盧秉恒，李滌塵

（西安交通大學(xué)a機(jī)械工程學(xué)院;b機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室快速制造國(guó)家工程研究中心，西安交通大學(xué)陜西西安 710049）

0 概述

增材制造（additive manufacturing，AM）技術(shù)是通過CAD設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采用材料逐層累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的材料去除（切削加工）技術(shù)，是一種“自下而上”材料累加的制造方法。自20世紀(jì)80年代末增材制造技術(shù)逐步發(fā)展，期間也被稱為“材料累加制造”（material increse manufacturing）、“快速原型”（rapid prototyping）、“分層制造”（layered manufacturing）、“實(shí)體自由制造”（solid free－form fabrication）、“3D打印技術(shù)”（3D printing）等。名稱各異的叫法分別從不同側(cè)面表達(dá)了該制造技術(shù)的特點(diǎn)。

美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）F42國(guó)際委員會(huì)對(duì)增材制造和3D打印有明確的概念定義。增材制造是依據(jù)三維CAD數(shù)據(jù)將材料連接制作物體的過程，相對(duì)于減法制造它通常是逐層累加過程。3D打印是指采用打印頭、噴嘴或其他打印技術(shù)沉積材料來制造物體的技術(shù)，3D打印也常用來表示“增材制造”技術(shù)，在特指設(shè)備時(shí)，3D打印是指相對(duì)價(jià)格或總體功能低端的增材制造設(shè)備。

從廣義的原理來看，以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將材料（包括液體、粉材、線材或塊材等）自動(dòng)化地累加起來成為實(shí)體結(jié)構(gòu)的制造方法，都可視為增材制造技術(shù)。

增材制造技術(shù)不需要傳統(tǒng)的刀具、夾具及多道加工工序，利用三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在一臺(tái)設(shè)備上可快速而精確地制造出任意復(fù)雜形狀的零件，從而實(shí)現(xiàn)“自由制造”，解決許多過去難以制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期。而且越是復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，其制造的速度作用越顯著。近年來，增材制造技術(shù)取得了快速的發(fā)展。增材制造原理與不同的材料和工藝結(jié)合形成了許多增材制造設(shè)備。目前已有的設(shè)備種類達(dá)到20多種。該技術(shù)一出現(xiàn)就取得了快速的發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域都取得了廣泛的應(yīng)用，如在消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車、航天航空、醫(yī)療、軍工、地理信息、藝術(shù)設(shè)計(jì)等。增材制造的特點(diǎn)是單件或小批量的快速制造，這一技術(shù)特點(diǎn)決定了增材制造在產(chǎn)品創(chuàng)新中具有顯著的作用。美國(guó)《時(shí)代》周刊將增材制造列為“美國(guó)十大增長(zhǎng)最快的工業(yè)”，英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志則認(rèn)為它將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動(dòng)實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命”，認(rèn)為該技術(shù)改變未來生產(chǎn)與生活模式，實(shí)現(xiàn)社會(huì)化制造，每個(gè)人都可以成為一個(gè)工廠，它將改變制造商品的方式，并改變世界的經(jīng)濟(jì)格局，進(jìn)而改變?nèi)祟惖纳罘绞健?/p>

美國(guó)專門從事增材制造技術(shù)咨詢服務(wù)的Wohlers協(xié)會(huì)在2013年度報(bào)告中對(duì)行業(yè)發(fā)展情況進(jìn)行了分析。2012年增材制造設(shè)備與服務(wù)全球直接產(chǎn)值22.04億美元，2012年增長(zhǎng)率為28.6%，其中，設(shè)備材料:10.03億美元，增長(zhǎng)20.3%，服務(wù)產(chǎn)值:12億美元，增長(zhǎng)36.6%，其發(fā)展特點(diǎn)是服務(wù)相對(duì)設(shè)備材料，增長(zhǎng)更快。在增材制造應(yīng)用方面，消費(fèi)商品和電子領(lǐng)域仍占主導(dǎo)地位，但是比例從23.7%降低到21.8%;機(jī)動(dòng)車領(lǐng)域從19.1%降低到18.6%;研究機(jī)構(gòu)為6.8%;醫(yī)學(xué)和牙科領(lǐng)域從13.6%增加到16.4%;工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域?yàn)?3.4%;航空航天領(lǐng)域從9.9%增加到10.2%。在過去的幾年中，航空器制造和醫(yī)學(xué)應(yīng)用是增長(zhǎng)最快的應(yīng)用領(lǐng)域。目前美國(guó)在設(shè)備的擁有量上占全球的38%，中國(guó)繼日本和德國(guó)之后，以約9%的數(shù)量占第四位。在設(shè)備產(chǎn)量方面，美國(guó)3D打印設(shè)備產(chǎn)量最高，占世界的71%，歐洲以12%、以色列以10%位居第二和第三，中國(guó)設(shè)備產(chǎn)量占4%。

