什么是增材制造？

增材制造，也稱為 3D 打印，通過使用層層疊加材料的技術進行創建，直到您的產品完成。這種材料可以是任何塑料、金屬、混凝土，有一天，甚至可能是人體組織。

在過去，如果我們想做點什么，我們必須從我們的材料開始，然后拿走我們不需要的一切。我們都聽過米開朗基羅的名言：“我在大理石中看到了天使，我一直在雕刻，直到我讓他自由。”

這是減材制造的基礎。米開朗基羅從一塊大理石開始，設想他想要什么，然后雕刻掉多余的大理石，直到他得到成品。

增材制造恰恰相反。您從一無所有開始，然后添加您需要的內容。

制造業已經走過了漫長的道路。就在幾年前，在家里制造東西的想法還是聞所未聞的。如果你想要什么，你就必須買。或者，您必須與一家公司合作才能為您生產。

現在，您可以購買一臺可以安裝在家里的機器，并且有了您的計算機，您幾乎可以生產任何您夢寐以求的東西。您唯一的限制是您的想象力和計算機上的軟件。過去要花費公司數百甚至數千美元才能完成的工作，現在只需在您的起居室中花費一小部分價格即可完成。那么發生了什么變化？是什么讓我們現在可以在客廳里創造以前沒有的東西？本文將探討這些問題以及更多問題。

要進行 3D 打印，您需要一臺計算機、3D 打印軟件（也稱為計算機輔助設計或 CAD 軟件）、一臺 3D 打印機以及您選擇用于項目的材料。一旦您使用 CAD 軟件繪制了設計草圖，您的機器就會讀取草圖，然后將材料一層一層地放置，直到將您的草圖變成 3D 對象。

雖然 3D 打印是增材制造最常見的形式，但它還包含快速原型制作、直接數字制造、分層制造和增材制造等技術。增材制造的潛在用途是無窮無盡的。它最初是為公司制作原型的一種方式。他們可以在創紀錄的時間內思考產品、繪制草圖并拿到樣品。

它最終可能會徹底改變醫療保健等行業，從而能夠創造出真正的人體組織。這點考慮一下吧。我們或許能夠生產人體組織。想想即將改變的生活。想想這將在多大程度上改善數百萬人的生活質量。

這將不僅僅是原型設計。這是改變生活的技術。

增材制造工藝

增材制造中使用了幾種不同的工藝。

材料擠壓

材料擠壓是最著名的工藝。這就是大多數 3D 打印機的工作方式。通過材料擠出，您的材料進入一個線軸，該線軸通過安裝在可移動臂上的加熱噴嘴被拉動。噴嘴水平移動，而噴嘴垂直移動，一層一層地沉積熔化的材料。機器中的精確溫度可確保適當的附著力。

