撐框、中央翼緣條等關鍵部件通過金屬增材制造技術研制成功，有效避免了從國外采購，大大提高了C919的國產化率。

制備高成本材料零件

金屬結構材料是制造技術領域必不可少的重要影響材料，但是在中國實際的加工生產過程中，卻存在著一個不少研究問題，例如鈦合金、高溫合金、超高強度鋼等材料難加工、加工企業成本高、材料資源利用率低，加工周期長等。

金屬材料增材技術中使用的激光束、電子束等高能束密度高、速度快，大大提高了金屬材料的加工難度，提高了材料利用率，降低了原材料成本。

以航空航天工業為例，這是最早也是應用最廣泛的金屬三維打印技術。為了滿足高性能的要求，航空航天工業需要大量昂貴的高性能難加工金屬材料，如鈦合金、鎳基高溫合金等。但零部件的材料利用率很低，一般不到10% ，有時甚至只有2% -5% ，很多昂貴的金屬材料成為難以再利用的廢料。

美國最大的航空發動機制造公司之一普惠公司將增材制造技術應用於發動機鎳基合金和鈦合金零件的開發。rapid prototyping types結果表明:不僅獲得了與現有材料一致的性能，而且大大縮短了制造周期，提高了複雜幾何結構的制造精度;而且原材料消耗降低50%，發動機的BTF比(原材料質量與零部件最終質量的比值)從傳統工藝的20:1降低到2:1以下，有效提高了零部件質量，降低了制造成本。

快速成形小批量非標件

3D打印技術非常適合學生個性化定制產品生產、小批量生產。

目前，金屬添加劑制造的個性化制造在醫療器械的應用中非常突出，一方面用於打印具有個性化要求或模擬仿生原理的複雜結構的植入物/假體。

這些植入物由三維打印技術精確控制，可同時重建外部輪廓和內部結構，以配合病人的局部解剖結構。生物相容性鈦合金是一種重要的加工材料，而打印出來的多孔植入物能更好地與人體組織結合。

另一方面，金屬添加劑制造技術也可以用於為患者定制植入程序所需的精確部件，例如，華南理工大學已經成功地開發出用於使用激光選擇性熔化(SLM)技術的外科手術的個性化輔助導板。

金屬3D打印個性化發展醫療服務器械

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個性化、小批量生產已成為當今制造業的發展趨勢，金屬3D打印擺脫了模具制造的關鍵技術，可以隨時調整參數。 以較低的成本和較短的循環時間生產小批量甚至單一產品。 除了醫療器械行業，在其他行業也有很大的應用潛力。

修複損壞零件的高性能成形

高成本零件的成形修複也是金屬增材制造技術的突出優勢。

過去，對於企業受損零部件只能做表面的影響塗層修複，並且需要維修工序步驟繁多，還涉及到了一些沒有額外的步驟如加工、拋光、測試等，同時還受維修時限條件的制約，耗時較長;而對於組織損傷稍嚴重的零部件也只能作更換數據處理。金屬增材制造信息技術人員則可以對學生任意一個缺失或損環的部分問題進行經濟快速成形和修複。

例如，航空零部件結構複雜，成本高，一旦出現缺陷或缺陷，只能作為整體進行更換，可能造成數億元的損失。 通過金屬3D打印技術，可以用相同的材料將缺陷零件修複成完整的形狀，不影響修複後的性能，大大延長了使用壽命，降低成本，減少了停機時間。

MTU 航空發動機整體葉盤激光修複工藝流程

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事實上，除了航空航天領域，機械、能源、造船、模具等行業也對大型設備的高性能快速修複提出了迫切需求。

據悉，西門子公司進行計劃從2014年開始研究采用不同金屬3D打印信息技術發展制造和修複燃氣輪機的某些金屬零部件，並稱在某些特殊情況下，通過3D打印數據技術企業可以把對渦輪燃燒器的修理工作時間從44周縮減為4周。

異質材料的組合制造

對於傳統的制造方法(鑄造、鍛造等)，很難將不同的材料組合成單個產品，但是增強制造技術具有組合不同原材料的能力。

金屬三維打印 LSF 技術可以在傳統工藝(如鑄造、鍛造和機械加工)制造的零件上添加任何相同/不同材料的精細結構，其機械性能可與整個制造過程媲美。

因此，對於一些工業零件，適當采用增材制造技術進行組合制造，在不同的結構件中使用不同類型的金屬材料，不僅大大提高了結構件的性能，而且降低了成本，尤其是昂貴材料的成本。同時將增材制造技術在形成複雜精細結構方面的優勢與傳統制造技術在高精度方面的優勢相結合，形成最佳制造策略。

組合制造

結合拓撲結構優化的輕量化設計制造

增加的材料制造技術快速自由成形的特點為產品設計帶來了無限的創新空間，為實現優化設計提供了有效的制造途徑。 特別是目前廣泛使用的拓撲優化技術不同於傳統的經驗設計模型，通過拓撲優化的創新模型是設計約束下的最優拓撲結構。

然而，優化創新模型結構複雜，可制造性差，因此在設計階段必須引入可制造性約束，以滿足傳統制造工藝的要求。產生的產品結構常常以犧牲其輕量級和高性能的優勢為代價。增量式金屬制造技術可以在不考慮制造約束和制造的快速實現的情況下，經過拓撲優化後制造出這些創新模型。

例如，空客A320飛機的大尺寸“仿生”機艙隔離發展結構，這一社會結構是通過網絡拓撲管理優化教學設計，金屬3D打印技術制造而成，材料是采用的超強且輕質合金材料Scalmalloy。A320全新的機艙設計與原有的隔離系統結構模式相比，新型的仿生隔離結構由幾個方面不同的部件主要組成，不僅工作強度要求更高，而且我們將其經濟總量減輕了45%。

另外，GE采用增材制造企業技術發展制造的Leap噴氣發動機的金屬燃料噴嘴，是通過長達10多年的探索可以通過自己不斷的優化、測試、再優化，才達到提高零件數量從20多個方面減少學習到了我們一個。

這樣制造的噴油嘴不僅重量輕，而且改善了噴油嘴容易過熱和積炭的問題，使噴油嘴的使用壽命提高了5倍;此外，減少了裝配也提高了噴嘴的穩定性，為公司降低了物流、裝配、焊接等成本。