电弧增材制造成形控制技术的研究现状与展望

摘要：

电弧增材制造是低成本金属零件直接成形的重要研究方向之一。金属零件形貌的成形精度是评判成形质量的一个重要指标。从成形工艺特性、尺寸数学建模、过程控制等角度阐述了电弧增材制造成形控制技术的国内外研究现状；重点总结了基于视觉传感的电弧增材制造闭环控制技术的研究现状；分析了电弧增材制造成形控制技术研究存在的关键问题；提出了未来电弧增材制造成形控制技术的研究内容和发展方向。

关键词：

电弧增材制造；成形控制；成形工艺；闭环控制中图分类号：TG444文献标志码：A 文章编号：

1001－2303（2015）09－0045-06DOI ：

10.7512/j.issn.1001-2303.2015.09.10第45卷第9期2015年9月

Vol．45No．9Sept.2015

Electric Welding Machine

熊俊1，薛永刚2，陈辉1，张卫华1

（1.西南交通大学，四川成都610031；2.南车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛，266111）

Status and development prospects of forming control technology in arc-based additive

manufacturing

XIONG Jun 1，XUE Yonggang 2，CHEN Hui 1，ZHAN G Weihua 1

（１．ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，

Ｃｈｉｎａ；

２．ＣＳＲＱｉｎｇｄａｏＳｉｆａｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１１１，Ｃｈｉｎａ）

Abstract ：Arc -based additive manufacturing technology is one of the most significant research directions in low cost metal parts

direct fabrication.Forming accuracy of the metal parts appearance is an important index for evaluating the forming quality.Domestic and overseas research status of formation control in arc -based additive manufacturing are elaborated from the aspects of forming technology characteristics ，geometry modeling and process control.Research status of closed-loop control technology based on vision-sensing in arc-based additive manufacturing is emphatically summarized.The Key problems of forming control in arc-based additive manufacturing are analyzed ，and future research contents as well as directions of this technology are also proposed.Key words ：arc-based additive manufacturing ；

forming control ；forming technology ；closed-loop control 收稿日期：2015-04-07；修回日期：2015-04-22

基金项目：四川省科技支撑计划项目（２０１５ＧＺ０３０５）作者简介：熊俊（１９８６—），男，副研究员，博士，主要从事电弧

增材制造及焊接过程传感与控制方面的研究工作。

0前言

近年来，在资源节约及高效制造的背景下，基于“加法”加工模式的增材制造技术在复杂形状薄壁件的制造上呈现出广阔的应用前景[1]。当前，金属零件增材制造技术从基础研究到应用开发都引起了世界各国学者的极大兴趣和广泛关注[2-4]。与此同时，我国也制定了增材制造技术发展推进计划，将

其列入国家重大专项并重点支持，同时开展高密度的展会和研讨会。随着航空航天、国防军工、轨道交通等关键技术领域对致密金属零件的性能、精度、制造成本和周期的要求日趋苛刻，亟需开展相关研究以突破并掌握金属零件直接成形技术。

在增材制造领域，以电弧作为热源的金属零件增材制造技术具有设备简单、材料利用率高、生产效率高等优点[5]。电弧增材制造技术采用电弧作为热源将金属丝材熔化，按设定成形路径在基板上堆积层片，层层堆敷直至金属零件成形。成形零件由全焊缝金属组成，致密度高、冶金结合性能好、化学成分

均匀、力学性能好。因此，电弧增材技术是低成本金属零件直接制造的重要研究方向。但是，电弧增材制造过程是以高温液态金属熔滴过渡的方式进行的。随堆积层数的增加，堆积零件热积累严重、散热条件差、熔池过热、难于凝固、堆积层形状难于控制。特别在零件边缘堆积时，由于液态熔池的存在，使得零件的边缘形态与成形尺寸的控制变得更加困难。这些问题都直接影响零件的冶金结合强度、堆积尺寸精度和表面质量。由此可见，成形形貌的控制是金属零件增材制造技术的主要瓶颈。

本研究从成形工艺特性、尺寸数学建模、过程闭环控制等角度阐述了电弧增材制造成形控制技术的国内外研究现状。分析电弧增材制造成形控制技术研究中存在的主要问题。对未来电弧增材制造成形控制技术的发展方向提出了建议。

1

成形控制研究现状

1.1

成形工艺

电弧丝材直接成形金属件的思想可追溯到

1983年，德国Kussmaul 等人[6]采用埋弧焊方法堆

积了大型圆柱厚壁容器，

具有良好的抗拉强度、屈服强度和韧性，然而该方法只适合大型零部件的制造，而且成形精度极低。电弧增材制造发展的一个重要阶段是在1998年，英国诺丁汉大学Spencer 等人[7]

提出GMAW 三维焊接成形方法，

采用焊接机器人成形金属零件，成形件如图1所示。通过红外测温装置对成形热输入进行控制，降低成形件表面粗糙度。若温度过高，则停止堆积，待降至一定温度再继续堆积。值得注意的是，该方法虽然提高了成形精度，却大大降低了成形效率。Ribeiro 等人[8]设计了一套机器人GMAW 快速成形制造系统，该系统制造的成形件如图2所示。

图1机器人GMAW 三维焊接成形试件[7]美国肯塔基大学Zhang [9]等人研究了GMAW 增材制造技术，系统分析熔滴过渡形式对零件成形尺

寸和热输入的影响，提出成形过程起、熄弧端及熔滴过渡方式控制策略，以期获得优良的成形效果，但由于堆积工艺参数选择不当，堆积的典型零件成形精度较低，如图3所示。

图3基于GMAW 的增材制造零件[9]

美国南卫理公会大学先进制造研究中心Kovacevic 教授领导的研究团队开发了基于焊接工艺（GTAW 、GMAW 、PAW ）的金属零件直接成形技术。Ouyang 等人[10]采用变极性GTAW 工艺堆积了5356铝合金零件，如图4所示。研究认为，成形的关键点在于基板的预热、焊接弧长的监控及焊接热输入的精确控制，在此采取的控制措施是在前40层堆积时，每堆积一层，电流减小1A 。同时，分析了堆积工艺参数与熔敷层几何尺寸的关系。

图4变极性GTAW 增材制造的零件[10]

近年来，也有研究学者[11-13]提出了将GMAW 成

形与铣削技术相结合，堆积一层后，将工件表面铣

图2机器人GMAW 增材制造系统成形件[8]

重点关注

第45卷

削固定深度，

从而实现成形质量高精度控制。但是铣削加工仅是保证金属零件成形精度的辅助手段。考虑到成形过程的稳定性，单纯将铣削加工集成到GMAW 增材制造系统还远远不够，其控制过程比较被动，且以牺牲成形效率为代价来提高成形质量，得不偿失。

