金屬增材制造工藝的發(fā)展與技術(shù)綜述

來(lái)源：江蘇激光聯(lián)盟

如今,，客戶的需求是動(dòng)態(tài)變化的,，行業(yè)正朝著定制化的終端用戶產(chǎn)品的制造方向發(fā)展,，市場(chǎng)的波動(dòng)非常難以預(yù)測(cè),。這要求生產(chǎn)行業(yè)轉(zhuǎn)向瞬時(shí)產(chǎn)品開發(fā)戰(zhàn)略,，即在最短的交貨時(shí)間內(nèi)交付產(chǎn)品，而不損害質(zhì)量和準(zhǔn)確性,。直接金屬沉積就是這樣一種不斷發(fā)展的增材制造技術(shù),，它的應(yīng)用范圍從快速成型到實(shí)時(shí)工業(yè)部件的生產(chǎn)。

此外,，該工藝非常適合即時(shí)制造,，即按需生產(chǎn)零件，同時(shí)提供降低成本,、能源消耗和碳足跡的潛力,。這種先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展大大減少了制造約束，大大提高了產(chǎn)品的多功能性,。本文從粉末床融合和金屬直接沉積兩方面對(duì)金屬增材制造(MAM)技術(shù)的發(fā)展,、現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)進(jìn)行了綜述。此外,，本文還對(duì)金屬增材制造的各種變體及其工藝機(jī)理,、優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)行了探討。最后采用時(shí)間成本三角法分析了工藝的效率,，并對(duì)其機(jī)械性能進(jìn)行了綜合比較,。該檢討將增進(jìn)對(duì)MAM的基本認(rèn)識(shí)，從而擴(kuò)大研究和發(fā)展的范圍,。

1.介紹
在20世紀(jì)80年代早期,，第一種以逐層制造技術(shù)創(chuàng)建三維物體的形式被開發(fā)出來(lái)，這被稱為快速原型(RP),。固體,、液體和粉末是主要用于快速成型的三種原材料的變體。隨著材料用途的擴(kuò)大,，AM工藝的多樣化應(yīng)用導(dǎo)致了金屬零件的直接制造,，同時(shí)滿足了客戶在幾何精度和物理機(jī)械性能方面的要求。高精度,、高精度的復(fù)雜零件幾何形狀的加工是定制零件生產(chǎn)的關(guān)鍵,。為了解決這一問(wèn)題，一種名為金屬增材制造(MAM)的新興技術(shù)被廣泛應(yīng)用,，為制造領(lǐng)域帶來(lái)了廣泛的新可能性,。此外，最近在建�,？茖W(xué),，制造和材料加工導(dǎo)致AM的重點(diǎn)從快速成型轉(zhuǎn)向直接生產(chǎn)金屬零件。

20世紀(jì)80年代初,，CarlDeckard開發(fā)并申請(qǐng)專利的選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù),，可以打印出使用多種材料的物體，如塑料,、玻璃,、陶瓷，甚至金屬,，被稱為直接金屬激光燒結(jié),。這使得它成為原型和最終產(chǎn)品生產(chǎn)的流行過(guò)程。在20世紀(jì)90年代后期,，激光燒結(jié)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于直接制造金屬零件,。首先，在1994年,，光電系統(tǒng)公司(EOS)展示了他們的EOSINT 160機(jī)器原型,，它基于直接金屬激光燒結(jié)技術(shù)(DMLS)操作,。后來(lái)，EOS公司將EOSINT 250機(jī)商業(yè)化投放市場(chǎng),，實(shí)現(xiàn)了金屬零件的快速生產(chǎn),。根據(jù)ASTM, MAM被定義為“一種從3D CAD模型數(shù)據(jù)，通常以一層一層的方式制造組件的過(guò)程,，而不是減材制造過(guò)程”,。MAM工藝是一種無(wú)工具的制造方法，具有多種多樣的零件生產(chǎn),、最小的人機(jī)交互和減少設(shè)計(jì)周期等顯著優(yōu)勢(shì),。因此，該工藝發(fā)展成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)金屬組件生產(chǎn)的綜合研究領(lǐng)域,。

結(jié)合金屬沉積(BMD)擠出機(jī),。

BMD是一種以擠壓為基礎(chǔ)的金屬AM工藝，其中金屬組件是由粉末填充的熱塑性介質(zhì)擠壓而成,。BMD技術(shù)使用STL文件和本地CAD文件作為輸入,。一旦文件被處理，該部件是用金屬粉末和粘合劑(蠟和聚合物粘合劑)制備的加熱金屬棒擠壓而成,。一旦印刷,，粘合劑被去除，通過(guò)粘合過(guò)程,，然后燒結(jié),，導(dǎo)致金屬顆粒致密。該工藝使用兩種擠出機(jī),，一種擠出金屬棒作為實(shí)際部件,，另一種擠出陶瓷界面介質(zhì)棒，用于在構(gòu)建腔內(nèi)分離多個(gè)部件,，構(gòu)建支撐等,。微波輔助燒結(jié)工藝使零件的燒結(jié)速度更快。BMD的優(yōu)點(diǎn)是在印刷過(guò)程中不使用任何熱源,，因此不會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力,。印刷之后是在熔爐中燒結(jié)，涉及緩慢均勻加熱和最小的應(yīng)力產(chǎn)生,。此外,，支架結(jié)構(gòu)拆卸非常容易，不需要加工,。BMD是一個(gè)比BJ更快的過(guò)程,。另一方面，該工藝不會(huì)產(chǎn)生全密度零件，需要后處理燒結(jié)來(lái)提高強(qiáng)度,。Desktop Metal將BMD商業(yè)化(上圖),。

