增材制造术语
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。
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
增材制造在金属冶炼中的应用
加强基础研究
进一步深入研究增材制造技 术在金属冶炼中的应用原理 和工艺参数，提高技术的稳 定性和可靠性。
拓展应用领域
将增材制造技术应用于更多 种类的金属冶炼中，拓展其 应用领域，提高技术的应用 价值。
优化设备与材料
研发更加高效、智能的增材 制造设备，优化金属材料的 成分与组织结构，提高产品 的质量和性能。
加强跨领域合作
加强与材料科学、物理学、 化学等领域的合作，共同推 进增材制造技术在金属冶炼 中的应用和发展。
增材制造技术打破了传统加工方法的限制 ，为设计师提供了更大的创意空间，促进 了产品设计的创新。
增材制造在金属冶炼中的具体应用案例
钛合金零件的制造
利用增材制造技术，可以快速、精确地制造出钛合金零件，广泛 应用于航空航天、医疗等领域。
不锈钢零件的制造
增材制造技术能够生产出具有复杂内部结构的不锈钢零件，提高了 产品的性能和可靠性。
研究新型的熔化和凝固技术，优化相关工艺参数，提高制造效率，同时确保构件的冶金质 量和力学性能。
技术挑战的未来发展趋势和展望
跨学科合作推动技术创新
加强材料科学、机械工程、冶金学等领域的跨学科合作，共同推动增材制造在金属冶炼 中的技术创新和应用。
智能化和自动化制造
借助人工智能、机器学习等先进技术，实现增材制造过程的智能化和自动化，提高制造 精度和效率，进一步拓展增材制造在金属冶炼领域的应用。
拓展应用领域
增材制造技术在金属冶炼领域的应用将不仅局限于零件制造，还 将拓展到新材料研发、工艺优化等方面。
04
增材制造在金属冶炼中的技术 挑战和解决方案
增材制造在金属冶炼中的技术挑战
01
高温环境下材料的稳定性和可加工性
【技术干货】一文详解复合材料领域的专业术语（中英对照版）：上篇
【技术干货】一文详解复合材料领域的专业术语（中英对照版）：上篇促进剂（Accelerator）：加速树脂的固化添加剂（Additives:）：用于添加到树脂/化合物中以赋予特定性能（例如阻燃性和抗紫外线性）粘合剂（Adhesive）：用于配合表面以通过表面附着将它们粘合在一起的物质。
粘合剂可以是液体、薄膜或糊状。
芳纶（Aramid）：高强度、高刚度的芳族聚酰胺纤维起泡（Blistering）：由内部局部压力引起的成型部件中不希望出现的凸起区域，通常是由于敲击空气、挥发性反应副产物或渗透进入的水造成的。
块装模塑料 (Bulk Moulding Compound ，BMC)：聚酯树脂/玻璃纤维预混料，用于注塑或传递模塑，也称为面团模塑料(Dough Moulding Compound ，DMC)碳纤维（Carbon fiber）：以重量轻、强度高、刚度大而著称的增强纤维。
催化剂（Catalyst，也称为硬化剂）：引发树脂聚合的化合物（通常是有机过氧化物）短切股线（Chopped strands）：由增强纤维的连续长丝股线切割而成的短股线，不以任何方式连接在一起无尘室（Cleanroom）：无尘室是一个受控环境，它使用过滤去除空气中的污染物，创造一个一致且可重复的制造环境。
复合材料（Composite）：由树脂和增强材料（通常是纤维）组成的材料抗压强度（Compression strength）：材料破坏时的压碎载荷除以试样的横截面积芯（Core）：在夹层结构中，连接内层和外层的中心组件。
泡沫、蜂窝和木材都是常用的芯材。
耐腐蚀性（Corrosion resistance）：材料承受与周围自然因素接触而不降解或改变性能的能力。
对于复合材料，腐蚀会导致开裂。
偶联剂（Coupling agent）：在树脂基体/增强材料界面促进或建立更牢固结合的化学物质开裂（Cracking）：成型材料的分离，在零件的相对表面上可见并延伸到整个厚度（断裂）固化（Cure）：热固性树脂在热作用下通过分子结构的交联硬化的过程固化剂（Curing agents）：用于热固性树脂固化的化合物固化时间（Curing time）：树脂完全固化所需的时间分层（Delamination）：沿层压材料的层平面分裂、物理分离或失去粘合直接粗纱（Direct roving）：通过直接从套管上缠绕一定数量的细丝制成的粗纱面团模塑料 (Dough moulding compound，DMC)：聚酯/树脂纤维预混料，用于注塑或传递模塑，也称为块状模塑料(Bulk Moulding Compound，BMC)纤维（Fiber）：一种长度连续的细丝状物质，其特点是长度与厚度或直径的比值很高长丝（Filament）：连续的、细直径、长度很长的纤维填料（Filler）：添加到树脂中以扩展树脂或赋予特殊性能的材料（通常成本较低）整理（Finishing）：将偶联剂应用于纺织品增强材料以改善纤维/树脂的粘合弯曲强度（Flexural strength）：材料弯曲时的强度，表示为弯曲试验样品在失效瞬间的应力。
增材制造术语
增材制造术语1. 增材制造（Additive Manufacturing）：是一种通过逐层堆叠材料来制造三维实体产品的制造技术。
2. 三维打印（3D Printing）：是增材制造的一种常见方法，利用计算机控制的逐层堆叠方式将材料逐渐构建成三维物体。
3. 材料堆积（Material Deposition）：是增材制造过程中将材料层层堆积以构建产品的步骤。
4. 光固化（Photopolymerization）：是一种增材制造技术，利用紫外线或其他光源对光敏材料进行硬化，将其逐层堆积以构建三维物体。
5. 粉末床融合（Powder Bed Fusion）：是一种增材制造技术，通过将粉末材料逐层堆积并利用激光或电子束进行局部熔化，最终形成三维物体。
6. 可溶性支撑结构（Soluble Support Structures）：是增材制造过程中使用的一种支撑结构，它可以在制造完成后通过特定的溶解剂溶解掉，以减少对产品表面的影响。
7. 层厚（Layer Thickness）：是增材制造过程中每一层材料的厚度，决定了最终产品的精度和表面光滑度。
8. 制造方向（Build Orientation）：是指在增材制造过程中，选择材料堆积的方向，以最大程度地减少支撑结构的使用和优化产品的物理性能。
9. 预处理（Preprocessing）：是增材制造过程中的前期准备工作，包括模型切片、支撑结构的生成等。
10. 后处理（Postprocessing）：是增材制造过程中的后期处理工作，包括去除支撑结构、表面光滑、热处理等。
11. 增材制造设备（Additive Manufacturing Equipment）：是用于实施增材制造的设备，例如三维打印机、激光烧结机等。
12. 直接制造（Direct Manufacturing）：是一种增材制造技术，可以直接从数字模型等电子数据中制造出产品，无需制造模具或工艺准备。
