楊繼全，李 娜，施建平，唐文來，張 鋼

(南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院，江蘇 南京 210023)

自然界中的物體大多是由多種材料構(gòu)成的非均質(zhì)物體，即異質(zhì)實體(heterogeneous objects, HEO)，其材料組分在空間分布上相異。例如，骨骼、牙齒和竹子等就屬于典型的異質(zhì)實體，其特點是具有最高強度的物質(zhì)分布在需要最高強度的區(qū)域，這是最優(yōu)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)形式能降低結(jié)構(gòu)破損的概率，使得生物體能更好地適應(yīng)生存環(huán)境。

1 異質(zhì)實體分類

目前，異質(zhì)實體已成為多個學(xué)科共同的研究熱點，按照功能和結(jié)構(gòu)形式可將其分為人造型異質(zhì)實體、自然型異質(zhì)實體和變異型異質(zhì)實體3類，如圖1所示[1]。

圖1 異質(zhì)實體分類

1)自然型異質(zhì)實體。

自然型異質(zhì)實體是指大自然中存在的各類含有多種材料、且結(jié)構(gòu)形式和材料分布呈靜態(tài)或呈連續(xù)有規(guī)律動態(tài)分布的非均質(zhì)物體，如竹子。圖2所示為竹子微結(jié)構(gòu)，其從內(nèi)層至外層，材料結(jié)構(gòu)漸變，強度依次增強，致密度依次增加[2]，這種材料分布漸變式結(jié)構(gòu)有利于竹子保持質(zhì)量輕的同時具有足夠的彈性和強度。

圖2 竹子微結(jié)構(gòu)

骨骼是另一種典型的自然型異質(zhì)實體，其組織可看作一個礦化組織的骨骼系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖3所示。骨骼由骨間質(zhì)和骨細胞構(gòu)成，其中，骨間質(zhì)由膠原蛋白纖維、磷酸鈣、碳酸鈣、鎂離子、氟離子等組成，且磷酸鈣和碳酸鈣等骨鹽又與血鈣、磷含量密切相關(guān)，相互補充[3]，不斷更新；骨細胞可促進骨質(zhì)溶解(稱為骨細胞性溶骨)，引起骨質(zhì)疏松，發(fā)生骨折。由此可以看出，骨骼是一種多種材料非均勻分布，且組分不斷變化的自然型異質(zhì)實體。

2)人造型異質(zhì)實體。

人造型異質(zhì)實體是指按照特定功能成形的非均質(zhì)物體，按照其成形過程可分為裝配型異質(zhì)實體和合成型異質(zhì)實體。其中，裝配型異質(zhì)實體是指在人工或機械的輔助下，由多個不同材料零件組裝而形成的非均質(zhì)物體，如典型的微機電系統(tǒng)(micro electro-mechanical system,MEMS)包括微機械結(jié)構(gòu)、微制動器、微傳感器、微光學(xué)器件等，其材料組分包含多晶硅、陶瓷材料、高分子材料及金屬等。這類機械裝配型異質(zhì)實體的特點是整個物體的各個組件由單一材料制作，然后再由人工或機械進行組裝，形成具有一定功能的非均質(zhì)物體，各組分的材料之間不發(fā)生耦合或滲透。

合成型異質(zhì)實體是指在人工或機械的輔助下，通過化學(xué)反應(yīng)、物理處理、基因工程或其他方法獲得的具有多相材料的非均質(zhì)物體。典型的人工合成型異質(zhì)實體是梯度功能材料(functionally graded materials,FGM)。它是由日本新野正之、平井敏雄與渡邊龍三于1986年首先提出，是指一類組成結(jié)構(gòu)和性能在材料厚度或長度方向連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)變化的非均質(zhì)復(fù)合材料。合成型異質(zhì)實體的特點是結(jié)構(gòu)形式及材料分布均較穩(wěn)定。

人造型異質(zhì)實體是按照異質(zhì)實體的功能，由人工干預(yù)而實現(xiàn)材料優(yōu)化分布。有的文獻把這種按零件的最佳使用功能要求來設(shè)計制造，由呈梯度變化的組織成分和一定規(guī)律分布的細結(jié)構(gòu)材料與均質(zhì)材料所組合構(gòu)成的新型材料零件稱為理想材料零件。