1 國(guó)際發(fā)展?fàn)顩r

國(guó)際上增材制造經(jīng)過20多年的發(fā)展，美國(guó)已經(jīng)成為增材制造領(lǐng)先的國(guó)家，3D打印技術(shù)不斷融入人們的生活，在食品、服裝、家俱、醫(yī)療、建筑、教育等領(lǐng)域大量應(yīng)用，催生許多新的產(chǎn)業(yè)。增材制造設(shè)備已經(jīng)從制造業(yè)設(shè)備成為生活中的創(chuàng)造工具。人們可以用3D打印技術(shù)自己設(shè)計(jì)的物品，使得創(chuàng)造越來越容易，人們可以自由地開展創(chuàng)造活動(dòng)。創(chuàng)造活力成為引領(lǐng)社會(huì)發(fā)展的熱點(diǎn)。增材制造技術(shù)正在快速改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和生活方式，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家和新興經(jīng)濟(jì)國(guó)家將其作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，紛紛制定發(fā)展戰(zhàn)略，投入資金，加大研發(fā)力量和推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化。

美國(guó)奧巴馬總統(tǒng)在2012年3月9日提出發(fā)展美國(guó)振興制造業(yè)計(jì)劃，向美國(guó)國(guó)會(huì)提出“制造創(chuàng)新國(guó)家網(wǎng)絡(luò)”（NNMI），其目的在奪回制造業(yè)霸主地位，要以一半的時(shí)間和費(fèi)用完成產(chǎn)品開發(fā)，實(shí)現(xiàn)在美國(guó)設(shè)計(jì)，在美國(guó)制造，使更多美國(guó)人返回工作崗位，構(gòu)建持續(xù)發(fā)展的美國(guó)經(jīng)濟(jì)。為此，奧巴馬政府啟動(dòng)首個(gè)項(xiàng)目“增材制造”，初期政府投資3 000萬(wàn)美元，企業(yè)配套4 000萬(wàn)元，由國(guó)防部牽頭，制造企業(yè)、大學(xué)院校以及非盈利組織參加，研發(fā)新的增材制造技術(shù)與產(chǎn)品，使美國(guó)成為全球優(yōu)秀的增材制造的中心，架起“基礎(chǔ)研究與產(chǎn)品研發(fā)”之間的紐帶。美國(guó)政府已經(jīng)將增材制造技術(shù)作為國(guó)家制造業(yè)發(fā)展的首要戰(zhàn)略任務(wù)給予支持。

2012年的增材制造設(shè)備市場(chǎng)延續(xù)近年的發(fā)展好形勢(shì)，銷售數(shù)目和收入的增加讓銷售商從中獲益，進(jìn)一步推動(dòng)了美國(guó)股票價(jià)格的增長(zhǎng)。2012年，增材制造技術(shù)通過主要出版物、電視節(jié)目甚至電影的方式涌入公眾的視野。2012年4月，在Materialise公司（比利時(shí)）的世界大會(huì)上，舉辦了一場(chǎng)時(shí)裝秀，展出了快速成型制造的帽子和飾品。

