談到增材制造（AdditiveManufacturing，AM）很多人都不陌生粹岁，伴隨著技術(shù)的發(fā)展僵棍，特別是金屬3D打印技術(shù)近年來(lái)取得的進(jìn)展摘形，增材制造技術(shù)的應(yīng)用已不僅僅局限于快速響應(yīng)產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)，抑或是工藝輔助的間接制造皆墅，而是延伸到了金屬功能零件的直接制造否癣。當(dāng)前，通過(guò)金屬增材制造技術(shù)制造的金屬材料零部件越來(lái)越多的被成功應(yīng)用于航空航天灵您，國(guó)防軍工栏荷、醫(yī)療器械、汽車制造轰传、注塑模具以及船舶等領(lǐng)域驴党。

增材制造是相對(duì)于減材制造（SubtractiveManufacturing，SM）而言的一項(xiàng)技術(shù)获茬。減材制造是在一個(gè)基礎(chǔ)坯料上港庄，按照工藝路線，用機(jī)床和刀具進(jìn)行切削恕曲，使留下的部分成為所需要的型面鹏氧，整個(gè)過(guò)程猶如“減法”；而增材制造是利用數(shù)字化技術(shù)佩谣，由零件的三維數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)把还，通過(guò)材料的累加，直接制造出所需零件茸俭，整個(gè)過(guò)程是做“加法”吊履，恰如一個(gè)神奇的生長(zhǎng)過(guò)程，零件從無(wú)到有调鬓，越長(zhǎng)越大艇炎，直至成形。

由達(dá)門集團(tuán)尺动、RAMLAB拼仆、Promarin、Autodesk和法國(guó)船級(jí)社合作研制的3D打印螺旋槳WAAMpeller

政策導(dǎo)向

2017年拨喝，12月14日撑停，*十二部門聯(lián)合發(fā)布《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2017~2020年）》操椰，將航空、航天比邮、船舶等列為實(shí)現(xiàn)增材制造技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域顺雪。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為货吊，相對(duì)常規(guī)的減材制造來(lái)說(shuō)，增材制造具有自身的優(yōu)勢(shì)嘁凤，也有自身的局限性和需要突破的瓶頸抠蕊。隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，在船舶領(lǐng)域大力發(fā)展增材制造租躁，將對(duì)我國(guó)船舶工業(yè)的智能制造以及生產(chǎn)效率和水平的提高起到積極的促進(jìn)作用姆迄。

《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2017-2020年）》（以下簡(jiǎn)稱《行動(dòng)計(jì)劃》），明確提出到2020年實(shí)現(xiàn)五大目標(biāo)：

一是產(chǎn)業(yè)保持高速發(fā)展查吊，年均增速在30%以上谐区，2020年增材制造產(chǎn)業(yè)銷售收入超過(guò)200億元；

二是技術(shù)水平明顯提高逻卖，突破100種以上滿足重點(diǎn)行業(yè)需求的工藝裝備宋列、核心器件及專用材料；

三是行業(yè)應(yīng)用顯著深化评也，開(kāi)展100個(gè)以上試點(diǎn)示范項(xiàng)目炼杖，在重點(diǎn)制造（航空、航天盗迟、船舶坤邪、核工業(yè)、汽車罚缕、電力裝備艇纺、軌道交通裝備、家電怕磨、模具喂饥、鑄造等）、醫(yī)療醇颗、文化陨楼、教育等四大領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用搭诬；

四是生態(tài)體系基本完善蘸橡，形成完整的増材制造產(chǎn)業(yè)鏈，計(jì)量转傍、標(biāo)準(zhǔn)层褥、檢測(cè)哮怯、認(rèn)證等在內(nèi)的生態(tài)體系基本形成；

五是全球布局初步實(shí)現(xiàn)彼兆，培育2～3家以上具有較強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)危漱，打造2～3個(gè)國(guó)際知名*，一批裝備邀秕、產(chǎn)品走向國(guó)際市場(chǎng)赐匕。