在倾斜件成形研究方面，装甲兵工程学院柳建等人[14]采用逐层横向偏移焊枪的方式成形倾斜面，揭示了工艺参数对堆焊成形极限倾斜角的影响规律，结果表明极限倾角主要由电流决定并与成形焊缝形状有关，极限倾角为50°。当前，最具有代表性的研究机构是英国克兰菲尔德大学焊接与激光研究中心，Kazanas 等人[15]采用机器人CMT 方法制造倾斜结构薄壁件，创造性地提出焊枪倾斜方式，实现了任意倾角零件的成形，重点探究了送丝速度与堆积速度对成形倾角的影响，成形零件如图5所示。

图5基于CMT 成形的倾斜结构零件[15]

综上可知，

以电弧为热源的增材制造技术存在成形精度低的缺点。尤其是成形金属件的倾斜面成形能力低。因此，如何提高成形质量以及增强倾斜面成形能力成为电弧增材制造技术亟需解决的主要瓶颈。

2.2成形数学建模

零件成形结构可分为多层单道和多层多道结构。目前，对于多层单道的研究主要集中在成形尺寸的预测上。而多层多道结构的研究则体现在相邻熔敷焊道的搭接间距上，通过单层单道形貌建模，确定搭接间距，从而优化表面平整度。

英国克兰菲尔德大学Martina 等人[16]建立了一套等离子弧填丝增材制造系统，以堆积电流、送丝速度、堆积速度作为输入变量，多层单道整体层宽、有效层宽、层高为输出变量，采用传统二次回归方程获得了输入与输出变量之间的关系模型。研究认为，由于基板的热作用，多层单道前四层成形尺寸并不稳定。南昌大学徐健宁在TIG 增材制造成形工艺中，采用回归方程建立了堆积速度、堆积电流、送

丝速度和堆积层层宽和层高的回归模型[17]。

文献[18-19]建立了一套GMAW 增材制造系统，采用神经网络和二次回归方程等建模方法获得了送丝速度、堆积速度、电弧电压与堆积层宽和堆积层高的模型。开发了一种基于神经网络的闭环控制算法，实现由给定的熔敷层尺寸预测堆积工艺参数的功能。

在多层多道结构成形建模方面，需要研究的关键问题是单层单道截面形貌及相邻熔敷焊道的搭接间距。

许多研究者[7，20-21]

认为单层单道截面形貌呈圆弧状或抛物线状，但并未经过实验验证。文献[22]采用高斯函数、正玄函数和抛物线拟合了单层单道截面边界线，将拟合曲线计算的面积与单层单道截面面积进行比较，结果表明正玄函数拟合精度最高。但在该研究中，仅仅考虑了一种堆积工艺参数的组合。

文献[23]分别采用圆弧、抛物线和余玄函数拟合了单层单道截面形貌，研究了不同堆积速度和送丝速度匹配下的截面面积与各拟合函数计算面积的差值。结果表明，截面形貌与送丝速度和堆积速度的比值有关，当上述比值大于12.5时，宜采用圆弧拟合单层单道截面，反之，应该使用抛物线拟合。在确定单层单道截面形貌模型函数的基础上，计算了多层多道理想搭接间距。图6为送丝速度与堆积速度比值为10.26时，不同模型计算的最优间距搭接实验结果。

2.3实时检测与闭环控制

为了实现电弧增材制造过程的精确控制，必须

进行堆积状态的实时检测、反馈与在线控制。从目前文献上看，视觉传感以其非接触、信息丰富、灵敏度和精度高、模仿人类视觉行为的优点而成为最有前途的传感方式之一。

罗勇[24]等人采用激光视觉传感系统检测了多

层单道堆积高度，

开发了堆积高度图像特征提取算法，但是检测过程未考虑电弧的干扰。主动视觉传感最具代表性研究的是美国塔夫斯大学研究人员[25-26]

设计的一套双激光视觉传感系统，

固定在焊枪前方的传感系统用于GMAW 增材制造堆积路径跟踪，焊枪后方的可检测已凝固金属的堆积形貌，获得的条纹图像如图7a 所示。需要注意的是：激光视觉传感器检测的是已凝固区域，激光条纹距离焊丝端部25.4mm ，因此检测过程存在极大的滞后特性。

重点关注

熊俊等：电弧增材制造成形控制技术的研究现状与展望第9期

以堆积宽度、堆积高度为被控变量，送丝速度和堆

积速度为控制变量，建立Smith预估动态模型进行

在线补偿，控制效果如图7b所示。由于采用的是激

光视觉传感，检测滞后性大，且在基板上完成动态

建模试验，根据获得的动态数据建立Smith预估模

型，即使补偿了检测滞后的影响，成形尺寸控制精

度也有限。

与主动视觉传感相比，被动视觉传感无需外加

辅助光源，直接利用弧光照明检测区域。Wang等[10]

采用钨极氩弧热源成形了5356铝合金零件，利用

CCD被动视觉传感对电弧弧长进行监控，避免多

重堆积下钨极尖端到堆积层上表面距离发生变化，

如图8所示。

Xiong等[27-29]设计了一套双被动视觉传感系统，

焊枪后方的CCD监测堆积层液态熔池尾部的宽度

特征，正对焊枪的CCD监测喷嘴到堆积层上表面的

距离。双视觉传感系统采集的图像如图9所示。同

时开发了提取熔池宽度、堆积层上表面特征的图像

处理算法。该系统直接监测熔池宽度和喷嘴高度，与

文献[25-26]比较，极大地减小了检测的滞后。以堆

积层宽度或堆积高度为被控变量，堆积速度为控制

变量，设计了单神经元自学习控制器与自适应控

制器，研究了GMAW增材制造过程单变量控制，宽

度控制实验结果表明，控制精度优于0.4mm。虽然

成形稳定性及尺寸成形精度得到了显著提高，但未

进一步深入探究堆积层形貌的双变量控制。

3结论与展望

电弧增材制造在低成本金属零件直接制造领

域前景广阔。虽然目前在成形控制的研究上已经取

得较大进展，但仍存在成形过程稳定性差、控形柔

性差、成形精度低、评价指标体系不完善等不足。现

有研究多集中在成形工艺实验上，且研究还不够深

入，今后尚需在以下几个方面进行探索。

（1）倾斜结构成形特性研究。如何提高倾斜面

成形能力，并制造具有实际应用价值的复杂结构金

属件是今后的研究重点。倾斜结构特征金属件的成

形最易出现熔池“坍塌”现象，因此提高成形熔池的

稳定性至关重要。

（2）成形过程控形数值仿真研究。电弧增材制

造是单热源多次作用过程，复杂的热过程直接决定

了成形件的残余应力分布状态及变形。后续工作应

集中在如何减小成形件残余应力及变形问题上，加

强成形过程数值仿真研究，考察堆积热输入及堆积a抛物线模型

b圆弧模型

图6不同模型计算的最优间距搭接实验[23]

a激光条纹图像

b成形闭环控制试件

图7GMAW增材制造过程检测与闭环控制[25-26]

