李金平

摘要：隨著科學技術的飛速發(fā)展，聯合生產（3D打?。┮殉蔀樵S多國家關注的焦點，許多研究機構和企業(yè)嘗試將非金屬材料應用于各個領域。本文主要分析了增材制造的內涵，闡釋了增材制造的分類、發(fā)展趨勢和應用現狀，并介紹了增材制造中出現不良現象的原因和創(chuàng)新方法。

關鍵詞：無機非金屬材料;增材制造;應用現狀

1、增材制造技術概述

1980 年代出現了增材制造?？焖俪尚褪敲绹?、日本等發(fā)達國家科學家提出的想法。這與材料壓縮和模具生產等傳統(tǒng)方法不同，附加制造技術采用計算機輔助制造技術，然后利用激光、CNC等技術手段創(chuàng)建數字3D模型，將粉末、線材等離散材料轉化為“生長”模式，實現金屬、陶瓷和有機物質的快速成型。常規(guī)復雜結構如果在加工過程中難以產生薄壁和封閉型腔，則適用于單件或小件精密生產。它們廣泛應用于航空、醫(yī)學等領域，目前是各大高校的科研中心。隨著增材制造技術、理論、材料和設備的不斷發(fā)展，增材制造技術也在不斷發(fā)展。總的來說，無機非金屬材料存在加工工藝傳統(tǒng)、加工復雜、生產工藝落后等缺點。加工技術難以滿足生產需要，導致非金屬材料加工成本高，盈利能力低。由于生產問題，國內外科學家不斷尋找新的加工方法來改變傳統(tǒng)回收方法帶來的問題。附加制造技術的出現消除了這些問題，為常規(guī)非金屬材料的生產帶來了新的方

2、增材制造的分類

2.1材料種類劃分

根據生產材料中添加的各種添加劑，可分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和生物材料。一般來說，金屬材料、有機高分子材料和無機非金屬材料是生產添加劑的三種主要材料。金屬材料（主要是鈦合金、鎳合金、不銹鋼等）廣泛應用于工業(yè)生產，特別適用于航空航天和要求高密度的小團體行業(yè);無機非金屬材料（氧化鋁、氮化鋁等）廣泛應用于生活，特別是陶瓷制品;有機高分子材料（如特種樹脂、光敏樹脂等）在日常生活中得到了廣泛的應用，特別是樹脂制品被人們所接受;生物材料被用來模擬人體組織的發(fā)展，科學家們正試圖生產可以替代人體組織的材料，幫助更多的人得以恢復健康。

2.2制造材料形態(tài)劃分

增材制造有多種形式，主要分為塵粒、線材、帶材和液體材料。通常來講，材料的形狀不同，熱源的形狀和條件也不相同。粉體、線材、帶材主要包括金屬、高分子材料和無機非金屬材料，液態(tài)材料主要包括有機高分子材料和無機非金屬材料。事實上，材料對添加劑的生產有重大影響。研究人員在制造過程中應注意材料的種類，針對不同形態(tài)類型的加工參數設計，減少形態(tài)對零件的影響，降低內應力，提高質量。目前，有少部分國內外研究人員都在重點研究不同形狀材料下的成型工藝，試圖優(yōu)化成型工藝以獲得理想化的附加生產材料。

2.3制造熱源劃分

熱源在添加劑生產中起著重要的作用。熱源類型主要有激光、電子束、電弧等。（1）激光。在激光鑲件的生產過程中，由激光裝置發(fā)出的激光束在鑲件的生產過程中起到熱源的作用，熱源用來傳遞熱量和熔化材料。一步一步的制造創(chuàng)造出一個三維模型，這是一種運輸材料的方法，通過計算機程序生成三個由惰性氣體保護的加工路徑。激光鑲件制造通常用于生產小型、復雜的金屬零件，是3D打印中的一項重要技術。許多科學家利用激光添加劑選擇合適的熔體材料和加工參數，設計制造高精度、低粗糙度的產品，然后進行可加工或低邊際加工，但重點關注零件中的殘余應力，防止不必要的裂縫。（2）電子束。電子束應用的生產是利用高速電子束作為熱源，連續(xù)掃描和熔化金屬材料，生產精密材料。其實電子束和激光配件的制造原理是相似的，但不同的是熱源不同，工件尺寸不同。電子束主要用于制造大型和緊湊的航空航天零件。這種工藝大大優(yōu)于其他傳統(tǒng)的生產方法，降低了生產難度，提高了生產質量。（3）電弧。電弧接頭的生產使用電弧作為熱源，包括用于生產金屬結構的層。它是基于傳統(tǒng)的焊接技術（SAW，MIG，TIG等）。它的形成速度更快，但容易承受高壓力。變形量大、表面質量差等主要缺陷需要二次加工。油添加劑制造過程中應特別注意應力變化，具有成本低、效率高的特點，適合鋼鐵產品的生產。其實彈簧配件的生產成本低，加工速度快。采用優(yōu)化的參數和熱處理方法，可以獲得品種齊全的高品質產品，帶來很多經濟效益，方便人民的日常生活和工作中使用。

3、典型無機非金屬材料增材制造的應用現狀

3.1陶瓷3DP技術

3DP技術是陶瓷材料附加生產的一項重要技術。按原理不同可分為物理型（鍵合法）和相變反應型（熔融法、光處理法）。主要用于模具領域。國外科學家采用模具，采用3DP技術制作復雜的陶瓷過濾器。在生物醫(yī)學中，石灰是制備血管移植支架的主要材料。需要指出的是，印刷材料是陶瓷3DP技術推廣應用的關鍵因素。粘結強度不足，力學性能差。印刷容易縮小尺寸，結構變形，尺寸精度低。此外，3DP添加劑制造的產品容易產生需要人工修復的后處理缺陷，導致尺寸和精度顯著降低，而低強度則容易開裂。采用溫度燒結方法，防止體積縮小，降低內應力。

3.2建筑類材料應用現狀

如今，增材制造的生產已經引起了全世界的廣泛關注。主要特點是（1）可用于增產的各種建筑材料（石膏、混凝土等）;）（2）有許多類型的設備。需要不同的設計形式來完成制造過程，以滿足不同尺寸和規(guī)格的建筑構件和構件;（3）印刷方式不同，生產時有幾種附加的生產方式;（4）預制與現場生產并行。目前，印刷施工技術尚不成熟，速度和精度難以適應。因此，組裝和生產必須一起進行。隨著科學技術的飛速發(fā)展，我國建筑業(yè)增產的發(fā)展方向主要是對勞動強度大、人工成本高的工序和工序進行更新換代。附加生產是一個涉及多學科的高科技生產體系，需要與實際施工技術相結合。

結語

綜上所述，無機非金屬材料的增加是未來發(fā)展的一個方向。盡管面臨諸多挑戰(zhàn)（材料、質量、工藝等），但必須克服挑戰(zhàn)，創(chuàng)新生產工藝，提高效率，降低制造零件的質量和生產成本，實現工業(yè)化，滿足工業(yè)化需求。

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