3)變異型異質(zhì)實體。

變異型異質(zhì)實體則是指違背自然界規(guī)律或人為意愿而形成的蠕變型(如銅銹、疲勞破損等)或劇變型(如細胞病變、零件斷裂等)非均質(zhì)物體，其成形過程較前兩種異質(zhì)實體復(fù)雜且大多無規(guī)律可循。

異質(zhì)實體根據(jù)結(jié)構(gòu)和材料形態(tài)變化，可分為靜態(tài)型異質(zhì)實體和動態(tài)型異質(zhì)實體。靜態(tài)型異質(zhì)實體主要是指實體的材料分布呈梯度變化的異質(zhì)零件[4]，如圖4所示。動態(tài)型異質(zhì)實體是指零件結(jié)構(gòu)分布和內(nèi)部材料分布復(fù)雜，既有均質(zhì)材料又有梯度功能材料，而且呈非規(guī)律變化，如圖5所示。其中，材料1和材料2、材料3和材料4均為梯度分布，但材料3、材料4構(gòu)成的梯度功能材料區(qū)域，以及材料5構(gòu)成的均質(zhì)材料區(qū)域與材料1、材料2構(gòu)成的梯度功能材料區(qū)域卻有明顯的材料界面。

圖4 靜態(tài)型異質(zhì)實體

圖5 動態(tài)型異質(zhì)實體

對上述3種異質(zhì)實體進行簡要對比，其結(jié)構(gòu)形式和材料分布形式見表1。

表1 3種異質(zhì)實體簡要比較

本文討論異質(zhì)實體的設(shè)計和制造，為了避免混亂，此處對幾個名詞進行區(qū)分和定義[5]：

1)異質(zhì)實體，指由多種材料構(gòu)成的非均質(zhì)物理性結(jié)構(gòu)。

2)異質(zhì)結(jié)構(gòu)，指多種材料非均勻分布且組分可不斷變化的組織形式。

3)異質(zhì)對象，指被研究的異質(zhì)物體，可指異質(zhì)型設(shè)計結(jié)構(gòu)，也可指異質(zhì)型物理性結(jié)構(gòu)。

4)異質(zhì)零件，指能滿足特定需求或具有明確功能的多材料異質(zhì)零件。

5)多材料異質(zhì)零件，本文特指基于3D打印技術(shù)制作的多材料異質(zhì)零件。所謂多材料異質(zhì)零件是指按照零件的最佳使用功能要求來設(shè)計制造的零件，由多種材料構(gòu)成的理想型、功能性零件。文中異質(zhì)零件和多材料異質(zhì)零件含義相同。

2 異質(zhì)零件特點及應(yīng)用

異質(zhì)零件屬于人造型異質(zhì)實體，是指多種材料在零件內(nèi)部連續(xù)或非連續(xù)分布的功能性零件，主要包括多材料零件、梯度功能材料零件和多相材料零件，也可以把前兩者視為典型的多相材料零件。

目前，市場對產(chǎn)品的性能要求愈來愈高，由單相或均質(zhì)材料構(gòu)成的零件常常難以滿足產(chǎn)品對零件的功能或性能需求，這使得對異質(zhì)零件的研究成為機械、電子、光學(xué)、生物、材料等多個學(xué)科的研究熱點之一[6]。

異質(zhì)成形件可廣泛應(yīng)用于耐磨涂料、固體氧化物燃料電池、牙齒/骨骼移植、模具制造、溫差電敏器件、調(diào)速輪、熱障等領(lǐng)域。當(dāng)前對異質(zhì)零件的發(fā)展重點在異質(zhì)成形件的建模、加工工藝和材料制備及性能調(diào)控等方面。

異質(zhì)零件有很廣闊的應(yīng)用前景，通過高分子材料、低熔點合金材料、陶瓷等不同有機和無機物質(zhì)的巧妙結(jié)合而制作出的異質(zhì)零件，將可以廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)、機械工程、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域[7]。

1)分子材料異質(zhì)零件。

分子材料異質(zhì)零件可廣泛應(yīng)用于耐磨功能部件、人工器官、耐腐蝕材料的化工設(shè)備結(jié)構(gòu)部件等，目前已在生物醫(yī)藥材料(如人體植入物)、功能壓敏材料(如高分子梯度功能材料薄膜、無載體壓敏膠膜)、阻尼材料(如沿材料厚度方向呈梯度變化、具有良好阻尼性能的阻尼涂層)等方面得到應(yīng)用。

