当前信息：增材制造是什么意思 3d打印机的原理是什么?

增材制造(Additive Manufacturing，AM)，有个更通俗的名称，3D打印。按照打印的方式，一层层把材料粘合到一起，把设计图上的三维结构制造出来。

3D打印的基本原理不算复杂，在中小学的课外科技课中就很常见，入门级的家用3D打印机价格在千元以内，使用的主要是PLA材料。

PLA是聚乳酸高分子，是一种生物降解塑料，加热到200度左右就融化，通过打印头挤出，塑料涂到平面上变硬，一层层往复运动就可以把3D结构打印出来。

(资料图片仅供参考)

怎么控制打印头？主要是通过切片算法，把3D结构分成一片片的平面结构，通过2个电机，分别控制平面（X和Y轴）和立体（Z轴）的打印头运动，实现打印。这种通过加热一层层制造的方法，叫做“热熔堆积成型技术”（FDM）。因为要一层层打印，速度比较慢，精度也一般。（一般而言，速度和精度成反比，越精细，需要打印的层数越多，也就越慢）

企业级产品用的更多的是是基于光敏树脂的光固化立体造型（SLA），光敏树脂常温下是液体，经过紫外线激光照射后变成固体，通过控制激光一层层从光敏树脂表面硬化不同的形状，这种制作出来的3D结构就像从液体中拿出来的一样，相比于FDM,速度和精度都有很大的提升，但是成本也更高。因为紫外线对人有害，这样的打印设备一般用遮光罩将内部的光学装置给保护起来。

这两种材料基本都是塑料，实际工业生产中，塑料产品通常的加工方法是注塑，也就是基于模具，把加热之后的塑料通过模具挤压成型，这种制造方法工艺成熟，加工速度快，适合工业化大生产。3D打印与此相比并没有成本和速度上的优势，但是3D打印有一个最大的优点就是不依赖于模具，很适合小批量的原型设计和个性化的产品。原型设计，现在桌面级3D打印设备是很多硬件工程师，DIY爱好者的标配，个性化产品的代表比如假牙，义肢等都是典型运用，其他包括鞋，头盔方向的3D打印也有很多创新的项目在发展。

除了塑料之外，3D打印也可以用于粉末（通常是金属）材料，这可能才是3D打印技术含量最高，设备造价最贵的部分。

通过将金属粉比如不锈钢，铝合金，钛合金粉末一层层的通过高强度激光融化在一起，叫选择性激光融化（SLM），强度和硬度符合高强度的工业需求，比如航天发动机、汽车的零部件，这些部件往往结构复杂，对强度，耐高温的要求比较高，类似有选择性激光烧结（SLS）,材料是金属和粘和剂混合合成的，跟前者的区别是，前者是把材料融化，后者是把材料烧结在一起，有一个脱脂（把多余的粘合剂冲掉）和烧制（成型之后再高温处理）的环节。金属粉末的3D打印，伴随激光烧结，经常火花四射，非常有未来科技感。为了保证打印时金属粉不氧化，还需要用氮气等气体将环境封闭起来。

金属等硬度比较高的材料的3D打印，还有一个重要的用途就是模具本身的制造。比如要批量制造塑料件，可以先用硬质材料完成模具的制作，再利用注塑机把塑料件生产出来。

常规金属结构加工，常用技术有CNC（数控机床），冲压（高压把金属在更硬的模具中压制），粉末注射（类似注塑），后两者都依赖模具，所以数控机床才是机械结构加工最通用的方法。数控机床是通过控制刀具用削切等方式（所以，是一种“减材”制造）对金属等材料加工造型的设备，加工过程都是通过编程完成，完全自动化。

金属3D打印现在依旧是数控机床的一种补充，但可能是越来越重要的补充，因为各种创新的，更加智能化的3D打印技术正在发展。更加低价，高精度，快速的3D打印设备层出不穷。