增材制造的验收、需求和研发趋势

文章来源:MM《现代制造》 点击数:618 发布时间:2017-08-29
AMT——制造业技术协会,作为对其成员的服务,参与了制造技术部门市场情报研究、编辑和传播的工作。这一尝试的下一步是《技术趋势》,其为制造业协会编辑的一份初始文件,用于进一步支持对当前和未来制造技术的认识,文件包括涉及技术进步验收、行业需求和正在调查中的制造技术领域等方面的最新趋势。
增材制造的验收、需求和研发趋势

技术趋势》一文从产业承接、行业需求和挑战、研发等三大方面对增材制造进行了讨论,每一方面代表了时间的一项离散增量。产业承接中介绍了当前状态、行业需求和挑战中介绍了短期至中期状态,而研发则是对中长期的预见。

当前的产业在承接数年来已通过数种方式不断扩大。联合制造商运动中的宣传活动已对聚合物设备(尤其是采用挤压法的设备)业已扩大的应用范围进行了再扩大,这一活动继续加速了新一代制造商和生产商对可用设计空间的认识。从这一设计思维出发,我们正在研究针对非关键组件的解决方案,该方案将为金属技术的发展创造更多空间。在将非关键组件用于生产和最终产品的制造过程中,我们获得了更大自信,这鼓励我们将粉体熔化成型技术用于Ti-6Al-4V和聚芳基甲酮族聚合物等美国食品和药物管理局已许可的材料和加工过程。中国国家食品药品监督管理总局也已于近期批准了此类医学应用。随着认可度的日益提高,在进一步扩大增材应用范围方面的需求和挑战也依旧存在。

《技术趋势》不仅介绍了短期至中期的机遇,还揭示了行业内的几项需求和挑战。可用材料已成为大家颇感兴趣的一个领域。从商业上讲,可用材料仍然以其他行业的供应链为主要来源,且不是以增材为基础的工艺流程之最佳材料。制陶技术是生物相容性和高热应用方面的一项挑战。设备过程可重复性和认证水平的提高也已获得认可。增材一般被认为是工艺过程较敏感的一种方式,对材料、工艺和设备间变化的处理能力很有限。由于没有足够的设计许可数据,设计和压力领域不适合开发增材制造的潜在优势。为了获得生产环境中常用的可靠性和可重复性,有必要对设计工具(有限元分析、计算流体动力学分析等)进行确认,其会对以经验为基础的测试、资格和认证产生较高的依赖性。对标准的需求也已经得到认证,尤其是针对设备可用性和性能规范。

计量是下一个挑战之所在。大多封闭条件和环境条件都会对过程内计量学构成挑战。还有一项挑战,即在采用增材材料和技术进行生产的过程中,未对工艺-结构-产权关系进行进一步理解的条件下,如何通过增材最优化设计,将开发转为生产。

研发着重于在材料开发、过程监测和控制、设计、复合材料、预测建模、表面处理、微型和纳米印刷等方面更加努力。材料公司正在启动程序进一步开发材料,以便直接应用于增材领域。

陶瓷和金属在基本研究领域所引起的兴趣正不断增加,而生产技术就绪水平(TRL/MRL)反映出少数群体正日趋成熟。我们也将研究项目的重点放在就地过程监控,监控范围包括从对熔体潭的直接热监控到对过程控制的间接监测。我们正通过更好的预测工具指导研发,以便生产在增材制造最佳化方面更优质的产品。我们正将新型数学理论应用于增材制造,以便对几乎所有以增材制造为基础的过程-结构-性质关系中固有的多物理场模型进行更好地管理。我们也正在开发混合材料系统,以便应用于功能增加而非仅仅是重量减轻或机械性能增加;我们正在粉体特性、热变形和表面处理领域研究预测模型。其他研发倾向性领域为使用超短激光脉冲的微增材和采用空气动力学上集中的纳米粒子的纳米尺度(AFN)。

采用增材制造后我们取得了显著发展,这一行业正努力提高这一技术的竞争力并加大对标准生产技术的发展。我们正通过研发继续开发增材的潜能,而且在通往强大商业案例的路途中,成功在望。