更深入了解3D打印，依照國際、國家標(biāo)準(zhǔn) ，重新梳理增材制造技術(shù)路線(2)
時(shí)間：2022-12-08 10:53 來源：格智學(xué)院 作者：admin 閱讀：次
原理圖來源：國標(biāo)GB/T35021-2018增材制造工藝分類及原材料
英文名稱：Powder Bed Fusion
英文縮寫：PBF
中文名稱：粉末床熔融
技術(shù)定義（ISO）：Additive manufacturing process in which thermal energy sselectively fuses regions of a powder bed.
技術(shù)定義（GB/T）：通過熱能選擇性地熔化/燒結(jié)粉末床區(qū)域的增材制造工藝。
技術(shù)細(xì)分（ISO）：
PBF-LB：能量源為激光
PBF-EB：能量源為電子束
PBF-IrL：能量源為紅外光
歸屬此類的常見增材技術(shù)（俗稱）：SLM, SLF, EBSM, EBM, SLS等
△該視頻為PBF常見增材技術(shù)的一種-SLM
Sheet Lamination（SHL）薄材疊層
原理圖來源：國標(biāo)GB/T35021-2018增材制造工藝分類及原材料
英文名稱：Sheet Lamination
英文縮寫：SHL
中文名稱：薄材疊層
技術(shù)定義（ISO）：Additive manufacturing process in which sheets of material are bonded to form a part.
技術(shù)定義（GB/T）：將薄層材料逐層粘結(jié)以形成實(shí)物的增材制造工藝。
技術(shù)細(xì)分（ISO）：
SHL-AJ：粘結(jié)劑粘結(jié)
SHL-UC：超聲波固結(jié)
歸屬此類的常見增材技術(shù)（俗稱）：LOM, UAM等
△該視頻為SHL常見增材技術(shù)的一種-LOM
VAT photopolymerization（VPP）立體光固化
原理圖來源：國標(biāo)GB/T35021-2018增材制造工藝分類及原材料
英文名稱：VAT photopolymerization
英文縮寫：VPP
中文名稱：立體光固化
技術(shù)定義（ISO）：Additive manufacturing process in which liquid photopolymer in a vat is sselectively cured by light-activated polymerization.
技術(shù)定義（GB/T）：通過光致聚合作用選擇性地固化液態(tài)光敏聚合物的增材制造工藝。
技術(shù)細(xì)分（ISO）：
VPP-UVL：紫外激光束曝光固化
VPP-UVM：通過選擇性地透過掩模照射紫外線進(jìn)行固化
VPP-LED：通過發(fā)光二極管的光曝光進(jìn)行固化
歸屬此類的常見增材技術(shù)（俗稱）：SLA, MJP, TPP, VAM, DLP, CLIP, LCD等
△該視頻為VPP常見增材技術(shù)的一種-SLA
金屬增材技術(shù)路線及成熟度
從標(biāo)準(zhǔn)中對增材制造技術(shù)分類的定義來看，7大類增材制造技術(shù)是從技術(shù)原理層面進(jìn)行區(qū)分，并沒有明確的劃分金屬或非金屬增材技術(shù)。那么，適用于金屬的增材技術(shù)路線有哪些呢？
下圖是基于Ampower出版的金屬增材技術(shù)路線圖，對常見的金屬增材技術(shù)路線依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的分類進(jìn)行了標(biāo)注。我們不難發(fā)現(xiàn)，事實(shí)上，7大類增材制造技術(shù)均可用于金屬材料增材，而其中以屬于PBF和DED兩類的技術(shù)路線最多。
“技術(shù)就緒指數(shù)”(Technology Readiness Level，縮寫“TRL”)，也稱為“技術(shù)備便水平”，是一種衡量技術(shù)發(fā)展 (包括材料、零件、設(shè)備等) 成熟度的指標(biāo)，與1970-1980年代被NASA發(fā)展起來，后來被推廣到美國國防部、美國能源部、歐洲航天局等美國聯(lián)邦政府的機(jī)構(gòu)及國際公司所使用。TRL評估等級分9個(gè)等級，9級代表技術(shù)最成熟，而6級則是代表進(jìn)入航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的準(zhǔn)入門檻。在NASA工程師發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)中指出，PBF-LB已達(dá)到TRL9，而PBF-EB, DED-LB, DED-EB, DED-Arc等技術(shù)成熟度均已達(dá)到TRL6或以上。
Ampower也開發(fā)了一個(gè)基于兩個(gè)指數(shù)的模型來表征增材制造技術(shù)的成熟度。其中，技術(shù)成熟度指數(shù)評估了工藝能力、系統(tǒng)可靠性和可用性，并實(shí)施了質(zhì)量控制措施；工業(yè)化指數(shù)評估已安裝的系統(tǒng)基礎(chǔ)、供應(yīng)鏈、材料可用性、公眾知識和研究以及每種技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。每個(gè)類別都根據(jù)其具體重要性進(jìn)行加權(quán)。通常，技術(shù)成熟度首先增加，工業(yè)化隨之而來。基于Ampower發(fā)布的2022金屬增材成熟度指數(shù)，我們也可以看出，在金屬增材的技術(shù)中，目前最成熟的是PBF和DED技術(shù)，均達(dá)到了工業(yè)化應(yīng)用的程度。而從當(dāng)前的市場規(guī)模數(shù)據(jù)來看，也印證了這一結(jié)論，2021年全球金屬增材設(shè)備銷售額達(dá)到9.9億歐元，其中PBF已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用占總份額83.8%，DED也已進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用占9.1%。
主流金屬增材技術(shù)對比
為了更深入的了解金屬增材技術(shù)原理、應(yīng)用場景、優(yōu)勢與局限性，等等，英尼格瑪將綜合權(quán)威文獻(xiàn)中的研究內(nèi)容，對成熟度最高的PBF-LB, PBF-EB, DED-LB,DED-EB, DED-Arc五種金屬增材技術(shù)路線從增材尺寸、效率、適用材料、零件復(fù)雜度、精度、成本、性能、后處理、技術(shù)成熟度等維度進(jìn)行對比，以期為金屬增材制造設(shè)計(jì)和工藝選擇提供參考依據(jù)。
(責(zé)任編輯：admin)
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