2)陶瓷-低熔點合金梯度功能材料零件。

采用含不同比例可熱解材料(或其他方法可去除的其他輔助材料)的陶瓷粉末熔液(或溶液)制成預(yù)制件，加熱去除可熱解材料(或其他方法可去除的其他輔助材料)即可得到具有不同氣孔密度的陶瓷材料中間件，對中間件進行燒結(jié)，然后熔滲低熔點合金得到最終零件。

3)具有不同氣孔密度的零件。

采用含不同比例可熱解材料(或其他方法可去除的其他輔助材料)的粉末熔液(或溶液)制成預(yù)制件，加熱去除可熱解材料(或其他方法可去除的其他輔助材料)即可得到具有不同氣孔密度的中間件，進一步燒結(jié)得到最終零件。

4)梯度功能零件。

用多個噴頭直接噴射液態(tài)材料、材料粉末的熔液或溶液成形金屬-金屬、聚合物-金屬、聚合物-磁性粉末和聚合物-聚合物等梯度功能材料預(yù)制件，經(jīng)相應(yīng)的后處理工序后得到梯度功能零件。

由于異質(zhì)零件相對于普通零件具有信息傳遞精度高、尺寸小、環(huán)境適應(yīng)性好、質(zhì)量輕等優(yōu)點，因而也可用于制備微器件、一體化傳感器、智能結(jié)構(gòu)等。

3 異質(zhì)零件成形技術(shù)及設(shè)備

異質(zhì)零件成形制造的研究主要涉及3個方面：異質(zhì)零件的成形機制、計算機輔助設(shè)計(computer aided design,CAD)和計算機輔助制造(computer aided manufacturing,CAM)。成形機制研究多種材料的成形特性和成形機理等基礎(chǔ)性問題，CAD和CAM研究異質(zhì)零件的建模、成形技術(shù)及成形工藝[8]等問題。

3.1 異質(zhì)零件的模型設(shè)計

異質(zhì)零件的CAD研究主要包括CAD建模方法、模型可視化和模型有限元分析(finite element analysis,FEA)，當(dāng)前對異質(zhì)零件的CAD建模方法的研究最為集中，對后兩者的研究較少。

由于傳統(tǒng)的三維CAD幾何模型只能反映零件的幾何信息，不能反映異質(zhì)零件的復(fù)雜材料信息，因此，異質(zhì)零件CAD模型材料信息的表達問題成為了研究熱點。Yang等[7]提出了基于B樣條的建模方法；Kou等[8]提出了B-Rep的建模方法；Wang等[9]提出了利用熱傳導(dǎo)概念描述多連續(xù)相零件結(jié)構(gòu)信息的建模方法；Patil等[10]提出采用R函數(shù)描述材料結(jié)構(gòu)的建模方法，他們采用rm目標(biāo)模型描述異質(zhì)實體模型；Biswas等[11]提出了基于幾何域的場建模方法；Wu等[12]提出了數(shù)據(jù)集的體積測定CAD建模方法；Zhou等[13]提出了多色距離場的建模方法；Wang等[14]研究了基于有限元的異質(zhì)零件建模方法；Xu等[15]研究了等距離偏移FGM建模、異質(zhì)零件建模。還有其他一些學(xué)者提出了動態(tài)建模理論模型、細胞單元建構(gòu)模型等。

異質(zhì)零件以材料與零件的一體化、集成化設(shè)計與制造為主要特點，但目前對于異質(zhì)零件的CAD研究尚存在以下問題：當(dāng)前以面圖形學(xué)為基礎(chǔ)的商用CAD系統(tǒng)只能利用數(shù)字化方法來描述零件的表面結(jié)構(gòu)信息和單一材料信息，還難以描述零件的內(nèi)部微結(jié)構(gòu)信息和多材料信息(如非均質(zhì)、梯度功能材料等)；已有的諸多有關(guān)異質(zhì)零件建模的方法大多只提出理論模型，或開發(fā)的異質(zhì)零件建模軟件相對獨立，與目前通用的CAD/CAM/CAPP(computer aided process planning)等軟件系統(tǒng)及3D打印設(shè)備的兼容性仍較差[16]。