重点关注第45卷

路径的影响。

另一方面，应深入探究多重堆积过程的熔池流动行为，明确熔池流动的热、力物理机制，从物理本质上加深对成形过程的理解。

（3）实时监测与闭环控制。电弧增材制造过程影响因素众多，如熔滴过渡、温度场分布、熔池形态、散热条件等都处于动态变化之中。单纯建立工艺参数与成形尺寸的模型难以精确控制成形尺寸。为增强成形过程的稳定性和提高成形尺寸精度，必须开发合适的传感方法进行堆积宽度和高度的实时监测，并设计智能控制器实现堆积工艺参数的自动调节。

（4）成形金属件的后续精加工。

电弧增材制造技术成形的金属件存在明显的“台阶”效应，零件必须进行后续精加工。但如何对具有复杂结构的金属件进行后续机加工，是研究者们面临的一大难题。

电弧增材制造技术是一新的研究领域，研究体系尚不完善，但通过现代技术改造升级这一工艺，在

实验、数值仿真和基础理论等方面加大研究力度，

促使其从“定性”走向“定量”，从“经验”走向“科学”，从“开环”走向“闭环”。随着研究的进一步深入，电弧增材制造技术在大型复杂金属零件直接制造领域的广泛应用必将实现。

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图8TIG 增材制造弧长监控[10]

图9

双被动视觉监测系统采集的熔池图像[27]

a 熔池宽度图像

b 堆积高度图像

重点关注

熊俊等：电弧增材制造成形控制技术的研究现状与展望第9期

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重点关注第45卷

增材制造(3D打印)国内外发展状况报告

增材制造（3D打印）技术国内外发展状况 --西安交通大学先进制造技术研究所2013-07-09 一、概述 增材制造（Additive Manufacturing，AM）技术是通过CAD设计数据采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除（切削加工）技术，是一种“自下而上”材料累加的制造方法。自上世纪80年代末增材制造技术逐步发展，期间也被称为“材料累加制造”（Material Increse Manufacturing）、“快速原型”（Rapid Prototyping）、“分层制造”（Layered Manufacturing）、“实体自由制造”（Solid Free-form Fabrication）、“3D打印技术”（3D Printing）等。名称各异的叫法分别从不同侧面表达了该制造技术的特点。 美国材料与试验协会(ASTM)F42国际委员会对增材制造和3D打印有明确的概念定义。增材制造是依据三维CAD数据将材料连接制作物体的过程，相对于减法制造它通常是逐层累加过程。3D打印是指采用打印头、喷嘴或其它打印技术沉积材料来制造物体的技术，3D打印也常用来表示“增材制造”技术，在特指设备时，3D打印是指相对价格或总体功能低端的增材制造设备。 增材制造技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，利用三维设计数据在一台设备上可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件，从而实现“自由制造”，解决许多过去难以制造的复杂结构零件的成形，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。而且越是复杂结构的产品，其制造的速度作用越显著。近二十年来，增材制造技术取得了快速的发展。增材制造原理与不同的材料和工艺结合形成了许多增材制造设备。目前已有的设备种类达到20多种。这一技术一出现就取得了快速的发展，在各个领域都取得了广泛的应用，如在消费电子产品、汽车、航天航空、医疗、军工、地理信息、艺术设计等。增材制造的特点是单件或小批量的快速制造，这一技术特点决定了增材制造在产品创新中具有显著的作用。 美国《时代》周刊将增材制造列为“美国十大增长最快的工业”，英国《经济学人》杂志则认为它将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”，认为该技术改变未来生产与生活模式，实现社会化制造，每个人都可以成为一个工厂，它将改变制造商品的方式，并改变世界的经济格局，进而改变人类的生活

绿色设计与绿色制造

1．简述绿色技术的历史、绿色设计与制造的研究内容及国内外发展现状和趋势。（10分） 答：绿色技术的发展经历了漫长的历史，也是科技发展的必然趋势。绿色技术的概念是在1992年联合国环境发展大会通过的《21世纪议程》里提出的。客观地讲，是公害事件和环境问题使科学家认识到绿色科技的重要性。为了解决环境问题，人类需要更为先进的技术来寻求一种新的技术体系，以实现人类的可持续发展。在此背景下，绿色技术应运而生。上世纪末，发达国家开发绿色技术已形成一股潮流，各国政府采取了一系列措施支持绿色技术的发展。美国1994年就发布了《面向可持续发展的未来技术报告》，并设立了“总统绿色化学挑战奖”。日本政府倡导以绿色技术推动绿色革命，并于2001年制定实施了《绿色采购法》，规定各级政府和机关单位有优先采购环境友好型产品的义务。2007年，欧盟出台了《用能产品生态设计框架指令》，要求对各种用能产品进行节能、延长寿命、降低环境影响的设计。 绿色设计是指在产品及其寿命周期全过程的设计中，要充分考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，更要优化各种相关因素，使产品及其制造过程中对环境的总体负影响减到最小，使产品的各项指标符合绿色环保的要求。其基本思想是：在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。对工业设计而言，绿色设计的核心是“3R”，即Reduce,Recycle,Reuse,不仅要减少物质和能源的消耗，减少有害物质的排放，而且要使产品及零部件能够方便的分类回收并再生循环或重新利用。 绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低。 当前，世界上掀起一股“绿色浪潮”，环境问题已经成为世界各国关注的热点，国内一些高等院校和研究院所在国家科委、国家自然科学基金会和有关部门的支持下对绿色设计与制造技术进行了广泛的研究探索。如：机械科学研究院已完成了国家科委“九五”攻关项目－－清洁生产技术选择与数据库的建立、机械工业基金项目－－绿色设计技术发展趋势及对策研究。围绕机械工业中九个行业对绿色技术需求和绿色设计技术自身发展趋势进行了调研，在国内首次提出适合机械工业的绿色设计技术发展体系，同时还进行了车辆的拆卸和回收技术的研究。国外不少国家的政府部门已推出了以保护环境为主题的“绿色计划”。1991年日本推出了“绿色行业计划”，加拿大政府已开始实施环境保护“绿色计划”。美国、英国、德国也推出类似计划。目前，在一些发达国家，除政府采取一系列环境保护措施外，广大消费者已热衷于购买环境无害产品的绿色消费的新动向，促进了绿色制造的发展。国际经济专家分析认为，目前“绿色产品”比例大约为5－10％，再过10年，所有产品都将进入绿色设计家族，可回收、易拆卸，部件或整机可翻新和循环利用。也就是说，在未来10年内绿色产品有可能成为世界商品市场的主导产品。 2．简述传统产品设计的过程和主要不足。（10分）