據(jù)調(diào)查，價(jià)格低于2 000美元的設(shè)備多用于科學(xué)研究或個(gè)人，對(duì)行業(yè)產(chǎn)值影響不大。行業(yè)發(fā)展主要依賴于專業(yè)化設(shè)備性能的提高。目前，專業(yè)化設(shè)備主要銷往美國(guó)市場(chǎng)。由于經(jīng)濟(jì)不景氣隱藏的潛在客戶被挖掘，并隨著設(shè)計(jì)與制造的快速增長(zhǎng)，快速成型制造行業(yè)也得以發(fā)展。在美國(guó)明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯市舉行的年度快速成型會(huì)議上，Materialise公司（比利時(shí)）的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Wilfried Vancraen因其對(duì)快速成型行業(yè)的廣泛貢獻(xiàn)被授予行業(yè)成就獎(jiǎng)。增材制造技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)以下特點(diǎn)。

a）增材制造產(chǎn)業(yè)不斷壯大

在快速成型企業(yè)中正在進(jìn)行公司間的合并，兼并的對(duì)象主要是設(shè)備供應(yīng)商、服務(wù)供應(yīng)商以及其他的相關(guān)公司。其中最引人注目的是Z Corp.公司被3D System公司收購(gòu)，還有Stratasys公司計(jì)劃與 Objet公司合并。Delcam公司（英國(guó)）收購(gòu)了快速成型軟件公司——Fabbify Software公司（德國(guó)）的一部分。據(jù)預(yù)計(jì)，F(xiàn)abbify Software會(huì)在Delcam公司的設(shè)計(jì)及制造軟件里增添快速成型應(yīng)用項(xiàng)。3D Systems公司購(gòu)買了參數(shù)化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件公司Alibre公司，以實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和3D打印的捆綁。2011年11月，EOS公司（德國(guó)）宣布該公司已經(jīng)安裝超過1 000臺(tái)的激光燒結(jié)成型機(jī)。11月初，3D system公司在宣布收購(gòu)Huntsman公司（德州，林地）與光敏聚合物及數(shù)字快速成型機(jī)相關(guān)的資產(chǎn);隨后又宣布兼并3D打印機(jī)制造商Z Corp（馬薩諸塞州，伯靈頓市），這次兼并花費(fèi)了1.52億美元。

b）新材料新器件不斷出現(xiàn)

Objet公司發(fā)布了一種類ABS的數(shù)字材料以及一種名為VeroClear的清晰透明材料。3D Systems公司也發(fā)布了一種名為Accura CastPro新材料，該種材料可用于制作熔模鑄造模型。同期，Solidscape公司（梅里馬克，新罕布什爾州）也發(fā)布了一種可使蠟?zāi)ｈT造鑄模更耐用的新型材料——plusCAST。2011年 8月，Kelyniam Global（新不列顛，康涅狄格州）宣布它們正在制作聚醚醚酮（PEEK）顱骨植入物。利用CT或MRI數(shù)據(jù)制作的光固化頭骨模型可以協(xié)助醫(yī)生進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃，在制作規(guī)劃的同時(shí)，加工PEEK材料植入物。據(jù)估計(jì)，這種方法會(huì)將手術(shù)時(shí)間降低85%。2011年6月，Optomec公司（新墨西哥州，阿爾伯克基）發(fā)布了一種可用于3D打印及保形電子的新型大面積氣溶膠噴射打印頭。Optomec公司雖以生產(chǎn)透鏡設(shè)備而為快速成型行業(yè)所熟知，但它的氣溶膠噴射打印卻隸屬于美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局的介觀綜合保形電子（MICE）計(jì)劃，該計(jì)劃的研究成果主要應(yīng)用在3D打印、太陽(yáng)能電池以及顯示設(shè)備領(lǐng)域。

c）新市場(chǎng)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)

