增材制造技术解决方案-MSCSoftwareCorporation
增材制造简介介绍
2000年代至今
03
增材制造技术得到了快速发展，被广泛应用于各个行
业和领域。
增材制造技术的重要性和优势
高度定制化
增材制造技术可以根据客户 需求进行定制化生产，满足
个性化的需求。
1
减少生产成本
增材制造技术可以减少材料 浪费和生产成本，提高生产
效率。
创新设计
增材制造技术可以应用于创 新设计，使产品更加独特和 新颖。
材料利用率高：能够减少材料浪费，降低成本。
特点 高效率：实现快速制造，节约生产时间。 高度定制化：能够根据客户需求进行定制化生产。
增材制造的技术类型
激光熔化技术（Laser Melting ）：利用高能量激光束熔化金 属粉末，逐层堆积形成物体。
粉末烧结技术（Powder Sintering）：利用激光或其他 能源将粉末颗粒烧结在一起，
环保可持续性
增材制造技术可以减少生产 过程中的废弃物和污染，更 加环保和可持续。
增材制造技术的挑战和限制
技术成熟度
增材制造技术的成熟度还需要进一步提高， 以满足更广泛的应用需求。
材料限制
增材制造技术的材料选择还需要进一步拓展 ，以满足不同领域的需求。
生产效率
增材制造技术的生产效率还需要提高，以满 足大规模生产的需求。
逐层堆积形成物体。
光固化技术（ Photopolymerization）：利 用光敏树脂作为材料，通过激 光束照射凝固，逐层堆积形成 物体。
熔融沉积技术（Fused Deposition Modeling）：利 用热熔性材料作为材料，通过 喷嘴将材料逐层沉积形成物体 。
增材制造的应用领域
医疗
制造人体植入物、 医疗器械等。
3.1增材制造技术概述(精)
3．高效制造技术
为实现大尺寸零件的高效制造，发展增材制造多加工单元的集成技术。 如：对于大尺寸金属零件，采用多激光束(4～6个激光源)同步加工，提高制造效 率，成形效率提高10倍。对于大尺寸零件，研究增材制造与切削制造结合的复合 关键技术，发挥各工艺方法的其优势，提高制造效率。
第二页，编辑于星期日：十九义: 以材料累加为基本特征，以直接制造零件为目标
的大范畴技术群。
狭义: 指不同的能量源与CAD/CAM技术结合、分层累加
材料的技术体系。
第三页，编辑于星期日：十九点 十分。
2.原理与分类
实际上在我们的日常生产、生活中类似“增材”的例子很多。
增材制造基本原理
第五页，编辑于星期日：十九点 十分。
如果按照加工材料的类型和方式分类，又可以分为金属成形、非金属成 形、生物材料成形等，如图所示。
第六页，编辑于星期日：十九点 十分。
例如：激光增材制造：通过计算机控制，以高功率或高亮度激光为热源， 用激光熔化金属合金粉末或丝材，并跟随激光有规则地在金属材料
第十七页，编辑于星期日：十九点 十分。
数控铣床结合3D打印
第十八页，编辑于星期日：十九点 十分。
4．复合制造技术
现阶段增材制造主要是制造单一材料的零件，如单一高分子材料和单一 金属材料，目前正在向单一陶瓷材料发展。随着零件性能要求的提高， 复合材料或梯度材料零件成为迫切需要发展的产品。
如：人工关节未来需要Ti合金和CoCrMo合金的复合，既要保证人工关 节具有良好的耐磨界面(CoCrMo合金保证)，又要与骨组织有良好的 生物相容界面(Ti合金)，这就需要制造的人工关节具有复合材料结 构。由于增材制造具有微量单元的堆积过程，每个堆积单元可通过 不断变化材料实现一个零件中不同材料的复合，实现控形和控性的 制造。
增材制造行业：3D打印与增材制造技术培训ppt工作坊
设备维护与保养
讲解如何进行设备的日常 维护和保养，以确保设备 的正常运行和延长使用寿 命。
04 增材制造行业案 例分享
航空航天领域应用案例
波音公司
使用3D打印技术生产飞机零部件，如燃油喷嘴和发动机零件，提高生产效率和产 品质量。
3D打印技术的优势与局限性
优势
3D打印技术具有灵活性、定制化、高效性等优势。它能够快 速制作原型，降低生产成本，并实现复杂结构的制造。
局限性
然而，3D打印技术也存在一些局限性，如材料限制、精度和 分辨率有限、生产时间较长等。此外，对于大规模生产，3D 打印可能不是最优选择。
03 增材制造技术培 训内容
增材制造行业的挑战与机遇
挑战
技术研发成本高、市场接受度有限、知识产权保护等。
机遇
政策支持、市场需求增长、跨界合作等。