精益生产与绿色制造的现状和发展趋势

精益生产与绿色制造的现状和发展趋势 Xxxxxxxxx Xxxxxxxxxxxxx 摘要：本文在总结国内外现有研究状况的基础上论述了我国目前企业应用精益生产与绿色制造的现状和发展趋势。 关键词：精益生产，绿色制造 1.精益生产的现状和发展趋势 1.1观念的问题 企业信息化是一种将企业的人、财、物等资源进行优化配置的一种管理手段。"眼见为实"的传统观念障碍在一些企业还未能突破。 1.2管理的问题 企业信息化涉及企业长远的发展目标战略，组织机构的调整和业务流程的重组，而一些企业还残留着计划经济时代落后的经营体制和管理方式，这已经成为企业进行信息化的主要障碍。突破现存的落后的管理方式，重组组织机构和业务流程，才能为企业信息化的顺利进行铺平道路。信息技术带动传统制造业升级的同时，先进的管理理念和信息化的融合才能给企业带来质的飞跃。这些都是在企业高层介入下才能完成的，企业的高层领导必须重视并参与信息化工作，特别是在信息资源规划阶段。因为信息是企业的重要资源，资源的规划直接关系到如何发挥信息资源的作用，此外信息资源规划涉及企业长远的发展战略，只有高层领导才能决定这些重大的事情。 1.3认识的误区 许多汽车生产企业把信息化规划看成是有计划地购买管理系统，在其规划方案中主要体现出来的是财务系统、ERP系统、SCM系统、CRM系统等投资计划，好像经过若干年后，这些系统都购买齐全之后，企业的信息化也就达到一个高度了。其实这也是一种误解。 实际上企业信息化的目标需要不仅体现在信息管理系统的实施和效益指标上，信息化的效果要体现在全面的投资上面，信息规划不仅仅要考虑到信息管理系统和投资效益，除了规划问题之外还要解决好人力资源问题、安全问题等。 1.4信息资源规划问题 在汽车生产企业内部，不论产品的设计、材料配件的采购、加工制造和总装，还是销售和客户服务等过程，无不充满着信息的产生、流通和应用。传统企业各个部门各自为政，这些信息并没有得到有效的组织和开发利用。即使各个部门引进或者开发了自己的应用系统，但由于缺乏统一的信息资源规划，各个部门之间形成了许多"信息孤岛"，根本无法发挥信息

论绿色制造的发展现状和发展趋势

论绿色制造的发展现状和发展趋势 摘要：当今世界随着社会发展水平的日益提高，人与自然的矛盾变得日益突出，资源，人口之间的问题越来越严重，并且对后续人类社会的发展产生日益重大的 影响。因此“绿色制造”的概念应运而生。本文从绿色制造产生的背景，当前工业 发展中的绿色制造应用现状和未来的发展趋势三方面讨论了“绿色制造”。探讨了 我国目前的绿色制造发展研究情况，探讨了绿色制造技术与其他的先进制造方法 的结合情况等。 关键词：绿色制造现状趋势 一、“绿色制造”工业生产概念的产生背景 人类进入工业社会已经有百余年的历史，工业的发展会需要大量的自然资源，尤其是近年来工业对自然资源的剥夺日益严重，伦敦“光化学烟雾”，中国雾霾等 环境问题日益突出，所以环境保护迫在眉睫。如何解决人类社会与环境保护的关 系成为了大家关注的焦点问题。有关国家的能源部通过实验和检测得出结论：人 类社会的资源消耗在未来的几年将以每年20%的速度增长，这个比例在发展中国 家甚至更高，并且有数据显示，环境污染方面废料大多数来自于制造业，它们每 年产生约75亿吨的废料，这其中有害废料甚至高达10亿吨，并且更新速度越来 越快，报废产品的数量越来越多，越来越惊人。末端治理的方法常常被传统制造 业采用来解决环境污染问题。但是这种方法有其弊端，就是投资大，成本高并且 又消耗了大量的能源和资源。因此，在这种大背景下，绿色制造便应运而生，借 此解决人类社会发展延续和自然环境之间的关系。绿色制造，其英文名称为Green Manufacturing, 绿色制造又被人们称之为环境意识制造，是指在保证产品成本，质量和功能的前提下，综合考虑环境影响和效率的现代制造模式，其目标是 使得产品从设计，制造，包装，运输，使用到报废处理的整个产品生命周期中， 对环境的负面影响最小，资源效率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。 二、当前绿色制造技术的发展情况 绿色制造技术具有系统性，突出预防性，保持合适性，符合经济型和有效性 和动态性的特点。绿色制造技术的理念和要求贯穿了原材料开采，原材料生产， 产品加工，产品装配，产品绿色包装，用户，产品使用及维护，产品报废等各个 环节，并且在回收材料分类中能够做到对可再利用的零部件充分利用，不可再生 的废弃物无害化处理等要求。在绿色制造发展应用中始终贯穿着绿色设计技术， 绿色制造工艺，绿色包装技术等技术环节。能够遵循环境原则，性能原则，收益 原则和美学原则，降低资源消耗，减少废物排放，降低影响安全健康的风险，对 于不可回收的报废产品尽量做到生态降解。对于绿色制造的产品，必须有着优良 的性能，做到可靠性和适应性俱佳。对于企业来说，绿色制造能够保证让他们减 少产品成本，实现利润最大化。对于消费者而言，能够让产品符合消费者的审美 观和审美品位。随着智能化的发展，绿色制造技术变得更加人性化，它能够在分 析现有工艺的基础上，开发出新型工艺技术，替代工艺技术或者是优化现有的工 艺技术，在此基础上明确用户要求及市场需求与限制，设计出新型机床及加工系统，并在企业实施制造。对于废料，能够做到使得环境污染降到最低，回收利用 率提到最高，废弃物最少的原则，最终生物降解或掩埋或者是焚烧。综上所述， 绿色制造技术能够实现资源优化和环境保护的要求，最终做出的绿色产品结构尽 量简单并且符合特定的环境保护要求，对人体无害或者是影响最小。能够实现最 大限度的环境保护和资源利用。据不完全的资料显示，在经济方面，使用绿色制