3.2 異質(zhì)零件的制造過程

異質(zhì)零件的CAM方法主要分為兩大類：傳統(tǒng)制造方法和基于3D打印的成形方法?；谔荻裙δ懿牧系膫鹘y(tǒng)制造方法，主要有氣相沉積法，包括化學(xué)氣相沉積(CVD)法、物理氣相沉積(PVD)法、物理化學(xué)氣相沉積(PCVD)法；等離子噴涂(PS)法；自蔓延高溫合成(SHS)法；粉末冶金(PM)法；激光熔覆(LMC)法；離心鑄造法等。這些傳統(tǒng)梯度功能材料零件的制造方法存在以下缺點：無法精確制造形狀復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu)；梯度層與基體間的結(jié)合強度低、易開裂；材料分布無法精確控制等[17]。

而另一類基于3D打印的異質(zhì)零件制造方法，由于采用離散-堆積原理使得幾何結(jié)構(gòu)和材料分布的同時成形成為可能，從而近年來在異質(zhì)零件的成形方面居于重要地位。Yakovlev等[18]研究了具有梯度功能材料的三維物體的激光直接成形方法；Cho等[19]報道了基于麻省理工學(xué)院(MIT)提出的三維打印(3DP)工藝而開發(fā)的成形設(shè)備，該設(shè)備采用多個數(shù)字化打印噴頭噴射成形材料來制作三維模型；Yang等[20]開發(fā)了基于SLS工藝的多材料粉末噴射設(shè)備，用來制造三維梯度功能材料零件；Bremnan等[21]開發(fā)了可以商業(yè)化的多材料疊層制造設(shè)備來加工電陶瓷件；Choi等[22-24]采用基于拓?fù)鋵哟蔚穆窂揭?guī)劃研究了多材料疊層制造工藝；顏永年等[25-26]研究了多分支、多層結(jié)構(gòu)血管支架和含有非均質(zhì)多孔貫通結(jié)構(gòu)的人工骨支架等具有梯度功能的生物工程組織的制作；崔志中等[27]研究了基于光固化快速成形(SLA)技術(shù)制造復(fù)雜形狀的碳化硅陶瓷構(gòu)件的成形工藝；余燈廣等[28]采用3D打印技術(shù)對藥物控釋材料的制備工藝及系統(tǒng)進行了研究。

以上這些成形方法有的所適用的成形材料非常有限，有的成形精度較低，有的成形效率較低，應(yīng)用于異質(zhì)零件中的多種材料在空間范圍內(nèi)的精確受控成形上有一定局限性。雖然這些成形方法或系統(tǒng)尚不成熟或不完善，但均為異質(zhì)零件的快速制造奠定了一定基礎(chǔ)。

目前關(guān)于異質(zhì)零件的CAD與CAM的研究普遍存在一個問題：建模方法、模型可視化、有限元方法與成形方法的研究相互孤立，尚未形成CAD/CAM一體化。

3.3 異質(zhì)零件的成形技術(shù)及其成形設(shè)備

目前關(guān)于異質(zhì)材料(尤其是梯度功能材料和多相復(fù)合材料)及其成形機理的理論研究明顯落后于其CAD及CAM研究?？追矘s等[29]研究了復(fù)合材料等離子直接熔積成形過程中的多相瞬態(tài)場；Okada等[30]運用真空離心法制備Al-Al3Ni梯度功能材料，并進行了數(shù)值與實驗研究；Gao等[31]對沉積法制備梯度功能復(fù)合材料的凝固過程傳遞現(xiàn)象進行了數(shù)值模擬與實驗考察；Qi[32]對激光熔覆Ni-Cr合金過程中溶質(zhì)分布、溫度場及熔池液相流動規(guī)律進行了數(shù)值分析和實驗研究；Qin等[33]對異質(zhì)材料的耦合場，尤其是溫度場進行了理論研究；Cooper等[34]研究了利用激光直接熔覆成形方法制作Cu-Ni異質(zhì)零件的成形機理。

但是對于異質(zhì)零件在熔積成形過程中多相/多態(tài)物質(zhì)共存，超常規(guī)條件下的微流體機理(如材料微滴的形成機理、固化或凝固機理、溫度場以及熔積材質(zhì)濃度場等)的數(shù)值研究、異質(zhì)材料間相互作用機理與微成形機理等問題的研究還很薄弱。而這些問題的研究對于進一步理解和揭示異質(zhì)零件在制造過程中產(chǎn)生的復(fù)雜物理現(xiàn)象和作用機理，提高異質(zhì)材料制備及零件成形質(zhì)量具有重要的理論和實際指導(dǎo)意義[35]。

