AMT副总裁深度剖析美国3D打印发展现状

　　本文根据美国机械制造技术协会(AMT)副总裁TimShinbara对当前美国3D打印发展状况的评析编辑整理。

　　现状

　　工业行业对3D打印的市场接受度日益增高，尤其是工业级的FDM打印机，以塑料聚合物为原材料的3D打印设备使用的不断增长，这些市场的扩张带来了设计师和创客的大量涌现，开启了设计思维的新空间，从而对金属3D打印在非关键组件的解决方案带来了加速影响。

　　生活、医疗等领域的3D打印产品也带来了新的法规、规范的产生，包括FDA批准的材料和工艺，如Ti-6Al-4V和PAEK的粉末床制造工艺。中国的食品和药品管理局2015年也批准了这种医疗应用。随着各方面市场的打开，不仅仅是监管和法规，同时也对研发人员提出了技术需求方面的新挑战。

　　机会与挑战

　　可用的打印材料成为颇被关注的领域。当前，缺乏针对于增材制造需求的商业打印材料，也缺乏针对于打印要求的材料解决方案服务能力。

　　研究与开发主要集中在材料开发、过程监控、设计优化、多材质打印、预测仿真、表面处理、微/纳米打印等方面的工作。陶瓷的生物相容性和高热的应用是一个挑战。当前已有几家公司的陶瓷、金属打印技术不断成熟。

　　设备工艺的稳定性改进及认证方面是另一个挑战。增材制造仍受材料、工艺和设备的影响很大。

　　研发趋势

　　当前缺乏足够的增材制造数据，设计工具的验证(有限元，计算流体动力学分析等)需要在生产环境中来进行可靠性和可重复性的测试。对基于经验的测试依赖性很高。整个增材制造行业呼唤标准化的快速实现，特别是设备的可用性和性能规格。当然，过程控制是下一个挑战。大多数加工环境是封闭条件下进行的。目前研究项目也集中在现场过程监控，过程控制主要有两种方式：一种是通过直接熔池热监控，另一种是通过间接熔池热监控。

　　为了更好地实现产品的优化，正趋向于对更好的优化和仿真工具进行研究。新的数学理论被应用到更好地优化仿生物理模型，探索所有的基于过程的结构-性能关系。增材制造的关注点也不再局限于轻量化或机械性能提升等方面，混合材料和复合打印正在开启增材制造的又一项潜力。包括粉体性能、热变形和表面准备的研究正在为增材制造打开更广阔的窗口。其他领域的研究和发展趋势包括超短激光脉冲，利用空气动力学聚焦纳米级别的3D打印技术等。