国内电弧增材制造技术的研究现状与展望

国内电弧增材制造技术的研究现状与展望 摘要：本文简述了电弧（电熔）增材制造技术特点、优势和发展历史，详细分 析了国内在电弧增材制造工艺、质量控制、电弧增材制造材料性能三方面的研究 情况，并基于目前的研究现状，提出了电弧增材制造技术在制造工艺、质量控制 和材料性能三方面研究的建议。 关键词：电弧增材制造，研究现状，展望 1引言 增材制造，是一种新型的金属“降维”制造工艺，通过对三维数字模型进行分 层切片处理，再按照预先规划好的路径将材料逐层累加的制造方式，是一种自下 而上，化零为整的制造方法，在复杂结构零部件制造方面有很大优势。电弧增材 制造(Arc welding additive manufacturing，简称WAAM)技术，也称为电熔增材制造 技术（Electrical additive manufacturing，简称EAM ）是采用电弧为热源的增材制 造技术，通过熔化金属丝材或粉末，逐层堆积出金属零部件的制造方法，具有丝 材利用率高、生产效率高，成本底，零件的尺寸不受成形缸或真空室的限制，易 于修复零件等优点。和传统的铸造、锻造技术相比，制造过程无需模具，整体制 造流程短，制造周期短，柔性化程度高，易于实现数字化、智能化，对设计的响 应快，可实现零部件的拓扑优化设计，在小批量、复杂构件的个性化定制方面具 有很大技术和成本优势。 20世纪70年代，德国学者提出了电弧增材制造的概念，并采用该技术制造 了一金属容器。20世纪80年代，美国使用等离子弧焊、熔化极气体保护焊技术 制造出了镍基合金金属构件，20世纪90年代，随着增材制造技术的发展，电弧 增材制造技术也得到了空前的发展，在装备、工艺及材料性能研究方面均取得了 很大突破。 2电弧增材制造技术研究现状 目前国内外用于WAAM制造的电弧种类主要为熔化极气体保护焊（GMAW），钨极惰性气体保护焊（GTAW）、等离子弧焊（PAW）等，尤其是配以冷金属过 度的熔化极气体保护焊，因其热输入小，电弧稳定性好等特点，得到了广泛发展 和应用。今年来，国内各大高校针对电弧增材制造的研究也在不断深入，主要集 中在成形控制、过程监控和成形件性能研究等方面。 2.1工艺与成形研究 电弧增材制造在制造过程中液态熔池较大，电弧的可控性难，故成形控制是 电弧增材制造的发展的主要瓶颈之一。电弧增材制造的在成形设备方面，主要有 两种方式，一种是焊接设备与多功能数控机床复合，另一种是焊接设备与多轴机 械手复合，实现柔性制造。成形控制方面的研究主要集中在工艺优化、过程监控 以及实时反馈等方面，在工艺优化环节主要是通过实验，针对不同的增材方法， 研究合适的工艺参数，例如打印速度，丝径，送丝速度，电流，电压等。沈泳华[[[]沈泳华.电弧增材制造成形系统设计和成形规律研究[D].南京：南京航空航天大学，2017]]研究了以KUKA焊接机器人和Fronius数字化焊机为主要设备的GMAW 冷金属过渡电弧增材制造系统和成形规律，采用“反切削法”实现了电弧增材制造 成形路径规划系统，并研究了不同工艺条件下的表面成形质量。熊俊[[[] 熊俊.多 层单道GMA增材制造成形特性及熔敷尺寸控制[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2014]]研究了单道熔化极气体保护增材制造的工艺特性和成形质量，表明熔敷电 流是决定成形形貌的决定因素，良好的成形电流区间为100~180A。柳建等人[[[]

绿色制造的发展现状及趋势

目录 摘要 (3) Abstract (4) 0文献综述 (5) 0.1 发展绿色制造的背景 (5) 0.2 绿色制造的内涵 (5) 0.3 绿色制造的特点 (6) 0.4 绿色制造发展现状及趋势 (7) 0.5 结语 (9) 1 引言 (9) 2 绿色制造的概念 (10) 3 绿色设计 (11) 3.1 绿色设计的概念 (11) 3.2 绿色设计的内容 (12) 3.3 绿色设计的方法 (12) 3.3.1 产品生命周期设计法 (12) 3.3.2 并行工程法 (13) 3.3.3 模块化设计法 (16) 3.4 绿色设计的研究现状 (17) 3.5 绿色设计理念在机械实践中的体现 (20) 4绿色材料 (22) 4.1 绿色材料的概念 (22) 4.2 绿色材料的分类 (23) 4.3 绿色材料的发展现状 (23) 4.4 绿色材料的发展趋势 (24) 5 绿色制造工艺技术 (25) 5.1 绿色制造工艺技术的概念 (25) 5.2 绿色制造工艺技术的具体内容及应用 (26)

5.2.1 干式加工 (26) 5.2.2 准干式加工 (29) 5.2.3 风冷却切削技术 (29) 5.3 绿色制造工艺技术的发展趋势 (30) 6 产品的绿色包装技术 (30) 6.1 概念阐述 (30) 6.2 绿色包装材料的种类 (31) 6.3 绿色包装的发展现状 (32) 6.4 发展绿色包装技术的意义 (33) 7 产品的可拆卸、可回收技术 (33) 7.1 产品回收利用概念 (33) 7.2 影响产品拆卸回收利用的因素 (34) 7.3 我国产品回收利用现状 (34) 8 绿色制造的研究方向 (35) 9 实施绿色制造的措施 (36) 9.1 加紧绿色制造关键技术的研究 (36) 9.2 提高公众和企业的环境意识 (38) 9.3 政府立法并加大执法力度 (38) 10 结论 (38) 参考文献 (39) 致谢 (40)

增材制造技术概述

3.1 增材制造技术概述 增材制造技术诞生于20世纪80年代后期的美国。一开始，增材制造技术的诞生源于模型快速制作的需求，所以经常被称为“快速成型”技术。历经三十年日新月异的技术发展，增材制造已从概念（沟通）模型快速成型发展到了覆盖产品设计、研发和制造的全部环节的一种先进制造技术，已远非当初的快速成型技术可比。 3.1.1概述 1.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。 增材制造的概念有“广义”和“狭义”之说，如图3-1所示。 “广义”增材制造则以材料累加为基本特征，以直接制造零件为目标的大范畴技术群。而“狭义”的增材制造是指不同的能量源与CAD/CAM技术结合、分层累加材料的技术体系。 目前，出现了许多令人眼花缭乱的多种称谓：快速成型（Rapid Proto-typing）、直接数字制造（Direct Digital Manufacturing）、增材制造（AdditiveFabrication）、“三维打印(3D—Printing )”、“实体自由制造(Solid Free-form Fabrication) ”、增层制造（Additive Layer Manufacturing）等。2009年美国ASTM专门成立了F42委员会，将各种RP统称为“增量制造“技术，在国际上取得了广泛认可与采纳。 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。 图3-1 增材制造概念 基本原理：首先将三维CAD模型模拟切成一系列二维的薄片状平面层。然后利用相关设