多材料零件的成型目前主要包括物理化學(xué)氣相沉積法、粉末冶金法、等離子噴涂法、離心鑄造法、激光熔覆法、自蔓延高溫合成法等，這類基于傳統(tǒng)工藝的多材料零件的制造方法主要有以下不足：無法制造內(nèi)部形狀復(fù)雜的立體模型結(jié)構(gòu)；多材料間的結(jié)合強度低；無法精確控制材料的分布等。3D打印技術(shù)憑借其具有材料和結(jié)構(gòu)能同時成型的特點，將成為多材料異質(zhì)零件成形的主流技術(shù)。目前，國內(nèi)外對此開展了較為廣泛和深入的研究，出現(xiàn)了一系列面向異質(zhì)零件成形的3D打印工藝或技術(shù)[36]。

1)微滴噴射光固化技術(shù)。

微滴噴射光固化技術(shù)利用多孔微噴噴頭噴射出光敏材料，并經(jīng)光照后發(fā)生聚合反應(yīng)，逐層堆積，最終制得三維模型。近年來，微滴噴射光固化技術(shù)越來越多地應(yīng)用于多材料異質(zhì)零件模型的快速成形，目前已經(jīng)商業(yè)化的主要有Stratasys公司的Connex系列打印機和3D Systems公司的ProJet系列打印機。Stratasys Objet Connex500是目前世界上能完美實現(xiàn)大尺寸高精度多材料成形的3D打印機。該設(shè)備通過多種材料的數(shù)字化微滴噴射控制進行成分組合，可以實現(xiàn)數(shù)百種不同材料的成形，如質(zhì)地較軟的橡膠和具有較高強度的塑料，其典型的成形零件如圖6所示。此外，國內(nèi)外不少科研機構(gòu)也在進行基于微滴噴射技術(shù)的多材料異質(zhì)零件成形工藝研究，如麻省理工學(xué)院計算機科學(xué)與人工智能實驗室的Sitthi-Amorn等開發(fā)的多材料成形設(shè)備MultiFab，以較低的制作成本實現(xiàn)了10多種材料的成形。

圖6 Stratasys Objet Connex 500設(shè)備打印的多材料異質(zhì)零件

2)粉末黏結(jié)成形技術(shù)。

粉末黏結(jié)成形技術(shù)利用打印噴頭噴射出黏結(jié)劑，將粉末黏合在一起，逐層黏結(jié)，最終形成三維實體。利用多個噴嘴噴射不同顏色的黏結(jié)材料，可進行色彩豐富的多色彩零件打印，為醫(yī)療診斷、工程分析提供更加直觀的模型。3D Systems公司開發(fā)的Z860 3D打印系統(tǒng)利用3DP技術(shù)，通過多組陣列噴頭，噴射不同色彩的黏結(jié)劑，已實現(xiàn)全彩色的零件原型打印(圖7)。從嚴(yán)格意義上來說，這種彩色3D打印技術(shù)還不屬于多材料異質(zhì)零件3D打印，但是該技術(shù)具有實現(xiàn)多材料異質(zhì)零件3D打印的潛力。在藥物生物材料開發(fā)的基礎(chǔ)上，粉末黏結(jié)3D打印工藝可以用于制造含有多種藥物、特殊藥理成分分布的多功能藥片，患者服藥后各種藥理成分在人體內(nèi)可以可控地釋放。

圖7 3D Systems粉末黏結(jié)設(shè)備及多色彩模型

3)光固化成形技術(shù)。

光固化成形技術(shù)基于液體樹脂受到光照時會發(fā)生光聚合反應(yīng)的原理，逐層固化光敏樹脂直至零件最終成形，代表工藝有立體光固化成形(stereo lithography appearance ,SLA)、數(shù)字光處理(digital light processing ,DLP)等技術(shù)。得克薩斯大學(xué)的 Wicker等利用SLA技術(shù)開發(fā)了一種多材料成形系統(tǒng)，該技術(shù)采用自動切換多個裝有不同材料的旋轉(zhuǎn)材料槽進行成形材料的供給，實現(xiàn)多材料異質(zhì)零件的成形；荷蘭屯特大學(xué)利用DLP技術(shù)開發(fā)出一種低成本的多材料快速成形系統(tǒng)——EXZEED DLP，基于特定聚合物的形狀自記憶特性，利用光固化技術(shù)打印出4D可編程且具有自記憶功能的零件，如圖8所示。