13. 拓扑优化（Topology Optimization）：是一种设计方法，通过优化材料分布和结构形状，以最大程度地提高产品性能，同时减少材料使用。
“增才制造”：以增材原理推动个性化陶瓷材料“成型—成性一体化”设计
第49卷第5期2021年5月硅酸盐学报Vol. 49，No. 5May，2021 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20200805“增才制造”：以增材原理推动个性化陶瓷材料“成型—成性一体化”设计宋路，王殿政，赵若时，马静，沈志坚(清华大学材料学院，新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京 100084)摘要：增材制造是近10年来全球范围内热议的话题。
相比于高分子和金属材料，陶瓷的增材制造技术突破较晚，但近年来的发展也使其成为了业界一大热点。
依据陶瓷增材制造发展现状与高分子和金属增材制造的发展历程，提出“增才制造”这一通过增材原理实现“成型—成性一体化”部件的理念。
首先剖析增材制造“个性化”内涵的演变及这一演变的根本原因，而后分析了当前各类陶瓷增材制造技术的技术瓶颈以及这些瓶颈中蕴含的陶瓷材料“成型—成性一体化”潜力，最后指出实现陶瓷“增才制造”的可能路径与关注点。
关键词：增材制造；陶瓷材料；个性化；跨尺度结构；结构—性能关联性；三维(3D)打印中图分类号：TQ175 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2021)05–0819–10网络出版时间：2021–04–13“Additive Materialization”: Promoting Customized Design in Ceramic Components with Integrated Structure & Performance via Additive ManufacturingSONG Lu, WANG Dianzheng, ZHAO Ruoshi, MA Jin g, SHEN Zhijian(State Key Laboratory of New Ceramics and Fine Processing, School of Materials Science and Engineering,Tsinghua University, Beijing 100084, China)Abstract: Additive manufacturing is a worldwide hot issue during the last decade. Compared with counterparts in polymer and metal, additive manufacturing for ceramic had a relatively late breakthrough, but the development in recent years has also make it a highlight as well. In this perspective, based on state-of-the-art of ceramic additive manufacturing and the development history of polymer & metal additive manufacturing, we propose the idea of “additive materialization”, that is, making additively manufactured components with customized structure and performance simultaneously. The evolution of the connotation in “customization” in additive manufacturing will be analyzed first together with its essential causes. Then current obstacles in various ceramic additive manufacturing techniques and corresponding embedded potentials to realize additive materialization in ceramic components would be pointed out and summarized. At last, possible approaches and related focuses towards “additive materialization” would be proposed. Keywords: additive manufacturing; ceramics; customization; multiscale structure; structure-performance relationship; three dimensional (3D) printing从“衔泥筑巢”到“添砖加瓦”，通过逐步添加材料实现成型与制造的例子在自然界与人类社会中并不鲜见。
增材制造工艺
增材制造工艺
增材制造工艺是一种通过添加材料来建造三维物体的工艺。
增材制造可以分为多种类型，包括3D打印、激光烧结、电子束熔化、喷射沉积成型等。
这些技术都是通过分层制造的方法在建造物体的过程中添加材料，从而实现逐层堆积并形成所需形状。
与传统的制造方法相比，增材制造具有灵活性高、生产周期短、生产成本低等优点。
目前，增材制造技术已广泛应用于航空航天、医疗、汽车、船舶等领域，成为现代制造业重要的工艺手段之一。
增材制造简介
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度的关键。
• 社会化制造 • 那么每个人都会成为一个工厂 • 它将改变制造商品的方式 • 并改变世界的经济格局 • 进而改变人类的生活方式
4D打印技术与3D打印技术从字面相比较，多了一个“D”，多出的这个“D”是指时间纬度， 准确地说是一种新型能够自动变形的材料，不需要借助于任何复杂的机电设备，就能够按 照事先所设计的产品自动折叠成相应的形状，并满足性能要求。4D打印的关键是记忆合金， 4D打印由MIT（MassachusettsInstituteofTechnology，麻省理工学院）与Stratasys（斯 特塔西有限公司）教育研发部门合作研发的一种能让材料快速成型的革命性新技术。
以制作结构比较复杂的模型 或零件。
缺点： 1.零件较易弯曲和变形，
需要支撑。 2.设备运转及维护成本
较高。 3.可使用需要避光保护。 5.液态树脂固化后的零
件较脆、易断裂。
