與傳統(tǒng)的減材和等材加工制造技術(shù)(如機(jī)械加工、鑄造、鍛造)比，3D打印技術(shù)具有獨(dú)特的工藝特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

(1)賦予設(shè)計(jì)人員極大的設(shè)計(jì)自由度

傳統(tǒng)的加工成型技術(shù)難以制造具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)(特別是一些位于物體內(nèi)部的復(fù)雜精細(xì)結(jié)構(gòu))和幾何形狀的物體，因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否能夠加工制造出來(lái)，這種狀況限制了設(shè)計(jì)人員的新思想、新理念的實(shí)現(xiàn)。而3D打印技術(shù)所具有的逐點(diǎn)逐線、逐面添加制造的技術(shù)特點(diǎn)，使其理論上能夠制造任意復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)的物體，從而使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)不再受限于加工制造技術(shù)，給予其充分的設(shè)計(jì)發(fā)揮空間，設(shè)計(jì)自由度得到了極大提升。如圖所示，是采用激光選區(qū)燒結(jié)(SL.S)技術(shù)打印的三層嵌套的中空結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)的制造技術(shù)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，而采用3D打印技術(shù)可以輕松獲得。

(2)不需要模具，可以實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的快速制造

人們生活或生產(chǎn)中所用到的很多產(chǎn)品在制造過程中都需要使用模具來(lái)成型。例如，采用注塑工藝制造的各種塑料產(chǎn)品；采用鑄造工藝制造的各種金屬零部件等。而模具的設(shè)計(jì)和制造不僅周期較長(zhǎng)、成本較高，而且在使用中模具的磨損也使其服役壽命有限。3D打印技術(shù)擺脫了模具的限制，特別適合于產(chǎn)品開發(fā)階段或小批量生產(chǎn)階段樣品的快速直接制造。解決了該難題，通過采用尼龍3D打印技術(shù)，無(wú)需加工制造模具，僅用幾天時(shí)間就制造出了所需要的結(jié)構(gòu)件，且零件成本還不足模具費(fèi)的十分之一。如圖1-24所示即為采用尼龍3D打印技術(shù)制造的整體結(jié)構(gòu)。

(3)可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造

當(dāng)前，在航空航天、汽車等領(lǐng)域均對(duì)輕量化有著迫切的需求。傳統(tǒng)加工成型技術(shù)所制造的構(gòu)件大多是實(shí)心的均一結(jié)構(gòu)。而借助于3D打印的工藝優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)各種輕量化結(jié)構(gòu)部件的制造，從而在不降低性能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)部件的輕量化。如圖所示為3D打印(SLS)幾種晶格結(jié)構(gòu)原型樣件。圖所示為將晶格結(jié)構(gòu)插入層間而制造的鈦三明治層狀結(jié)構(gòu)原型部件，其重量只有實(shí)心件的60%左右，減重效果十分突出。

(4)原材料的利用率高，并可實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的近凈成型

與傳統(tǒng)的減材機(jī)加工相比，3D打印的原材料利用率高，可大幅度降低原材料的浪費(fèi)，是一類節(jié)能環(huán)保的先進(jìn)制造技術(shù)。同時(shí)，3D打印可實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的近凈成型，所需要的后續(xù)加工相對(duì)較少。對(duì)于工程材料來(lái)講，在所有的3D打印技術(shù)中，SLS激光燒結(jié)成型3D打印技術(shù)具有最高的精度，所打印構(gòu)件的表面粗糙度可達(dá)RA6-12左右，與傳統(tǒng)的精密鑄造水平相當(dāng)。其次是基于尼龍粉末床的激光選區(qū)熔化3D打印技術(shù)，所打印構(gòu)件的表面粗糙度一般不超過RA16。一般來(lái)講，3D打印的尼龍構(gòu)件的精度和表面粗糙度基本上可以滿足日常的生產(chǎn)及應(yīng)用需求。

(5)可以實(shí)現(xiàn)新型一體化部件/復(fù)雜內(nèi)流道部件的直接制造傳統(tǒng)的機(jī)加工和鑄造等技術(shù)難以制造形狀復(fù)雜和內(nèi)部微細(xì)結(jié)構(gòu)，這導(dǎo)致很多結(jié)構(gòu)部件必須分解成幾個(gè)甚至幾十個(gè)零件，分別制造出來(lái)后再裝配成一個(gè)整體部件。這種制造工藝不僅延長(zhǎng)了制造周期、增加了制造成本，還影響了部件的性能。如前所述，3D打印的工藝優(yōu)勢(shì)使其特別適于形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜部件的制造，因而可借助其實(shí)現(xiàn)新型一體化部件/具有復(fù)雜內(nèi)流道部件的設(shè)計(jì)和直接制造。

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