06 互动环节与问答 环节
观众提问环节
观众提问
增材制造技术在哪些领域有广泛应用？
观众提问
如何提高3D打印材料的性能？
观众提问
增材制造技术的发展趋势是什么？
专家解答环节
专家解答
增材制造技术在航空航天、医疗 、汽车等领域有广泛应用，能够 提高产品性能、缩短研发周期、
发展更高精度的打印设备，实现更 复杂的结构和功能。
智能化与自动化
结合人工智能、机器学习等技术， 实现增材制造过程的自动化和智能 化。
增材制造技术在各领域的应用前景
医疗
个性化植入物、组 织工程等。
汽车
轻量化结构、定制 化零部件等。
航空航天
定制化零部件、轻 量化结构等。
建筑
增材制造技术
2.产品多样化不增加成本。（一台打印机，不需要改动模具） 3.生产周期短。（最大的优点） 4.零技能制造。（相对于传统制造所需要的操作技能很少） 5.不占空间，便携制造。（可应用于灾区，战场） 6.节省材料。（没有废料、回料等） 7.精确的实体复制。（3D照相馆） 缺点：1.材料限制：目前可用材料有限，无法支持各种各样的材料。 2.机器限制：对机器要求高，无法打印动态物体。 3.花费负担：成本昂贵，暂时难以进入大众家庭。
增材制造技术
主要内容
▪ 1.增材制造概述 ▪ 2.增材制造的原理与方法 ▪ 3.3D打印发展与现状
什么是增材制造技术？
▪ 增材制造技术是指基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动直 接制造零件的科学技术体系。基于不同的分类原则和理解方式，增材 制造技术还有快速原型、快速成形、快速制造、3D打印等多种称谓， 其内涵仍在不断深化，外延也不断扩展，这里所说的“增材制造”与 “快速成形”、“快速制造”意义相同。
常见的3D打印技术
2. SLA(光固化技术 ) ：立体光固化成型 工艺(Stereolithography Apparatus， SLA)，又称立体光刻成型。
原理：液槽中会先盛满液态的光敏树 脂，氦—镉激光器或氩离子激光器发射 出的紫外激光束在计算机的操纵下按工 件的分层截面数据在液态的光敏树脂表 面进行逐行逐点扫描，这使扫描区域的 树脂薄层产生聚合反应而固化从形成工 件的一个薄层。
增材制造的关键技术
一是材料单元的控制技术。 即如何控制材料单元在堆 积过程中的物理与化学变 化是一个难点，例如金属 直接成型中，激光熔化的 微小熔池的尺寸和外界气 氛控制直接影响制造精度
和制件性能。
二是设备的再涂层技 术。增材制造的自动化涂 层是材料累加的必要工序， 再涂层的工艺方法直接决 定了零件在累加方向的精 度和质量。分层厚度向 0.01mm发展，控制更小 的层厚及其稳定性是提高 制件精度和降低表面粗糙
(完整版)智能制造-增材制造技术
方法制造实体零件的技术，相对于传统的减材制造（切削加工） 技术，它是一种材料累积的制造方法。融合了计算机辅助设计、 材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控 系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤 压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物 品的制造技术。
一、起源及原理
原理：其工艺流程一般可分为三维建模、数据分割、打印、后
处理四步。三维建模是3D打印的基础，即在打印之前需在三维软件 中对所制作产品进行建模，因此3D打印需计算机辅助设计(CAD)技术 的参与； 在三维建模完成后，打印机将三维数据分割为二维数据； 通过打印设备逐层进行打印； 打印好的三维产品要经过后处理才能 出厂或使用，后处理工艺一般包括剥离、固化、修整、上色等。
四、国外发展现状
1、德国EOS公司 该公司开发的选区激光烧结（SLS）增材制造装备可成形传
统工艺（注塑、挤塑）难加工的耐高温塑料。利用基于粉材的 激光烧结工艺可成形复杂高精度零部件，力学性能较尼龙 等塑料高出1倍（拉伸强度达95MPa，杨氏模量达4400MPa）
SLS增材制造出的复杂结构件
四、国外发展现状
智能制造
-增材制造技术
目录
1
起源及原理
2
主要方法及优势
3
国内发展现状
4
国外发展现状
5
应用与展望
一、起源及原理
起源：增材制造（Additive Manufacturing，AM）俗称3D打