2011年7月，Objet公司發(fā)布了一種新型打印機(jī)——Objet260 Connex，該種打印機(jī)可以構(gòu)建更小體積的多材料模型。2011年7月，Stratasys公司發(fā)布了一種復(fù)合型快速成型機(jī)——Fortus250mc，該成型機(jī)可以將ABSplus材料與一種可溶性支撐材料的進(jìn)行復(fù)合。Stratasys公司還發(fā)布了一種適用于Fortus400mc及900mc的新型靜態(tài)損耗材料——ABS－ESD7。2011年9月，Bulidatron Systems公司（紐約，紐約）宣布推出基于RepRap的Buildaron1 3D打印機(jī)。這種單一材料打印機(jī)既可以作為一種工具箱使用（售價(jià)1 200美元），也作為組裝系統(tǒng)使用（售價(jià)2 000美元）。Objet公司引入了一種新型生物相容性材料——MED610，這種材料適用于所有的PolyJet系統(tǒng)。剛性材料主要面向醫(yī)療及牙科市場(chǎng)。3D System公司發(fā)布了一種基于覆膜傳輸成像的打印機(jī)——PROJET1500，同時(shí)也發(fā)布了一種從二進(jìn)制信息到字節(jié)的3D觸摸產(chǎn)品。2012年1月，MakerBot（布魯克林，紐約）推出了售價(jià)1 759美元的新機(jī)器MakerBot Replicator，與它的前身相比，該機(jī)器可以打印更大體積的模型，并且第二個(gè)塑料擠出機(jī)的噴頭可以更換，從而擠出更多顏色的ABS或PLA。3D Systems公司推出了一種名Cube的單材料、消費(fèi)者導(dǎo)向型3D打印機(jī)，其售價(jià)低于1 300美元。該機(jī)器裝有無線連接裝置，從而具有了從3D數(shù)字化設(shè)計(jì)庫(kù)中下載3D模型的功能。國(guó)防部與Stratasys公司簽訂了100萬(wàn)美元的uPrint3D打印機(jī)訂單，以支持國(guó)防部的DoD’s STARBASE計(jì)劃，該計(jì)劃的目的是吸引青少年對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)以及先進(jìn)制造技術(shù)中快速成型制造的興趣。2012年2月，EasyClad公司（法國(guó)）發(fā)布了MAGIC LF600大框架快速成型機(jī)，該成型機(jī)可構(gòu)建大體積模型，并具有兩個(gè)獨(dú)立的5軸控制沉積頭，從而可具有圖案壓印、修復(fù)及功能梯度材料沉積的功能。3D Systems公司推出了一種可用于計(jì)算機(jī)輔助制造程序，如 Solidworks，Pro/Engineer的插件——Print3D。通過3D Systems’ProParts服務(wù)機(jī)構(gòu)，這種插件可對(duì)零件及裝配體進(jìn)行動(dòng)態(tài)的零件成本計(jì)算。2012年3月，Bumpy-Photo公司（俄勒岡州，波蘭市）正式推出了一款彩色3D打印的照片浮雕。先輸入數(shù)字照片，再在24位色打印機(jī)ZPrinter上打印，就能形成3D照片浮雕。價(jià)格也從最初79美元的3D照片變?yōu)?9美元的3D刻印圖樣。Stratasys公司和Optomec公司展出了帶有保形電子電路（利用的是Optomec’s Aerosol Jet公司的技術(shù)）的熔化沉積打印的機(jī)翼結(jié)構(gòu)。

d）新標(biāo)準(zhǔn)不斷更新

2011年7月，同期，美國(guó)試驗(yàn)材料學(xué)會(huì)（ASTM）的快速成型制造技術(shù)國(guó)際委員會(huì)F42發(fā)布了一種專門的快速成型制造文件（AMF）格式，新格式包含了材質(zhì)，功能梯度材料，顏色，曲邊三角形及其他的STL文件格式不支持的信息。10月份，美國(guó)試驗(yàn)材料學(xué)會(huì)國(guó)際（ASTM）與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）宣布，ASTM國(guó)際委員會(huì)F42與ISO技術(shù)委員會(huì)261將在快速成型制造領(lǐng)域進(jìn)行合作，該合作將降低重復(fù)勞動(dòng)量。此外，ASTM F42還發(fā)布了關(guān)于坐標(biāo)系統(tǒng)與測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)。

2 我國(guó)增材制造技術(shù)的發(fā)展

我國(guó)自20世紀(jì)90年代初，在國(guó)家科技部等多部門持續(xù)支持下，在西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、北京隆源公司等在典型的成形設(shè)備、軟件、材料等方面研究和產(chǎn)業(yè)化方面獲得了重大進(jìn)展。隨后國(guó)內(nèi)許多高校和研究機(jī)構(gòu)也開展了相關(guān)研究，如西北工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、華南理工大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、上海交通大學(xué)、大連理工大學(xué)、中北大學(xué)、中國(guó)工程物理研究院等單位都在做探索性的研究和應(yīng)用工作。我國(guó)研發(fā)出了一批增材制造裝備，在典型成形設(shè)備、軟件、材料等方面研究和產(chǎn)業(yè)化方面獲得了重大進(jìn)展，到2000年初步實(shí)現(xiàn)的設(shè)備產(chǎn)業(yè)化，接近國(guó)外產(chǎn)品水平，改變了該類設(shè)備早期仰賴進(jìn)口的局面。在國(guó)家和地方的支持下，在全國(guó)建立了20多個(gè)服務(wù)中心，設(shè)備用戶遍布醫(yī)療、航空航天、汽車、軍工、模具、電子電器、造船等行業(yè)。推動(dòng)了我國(guó)制造技術(shù)的發(fā)展。近5年國(guó)內(nèi)增材制造市場(chǎng)發(fā)展不大，主要還在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，沒有在消費(fèi)品領(lǐng)域形成快速發(fā)展的市場(chǎng)。另一方面，研發(fā)方面投入不足，在產(chǎn)業(yè)化技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用方面落后于美國(guó)和歐洲。

