3d增材制造的进步

在芝加哥举行的2014年IMTS上，一辆用3d打印零件制造的汽车，因其结果、所使用的机器和运动控制技术以及材料科学的进步而引起了许多人的关注。这辆车本身是由碳纤维增强聚合物制成的，车轮和轮毂盖是使用直接金属工艺印刷的。整个过程耗时44个小时，由40个部分组成。完成后，该车进行了试驾，并获得了大量的媒体关注。

从那时起，3d打印，或增材制造，一直是人们关注的焦点，因为新的发展和改进获得了工业设计师、制造商和具有工程意识的教育者的关注。

3d打印汽车的微型工厂

在IMTS 2014上，辛辛那提公司的大面积增材制造(BAAM)系统被用于生产3d打印汽车。最近，他们向凤凰城的本地汽车公司出售了两个系统，用于他们的微型工厂。BAAM的工作范围高达2.4 x 6 x 2米(8 x 20 x 6英尺)，大型添加剂机器使用辛辛那提激光切割系统的底盘、驱动器和控制作为基础。BAAM是线性电机驱动的，以比现有添加剂机器快200至500倍的速度，一层一层地挤压热塑性塑料来制造零件。

这些微型工厂将在占地4万平方英尺的设施内生产适合高速公路的3d打印汽车、具备上路能力的高档越野车和社区电动汽车，每个工厂每年的产量将达到250辆。客户将参观微型工厂来设计和购买他们的汽车，然后在现场生产。Local Motors计划未来10年在全球开设100家微型工厂。

用于航空航天和医疗行业的3d打印

IDTechEx的一份报告显示，金属3d打印是行业中增长最快的部分，销售额增长高达50%，材料销售额增长超过30%。特别是航空航天和生物医药等高价值、低产量的行业，正在利用3d打印技术，因为打印物品的速度非常快。医疗和航空航天工业都在投资钴、镍和铝等合金，以提供可生产和印刷的多功能性。

最近，通用电气航空公司和法国斯奈克玛公司为空中客车公司和CFM国际公司的LEAP-1A发动机开发了一种发动机。该发动机使用了由高温合金3d打印的燃料喷嘴和从头编织的碳复合材料风扇叶片。该发动机还使用了耐光和耐热陶瓷基复合材料(cmc)的部件。

其结果就是设计出一款既能减少碳排放又更省油的发动机。在医疗行业，3d打印正被用于静态应用，如骨科植入物。它们还被用于制作牙齿、骨骼、复杂结构的模型，甚至用于教育目的的人类心脏模型。设计这些模型的目的是帮助医生准备复杂的手术，为他们提供CT扫描不到的图片。它们在教育环境中也很有用，因为它们给医生提供了一些有形的东西来工作和实验，而不是一个抽象的概念。

工业界对3d打印的兴趣

随着3d打印的成本效益越来越高，制造商对潜在的好处越来越感兴趣。

例如，西门子(Siemens)和惠普(HP)正寻求利用技术更容易地将3d打印从原型设计推进到全面生产利用，并创造出可以用多种材料、多种颜色制成的功能性生产部件。该技术旨在增强打印控制，包括低至体素级的材料特性。(“体素”是一个三维像素。)

西门子PLM软件总裁兼首席执行官Chuck Grindstaff表示:“增材制造技术正在制造业中带来一场工业革命，允许企业使用3d打印来实现产品开发中的创造力和创新。”

Sciaky公司是菲利普斯服务工业公司(PSI)的子公司，已经开发出一种金属3d打印技术，称为IRISS，或层间实时成像和传感系统。IRISS旨在为大型3d打印零件的零件几何形状、机械性能、微观结构和金属化学提供一致的过程控制。该技术实时监控金属沉积过程，并对工艺参数进行调整，以补偿整个制造过程中的变化。Sciaky的EBAM系统设计用于生产从8英寸到8英寸的部件。(203毫米)至19英尺(5.79米)的长度，但也可以制造更小或更大的部件，这取决于应用。

用于教育目的的3d打印机器人

想象一下，一个机器人会玩“西蒙说”，会响应命令，甚至会自拍。在新泽西州泽西城的自由科学中心，人们可以用SARA(史蒂文斯艺术机器人动画)做这些事情，甚至更多。SARA是一个完整的上半身，互动，人类，3d打印机器人。新泽西州霍博肯史蒂文斯理工学院的学生们创造了这个机器人，它可以移动、旋转、举起手臂、捡起物品，还可以摆动手指。

LSC总裁兼首席执行官保罗·霍夫曼(Paul Hoffman)说:“我们的许多客人都是初高中学生，不比史蒂文斯学院的学生年轻多少。史蒂文斯团队(成员)与我们的社区分享他们令人惊叹的工作，这对我们来说特别兴奋，对我们的年轻客人来说也很鼓舞人心。”

基于法国设计师Gael Langevin和他的InMoov开源项目的工作，SARA通过计算机辅助设计(CAD)进行了改造。大约有100个部件，包括关节、“骨头”和机器人的其他机械部件是用聚氯乙烯(PVC)塑料打印的。

史蒂文斯原型物体制造(PROOF)实验室主任Kishore Pochiraju教授与自由科学中心协调了展览，以激励参观该中心的年轻人。Pochiraju说:“我们很高兴能够将史蒂文斯学生的独创性和我们自己的技术的有趣应用带给他们不同的观众。”“我们希望它能激励参观科学中心的一些年轻人对科学和工程教育和职业生涯产生兴趣。”

3d打印的未来

进一步的发展可能会在9月的IMTS 2016上展示。考虑到最近来自工业和教育层面的公司的投资和奉献，AMT的新兴技术中心和其他演示似乎很可能包括3d打印部件的额外进展和增材制造演示，也许是多辆汽车或其他交通工具，作为一项有可能改变制造工艺的技术的下一步。

克里斯Vavra是CFE传媒的制作编辑，控制工程，cvavra@cfemedia.com．

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关键概念

• 加法制造/三维印刷技术不断进步。
• 实时监控并反馈提高大规模印刷金属质量。
• 高端工程有助于鼓励新工程师。

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