印（3D printing），该技术诞生于上世纪80年代的美国，又称 “添加制造”技术，是一种快速成型技术，迄今已有30多年的发 展历史。
非凡士3D打印分享增材制造技术如何颠覆传统制造业
非凡士3D打印分享增材制造技术如何颠覆传统制造业在“中国制造2025”推动下，增材制造（Additive Manufacturing，AM）俗称3D 打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。
相对于传统的、对原材料去除－切削、组装的加工模式不同，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，从无到有。
这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。
近二十年来，增材制造技术逐步发展，期间也被称为“材料累加制造”、“快速原型制造”、“分层制造”、“实体自由制造”、“三维打印”等。
增材制造技术不需要传统的刀具和夹具以及多道加工工序，在一台设备上可快速精密地制造出任意复杂形状的零件，从而实现了零件“自由制造”，解决了许多复杂结构零件的成形，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。
而且产品结构越复杂，其制造速度的作用就越显著。
1真正快速的原型制造近二十年来，3D打印被用来把新部件或产品设计变成实物。
这个过程常常被称为快速原型制造，但往往并不快，服务提供商经常需要一周或更多时间才能交付一件产品。
但近期在自动化方面的突破在某些情况下实现了当日生产和发货。
这些变化正在剧烈打破设计循环。
在原型制造阶段经过三四次设计修改原本耗时一个月，但现在只需要一周。
产品更快地进入市场，企业节省了大量的时间和金钱。
2快速的设计迭代（实体产品的A/B测试）3D打印已经从原型制造扩大到第一轮生产，实现了真正的市场测试和快速的设计迭代。
以福特为例。
在该公司的大部分历史中，如果工程师想测试一款原型发动机，他们就必须做出全新的模具。
这个过程通常需要6个月时间，花费数十万美元。
现在，福特可以用3D打印来生产模具，只需要4天，成本仅为4000美元。
考虑到时间和成本的大幅减少，福特最近决定不是为一款新车制造一款原型发动机，而是同时测试多款原型发动机。
金属增材制造的关键技术
金属增材制造的关键技术金属增材制造（Metal Additive Manufacturing，简称金属AM）是一种以增加材料的方式，通过逐层堆叠或者逐点焊接的方法，制造出复杂形状的金属零件的制造技术。
它具有高效、灵活、节约材料等优势，正在逐渐被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械、工业制造等领域。
在金属增材制造技术中，有许多关键技术对于改善制造质量、提高制造效率以及扩大应用范围起到了至关重要的作用。
下面将重点介绍几种关键技术。
一、金属粉末制备技术金属增材制造中，金属粉末作为原材料被广泛应用。
金属粉末的质量直接影响着零件的制造质量以及性能。
金属粉末的制备技术是金属增材制造的关键技术之一。
目前，包括机械合金化、原子气化、化学还原等在内的多种金属粉末制备技术不断推陈出新，这些技术都在不断地提高金属粉末的质量和均匀性，从而为金属增材制造提供了更多的原材料选择空间。
二、金属3D打印设备技术金属3D打印设备是金属增材制造的核心装备之一。
其关键技术涉及到激光熔化、电子束熔化、粉床热喷涂等多种技术。
其中最为关键的是激光熔化技术，该技术是目前金属增材制造中应用最为广泛的一种技术。
激光熔化技术通过激光束对金属粉末进行逐层熔化，从而实现金属粉末的立体成型。
近年来，激光技术的快速发展，也使得金属3D打印设备技术得以不断完善和升级，提高了制造速度和精度，降低了制造成本。
三、金属增材制造工艺参数优化技术金属增材制造工艺参数优化技术是保证金属零件质量的重要手段。
通过对工艺参数的优化，可以实现金属粉末的良好熔化和凝固过程，避免出现焊接缺陷、过熔和残余应力等质量问题。
在这方面，先进的建模仿真技术、智能优化算法和在线监测技术的不断发展应用，使得金属增材制造的工艺参数优化得以更好地实现，从而提高了零件的成形精度和质量可控性。
