鋁合金增材制造的發展現狀與展望

常天行 劉 彬 方學偉，3 黃 科 盧秉恒，3

（1 西安交通大學，西安 710049）

（2 北京宇航系統工程研究所，北京 100076）

（3 國家增材制造創新中心，西安 710018）

0 引言

鋁合金作為當今世界上使用最為廣泛的輕質合金，其具有密度輕、彈性好、比強度高、耐腐蝕性良好等優點。在航天領域，材料減重產生的影響往往是提高材料自身抗拉強度、彈性模量、損傷容限所產生影響的3～5倍［1］。而鋁合金構件的應用可以實現飛行器的大幅減重，從而提高飛行器的性能及經濟效益，例如運載火箭每減重1 kg可節省發射費用約2萬美元。

增材制造技術是自20世紀80年代末的快速成型技術發展而來的一種集材料-結構-功能于一體的先進數字化制造技術，其通過逐層累加的方式將數字化設計數據轉變為三維實體零件［2］。金屬增材制造作為增材制造領域的一個分支，其主要通過激光、電子束、離子束、攪拌摩擦等方式，將金屬粉末、絲材、棒材進行重熔并逐層堆積，實現金屬零件的三維成形［2］。相比于傳統的等材和減材加工，金屬增材制造的材料利用率可以超過90%，并實現復雜金屬結構件的快速一體化制造。因此在航天領域，金屬增材制造技術有著極大的發展前景。

本文主要闡述近年來鋁合金增材制造工藝的研究進展，從電弧熔絲增材制造、激光選區熔化以及激光送粉三種具有代表性的金屬增材制造工藝分析鋁合金增材制造的研究現狀及現存問題，并簡要概述目前鋁合金增材制造構件在航天領域的應用現狀。

1 電弧熔絲增材制造

1.1 制造工藝

電弧熔絲增材制造技術（WAAM）是采用電弧熱將金屬絲材逐層熔化堆積的一種金屬增材制造工藝，其設備見圖1。

根據WAAM 工藝熱源特性的不同，可以將其分為熔化極氣體保護焊、鎢極氣體保護焊和等離子體氣體保護焊［3］。另外，冷金屬過渡（CMT）作為一種改進版的GMAW 工藝，憑借著其較低的熱輸入和較好的工藝形貌受到了越來越多的關注和研究。相比于其他的金屬增材制造工藝，WAAM 的成形效率高、制造成本低、成形尺寸不受空間限制，非常適合于大型復雜結構件的一體化制造。但是其成形精度和表面形貌較差，必須經過二次機加工。由于鋁合金具有高反射率的特點，因此相比于以激光作為熱源的增材制造工藝，WAAM 的能量利用率能保持在90%［4］。目前應用于WAAM 工藝的鋁合金材料主要包括2系、4 系、5 系、7 系以及其他一些成分的鋁合金，表1展示了一些近幾年具有代表性的鋁合金WAAM研究。

表1 鋁合金WAAM的研究現狀Tab.1 Research status of aluminum alloy WAAM process

WAAM 主要的工藝參數包括送絲速度、焊接速度、焊接電流、焊接頻率等。這些工藝參數共同決定了WAAM 成形過程中的熱輸入大小和表面形貌，如圖2所示。保護氣流量的大小決定了焊接過程的穩定性以及材料的宏觀形貌［13］。除此之外，為了進一步解決WAAM 工藝成形形貌差、組織不均勻、孔隙多等缺點，一些輔助工藝也被添加進WAAM 的成形過程中，例如層間錘擊強化［14］、激光沖擊強化［15］、外加水冷卻［16］、預熱絲材［17］等。

圖2 送絲速度對WAAM成形的2319鋁合金單道形貌的影響Fig.2 The effect of wire feed speed on the macrostructure of 2319 single pass fabricated by WAAM

在材料方面，基于WAAM 工藝的鋁合金絲材由于受到制絲工藝的限制，研發難度較大，但是仍有部分研究通過改善和開發鋁合金絲材成分來提高試樣性能。例如MORAIS 等［12］人開發了力學性能超越部分商用7 系鋁合金的Al5-Mg3-Zn-Cu 鋁合金。GU等［18］人采用CMT 成形了成分優化后的Al-Cu4.5-Mg1.5鋁合金，經熱處理后其抗拉強度和屈服強度分別達到485 MPa 和399 MPa。另一部分針對材料成分的研究則繞開了絲材制備的難題，通過多絲協同或者是添加異種材料粉末的方式改變試樣的成分組成。例如QI 等［5］人采用雙絲TIG 工藝，同時熔化2319/5087 鋁合金絲材實現與2024 鋁合金同成分的試樣成形。WANG 等［19］人則通過在成形前的上一層表面添加鈦粉來進行成分改進。

