如：人工关节未来需要Ti合金和CoCrMo合金的复合，既要保证人 工关节具有良好的耐磨界面(CoCrMo合金保证)，又要与骨组织有 良好的生物相容界面(Ti合金)，这就需要制造的人工关节具有复 合材料结构。由于增材制造具有微量单元的堆积过程，每个堆积 单元可通过不断变化材料实现一个零件中不同材料的复合，实现 控形和控性的制造。
1. 增材制造的精度取决于材料增加的层厚和增材单元的尺寸和精 度控制。
未来将发展两个关键技术： 一是金属直接制造中控制激光光斑更细小，逐点扫描方式使增材 单元能达到微纳米级，提高制件精度； 二是光固化成形技术的平面投影技术，投影控制单元随着液晶技 术的发展，分辨率逐步提高，增材单元更小，可实现高精度和高 效率制造。
发展目标是实现增材层厚和增材单元尺寸减小10～100倍，从现有 的0.1mm级向0.01～0.001mm发展，制造精度达到微纳米级。
2．设备的再涂层技术
由于再涂层的工艺方法直接决定了零件在累加方向的精度和质量， 因此，增材制造的自动化涂层是材料累加的必要工序之一。
目前，分层厚度向0.01mm发展，而如何控制更小的层厚及其稳定 性是提高制件精度和降低表面粗糙度的关键。
3．高效制造技术
增材制造正在向大尺寸构件制造技术发展，需要高效、高质量的 制造技术支撑。如金属激光直接制造飞机上的钛合金框粱结构件， 框粱结构件长度可达6m，目前制作时间过长，如何实现多激光束 同步制造、提高制造效率、保证同步增材组织之间的一致性和制 造结合区域质量是发展的关键技术。
此外，为提高效率，增材制造与传统切削制造结合，发展增材制 造与材料去除制造的复合制造技术是提高制造效率的关键技术。
的大范畴技术群。
狭义: 指不同的能量源与CAD/CAM技术结合、分层累加
材料的技术体系。
2.原理与分类
实际上在我们的日常生产、生活中类似“增材”的例子 很多。
例如：机械加工的堆焊、建筑物（楼房、桥梁、水利大 坝等）施工中的混凝土浇筑、元宵制法滚汤圆、 生日蛋糕与巧克力造型等。
2.原理与分类 基本原理 首先将三维CAD模型模拟切成一系列二维的薄
增材制造技术 概述
一、概述
1. 基本概念
增材制造（即Additive Manufacturing，简称AM）： 一种与传统的材料“去除型”加工方法截然相反的，通过增 加材料、基于三维CAD模型数据，通常采用逐层制造方式， 直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型的制 造方法。
一、概述
“广义”和“狭义”之说 广义: 以材料累加为基本特征，以直统的刀具、夹具、模具及多道加工工序。 2. AM技术能够满足航空武器等装备研制的低成本、短周期需求。 3. AM技术有助于促进设计-生产过程从平面思维向立体思维的转变。 4. AM技术能够改造现有的技术形态，促进制造技术提升。 5. AM技术特别适合于传统方法无法加工的极端复杂几何结构。 6. AM技术非常适合于小批量复杂零件或个性化产品的快速制造。 7. AM技术特别适合各种设备备件的生产与制造。
例如：赫克（Hurco）公司已经开发出一种增材制造适配器，与赫 克控制软件相结合，可以把一台数控铣床变成3D打印机。用户可 以在同一台机器上完成打印、塑料原型到金属零部件成品的过程， 无需反复设置调校，也不用浪费昂贵的金属和原材料制作多个原 型，如下图所示。
数控铣床结合3D打印
4．复合制造技术
现阶段增材制造主要是制造单一材料的零件，如单一高分子材料 和单一金属材料，目前正在向单一陶瓷材料发展。随着零件性能 要求的提高，复合材料或梯度材料零件成为迫切需要发展的产品。
为实现大尺寸零件的高效制造，发展增材制造多加工单元的集成 技术。
如：对于大尺寸金属零件，采用多激光束(4～6个激光源)同步加 工，提高制造效率，成形效率提高10倍。对于大尺寸零件，研究 增材制造与切削制造结合的复合关键技术，发挥各工艺方法的其 优势，提高制造效率。
3．高效制造技术
增材制造与传统切削制造也可以相结合，提高制造的效率，发展 材料累加制造与材料去除制造复合制造技术方法也是发展的方向 和关键技术。
片状平面层。然后利用相关设备分别制造各薄 片层，与此同时将各薄片层逐层堆积，最终制 造出所需的三维零件，如图3-2所示。
增材制造基本原理
如果按照加工材料的类型和方式分类，又可以分为金属成形、 非金属成形、生物材料成形等，如图所示。
例如：激光增材制造：通过计算机控制，以高功率或高亮度激光为热源， 用激光熔化金属合金粉末或丝材，并跟随激光有规则地在金属材料 上游走，逐层堆积直接“生长”，直接制造出任意复杂形状的零件，
3．高效制造技术
为实现大尺寸零件的高效制造，发展增材制造多加工单元的集成 技术。
如：对于大尺寸金属零件，采用多激光束(4～6个激光源)同步加 工，提高制造效率，成形效率提高10倍。对于大尺寸零件，研究 增材制造与切削制造结合的复合关键技术，发挥各工艺方法的其 优势，提高制造效率。
3．高效制造技术
3.1.2 关键技术
增材制造技术的成熟度还远不能同传统的金属切削、铸造、锻造、焊 接、粉末冶金等制造技术相比，还有涉及到从科学基础、工程化应用 到产业化生产的质量，诸如激光成型专用合金体系、零件的组织与性 能控制、应力变形控制、缺陷的检测与控制、先进装备的研发等大量 研究工作。
1．材料单元的控制技术
应用案例
飞机钛合金大型关键构件的传统制造方法是锻造和机械加工。
其基本加工流程是先将模具加工出来后，再锻造出大型结构件的毛坯， 然后再继续加工各部位的细节，最后成形时几乎90％的材料都被切削、 浪费掉了。 例如：美国F22战斗机的钛合金整体框，面积5.53平方米，而传统3万 吨水压机模锻件只能达到0.8平方米，8万吨也只能能达到4.5平方米。 而8万吨水压机的投入就超过10个亿，整个工序下来，耗时费力，总 花费会高达几十亿元，光大型模具的加工就要用一年以上的时间。战 斗机钛合金整体框的水压机成形模具,如下图所示。
其实质就是CAD软件驱动下的激光三维熔覆过程，其典型过程如图:
图 金属零件激光增材制造典型过程
电弧增材制造：
采用电弧送丝增材制造方法进行每层环形件焊接， 即送丝装置送焊丝，焊枪熔化焊丝进行焊接，由内 至外的环形焊道间依次搭接形成一层环形件；然后 焊枪提高一个层厚，重复上述焊接方式再形成另一 层环形件，如此往复，最终由若干层环形件叠加形 成钛合金结构件。