绿色制造的研究现状及几个战略问题

摘要：绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，其目标是使得产品从设计,制造,包装,运输和使用到报废处理的整个生命周期中,对环境负面影响最小,资源利用率最高,并使企业经济效益和社会效益协调化。综述了绿色制造国内外研究现状，指出绿色制造的研究正在全球制造业兴起，分析和总结了绿色制造研究的阶段特点：然后论述了绿色制造未来发展战略问题，包括绿色制造认识问题，完整理论体系实用技术体系，社会法律，标准及金融体系，绿色制造人才战略。 关键词：绿色制造资源环境现状战略

Abstract: Green manufacturing (GM) is a modern manufacturing mode integrating environmental impacts and resource consumption, with its ultimate goal of minimizing environmental impacts and maximizing resource utilization ratio during product life cycle, which includes design, processing, packaging, transportation, usage, and disposal of discarded products, and harmonizing economic and social benefits. The state-of-art of GM is reviewed to show that GM has become a hot issue both in the academy and the industry. Furthermore, the phase attributions of GM are analyzed and summarized from five aspects. Finally, the development strategies in the future are discussed from four points, including the enterprise understanding of green manufacturing, theory system establishment, practical technology system development, social law and finance system, education of green manufacturing. Key words: Green manufacturing Resource Environment State-of-art Strategies

增材制造试题答案

1.增材制造技术的优点 （1）自由成型制造； （2）制造过程快速； （3）添加式和数字化驱动成型方式； （4）突出的经济效益； （5）广泛的应用领域。 2.增材制造技术国内外发展现状 国外发展现状 1 欧美发达国家纷纷制定了发展和推动增材制造技术的国家战略和规划，增材制造 技术已受到政府、研究机构、企业和媒体的广泛关注。 2 德国建立了直接制造研究中心，法国增材制造的专项协会致力于增材制造技术标 准的研究。西班牙启动了一项发展增材制造技术的专项，研究内容包括增材制造共性技术、材料、技术交流及商业模式等四方面内容。 澳大利亚、日本等国已经开始将其运用到航空领域，制造精密零件。 对于公司而言：以快速成型技术为主的增材制造设备已发展20多年，大量的增材制造装备的知名企业快速发展，其中以3D Systems 公司为代表，发展的SLA、SLS及3DP装备都备受关注。 美国Stratasys公司率先推出FDM装备，推广Dssignjet 3D 和Dssignjet Color 3D 两款产品。 除了以上具有代表性的外，还有LENS装备生产商、SLM装备生产商英国MIT公司等等。 国内： 我国增材制造技术研究已经经历20多年，以华科、西安交大、清华等大学为代表的科研院所开展了多项技术研究，其中涉及航空、汽车、生物、电子等各个行业。 西安交大：从1993年开始发展SLA技术研究，到现在已经有了成套的技术设备 华科：开展LOM技术，以及SLS\SLM技术，并且已经开发出相应的成套设备，且已经投入到市场使用。 清华大学跟西北工大已经研究多系列低成本FDM装备，并投入使用。并已经广泛使用到了航空领域，制造精密的成型技术。经过多年研究，我国增材制造技术得到飞快发展，精度等到极大提高。 3.增材制造技术的发展趋势。 （1）从快速原型与翻模制造向零部件直接制造转变 （2）学科交叉融合，应用领域不断扩大 （3）装备向零部件直接制造和专业化方向发展 （4）增材制造装备从高端型走向普及型 （5）成型材料开发及其系列化、标准化 4.增材制造技术面临的挑战 （1）进度控制技术； （2）高效制造技术； （3）复合材料零件增材制造技术。 5.增材制造技术面临的伦理安全问题。 （1）增材制造技术制造枪支。通过互联网下载枪支设计数据，借助增材成型工艺制造出来； （2）增材成型技术克隆人体器官。

绿色制造技术及其发展趋势

绿色制造技术及其发展趋势 李海胜 海南省高级技工学校 海南省 海口市 571100 摘要：绿色制造是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现，绿色制造技术的发展为人类社会发展起着非常重要的作用。本文阐述了绿色制造的概念和特点，介绍了绿色制造的相关技术和关键技术，并展望绿色制造技术的发展动态及趋势。 关键词：绿色制造发展趋势 环境、资源、人口是当今世界面临的三大主要问题, 日趋严重的生态问题对人类的生存与发展构成严重威胁。制造业在将制造资源转变为产品以及产品的使用和处理过程中, 产生的废弃物是污染环境的主要根源。有效地控制制造业产生的环境污染是当前制造科学亟需解决的问题【1】。传统的环境治理方法是终端治理,全球生态环境恶化的现实证明,这种治理方法不能从根本上实现对环境的保护。要想解决该问题,必须要求考虑产品整个生命周期对环境的影响,最大限度地利用原材料、能源,减少有害废弃物和排放物,选用绿色材料,实施绿色设计、绿色工艺、绿色包装、绿色使用和绿色回收。 1、绿色制造的概念 绿色制造（Green Manufacturing，GM）【2】，又称环境意识制造（Environmentally Conscious Mannufacturing）、面向环境的制造（Manufacturing For Environment）等。它是一个综合考虑环境影响和资源效益的先进制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，不产生环境污染或环境污染最小化，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，资源利用率最高，是实现制造业可持续发展的重要生产方式。绿色制造具有非常丰富和深刻的内涵。绿色制造实质上是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现。绿色制造是多领域、多学科的交叉和集成,主要涉及产品制造领域、环境领域和资源领域。其图如下【3】：