1.2 現存挑戰

1.2.1 元素燒損及成分偏析

WAAM 成形過程中，電弧中心的高熱輸入會促使一些低沸點元素的蒸發，造成元素損失，進而影響成形件的微觀組織和力學性能［20］。成形過程中較大的溫度梯度和較大的熔池面積則會導致材料在凝固過程中的成分偏析更加顯著。例如在2219 合金中，隨著銅元素偏析程度的增加，材料的力學性能會發生顯著下降［21］。

1.2.2 表面氧化

WAAM 過程本身并不處于保護氣氛的環境下，因此在WAAM 成形過程中，等離子體產生的熱化學反應會促使氧化鋁的形成［22］。最近的研究指出，WAAM 成形過程中產生的高溫會促使上一層材料表面零散的氧化物轉變成一層白色的氧化層［13］。高熔點的氧化鋁層在增材成形中不會被溶解，因此在后續堆疊時，上一層的氧化層會破碎并進入熔池形成雜質，進而影響材料的微觀組織和力學性能。

1.2.3 微觀孔隙及裂紋

微觀孔隙和裂紋的存在會直接影響材料的密度和力學性能，如圖3所示。孔隙的種類可以分為氫氣孔和工藝過程導致的其他孔隙，前者一般直徑小于100 μm，均勻分布在材料中，后者則尺寸較大并且隨機分布在材料中［23］。氫氣孔的形成主要來自絲材表面的水分、油脂等雜質中的氫元素在絲材熔化過程中形成的氫氣。這些氫氣由于在凝固過程中未及時逸出從而形成了氣孔［23］。工藝過程導致的其他孔隙則主要來自材料自身產生的金屬蒸汽、保護氣氛等氣體［24］。裂紋的出現主要是因為WAAM凝固過程中Al2CuMg等低熔點共晶體的存在，其在凝固時形成局部的凝固收縮，從而形成微觀裂紋［25］。另外，上文提到的氧化物顆粒等雜質也會促進裂紋的萌生。

圖3 WAAM2319鋁合金孔隙及裂紋Fig.3 The pores and crack in the 2319 samples fabricated by WAAM

2 激光選區熔化

2.1 熔化工藝

激光選區熔化（Selective Laser Melting，SLM）是在一個密閉的保護氣氛下，采用激光將鋪放好的金屬粉末按規定路徑逐層燒結，從而成形金屬試樣的工藝（圖4）。對比WAAM，SLM 成形試樣的晶粒更加細小、組織更加均勻，因而其力學性能一般也優于同種材料的WAAM 試樣。但是其成形效率較低，相比之下，WAAM 的沉積速率是SLM 的30 倍左右。除此之外，SLM 工藝的成形尺寸也受到成形腔尺寸的限制。因此SLM 更適合中小尺寸高精度復雜結構件的成形。

圖4 SLM設備原理圖Fig.4 Schematic diagram of SLM equipments

SLM 的主要工藝參數包括掃描速度、掃描間距、掃描層厚、激光能量、顆粒直徑［26］等。掃描速度、掃描間距、掃描層厚和激光能量決定了材料的能量密度［27］。顆粒直徑則主要影響材料成形過程的穩定性［28］。一些輔助工藝也被應用于SLM 成形試樣來進一步改善其微觀組織和力學性能，例如采用激光沖擊強化［29］和熱等靜壓［30］的方式改善試樣孔隙率，從而提高材料的力學性能。

相比于WAAM，以金屬粉末作為原材料的特點給SLM工藝中的材料成分設計提供了便利，微量元素對SLM鋁合金試樣微觀組織和力學性能的影響也成為了一個研究熱點。例如LEI等［31］人研究了鈧、鋯的添加對7075鋁合金性能的影響。DYNIN等［32］人則研發了一種Al-10Si-0.9Cu-0.7Mg-0.3Zr-0.3Ce鋁合金材料，其SLM試樣經T6熱處理后，抗拉強度超過390 MPa，屈服強度超過330 MPa，延伸率超過6%。