近5年來，增材制造技術(shù)在美國(guó)取得了快速的發(fā)展。主要的引領(lǐng)要素是低成本3D打印設(shè)備社會(huì)化應(yīng)用和金屬零件直接制造技術(shù)在工業(yè)界的應(yīng)用。我國(guó)金屬零件直接制造技術(shù)也有達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的研究與應(yīng)用，例如北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)和北京航空制造技術(shù)研究所制造出大尺寸金屬零件，并應(yīng)用在新型飛機(jī)研制過程中，顯著提高了飛機(jī)研制速度。

在技術(shù)研發(fā)方面，我國(guó)增材制造裝備的部分技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)水平相當(dāng)，但在關(guān)鍵器件、成形材料、智能化控制和應(yīng)用范圍等方面較國(guó)外先進(jìn)水平落后。我國(guó)增材制造技術(shù)主要應(yīng)用于模型制作，在高性能終端零部件直接制造方面還具有非常大的提升空間。例如:在增材的基礎(chǔ)理論與成形微觀機(jī)理研究方面，我國(guó)在一些局部點(diǎn)上開展了相關(guān)研究，但國(guó)外的研究更基礎(chǔ)、系統(tǒng)和深入;在工藝技術(shù)研究方面，國(guó)外是基于理論基礎(chǔ)的工藝控制，而我國(guó)則更多依賴于經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)的試驗(yàn)驗(yàn)證，導(dǎo)致我國(guó)增材制造工藝關(guān)鍵技術(shù)整體上落后于國(guó)外先進(jìn)水平;材料的基礎(chǔ)研究、材料的制備工藝以及產(chǎn)業(yè)化方面與國(guó)外相比存在相當(dāng)大的差距;部分增材制造工藝裝備國(guó)內(nèi)都有研制，但在智能化程度與國(guó)外先進(jìn)水平相比還有差距;我國(guó)大部分增材制造裝備的核心元器件還主要依靠進(jìn)口。

3 增材制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

a）難點(diǎn)與挑戰(zhàn)

增材制造技術(shù)代表著生產(chǎn)模式和先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，產(chǎn)品生產(chǎn)將逐步從大規(guī)模制造向定制化制造發(fā)展，滿足社會(huì)多樣化需求。目前增材制造2012年直接產(chǎn)值約22億美元，僅占全球制造業(yè)市場(chǎng)0.02%，但是其間接作用和未來前景難以估量。增材制造優(yōu)勢(shì)在于制造周期短、適合單件個(gè)性化需求、大型薄壁件制造、鈦合金等難加工易熱成形零件制造、結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件制造，在航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域，產(chǎn)品開發(fā)階段，計(jì)算機(jī)外設(shè)發(fā)展和創(chuàng)新教育上具有廣闊發(fā)展空間。

增材制造技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)制造技術(shù)還面臨許多新挑戰(zhàn)和新問題。目前增材主要應(yīng)用于產(chǎn)品研發(fā)，還存在使用成本高（10元/g～100元/g），制造效率低，例如金屬材料成形為100 g/h～3 000 g/h，制造精度尚不能令人滿意。其工藝與裝備研發(fā)尚不充分，尚未進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。應(yīng)該說目前增材制造技術(shù)是傳統(tǒng)大批量制造技術(shù)的一個(gè)補(bǔ)充。任何技術(shù)都不是萬(wàn)能的，傳統(tǒng)技術(shù)仍有強(qiáng)勁的生命力，增材制造應(yīng)該與傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)選、集成，會(huì)形成新的發(fā)展增長(zhǎng)點(diǎn)。對(duì)于增材制造技術(shù)需要加強(qiáng)研發(fā)，培育產(chǎn)業(yè)，擴(kuò)大應(yīng)用。通過形成協(xié)同創(chuàng)新的運(yùn)行機(jī)制，積極研發(fā)、科學(xué)推進(jìn)，使之從產(chǎn)品研發(fā)工具走向批量生產(chǎn)模式，技術(shù)引領(lǐng)應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展，改變?nèi)藗兊纳睢?/p>