四、后处理工艺和材料性能调控技术金属增材制造在成形后通常需要进行后处理工艺，比如热处理、表面处理等，来改善材料的性能和表面质量。
先进增材制造技术在汽车行业的应用
先进增材制造技术在汽车行业的应用一、先进增材制造技术概述增材制造技术，通常被称为3D打印技术，是制造业领域的一项革命性技术。
它通过逐层添加材料的方式来构建物体，与传统的减材制造技术相比，具有更高的设计自由度、更短的生产周期和更低的材料浪费。
随着技术的不断进步，增材制造技术在汽车行业的应用日益广泛，为汽车设计和制造带来了前所未有的变革。
1.1 增材制造技术的核心原理增材制造技术的核心原理是利用数字模型文件，通过逐层添加材料的方式来构建三维实体。
这一过程通常包括以下几个步骤：首先，通过计算机辅助设计（CAD）软件创建三维模型；然后，将模型转换为增材制造设备能够识别的格式；接着，增材制造设备根据指令逐层添加材料，直至完成整个物体的构建。
1.2 增材制造技术在汽车行业的应用前景增材制造技术在汽车行业的应用前景广阔，主要体现在以下几个方面：- 快速原型制造：增材制造技术可以快速制造出汽车零部件的原型，加速产品开发周期。
- 个性化定制：增材制造技术可以根据客户需求定制生产独特的汽车零部件，满足个性化需求。
- 复杂结构制造：增材制造技术能够制造出传统工艺难以实现的复杂结构，提高产品性能。
- 材料利用率高：增材制造技术在制造过程中材料利用率高，有助于降低成本和减少浪费。
二、先进增材制造技术在汽车行业的具体应用2.1 汽车零部件的快速原型制造汽车零部件的快速原型制造是增材制造技术在汽车行业应用的一个重要方面。
通过增材制造技术，设计师可以在没有模具的情况下快速制造出零部件原型，进行测试和验证，从而大大缩短产品开发周期。
2.2 汽车零部件的个性化定制随着消费者对汽车个性化需求的增加，增材制造技术在汽车零部件的个性化定制方面展现出巨大潜力。
增材制造技术可以根据每个消费者的特定需求，定制生产独一无二的汽车零部件，如定制化的汽车内饰、车身部件等。
2.3 复杂结构的汽车零部件制造增材制造技术能够制造出具有复杂内部结构的零部件，这些结构在传统制造工艺中往往难以实现。
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2. 对影响材料特性的制造、可变因素所进行的研究不够准确；
3. 机器/工艺控制参数变化范围大，影响增材制造部件的质量。
MSC 软件与Байду номын сангаас多行业合作伙伴协作，开发出了一种框架和工具套件，可应对 各种设计挑战和工艺优化。MSC 的目标是使产品设计师和工程师能从增材制 造技术将在未来发挥出的潜力中全面受益。
澳大利亚联邦科学与工业研究组织的未来制造重点技术主管 Swee Mak 博士 在 2014 年 6 月 4 日的 Hunter 研究基金会会议上展示了图 4（b）。他提 出：“采用增材制造方法对一整块成品材料进行加工以制造出最终产品，与传 统的减材制造方法相比，不仅速度快、能耗低，而且减少了废料。”
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3
概要
从历史上看，传统的制造方法主要是利用消减工艺将各种形式的原材 料转变为成品。这些技术采用沿用已久的设计/加工方法、工装、设备 （例如铸造车间、车床、CNC 等）、生产活动及步骤。
MSC 软件增材制造技术解决方案
全球主要增材制造市场
单位为百万美元，另有说明的除外
二十世纪末，制造技术的发展产生了对新类别工艺（即“增材制造”）的需求。 2016 年 3 月 3 日，在美国南卡罗莱纳州查尔斯顿举办的 SHIPTECH 2016 会议中，Concurrent Technologies 公司的 Kenneth Sabo 介绍了增材制造工 艺的优势与挑战。表 1 给出了增材制造工艺的优势/挑战概览。
增材制造技术 解决方案
MSC 软件增材制造技术解决方案 MSC 软件公司是全球工程生命周期管理的领军者，MSC愿与您分享部件和总装件的增材制造相关的 仿真经验及专业知识。 MSC 软件与许多行业合作伙伴协作，开发出了一整套工具，可应对增材制造中的设计挑战和工艺优 化。其目标是：在产品制作和仿真过程中提供重要组成部分的确切定义、首选的顺序/流程，明确对 数据模型/结果的辨别，以及与控制过程无缝集成的工具。还可以利用所有的存储数据来指导全新产 品的研发工作以及新技术的开发。 本白皮书主要面向两类读者： • 通过运用先进的 CAE 工具和技术参与管理设计和分析工作的各个阶段的工程经理和 CAE 经