2.2 現存挑戰

2.2.1 元素燒損

雖然SLM 的熱輸入相比于WAAM 要小得多，但是由于元素之間物理性質的差異，在SLM 過程中也會發生元素燒損，導致材料力學性能的下降。在400 ℃時，鎂元素的蒸汽氣壓（3.6×10-1Pa）比鋁元素（2.9×10-14Pa）高出13 個數量級［28］。因此在SLM 成形過程中鎂元素蒸汽的快速膨脹會對熔池形成較大的回彈壓力，從而吹走熔池周圍的未熔化顆粒并影響成形過程的穩定性［33］。另外，成形過程產生的飛濺會導致材料表面形成孔隙，進而影響材料的表面形貌以及力學性能［33］。

2.2.2 氧化

SLM 成形過程雖然是在密閉的惰性氣體的保護下進行的，但是仍會有0.1%的空氣，而腔內的粉末原料間也會殘留少量氧氣。這些夾雜的氧氣會和腔內的鋁等元素反應形成氧化鋁，如圖5所示。在SLM成形過程中，粉末表面氧化物的存在會妨礙粉末的熔化過程，并影響成形層與上一層之間的冶金結合［34］。和WAAM 類似，這些氧化物會在成形過程中破碎進入熔池，促進SLM 試樣內的裂紋萌生并降低力學性能［35］。

圖5 SLM成形AlSi10Mg中的氧化Fig.5 The oxidation in the AlSi10Mg fabricated by SLM

2.3 微觀孔隙及裂紋

根據孔隙的形狀和成形機制，可以將SLM 中的孔隙分為球形的氣孔和不規則形狀的匙孔［36］。前者的形成是由于金屬粉末表面殘余的水分等雜質，在成形過程中產生的氫氣未能及時逸出導致的［37］。后者則是因為熔化不充分而產生，其內部一般存在著未熔融顆粒［38］，如圖6所示。

圖6 SLM鋁合金試樣中的孔隙和未熔顆粒Fig.6 The pore and unmelted particle in the aluminum alloys fabricated by SLM

鋁合金粉末具有高激光反射率以及高熱導率，這就導致了鋁粉在凝固時具有快速熱耗散的特點。而鋁粉自身的流動性差，因此容易因為激光能量密度不足使得材料熔化不充分，從而導致匙孔的形成［39］。試樣內部的氧化物也有可能會導致這種孔隙的出現［40］。一般會提高激光能量來克服熱耗散過快導致的匙孔，但是這也會導致鋁合金的凝固區間增大，容易產生因凝固收縮而導致的凝固裂紋。

2.4 球化現象

球化現象指液體金屬表面在重力、氣體、固體基體的影響下收縮成球狀，從而獲得金屬液體和其接觸的介質之間的最小的表面能［41］。球化現象的出現主要是由于材料自身的潤濕性較差或者是成形過程中出現的熔滴飛濺現象。在SLM成形過程中，當由于激光能量密度較小導致下半部已成形層的重熔部分體積較小，或者是發生飛濺導致熔液轉移時，上半部的熔融粉末部分的熔液體積就會增大。當體積超過材料自身潤濕性所允許的極限時，球化現象就會出現［42］。球化現象會導致材料成形不均勻，從而影響材料的表面粗糙度并且產生孔隙。另外，球化現象導致的材料表面的凸起也會損壞刮刀表面，影響刮刀的使用壽命［43］。

3 激光熔化沉積

3.1 制造工藝

激光熔化沉積（Laser Melted Deposition，LMD［44］/Direct Laser Deposition，DLD［45］）是以激光束為熱源，將金屬粉末/絲材直接沉積在基板上，并通過移動基板實現零件的三維成形［45］，如圖7所示。隨著LMD 技術的發展，基于絲材的激光熔化沉積技術逐漸從LMD 中分離，常被稱作激光熔絲增材制造［46］或者是基于絲材的激光金屬增材制造技術［47］。因此此處所講的LMD工藝一般專指以金屬粉末為原料。