3D打印技术应用趋势及发展前景

3D打印技术应用趋势及发展前景 1 3D打印的概述 3D打印是能够有效地将数字化二维模型实体化的一种快速成型技术，它在设计和制造物体方面表现十分高效，又称增材制造。3D打印的工作原理就是将一个三维的几何拆分为若干个二维的平面，依据拆分对象的三維数据对打印对象进行逐层加工，利用成形设备层层材料堆积而形成所需要的立体模型，制造出实体三维模型。通俗一点来说，就像是现今社会上普遍存在的普通打印机，可以打印出纸面（即二维空间）上的任意图画，3D打印就是将三维几何切分成一个个二维平面进行打印，然后将平面进行顺序叠加，最终制造出一个实体立体几何模型。3D打印采用的是增材制造的方式，和采用减材制造的传统工艺有所不同，它在实现原材料的高效利用上具有重要意义，节约能源，是一种更加符合现代化建设的制造方式。目前为止，发展的3D打印技术类型有熔融沉积式（FDM）、分层叠加式（GLOM）、光敏树脂固液化成式（SLA）、选择性粉末激光烧结式（SLS）、激光选区融化式（SLM）等。 自3D打印技术产生以来，就是作为人类社会文明的一次重大突破而存在的。仅仅几十年的时间，3D打印技术就已经广泛应用于各个不同的领域，产生显著影响。同时，随着社会的进步，3D打印技术快速且广泛的被大众所关注、讨论和接受，3D打印机的价格也不断下降，更为其普及程度作出贡献，使更多普通用户能够体验到制造三维立体模型的所带来的新奇感与愉悦感。现如今3D打印技术的普遍应用，不仅仅是因为它更为多样化的材料选择和加工方式更加符合现代化道路的发展，也是因为它是人类文明历史上前所未有的一种生产生活方式和理念。准确来讲，3D打印并非是一种全新的技术，与其称它为新，不如称它是综合性生产方式，毕竟它综合了现代计算机、激光、材料等多种先进技术。可以说3D打印是一种应运而生的综合

脉冲TIG增材制造技术研究进展

第46卷2018年12月 第12期 第10-17页 材料工程 Journal of Materials Engineering Vol.46 Dec.2018 No.12 pp.10-17 脉冲ＴＩＧ增材制造技术研究进展 Progress in Additive M anufacturing Technique Based on Pulsed T IG 郭龙龙，贺雨田，鞠录岩，吴泽兵，张勇，吕澜涛，王文娟 （西安石油大学机械工程学院，西安710065） GUO Long-long，HE Yu-tian，JU Lu-y an，WU Ze-bing， ZHANG Yong，LYU Lan-tao，WANG Wen-j uan （Mechanical Engineering College，Xi’an Shiyou University，Xi’an710065，China） 摘要：脉冲TIG（p ulsed tungsten inert gas，PTIG）增材制造技术属于电弧增材制造技术的分支，其最显著的优势是成本低、沉积率和材料利用率高，适用于大尺寸结构件的制造。本工作从实验研究和数值模拟的角度，着重介绍了PTIG增材制造成形件成形质量控制、微观组织及性能控制方面的研究成果，总结了当前研究存在的不足。基于对成形件成形质量、微观组织及性能的准确预测和主动控制，提出了PTIG增材制造技术有待深入的研究方向，即：工艺因素对成形质量的影响机理研究、缺陷形成机制及其抑制措施研究、熔池微观组织演变数值模拟研究、成形件内应力和变形的调控机制研究、微观组织与力学性能关系模型的建立。 关键词：脉冲TIG；增材制造；成形质量；微观组织；力学性能 ｄｏｉ：10.11868／j.issn.1001-4381.2018.000267 中图分类号：TG142文献标识码：A文章编号：1001-4381（2018）12-0010-08 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Additive manufacturing based on PTIG（p ulsed tungsten inert gas，PTIG）is a branch of arc additive manufacturing technique.Its notable advantages are low cost，high deposition rate，high ma-terial utilization ratio，and suitable for manufacturing parts of large size.In this paper，the research results on the control of formation quality，microstructure and properties of the parts deposited by PTIG additive manufacturing were emphasized in view of experimental research and numerical simula-tion.Meanw hile，the shortcomings of current investigations were also summarized.Based on accurate p rediction and accurate control on the formation quality，microstructure and properties，the research directions for further study on PTIG additive manufacturing technique in the future were put forward，including the influence mechanism of process factors on the formation quality，defects forming mecha-nism and the suppression measures，numerical simulation on microstructure evolution in molten pool，formation and regulation mechanisms on internal stress and deformation，and the establishment on q uantitative relationship model between the microstructure and mechanical properties. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：p ulsed TIG；additive manufacturing；formation quality；microstructure；mechanical property 增材制造技术基于“离散-堆积”原理，以粉末或丝材为填充材料，利用数字化技术控制高能束将填充材料熔化，依据三维CAD模型数据制造实体产品［1-3］。与传统的“减材制造”技术相比，增材制造技术能够实现高性能，复杂结构金属件的快速、无模具、致密、近净成形，而且材料利用率高［2］。因此自20世纪80年代以来，增材制造技术始终是国际材料加工工程与先进制造技术学科交叉领域的研究热点，我国政府和相关部门也对增材制造技术高度重视，在“中国制造2025”中将其列为未来大力扶持与重点发展的技术［4-5］。 脉冲TIG（p ulsed tungsten inert gas，PTIG）增材制造属于电弧增材制造技术的重要分支，其以周期性变化的电弧为热源，以氩气等惰性气体作保护，填充焊丝以熔滴的方式逐滴、逐层沉积，从而获得近净成形的制造件［6-7］。与激光增材制造、电子束增材制造等技术相比，PTIG增材制造技术最显著的优势是成本低、沉积率和材料利用率高，适用于大尺寸、复杂结构件的制造［8-9］。因此，PTIG增材制造技术在航空航天、飞机、 万方数据

(完整版)增材制造技术较传统工艺的优势与关键技术

增材制造技术较传统工艺的优势与关键技术 一、增材制造技术的简介 增材制造(Additive Manufacturing，AM)技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除一切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。这一技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，在一台设备上可快速而精密地制造出任意复杂形状的零件，从而实现“自由制造”，解决许多过去难以制造的复杂结构零件的成形，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。而且越是复杂结构的产品，其制造的速度作用越显著。 增材制造原理与不同的材料和工艺结合形成了许多增材制造设备，目前已有的设备种类达到20多种。该技术一出现就取得了快速发展，在消费电子产品、汽车、航天航空、医疗、军工、地理信息、艺术设计等多个领域都得到了广泛的应用。其特点是单件或小批量的快速制造，这一技术特点决定了快速成形在产品创新中具有显著的作用。 二、增材制造技术的优势 2.1设计上的自由度——在机加工、铸造或模塑生产当中，复杂设计的代价高昂，其每项细节都必须通过使用额外的刀具或其它步骤进行制造。相比而言，在增材制造当中，部件的复杂度极少需要或根本无需额外考虑。增材制造可以构建出其它制造工艺所不能实现或无法想像的形状，可以从纯粹考虑功能性的方面来设计部件，而无需考虑与制造相关的限制。 2.2小批量生产的经济性——增材制造过程无需生产或装配硬模具，且装夹过程用时较短，因此它不存在那些需要通过大批量生产才能抵消的典型的生产成本。增材工艺允许采用非常低的生产批量，包括单件生产，就能达到经济合理的打印生产目的。 2.3高材料效率——增材制造部件，特别是金属部件，仍然需要进行机加工。增材制造工序经常不能达到关键性部件所要求的最终细节、尺寸和表面光洁度的要求。但是所有近净成形工艺当中，增材制造是净成形水平最高的工艺，其后续机加工所必须切削掉的材料数量是很微量的。

