本文根據(jù)美國(guó)機(jī)械制造技術(shù)協(xié)會(huì)(AMT)副總裁TimShinbara對(duì)當(dāng)前美國(guó)3D打印發(fā)展?fàn)顩r的評(píng)析編輯整理。

　　現(xiàn)狀

　　工業(yè)行業(yè)對(duì)3D打印的市場(chǎng)接受度日益增高，尤其是工業(yè)級(jí)的FDM打印機(jī)，以塑料聚合物為原材料的3D打印設(shè)備使用的不斷增長(zhǎng)，這些市場(chǎng)的擴(kuò)張帶來(lái)了設(shè)計(jì)師和創(chuàng)客的大量涌現(xiàn)，開(kāi)啟了設(shè)計(jì)思維的新空間，從而對(duì)金屬3D打印在非關(guān)鍵組件的解決方案帶來(lái)了加速影響。

　　生活、醫(yī)療等領(lǐng)域的3D打印產(chǎn)品也帶來(lái)了新的法規(guī)、規(guī)范的產(chǎn)生，包括FDA批準(zhǔn)的材料和工藝，如Ti-6Al-4V和PAEK的粉末床制造工藝。中國(guó)的食品和藥品管理局2015年也批準(zhǔn)了這種醫(yī)療應(yīng)用。隨著各方面市場(chǎng)的打開(kāi)，不僅僅是監(jiān)管和法規(guī)，同時(shí)也對(duì)研發(fā)人員提出了技術(shù)需求方面的新挑戰(zhàn)。

　　機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)

　　可用的打印材料成為頗被關(guān)注的領(lǐng)域。當(dāng)前，缺乏針對(duì)于增材制造需求的商業(yè)打印材料，也缺乏針對(duì)于打印要求的材料解決方案服務(wù)能力。

　　研究與開(kāi)發(fā)主要集中在材料開(kāi)發(fā)、過(guò)程監(jiān)控、設(shè)計(jì)優(yōu)化、多材質(zhì)打印、預(yù)測(cè)仿真、表面處理、微/納米打印等方面的工作。陶瓷的生物相容性和高熱的應(yīng)用是一個(gè)挑戰(zhàn)。當(dāng)前已有幾家公司的陶瓷、金屬打印技術(shù)不斷成熟。

　　設(shè)備工藝的穩(wěn)定性改進(jìn)及認(rèn)證方面是另一個(gè)挑戰(zhàn)。增材制造仍受材料、工藝和設(shè)備的影響很大。

　　研發(fā)趨勢(shì)

　　當(dāng)前缺乏足夠的增材制造數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)工具的驗(yàn)證(有限元，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析等)需要在生產(chǎn)環(huán)境中來(lái)進(jìn)行可靠性和可重復(fù)性的測(cè)試。對(duì)基于經(jīng)驗(yàn)的測(cè)試依賴(lài)性很高。整個(gè)增材制造行業(yè)呼喚標(biāo)準(zhǔn)化的快速實(shí)現(xiàn)，特別是設(shè)備的可用性和性能規(guī)格。當(dāng)然，過(guò)程控制是下一個(gè)挑戰(zhàn)。大多數(shù)加工環(huán)境是封閉條件下進(jìn)行的。目前研究項(xiàng)目也集中在現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程監(jiān)控，過(guò)程控制主要有兩種方式：一種是通過(guò)直接熔池?zé)岜O(jiān)控，另一種是通過(guò)間接熔池?zé)岜O(jiān)控。

　　為了更好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)化，正趨向于對(duì)更好的優(yōu)化和仿真工具進(jìn)行研究。新的數(shù)學(xué)理論被應(yīng)用到更好地優(yōu)化仿生物理模型，探索所有的基于過(guò)程的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系。增材制造的關(guān)注點(diǎn)也不再局限于輕量化或機(jī)械性能提升等方面，混合材料和復(fù)合打印正在開(kāi)啟增材制造的又一項(xiàng)潛力。包括粉體性能、熱變形和表面準(zhǔn)備的研究正在為增材制造打開(kāi)更廣闊的窗口。其他領(lǐng)域的研究和發(fā)展趨勢(shì)包括超短激光脈沖，利用空氣動(dòng)力學(xué)聚焦納米級(jí)別的3D打印技術(shù)等。