圖7 激光送粉工藝的原理示意圖Fig.7 Schematic diagram of LMD process

相比于SLM，LMD 成形精度較低，一般需要二次加工。且由于缺少粉末床的支撐，LMD 在成形懸臂結構時不如SLM 便利［45］。相比于WAAM，其優點是成品表面質量和成形精度較高、適用于復雜結構件、材料致密度高、成分均勻。另外，由于LMD的工藝特點，其可以通過激光熔覆的方式進行表面修復以及零件修復和鍍層［48］，并且通過同軸送粉工藝，LMD 可以在成形過程中直接實現材料的混合［49］。目前針對鋁合金LMD的部分研究內容如表2所示。

表2 鋁合金LMD的研究現狀Tab.2 Research statue of aluminum alloy LMD process

激光熔化沉積技術的工藝參數主要包括激光功率、掃描速度、送料速度、光斑直徑、掃描間距、保護氣流量等。這些工藝參數共同決定了成形過程中的熱輸入大小和過程穩定性。而改變掃描間距［56］和掃描路徑［57］可以調節成品表面質量，減少后期加工時間。為了減少工藝過程復雜熱歷史的影響并提高試樣的力學性能，一些輔助工藝也被加入LMD的成形過程中。例如LV等［58人］則采用525 ℃固溶2 h 的后熱處理工藝，使AlSi10Mg的拉伸性能從292 MPa提升至342 MPa。除此之外，在其他材料上使用過的基板預熱、激光重熔等輔助工藝在鋁合金LMD工藝上也具有潛在的應用價值。在材料方面，LMD工藝和SLM工藝類似，可以通過在粉末中加入不同的強化顆粒來提高材料力學性能，例如XI等［50］人通過加入2%SiC強化顆粒，使AlSi10Mg成品拉伸強度提高29.9%。

3.2 現存挑戰

3.2.1 微觀孔隙及裂紋

LMD 中的孔隙可以根據分布位置不同可以分為層內孔隙和層間孔隙［44］。

層內孔隙一般是由于材料中低熔點元素的蒸發［59］以及粉末送入過程中吸附或者隨紊流卷入的保護氣體［60］。層間孔隙一般是由于熱輸入不夠或者是送粉速率過高導致的未熔融孔隙［58，60］。除此之外，與前兩種工藝相同的氫氣孔則是主要出現在LMD試樣的層間區域［44］。裂紋的出現主要是因為材料成形過程中，由于復雜熱歷史等原因導致的殘余應力在超過材料強度極限時，促使了裂紋在氣孔、未熔合、夾雜區域產生［61］，如圖8所示。

圖8 LMD中的未熔缺陷和裂紋Fig.8 The unmelted defect and cracks in LMD

3.2.2 微觀組織不均勻

由于激光熔化沉積成形過程中產生的高溫度梯度等特點，在凝固過程中會出現不均勻的微觀組織分布，進而導致力學性能的區域分布差異和各向異性。例如在AlSi10Mg 打印過程中，從底部區域到頂部區域出現的微觀組織從包晶變化到柱狀樹枝晶至發散樹枝晶，從而導致材料硬度產生梯度變化，從121 HV 降至101 HV，影響試樣的宏觀力學性能［56］。CHEN 等［51］人則關注到了溫度梯度和重熔共同導致的試樣內部的強織構現象，并且由于沉積方向上微觀組織的差異，導致了底部試樣的抗拉強度比中部和頂部試樣低了約30 MPa。

4 鋁合金金屬增材制造在航天領域的應用

近年來，隨著航天技術的快速發展，航天飛行器的結構趨向于復雜化、整體化、輕量化、個性化。采用傳統加工工藝往往面臨著制造工序繁雜，材料耗損嚴重等問題。增材制造技術的應用可以實現小批量、定制化零件的高效、低成本、短流程制造，縮短零件的交付周期和制造成本，加快零件的實裝速度。配合拓撲優化以及點陣結構，可以實現零件的進一步減重。另外，結合三維重構等技術，增材制造工藝可直接用于零件修復以及現有零件的再制造，減少了備用零件的倉儲、運輸等管理成本，解決了航天零部件維護保養的高昂成本問題。