圖8 材料自動切換光固化多材料成形系統(tǒng)示意

4)直接能量沉積成形技術(shù)。

直接能量沉積成形技術(shù)采用高功率能量源(如激光或電子束)對噴出的粉末或絲材進行熱熔并定向沉積，一般主要用于金屬零件的成形?？赏ㄟ^控制送粉器控制多種粉末材料的比例，實現(xiàn)多材料異質(zhì)零件的打印成形。美國Sciaky公司的EBAM金屬線材成形設(shè)備(圖9)，通過控制兩種不同材質(zhì)的金屬絲材的送料比，實現(xiàn)多材料金屬零件的熔融堆積成形打印。

圖9 Sciaky公司的雙材料EBAM金屬成形設(shè)備

5)擠壓成形技術(shù)。

擠壓成形技術(shù)一般采用絲狀成形材料，經(jīng)加熱后熱熔擠壓堆積到成形工作面上，實現(xiàn)零件的堆積成形?；谠摷夹g(shù)開發(fā)的雙噴頭或混料噴頭成形系統(tǒng)可以進行多材料或多顏色的3D模型一次成形，成本較低，成形材料一般僅限于非金屬的塑料類材料。

6)其他新型成形技術(shù)。

Dimitri Kokkinis等利用一種電磁影響技術(shù)通過控制不同組分材料微小顆粒實現(xiàn)打印過程中材料組分的變化，最終實現(xiàn)多材料異質(zhì)零件成形，并基于該工藝開發(fā)了一套多材料磁輔助3D成形系統(tǒng)。Jian Z等將微光固化技術(shù)與纖維沉積技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出一套多層片微結(jié)構(gòu)多材料成形系統(tǒng)。粉床粉末燒結(jié)工藝一般采用激光束或電子束對粉床中的粉末材料進行照射，使粉末顆粒熔化并相互黏結(jié)。德國Regenfuss等基于粉末燒結(jié)技術(shù)開發(fā)的一個多材料成形系統(tǒng)，制造出了同時含有銅、銀的梯度功能零件，該成形系統(tǒng)目前僅支持打印垂直方向上梯度變化的多材料金屬功能零件。

可以看出，以上介紹的幾類多材料3D打印成形技術(shù)是現(xiàn)有3D打印工藝技術(shù)的進一步組合和改進，使得新的成形系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種材料的按需混合成形?？梢灶A(yù)見，隨著各類工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，新型多材料3D打印成形系統(tǒng)將不斷涌現(xiàn)。

4 結(jié)束語

異質(zhì)零件在諸多領(lǐng)域均有巨大應(yīng)用前景，在生物醫(yī)學(xué)工程、智能化裝備、特殊功能性零件、工業(yè)制造等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn)了一些研究成果。本文介紹了異質(zhì)零件研究集中的3個方面：模型設(shè)計CAD、制造工藝過程CAM和成型技術(shù)和設(shè)備。

異質(zhì)零件由多種不同的材料按照其功能來構(gòu)造，所涉及的材料有金屬材料、非金屬材料、智能材料、電子材料、生物材料等，當(dāng)前常用的CAD設(shè)計軟件均無法直接對其精確建模，因此眾多研究學(xué)者在異質(zhì)零件的建模方面傾注了大量心血，本文簡要介紹了一些有創(chuàng)意的建模理論和方法。

異質(zhì)零件制造工藝過程CAM方法主要分為兩大類：傳統(tǒng)制造方法和基于3D打印的成型方法，本文介紹了3D打印工藝的主要優(yōu)勢，雖然方法或系統(tǒng)尚不成熟、不完善，但為異質(zhì)零件的快速制造奠定了一定基礎(chǔ)。

最后，本文也簡要介紹了光固化技術(shù)、粉末燒結(jié)技術(shù)、擠出成型技術(shù)、直接能量沉淀技術(shù)等3D打印方法制作異質(zhì)零件的技術(shù)。3D打印中基于數(shù)字化微滴噴射技術(shù)制作異質(zhì)零件具有成型精度高、成型材料范圍廣、成型效率高等優(yōu)勢。后續(xù)主要針對這種方法開展異質(zhì)零件的成型機理、CAD和CAM等內(nèi)容的研究。