增材制造技术,简称AM,是一种以离散-堆积原理为基础,通过逐层累加材料直接制造出实体零件的高技术。与传统的切削加工方式不同,AM技术采用的是一种“自下而上”的制造方式,其技术特点鲜明且独具魅力。
一、技术特点
AM技术的制造原理是以三维CAD数据为驱动,无需模具或复杂工装。通过精准堆积材料单元(如粉末、液态树脂等),实现零件的高效成形。这种技术的工艺优势在于:
1. 高效节能:AM技术无需高温真空环境,大大降低了能耗。以新型工艺为例,其能耗仅为传统芯片制造的十分之一。
2. 灵活定制:无论是复杂几何结构还是个性化产品,AM技术都能轻松应对,尤其适用于小批量生产。
3. 材料利用率高:AM技术仅在指定位置沉积材料,极大减少了材料的浪费。
二、技术分类
增材制造技术可分为狭义和广义两类。狭义增材制造主要结合能量源与CAD/CAM技术,分层累加材料,如激光选区熔化和光固化等技术。而广义增材制造则涵盖所有以材料累加为特征的技术群,包括新兴的生物材料成形技术。按材料类型,增材制造可分为金属、非金属和生物医疗增材等。
三、应用领域
AM技术的应用领域广泛,涉及工业制造、电子与芯片、医疗健康以及航空航天等领域。例如,在工业制造领域,AM技术可用于汽车零部件、模具开发及复杂机械结构件的高效生产。在电子与芯片领域,新型增材工艺可快速构建25纳米级结构,降低芯片制造成本与周期。
四、发展趋势
随着技术的不断进步,增材制造的发展前景广阔。未来,AM技术将在技术创新和产业化应用方面取得更多突破。工艺优化方面,将开发纳米级沉积技术,提升制造精度与速度。多材料融合也将成为研究热点,金属-非金属复合材料的协同打印技术。AM技术在教育支撑和成本降低方面也将发挥重要作用。国内高校已开设专业课程,培养3D建模、打印操作等技能人才。预计通过增材制造替代传统工艺,将芯片设施建设成本降至更低水平。
增材制造技术正逐渐成为推动制造业智能化、绿色化转型的核心驱动力之一。其在材料、工艺及应用方面的持续突破,将助力制造业实现更高效、更灵活、更可持续的发展。