增材制造在船舶工業(yè)有多“火”？

增材制造技術(shù)從20世紀(jì)80年代中期出現(xiàn)以來(lái)仓坞，經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展背零，目前已趨于成熟并初步形成體系，并呈現(xiàn)出美國(guó)主導(dǎo)无埃、歐洲協(xié)同發(fā)展徙瓶、日本追隨、中國(guó)后發(fā)的基本格局嫉称。國(guó)際上金屬精密數(shù)字化增材制造設(shè)備供應(yīng)商主要有德國(guó)EOS公司侦镇、英國(guó)Renishaw公司、美國(guó)3DSystems公司等织阅，近年來(lái)虽缕，也出現(xiàn)了中國(guó)企業(yè)的身影。我國(guó)增材制造設(shè)備產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品目前已接近國(guó)外產(chǎn)品水平蒲稳，一改此類設(shè)備早期依賴進(jìn)口的局面氮趋。

作為制造業(yè)的組成部分，船舶工業(yè)將不可避免地受到3D打印技術(shù)的重大影響江耀。首先剩胁，該技術(shù)將加快船舶工業(yè)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度，降低開(kāi)發(fā)成本祥国。由于成型的便利楞虾，利用該技術(shù)可以更好地驗(yàn)證和改進(jìn)設(shè)計(jì)參數(shù)和思路，提高設(shè)計(jì)水平和效率初瓜。比如引宙，設(shè)計(jì)一個(gè)新的零部件時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以同時(shí)拿出10種方案否北，并通過(guò)3D打印快速驗(yàn)證其合理性夸莱。即使是較大的船體設(shè)計(jì)也可以通過(guò)縮小比例的方式快速制作模型，這將極大地激發(fā)設(shè)計(jì)人員的積極性叹匹，降低產(chǎn)品研發(fā)成本恤柴。

其次，能使配套產(chǎn)品生產(chǎn)更加經(jīng)濟(jì)快捷挺寒。由于船舶配套產(chǎn)品批量小扯蕾，不少屬于定制性產(chǎn)品软旁，3D打印可以隨時(shí)調(diào)整參數(shù)，更低成本地進(jìn)行小批量甚至單件產(chǎn)品的生產(chǎn)锚署。同時(shí)扛肩，該技術(shù)可給配套產(chǎn)品的維修服務(wù)帶來(lái)極大便利。在艦船上骨田，一些零部件需要更換時(shí)唬涧，只需將其原理圖發(fā)送到最近的3D打印機(jī)上，然后將必要的耗材放入3D打印機(jī)中即可制造出來(lái)盛撑。

再次，其能夠生產(chǎn)傳統(tǒng)加工方法難以制造的產(chǎn)品捧搞，并且精度和光順度更高抵卫。傳統(tǒng)的制造方法是削除法，要通過(guò)多維加工將毛坯上不需要的地方切掉胎撇，一些復(fù)雜的產(chǎn)品及外板等用這種方法加工起來(lái)十分困難介粘。利用三維設(shè)計(jì)和3D打印技術(shù)則可在一臺(tái)設(shè)備上快速而準(zhǔn)確地制造出任意復(fù)雜形狀的零件，解決了許多過(guò)去難以制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形問(wèn)題晚树，并且加工精度的提高使產(chǎn)品的性能更好姻采。

全球?qū)υ霾闹圃煸诖邦I(lǐng)域的應(yīng)用研究也已取得了較大進(jìn)展，業(yè)內(nèi)已成功打印出種類繁多的產(chǎn)品和零部件爵憎，如螺旋銷慨亲、軸瓦、箱式熱交換器宝鼓、螺旋槳等婶签。在韓國(guó)，現(xiàn)代重工宣布在韓國(guó)蔚山設(shè)立蔚山創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)革新中心乾爆。在歐洲彪壳，羅爾斯·羅伊斯公司已在船用柴油機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)中應(yīng)用了增材制造技術(shù)。鹿特丹港RAMLAB增材制造中心則希望利用增材制造技術(shù)為鹿特丹港的大型船舶提供快速維修服務(wù)舆伺。

鹿特丹港RAMLAB利用混合增材制造技術(shù)生產(chǎn)了世界*通過(guò)船級(jí)社認(rèn)證的船用螺旋槳暴赡。在船舶增材制造方面，中國(guó)是后來(lái)者阀洛，但近年來(lái)技術(shù)進(jìn)步迅速蒂茶。我國(guó)船舶工業(yè)體系內(nèi)已開(kāi)展了增材制造金屬粉體材料、金屬激光燒結(jié)和電子束燒結(jié)成型工藝调拳、增材制造設(shè)備等方面的研究工作慢沉，并取得了一系列成果。