直接能量沉積

直接能量沉積與材料擠出非常相似，但它允許使用更多材料。塑料常見于材料擠出。通過直接能量沉積，您可以使用聚合物、陶瓷和金屬。激光或電子束槍用于逐層熔化您的材料。

材料噴射

材料噴射使用與噴墨打印機非常相似的打印頭。頭部在 x、y 和 z 軸上移動以創建 3D 對象。這些層會在冷卻時變硬，或者它們可以通過紫外線固化。

粘合劑噴射

粘合劑噴射與材料噴射極為相似，不同之處在于粘合劑噴射是打印頭放置使用液體粘合劑的粉末。

增材制造的優勢

首先，增材制造使人們和公司能夠創造更輕、更復雜的設計，而這些設計使用傳統方法難以生產。

增材制造非常適合快速原型制作。由于整個過程是數字化的，因此無需使用傳統方法必須執行的幾個步驟。它讓公司可以在運行中制作原型，而不是為原型等待數天或數周。

無論您使用增材制造的原因是什么，您的交貨時間通常都會顯著縮短。例如，某些噴氣發動機零件的交貨時間已減少了一整年。這對航空航天業來說是巨大的。

傳統上需要幾個不同的部件和幾個不同的中間體的設計，現在可以通過增材制造一次性完成。這里的交貨時間和成本節約是顯而易見的。

在提高強度的同時減輕物體的重量一直是工程師的目標。通過增材制造，這是可能的。在某些情況下，增材制造產品的重量比原來的同類產品輕 84%，但同樣堅固。

增加了?復雜性

增材制造使工程師能夠構建比以往任何時候都更復雜的結構。過去需要組裝或焊接多個部件的物體現在可以通過增材制造工藝一次性完成。傳統機械的能力不再限制設計師和工程師。

節約時間

整個過程節省了大量時間。您可以直接從 CAD 文件到您的機器，無需任何中間商或特殊機器。您甚至可以在此過程中進行更改，而無需等待發送更改并等待它們獲得批準。

節約材料

通過增材制造，您不再需要從一大塊材料開始，然后再丟棄不需要的材料。這會產生大量浪費的材料。通過增材制造，您可以從材料開始，逐層添加，直到設計完成——不會浪費材料。

世界最大的增材制造公司

GE 是世界上最大的制造業，很快就會成為世界上最大的增材制造公司。他們的航空部門正準備使用增材制造為飛機發動機生產燃料噴嘴，而不是像以前那樣鑄造和焊接材料。

這有可能改變 GE 設計和制造從超聲波機器中的零件到燃氣輪機的所有產品的方式。

該公司已經在某些利基行業（如醫療植入物）中使用該工藝，但使用它來生產將用于數千個噴氣發動機的金屬合金部件是真正具有革命性的。

個人和小型企業使用的3D打印最近得到了很多宣傳，但當跨國公司像GE一樣采用它時，該技術將產生最顯著的影響。

出于上述顯而易見的原因，GE 選擇對其燃料噴嘴使用添加劑工藝。它使用更少的材料，為公司節省了時間和金錢。

由于 GE 使用的材料比用于原始燃油噴嘴的材料更輕，因此也將為航空公司節省大量燃油。

它不僅會更輕，而且不是使用傳統方法由 20 多個零件組成，而是使用增材制造技術制成一個統一的零件。

增材制造的未來前景

增材制造顯然不僅僅是您家中的 3D 打印玩具。它正在徹底改變事物的設計和制造方式，節省資源、時間和金錢。它已經對多個行業產生了影響。

教育

3D 打印機可以成為課堂上的有效學習工具。學習物理、化學和工程等學科的學生將能夠使用打印機培養實際技能。

地理學生可以使用 3D 打印的地形圖了解更多信息。生物學學生可以打印不同身體部位和器官的橫截面。

工程和平面設計專業的學生是這項技術最明顯的受益者，因為他們可以在創紀錄的時間內將自己的想法變為現實。

衛生保健

這是受益于增材制造的最令人興奮的行業。我們還不能打印功能性器官，但醫療保健行業的革命已經在進行中。

3D 打印將使醫生能夠獲得時間并提高工作的精確度，幫助他們更好地為患者服務。

在牙科領域，牙醫已經在使用 3D 打印為患者定制植入物。

甚至還有一種 3D 打印藥物用于治療癲癇。

防御

這里的潛力是巨大的，僅在于節省成本。美國海軍已經計劃將其船只變成裝滿 3D 打印機的“浮動工廠”。這里的目標是能夠在船上制造某些零件和供應品，因此它們對潛在危險和不可預測的海上補給的依賴程度降低。

我們是革命的見證人

我們只是達到了增材制造所能做到的冰山一角。使用我們的電腦和 3D 打印機在家里創造東西的想法很有趣，但這項技術注定會改變世界。

航空航天、健康、汽車和教育只是變革時機成熟的幾個行業。環境也將受益，因為我們減少了廢物的產生，并淘汰了污染大氣的技術。

在您知道之前，我們會想知道我們是如何在增材制造興起之前幸存下來的。