2. SLS ( 粉末烧结技术 )：选择性激光烧结工艺(Selective Laser Sintering，SLS)。 原理：先采用压辊将一层粉末平铺到已成型工件的上表面，数控系统操控激光束按照该层截面轮 廓在粉层上进行扫描照射而使粉末的温度升至熔化点，从而进行烧结并于下面已成型的部分实现粘合。 当一层截面烧结完后工作台将下降一个层厚，这时压辊又会均匀地在上面铺上一层粉末并开始新一层 截面的烧结，如此反复操作直接工件完全成型。 优点：1.可直接制作金属制件(独有)；2.材料选择广泛; 3.可制造复杂构件或模具；4.不需要增加基 座支撑；5.材料利用率高。 缺点：1.样件表面粗糙，呈现颗粒状; 2.加工过程会产生有害气体。
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Electrospun
电纺丝
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Electrostaticjet
静电式喷射
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Extruder
挤压器
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Filament
丝材
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Forced Forming
受迫成形
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Free From Fabrication
FFF
自由成形制造
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Freeform fabricationwithmicro-droplet Jetting
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Computer-Aided Manufacturing
CAM
计算机辅助制造
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Computer Numerical Control
CNC
计算机数字控制
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Concept model / Conceptual model
概念模型
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ContinuousPrinting/
Continuous InkJetting
LAMP
激光辅助制造
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Laser cladding
激光熔覆
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LaserCladdingRapidManufacturlng
LCRM
激光熔覆式快速制造
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Laser EngineeredNet Shaping
（Laser Engineering Net Shaping）
微滴喷射自由成形
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Freeform Manufacturing
FM
自由成形制造
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Fused Deposition Modeling
FDM
熔融沉积成形
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Green part
绿件，生坯件
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Growing Forming
生长成形
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Hard tooling
硬模
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Hybrid rapid manufacturing of metallic objects
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Ejection aperture/ Ejection orifice
喷孔
46ห้องสมุดไป่ตู้
Electron Beam Free Form Fabrication
EBF3
电子束自由形状制造
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Electron Beam Melting
EBM
电子束熔化
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Electrohydrodynamic jet
E-jet
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Hybrid RM using powder-bed technology and CNC machining
SLM与CNC切削加工复合快速制造
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Indirect fabricationprocesses
间接制造
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Indirect Metal Forming
IMF
金属构件的间接成形
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Ink
金属构件复合快速式制造
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Hybrid RM using deposition technology and CNC machining
沉积技术与CNC切削加工复合快速制造
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Hybrid RM using laminated manufacturing and CNC machining
LOM与CNC切削加工复合快速制造