4.1 國外發展情況

國外的增材制造發展較早，在2013年，美國的NASA 便已經開始涉足增材制造領域。其在太空金屬增材制造領域與Ultra Tech Machinery 公司、Fabrisonic 公司、Made in Space 公司以及Techshot 公司合作，致力于研發面向航天領域的，包括超聲增材制造，電弧增材制造等在內的金屬增材制造工藝。2017年，美國的Blue origin 研發的BE-4 火箭引擎增壓泵選用了SLM 成形的鋁合金殼體。2019年，美國的休斯研究實驗室向NASA 銷售了其開發的新型7A77 高強3D 打印鋁合金粉末。歐洲方面，Thales Alenia Space 宇航公司于2015年開始利用3D 打印進行衛星部件制造，2016年該公司和法國Poly-Shape SAS 3D打印服務公司共同為韓國通信衛星Koreasat-5A 和Koreasat-7 提供增材制造鋁合金天線基座支架，用于與地面基地通信，天線支架采用SLM 技術制造［62］。2019年Thales Alenia Space 對Spacebus Neo平臺電信衛星中的組件使用SLM技術生產，包括4個鋁制反作用輪支架以及4 個鋁合金天線展開和指向機構（ADPM）支架，新的結構件性能得到提升并且減重30%。德國的HILPER等［63］人，采用SLM工藝制造了運用于星載光學系統上的AlSi40 鏡面，可用于光譜儀等光學系統。瑞典的RUAG Space 公司采用SLM 工藝，成形了星體跟蹤器支架、LEROS 發動機支架等AlSi10Mg 鋁合金構件。歐洲Astrium 公司則采用LAM 技術整體成形EurostarE3000 衛星平臺的遙測/遙控天線鋁合金安裝支架，減重35%［62］。此外，歐洲航天局（ESA）的PROBA-3衛星的天線系統中包含一種3D 打印鋁合金螺旋式天線，該天線由SENER Aeroespacial制造并已經通過飛行認可。

4.2 國內發展現狀

針對航天鋁合金增材制造結構件，國內多所高校及科研機構開展研究及應用。

首都航天機械有限公司、北京航星機器制造公司及華中科技大學等單位，針對航天領域的鋁合金管路支架，殼體、框梁以及網格結構等進行了應用試制［64］。上海航天設備制造總廠有限公司則成功實現了2A14 和2219 等鋁合金材料的攪拌摩擦焊增材制造技術［65］。2016年清華大學對面向低軌定位載荷的鋁合金喇叭天線的增材制造方法開展了研究，通過SLM 增材制造工藝與設計方式使天線質量降低了2/3［66］。2018年5月21日，嫦娥四號中繼星“鵲橋”成功發射，北京衛星制造廠有限公司采用SLM 工藝技術驗證并進行結構拓撲優化的包括衛星斜動量輪支架在內的多個復雜形狀鋁合金結構件應用其中。2019年8月，捷龍一號遙一火箭將“千乘一號01 星”衛星送入預定軌道，中國空間技術研究院總體部機械系統事業部與西安鉑力特對千乘一號整星結構采用面向增材制造的輕量化三維點陣結構設計方法進行設計，并通過鋁合金增材制造技術一體化制備。2020年發射的天問一號變推力發動機中部分鋁合金零件也采用了3D 打印技術。華中科技大學的高煉玲等［67］人采用電弧熔絲增材制造工藝成功成形了5356鋁合金運載火箭過渡端框樣件。2021年1月，中國國家增材制造創新中心、西安交通大學盧秉恒院士團隊利用電弧熔絲增減材一體化制造技術，克服了多路打印的運動控制、大尺寸結構件打印的變形與應力調控等難題，制造出世界上首件10 m 級高強鋁合金重型運載火箭連接環樣件（圖9）。

圖9 10 m級高強鋁合金重型運載火箭連接環樣件Fig.9 10 m class high strength aluminum alloy heavy carrier rocket connection ring sample

5 現存挑戰及未來發展趨勢

金屬增材制造憑借其高材料利用率、高自由度等特點，在航天領域中有著傳統加工無法替代的優勢。尤其是針對小批量的復雜高精度零件、大尺寸的復雜薄壁結構件等航天裝備。鋁合金增材制造工藝在航天領域的應用可以提高材料利用率、降低生產和維護成本、提高零件的設計自由度、縮短零件的研發周期，促進航天裝備的升級換代。但是目前鋁合金增材制造工藝仍沒有達到傳統加工的技術成熟度、缺乏標準化的質量管理體系、缺乏完善的配套軟硬件設施，未來仍具有較大的發展空間。

