最近，3D打印技術成為制造業(yè)的研究熱點。日本新能源及產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構(gòu)(NEDO)開始了下一代原材料激光加工技術以及金屬粉末疊層成形技術的研究，探討了成形時間、成形形狀及成形裝置等問題。

制造金屬制品的AM技術以粉末疊層成形法為主流，該方法采用3D-CAD計算機輔助設計，以粉末為原料，逐層成形，成形裝置由用來鋪粉的材料供給機構(gòu)和作為熱源的光源(激光或電子束等)機構(gòu)兩大部分組成。這樣的成形裝置有以下特征:粉末基本上是一粒一粒熔化再固化，制品大多由薄層結(jié)構(gòu)疊層而成，層厚度不可能小于粉末最大粒徑，橫向精度不可能小于粒徑，光源為點狀，且受到掃描方式的影響。

若制作一個邊長為100 mm的立方體，根據(jù)上述技術特征計算出所需熔化時間約為3.3 h。但實際上還要加上熔化以外的時間，結(jié)果所需時間約為24 h，甚至是48 h。

成形形狀問題主要需考慮熱收縮及其引起的殘余應力。為了抑制這些現(xiàn)象，可以預先貼附在基板上進行成形，或者分隔為小方格或條紋成形，以降低應力，但是這些方法會使累加應力變大，在制造大型結(jié)構(gòu)件時，反彈、變形等會引起精度下降，必須進行退火等后處理。另外，由收縮引起的反彈問題可以通過支撐結(jié)構(gòu)進行抑制。

開發(fā)了小型裝置以及實用型裝置，配置渦輪分子泵。實際成形時可維持10－3～10－2Pa的真空度。激光裝置采用了古河電工開發(fā)的QCW(準連續(xù)波)纖維激光器。用該裝置進行了實際的成形，采用無基板、無支撐的成形方法，成形了高約70 mm的國際象棋子，一個棋子通常需20 h，若把密度降低，則僅需4 h，棋子有內(nèi)部空心、螺旋等構(gòu)造。還成形了直徑33 mm、密度達99%以上的小型葉輪，耗時8 h，該葉輪有許多復雜曲面，這種形狀通常需要五軸加工中心進行加工。還成形了一個由外部的多孔體與內(nèi)部的致密體組成的圓柱體，加工這種復合結(jié)構(gòu)也是這種成形技術的一個特長?？梢姺勰┋B層成形技術是區(qū)別于其他方法的一種特有的成形技術，可擺脫已有加工技術的一些制約。

今后可在輕量化及高性能化的性能設計以及削減裝配工程的設計中發(fā)揮其作用。