增材制造的主要行业分布
汽车 消费品 商用机械 医疗 学术 航空航天 军事/政府 其他
图 3（b）：采用增材制造技术的行业
图 2：增材制造
增材制造（AM）是对传统制造方法的伟大变革，俗称3D打印。增材制造作为 一种现代化的制造技术，它可以基于计算机辅助设计（CAD）模型逐层制作出 三维（3D）物体。图 1 和图 2 展示了这两种类型的制造工艺。
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MSC 软件增材制造技术解决方案
增材制造工艺
增材制造与减材制造对比
部件制造企业在 1980 年代和 1990 年代曾经极其完美地对快速样机建造 （RP）技术进行了实验并实现了商业化。借助这些技术，可通过 3D 计算机 辅助设计来制作实物部件或总成的比例模型。最终导致快速模具制造（RT） 的出现，即直接利用快速样机工艺来生产模具。
服务与部件 直接部件 材料 系统
资料来源：瑞士信贷银行估值
图 3（a）：全球主要增材制造市场
图 1：传统制造
全球增材制造市场包括 3D 打印机、材料及服务提供商。其应用领域面向快 速样机构建及快速制造。到 2020 年，整个市场（不包括材料）的价值有望 达到 114 亿美元；预计 2016 至 2020 年间，年增长率将达到 21.0%。图 3 （a）和图 3（b）展示了全球增材制造市场及主要行业分布。
美国材料与试验协会（ASTM）国际委员会 F42 委员会所设立的标准在采用 增材制造技术时发挥着重要作用。美国材料与试验协会所设立的标准专门面向 材料、工艺、技术、设计、数据格式及试验方法。在优质增材制造部件的生产 过程中，这些标准已被证明有所不足。
增材制造技术面临着从设计到生产阶段的众多挑战。部件制造企业和领先的增 材制造研究人员已将以下因素确定为造成增材制造产品设计及售后性能不佳 的一些关键指标。
理。 • 参与日常产品生命周期工作（设计/开发/ CAE /样机制作与试验），并有意通过运用先进的仿真
技术来提高部件/总成最终制造质量的CAE/设计/制造工艺工程师。
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MSC 软件增材制造技术解决方案
索引
概要 ·········································································································4 增材制造工艺 ·····························································································5 增材与减材制造对比 ····················································································5 增材制造技术中需要考虑的因素及主要挑战 ······················································5 增材制造从设计到生产的工作流程 ··································································6 MSC 软件的应用：增材制造点对点的仿真框架 ·················································6 增材制造框架分析组件………………………………………………………………………. 7 结束语 ·····································································································13 关于 MSC 软件 ························································································14