b）增材制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

1）向日常消費(fèi)品制造方向發(fā)展。三維打印是國(guó)外近年來的發(fā)展熱點(diǎn)。該設(shè)備稱為三維打印機(jī)，將其作為計(jì)算機(jī)一個(gè)外部輸出設(shè)備而應(yīng)用。它可以直接將計(jì)算機(jī)中的三維圖形輸出為三維的彩色物體。在科學(xué)教育、工業(yè)造型、產(chǎn)品創(chuàng)意、工藝美術(shù)等有著廣泛的應(yīng)用前景和巨大的商業(yè)價(jià)值。其發(fā)展方向是提高精度、降低成本、高性能材料發(fā)展。

2）向功能零件制造發(fā)展。采用激光或電子束直接熔化金屬粉，逐層堆積金屬，形成金屬直接成形技術(shù)。該技術(shù)可以直接制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬功能零件，制件力學(xué)性能可以達(dá)到鍛件性能指標(biāo)。進(jìn)一步的發(fā)展方向是進(jìn)一步提高精度和性能，同時(shí)向陶瓷零件的增材制造技術(shù)和復(fù)合材料的增材制造技術(shù)發(fā)展。

3）向智能化裝備發(fā)展。目前增材制造設(shè)備在軟件功能和后處理方面還有許多問題需要優(yōu)化。例如，成形過程中需要加支撐，軟件智能化和自動(dòng)化需要進(jìn)一步提高;制造過程，工藝參數(shù)與材料的匹配性需要智能化;加工完成后的粉料或支撐的需要去除等問題。這些問題直接影響設(shè)備的使用和推廣，設(shè)備智能化是走向普及的保證。

4）向組織與結(jié)構(gòu)一體化制造發(fā)展。實(shí)現(xiàn)從微觀組織到宏觀結(jié)構(gòu)的可控制造。例如在制造復(fù)合材料時(shí)，將復(fù)合材料組織設(shè)計(jì)制造與外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造同步完成，在微觀到宏觀尺度上實(shí)現(xiàn)同步制造，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)體的“設(shè)計(jì)—材料—制造”—體化。支撐生物組織制造、復(fù)合材料等復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的制造，給制造技術(shù)帶來革命性發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

增材制造以其制造原理的優(yōu)勢(shì)成為具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ闹圃旒夹g(shù)。隨著材料適用范圍增大和制造精度的提高，增材制造技術(shù)將給制造技術(shù)帶來革命性的發(fā)展。美國(guó)奇點(diǎn)大學(xué)（Singularity University）學(xué)術(shù)與創(chuàng)新中心副主席Vivek Wadhwa在華盛頓郵報(bào)上發(fā)表文章（2012年1月11日）“為何該輪到中國(guó)為制造業(yè)擔(dān)憂?”（Why it’s China’s turn to worry about manufacturing）。他認(rèn)為“新技術(shù)的出現(xiàn)很可能導(dǎo)致中國(guó)在未來20年中出現(xiàn)美國(guó)在過去20年所經(jīng)歷的空心化”，引領(lǐng)技術(shù)之一是以3D打印為代表的數(shù)字化制造。他認(rèn)為今天簡(jiǎn)單的3D打印只能制作出相對(duì)粗糙的物體，這類設(shè)備正在快速發(fā)展，成本不斷降低，功能不斷提高，到2020年代中期，美國(guó)人能夠在分子級(jí)別上制作精確的3D物體?！斑@樣，中國(guó)還如何能與我們競(jìng)爭(zhēng)”。他的觀點(diǎn)或許值得我們借鑒，我們未來要在競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，我們今天就要毫不松懈的追趕和創(chuàng)造。

［1］1Wohlers Associates，Wohlers Report 2013－ －Additive manufacturing and 3D printing state of the Industry Annual Worldwide Progress Report，2013，USA