论述3D打印的技术现状及发展趋势

3D打印的技术现状及发展趋势 一 3D打印技术概况 3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造（AM，Additive Manufacturing）。 3D 打印（3Dprinting）是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。运用该技术进行生产的主要流程是：应用计算机软件设计出立体的加工样式，然后通过特定的成型设备（俗称“3D 打印机”），用液化、粉末化、丝化的固体材 料逐层“打印”出产品。 3D 打印是“增材制造”（AdditiveManufacturing）的主要实现形式。“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。传统数控制造一般是在原材料基础上，使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法，去除多余部分，得到零部件，再以拼装、焊接等方法组合成最终产品。 而“增材制造”与之截然不同，无需原胚和模具，就能直接根据计算机图形数据，通过增加材料的方法生成任何形状的物体，简化产品的制造程序，缩短产品的研制周期，提高效率并降低成本。 作为一种综合性应用技术，3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。 3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷

射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分。 二 3D 打印所需的关键技术 3D 打印需要依托多个学科领域的尖端技术，至少包括以下方面：1.信息技术：要有先进的设计软件及数字化工具，辅助设计人员制作出产品的三维数字模型，并且根据模型自动分析出打印的工序，自动控制打印器材的走向。 2.精密机械：3D 打印以“每层的叠加”为加工方式。要生产高精度的产品，必须对打印设备的精准程度、稳定性有较高的要求。 3.材料科学：用于3D 打印的原材料较为特殊，必须能够液化、粉末化、丝化，在打印完成后又能重新结合起来，并具有合格的物理、化学性质。 三 3D打印的应用领域 具体应用领域包括： 1．工业制造：产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证；制作模具原型或直接打印模具，直接打印产品。3D 打印的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已问世。3D 打印的家用器具模型，也被用于企业的宣传、营销活动中。 2．文化创意和数码娱乐：形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。科幻类电影《阿凡达》运用3D 打印塑造了部分角色和道具，3D 打印的小提琴接近了手工艺的水平。 3．航空航天、国防军工：复杂形状、尺寸微细、特殊性能的零部件、

绿色制造的概念和内容

专题报导 !" 卷第##$ 期!""# $ #! 绿色制造的概念和内容 " 沈剑英 摘要：详细地论述了绿色制造的概念和内容，并指出绿色制造是符合可持续发展的现代制造模式。 关键词：绿色制造绿色设计生命周期 %&’()*+(, !"# $%&$#’( )*+ $%*(#*(, %- ("# ./##* &)*0-)$(0/1*. )/# +#,$/12#+ 1* +#()13 1* ("1, ’)’#/4 5( 1, ’%1*(#+ %0( (")( ("# ./##* &)*0-)$(0/1*. 1, ) &%+#/* &)*0-)$(0/1*. &%+# $%*-%/&1*. (% ("# ,0,()1*)23# +#6#3%’&#*(4 -./ 01)2’,3)..4 5*467*+(6)849 3)..4 :.’894 ;87.

增材制造技术发展前景

中国信息化周报/2013年/7月/22日/第005版 趋势 增材制造技术发展前景广阔 中国工程院院士李培根 增材制造技术将成为产业和社会变革的助推器，将为建设创新型社会，提供强有力的技术支撑。 发展增材制造技术，可以成为我们国家制造业基础创新的有效手段。增材制造大大增加了创新设计空间技术。另外符合绿色制造的发展方向，有利于制造业的可持续发展。它可以促进传统制造业技术水平的提升，尤其是我们把增材制造技术和传统工艺结合起来，可有望培育新兴产业，优化产业结构，促进产业升级。 我国正处于工业转型升级的关键时期，这既是重大的机遇，又有严峻的挑战。在此背景下召开增材制造技术工程国际研讨会及展览会，将为我们全面客观地掌握国内外增材制造技术的发展现状和趋势，研讨制定3D打印技术性发展带来的机遇和挑战，以及我国增材制造业技术创新与产业化发展战略对策部具有非常重要的意义。 用科普图书带动增材制造的激情 当前，全球迎来技术创新与产业变革的新高潮，其基本特征是制造业数字化、智能化，新能源、新材料技术取得突破，这必将引发新一轮的科技革命。增材制造技术是典型的数字技术，利用计算机数据，生产三维实体，将对制造业生重要的影响。 2012年，美国学者杰里米里夫金的《第三次工业革命》一书出版后，在中国引起了很大的反响，人们认为第三次工业革命有可能会改变未来的生产与生活模式。尽管这些观点现在还存在着一些争议，但是我们认为增材制造技术不管怎样都会有很大的发展前景。 我们希望科普图书能够以通俗的语言介绍增材制造技术的概念、现状、案例等等。大家可能会感到奇怪，我们的咨询报告为什么要去关注科普图书? 我认为科普图书对增材制造技术未来在中国的普及具有非常重要的意义。仔细对比一下美国和中国在增材制造技术方面的研究和研发情况，我们可以发现国内目前有好多家机构在做相关的研究，并且有一些已经做得非常好。但是，我们发现有一个很大的差别是，美国的民间对增材制造技术的热情要远远大于中国。如何去激发我们民间对增材制造技术及其运用的热情?我想科普图书可以发挥非常重要的作用。 我们希望通过科普图书吸引更多的人尤其是青少年，去关注增材制造技术，激发青少年的创意。这样，未来增材制造技术在中国才会有发展前景，否则，仅仅是依靠大学和一些科研院所进行研究是远远不够的。 增材制造技术的科普图书是面向所有对该技术感兴趣的人，因此当然要用简明生动的形式去做介绍。我觉得这本3D打印科普书最让人感兴趣的就是它的案例，该书大约搜集了一百多个案例，领域涉及到航空航天、汽车、现代制造业、医学、生物工业技术，以及个人消费品等多个方面。 提升增材制造技术的重大需求 从国外的总体技术情况来讲，3D打印已经从快速原型、工艺辅助等间接制造发展到直接制造，装备产业化、系列化向专业化方向发展，从科研到工业，高端型向办公和个人消费等大众化领域拓展，正在形成一个集装备材料、软件服务为一体的产业链。 3D打印需要标准，现在已经开始制订国际标准。其应用是多学科交叉的融合和发展，存在的问题包括:成形的材料种类仍然很有限，不是所有的材料都可以适用这种方法。此外，成形的精