增減材混合制造的研究進展

果春煥，王澤昌，嚴家印，袁 丁，姜風春，王建東，牛中毅

哈爾濱工程大學材料科學與化學工程學院，哈爾濱 150001

增材制造（AM）又被稱為3D打印，是指直接使用疊層堆積方式由計算機輔助設計（CAD）模型構建三維部件的制造工藝.在過去30年中，增材制造已經(jīng)適用于多種材料、尺寸的零部件制造，在多領域得到了廣泛的應用.如今通用電氣（GE）、空客（Airbus）這樣的工業(yè)巨頭已經(jīng)將3D打印技術推向產(chǎn)業(yè)化.主流的增材制造方法包括選擇性激光熔化（SLM），選擇性激光燒結（SLS），熔融沉積建模（FDM），激光工程凈成形（LENS），電弧增材制造（WAAM）和電子束熔化（EBM）等.相對于傳統(tǒng)的數(shù)控加工，壓力加工與鑄造等制造工藝，增材制造在復雜度較高的零件構建上有著巨大的優(yōu)勢；同時，其材料利用率高、成形周期較短，因此增材制造受到經(jīng)常使用高硬度金屬材料并需要進行精密加工的民航工業(yè)以及國防工業(yè)的重點關注.工業(yè)界一度認為這種顛覆性的制造技術會挑戰(zhàn)傳統(tǒng)制造工藝的地位.

然而，隨著人們對增材技術的了解越發(fā)深入，這種工藝的缺點也逐步浮現(xiàn).增材技術利用高能能量源逐點逐層熔化和凝固材料，不可避免地會在相鄰層之間存在臺階效應等負面影響，導致表面質量、尺寸精度較低.因此，增材制造的零件表面精度達不到機加工的水平，而如航空航天領域的精密部件對尺寸公差的要求十分嚴苛，單純依賴增材制造構建的零件難以滿足其精度要求.此外，大規(guī)模生產(chǎn)情景下增……