據(jù)了解滥氏，中國(guó)船舶重工集團(tuán)有限公司下屬一家研究所對(duì)多種金屬增材制造材料特性進(jìn)行了研究备洽，包括不銹鋼慷甩、高/低碳合金鋼、鎳基合金了嚎、鈷基合金泪漂、鈦合金等。通過(guò)多年項(xiàng)目研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)歪泳，目前萝勤，該所已開(kāi)發(fā)了低碳合金鋼、高碳鋼呐伞、鈦合金等增材制造工藝敌卓，其中，合金鋼增材制備技術(shù)可以獲得強(qiáng)度達(dá)到500兆帕伶氢、規(guī)格大于300毫米×300毫米×300毫米的部件趟径，增材修復(fù)部件體積可達(dá)2米×2米×1米，結(jié)合強(qiáng)度*可達(dá)800兆帕癣防；研制了直接送粉工藝蜗巧，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三維曲面制造。

中船重工另一家研究所則成功研制了TC4蕾盯、Ti80等鈦合金粉末幕屹，粉末質(zhì)量、性能達(dá)到增材制造要求取涕；開(kāi)展了空間曲面增材制造工藝触良、激光燒結(jié)工藝、鈦合金電子束熔絲沉積制造工藝研究痛恃，開(kāi)展了鈦合金電子束熔絲沉積工藝初步研究渣先，采用電子束熔絲沉積制造技術(shù)制備了典型一維和二維形狀材料。

中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)有限公司下屬一家研究所正利用增材制造技術(shù)生產(chǎn)鈦合金葉輪未奋，并進(jìn)行螺旋槳的試制赫淋。

增材制造對(duì)船舶工業(yè)影響幾何？

目前冻绊，增材制造技術(shù)已應(yīng)用于產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)期庆、驗(yàn)證、制造和維修等環(huán)節(jié)瓷忙，一些企業(yè)通過(guò)增材制造技術(shù)成功解決了生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題耐陵，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

由于省去了復(fù)雜的模具開(kāi)發(fā)過(guò)程泵网，增材制造可以大幅縮短新產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證周期俏蛮，加快產(chǎn)品研制進(jìn)度。增材制造具備‘貼近用戶’（定制化上遥、本地化生產(chǎn)和交付）的潛能搏屑，可在一定程度上改變現(xiàn)有的生產(chǎn)争涌、倉(cāng)儲(chǔ)和物流方式。

當(dāng)然辣恋，作為一項(xiàng)正在發(fā)展中的制造技術(shù)亮垫，增材制造的成熟度還遠(yuǎn)不能同金屬切削、鑄伟骨、鍛饮潦、焊、粉末冶金等制造技術(shù)相比携狭。未來(lái)要實(shí)現(xiàn)增材制造技術(shù)在船舶領(lǐng)域的規(guī)模應(yīng)用继蜡，還需要解決4個(gè)問(wèn)題：

材料特性要適應(yīng)增材制造的特點(diǎn)，如要保證材料固化后強(qiáng)度的均勻性和形狀的保持性等逛腿；

純?cè)霾闹圃斓男螤罹缺ＷC問(wèn)題稀并；

規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)制造過(guò)程中材料和性能不均勻性的接受程度和檢驗(yàn)手段問(wèn)題；

四是智能化的增材制造設(shè)備的開(kāi)發(fā)和研制問(wèn)題鳄逾。

后記

增材制造技術(shù)改變了傳統(tǒng)的制造方式，為復(fù)雜金屬結(jié)構(gòu)功能件的直接制造提供了新思路锭鸣，對(duì)于制造業(yè)而言有著廣闊的應(yīng)用前景灌笙。未來(lái)金屬3D打印機(jī)將會(huì)越來(lái)越多的取代部分傳統(tǒng)加工制造設(shè)備，但是增材制造技術(shù)也有其缺陷與不足局限，并不能完全取代減材制造汗绰，而是并列互補(bǔ)的關(guān)系。

（南極熊3D打印網(wǎng)）

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