5.1 研發及優化增材制造工藝

相比于傳統工藝，金屬增材制造工藝誕生較晚，研發及應用時間短，因此無法避免地存在工藝成熟性低的問題。除了上文提及的各工藝現有的工藝缺陷外，還存在著工藝重復性差、零件性能一致性差等問題。并且目前仍缺少針對增材制造成形過程以及成形構件質量評定的相關標準，這極大的限制了現階段增材制造技術的工程應用。

優化工藝一方面是需要進一步改善現有的鋁合金增材制造工藝，降低孔隙率、元素燒損、氧化等鋁合金增材制造現有缺陷對材料性能的影響。結合航天零件的特殊性能需求，例如高疲勞壽命、單向拉伸性能等，設計研發專屬增材制造工藝。另一方面需要結合熱等靜壓、層間錘擊、后熱處理等輔助工藝，形成完整的增材制造工藝鏈。加強最終成形構件的質量穩定性，提高成品率。除此之外，研究現有等材、減材工藝與增材制造工藝的復合效果。通過優勢互補，充分發揮增材制造自身特點。利用成熟的傳統機加工藝，解決增材制造表面質量低、組織不均勻、質量不穩定等問題。通過增減材復合制造實現復雜高性能零件的一體化成形。

5.2 研發新型增材制造鋁合金原材料

針對增材制造鋁合金原材料的研發可以分為兩個方面。一是開發增材制造工藝專屬絲材、粉材。以金屬絲材為例，目前絕大部分絲材增材制造工藝使用的材料為傳統的焊接絲材，工藝適配性差，無法針對性的解決增材制造過程中的元素損失、熱裂、氣孔、力學性能各向異性等問題。另外，現有的金屬材料，大部分是基于適應鑄鍛焊等傳統工藝為目的進行的成分設計，但這并不意味著其可以完美適應增材制造工藝快速且復雜變化的熱歷史特點。從材料源頭解決部分增材制造工藝缺陷可以有效的提高增材制造工藝的成形質量。另一方面是研究新型鋁合金材料，針對航天領域構件輕質高強、耐高溫、耐低溫等特殊需求，開發適用于增材制造的鋁鋰合金等新型鋁合金材料。針對零件修復，開發適配性強的多用途鋁合金修復材料，實現一種鋁合金材料修復多種牌號鋁合金。加強增材制造工藝的應急修復能力，降低零件的修復成本。

5.3 研發適用于航天裝備零部件成形的增材制造和在線監測裝備

隨著增材制造工藝的發展，增材制造裝備也在不斷的更迭換代。但是目前大部分金屬增材制造裝備集中在激光選區熔化工藝，而像電弧熔絲增材制造設備，部分科研及企業單位仍在使用自主搭建的工藝平臺。尤其是面對航天領域的大型結構件，目前仍沒有合適的增材制造成形設備。研發成熟的工藝成形設備以及配套的工藝軟件是面向企業應用必須解決的一環。另一方面，針對成形過程的在線監測是確保增材制造構件質量的必要手段。采用激光、紅外、超聲、X 射線等監測手段，多方位監測成形過程中的溫度場、應力場等物理場。檢測成形構件內部孔隙、裂紋、元素燒損等缺陷。通過監測數據的反饋，優化和改進成形工藝，并在零件出現嚴重質量缺陷時及時停產止損。

5.4 研發太空增材制造技術

太空增材制造是具有顛覆性引領性質的重大研究方向之一［68］。通過將制造搬入太空，可以有效節省空間運輸成本。太空中微重力、高真空、超低溫等特殊條件，可以簡化增材制造環境的搭建成本以及零件的制造成本。太空在軌增材制造以及地外行星表面增材制造的實現，可以有效解決在軌飛行器以及太空基地的制造、維護問題。但是，太空的特殊環境也讓太空增材制造技術的發展面臨諸多挑戰。例如微重力環境下無法實現粉末床熔融增材制造技術，而直接能量沉積技術也面臨著表面張力影響、熱環境差異、公差疊加等問題［69］。做完即用的模式給太空增材制造的后處理、過程監測及質量檢測環節提出了更加嚴格的要求。受限于太空實驗的成本，太空增材制造過程的建模和仿真技術的發展也是研發太空增材制造技術必不可少的一環。