AMT
先进制造技术
7
Ballistic Particle Manufacturing
BPM
弹道微粒制造
8
Bionical Forming
仿生制造
9
Bridge Tooling
过渡模，桥模
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Brown part
褐色件，烧结后工件
11
Bubble jet
热泡式喷射
12
Build table
成形工作台
13
增材制造术语
1
英文全称
英文简称
中文
2
Absolute Accuracy
绝对精度
3
Accuracy
精度
4
Adaptive Slicing
自适应切片
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AdditiveManufacturing
（Additive Fabrication）
AM
（AF）
增材制造
6
Advance Manufacturing Technology
墨水
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Ink chamber
墨腔
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Inkjet printer
喷墨打印机
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Laminated Object Manufacturing
LOM
分层实体制造，叠层实体制造
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Laser Additive Manufacturing
LAM
激光增材制造
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Laser Aided Manufacturing Process
DOD
按需式
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Droplet-based Metal Manufacturing
DMM
基于液滴的金属制造
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Drop-On-Demand
DOD
按需式
43
Drop-on-Drop deposition
DoD
液滴沉积于液滴
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Drop-on-Powder bed deposition
DoP
液滴沉积于粉床
Coaxialinside-beam powder feeding
同轴光内送粉
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Coaxial powderfeeding laser cladding
同轴送粉激光熔覆
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Computer-Aided Design
CAD
计算机辅助设计
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Computer-Aided Engineering
CAE
计算机辅助工程
CP/CIJ
连续式打印
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Coated paper
涂覆纸
22
Curable resin
光固化树脂
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Deflection jet
电场偏转式喷射
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Deposition ofMolten Metal Droplets
DMMD
熔化金属液滴沉积
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Desk Top Manufacturing
DTM
桌面制造
DLF
直接激光制造
31
Direct Manufacturing
DM
直接制造
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Direct Metal Deposition
DMD
直接金属沉积
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Direct Metal Forming
DMF
直接金属成形
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Direct Metal Laser Sintering
DMLS
直接金属激光烧结
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DirectSelectiveLaserSintering
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Digital Manufacturing
数字制造
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Digital Materials
数码材料
28
Direct Ceramic Ink-Jet Printing
DCIJP
直接陶瓷喷墨打印
29
Direct Jetting deposition
直接喷射沉积
30
DirectLaser Fabrication
DSLS
直接选区激光烧结
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Direct Shell Casting Process
DSCP
直接壳型铸造
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Dispersed/Accumulated Forming
离散/堆积成形
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dots per inch
dpi
每一英寸上能打印的墨点数
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Drop generator
液滴发生器
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Drop-On-Demand