本文根據(jù)美國機械制造技術協(xié)會(AMT)副總裁TimShinbara對當前美國3D打印發(fā)展狀況的評析編輯整理。

　　現(xiàn)狀

　　工業(yè)行業(yè)對3D打印的市場接受度日益增高，尤其是工業(yè)級的FDM打印機，以塑料聚合物為原材料的3D打印設備使用的不斷增長，這些市場的擴張帶來了設計師和創(chuàng)客的大量涌現(xiàn)，開啟了設計思維的新空間，從而對金屬3D打印在非關鍵組件的解決方案帶來了加速影響。

　　生活、醫(yī)療等領域的3D打印產品也帶來了新的法規(guī)、規(guī)范的產生，包括FDA批準的材料和工藝，如Ti-6Al-4V和PAEK的粉末床制造工藝。中國的食品和藥品管理局2015年也批準了這種醫(yī)療應用。隨著各方面市場的打開，不僅僅是監(jiān)管和法規(guī)，同時也對研發(fā)人員提出了技術需求方面的新挑戰(zhàn)。

　　機會與挑戰(zhàn)

　　可用的打印材料成為頗被關注的領域。當前，缺乏針對于增材制造需求的商業(yè)打印材料，也缺乏針對于打印要求的材料解決方案服務能力。

　　研究與開發(fā)主要集中在材料開發(fā)、過程監(jiān)控、設計優(yōu)化、多材質打印、預測仿真、表面處理、微/納米打印等方面的工作。陶瓷的生物相容性和高熱的應用是一個挑戰(zhàn)。當前已有幾家公司的陶瓷、金屬打印技術不斷成熟。

　　設備工藝的穩(wěn)定性改進及認證方面是另一個挑戰(zhàn)。增材制造仍受材料、工藝和設備的影響很大。

　　研發(fā)趨勢

　　當前缺乏足夠的增材制造數(shù)據(jù)，設計工具的驗證(有限元，計算流體動力學分析等)需要在生產環(huán)境中來進行可靠性和可重復性的測試。對基于經驗的測試依賴性很高。整個增材制造行業(yè)呼喚標準化的快速實現(xiàn)，特別是設備的可用性和性能規(guī)格。當然，過程控制是下一個挑戰(zhàn)。大多數(shù)加工環(huán)境是封閉條件下進行的。目前研究項目也集中在現(xiàn)場過程監(jiān)控，過程控制主要有兩種方式：一種是通過直接熔池熱監(jiān)控，另一種是通過間接熔池熱監(jiān)控。

　　為了更好地實現(xiàn)產品的優(yōu)化，正趨向于對更好的優(yōu)化和仿真工具進行研究。新的數(shù)學理論被應用到更好地優(yōu)化仿生物理模型，探索所有的基于過程的結構-性能關系。增材制造的關注點也不再局限于輕量化或機械性能提升等方面，混合材料和復合打印正在開啟增材制造的又一項潛力。包括粉體性能、熱變形和表面準備的研究正在為增材制造打開更廣闊的窗口。其他領域的研究和發(fā)展趨勢包括超短激光脈沖，利用空氣動力學聚焦納米級別的3D打印技術等。