金屬增材制造具有制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的高能力，這是很難或甚至不可能通過(guò)傳統(tǒng)制造技術(shù)制造的,。MAM的獨(dú)特之處在于,，它能夠直接從3D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)模型制造定制零件，而不需要昂貴的模具系統(tǒng),。此外，MAM可以根據(jù)需求生產(chǎn)零件,，同時(shí)減少備件的庫(kù)存,。除此之外，關(guān)鍵的或過(guò)時(shí)的組件的交貨時(shí)間也大大減少使用MAM,。

值得注意的是,，MAM的顯著亮點(diǎn)是單位零件成本，與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比,，它幾乎是恒定的,。幾乎每一種傳統(tǒng)的制造方法，如鑄造,、成形等,，在單位零件分析成本上變得更便宜。但是,，對(duì)于小批量生產(chǎn)來(lái)說(shuō),，它們執(zhí)行起來(lái)非常昂貴。這主要是由于制造一個(gè)單位零件所需的管理費(fèi)用和成本之間的差異,。在MAM過(guò)程中,，幾乎沒(méi)有間接成本，因?yàn)樗鼉?yōu)化了高度先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù),。MAM是一種成本效益高的技術(shù),，它更適合制造低、中批量生產(chǎn)的零件,�,；�于這些原因，MAM被廣泛接受,，并被公認(rèn)為航空航天,、汽車、醫(yī)療和能源領(lǐng)域高性能部件設(shè)計(jì)和制造的新范例,。

這篇綜述文章的主要目的有兩個(gè)方面,。第一個(gè)是提供MAM技術(shù)的發(fā)展，特別是在固體、液體,、線材和粉末技術(shù)的原理和功能方面,。此外，還討論了各工藝的機(jī)械性能,、工藝潛力和質(zhì)量方面的問(wèn)題,。第二步是根據(jù)時(shí)間-成本-質(zhì)量三角形來(lái)比較各種工藝參數(shù)。

2.MAM的歷史與演變
AM工藝在快速零件生產(chǎn)中提供了顯著的優(yōu)勢(shì),，也提供了無(wú)與倫比的設(shè)計(jì)自由度,，可以用多種可用材料制造單個(gè)組件或多個(gè)組件。Terry Wohlers和Tim Gornet簡(jiǎn)要介紹了MAM工藝的發(fā)展,，其中立體光刻(SL)商業(yè)化用于生產(chǎn)工業(yè)部件,，其中該技術(shù)使用激光源有效地固化UV光敏液體聚合物薄層，主要用于原型制造,。SLA-1是世界上第一個(gè)由3D系統(tǒng)在1987年年開發(fā)和商業(yè)化的立體光刻系統(tǒng),。后來(lái)，許多組織發(fā)展了他們的立體光刻系統(tǒng),，并將其引入商業(yè)市場(chǎng),。EOS和3D系統(tǒng)在其他組織的立體光刻系統(tǒng)的發(fā)展中發(fā)揮了主導(dǎo)作用。STEREOS 400是在20世紀(jì)90年代由EOS[5]開發(fā)和銷售的,。Quadrax在此期間還推出了Mark 1000 SL系統(tǒng),，該系統(tǒng)使用可見(jiàn)光樹脂聚合物材料來(lái)制造原型部件。

金屬沉積工藝制備的不同厚度泡沫鎳樣品的SEM圖像:(a)鎳層較薄;(b)較厚的鎳層,。

金屬沉積型多孔金屬是通過(guò)在開孔聚合物泡沫上沉積原子金屬,，然后消除聚合物和燒結(jié)來(lái)創(chuàng)建的。這些金屬的主要特征包括連接孔,、高孔隙率和三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),。多孔材料是一類非常重要的多孔金屬材料，是一種性能優(yōu)良的新型功能結(jié)構(gòu)一體化材料,。在一定條件下使用,，其優(yōu)點(diǎn)是密度低、孔隙率高,、比表面積大,、孔隙連通性好、結(jié)構(gòu)均勻,，這是其他類型的多孔金屬難以達(dá)到的,。但這一特性也對(duì)金屬沉積型多孔金屬的強(qiáng)度產(chǎn)生了一定的限制。這些材料首先在20世紀(jì)70年代被制造和利用,，然后,，在80年代,，它們被迅速開發(fā)用于各種各樣的應(yīng)用和需求。目前,，許多國(guó)家都在大規(guī)模生產(chǎn)這些多孔材料,，鎳和銅泡沫產(chǎn)品通常是通過(guò)電沉積工藝生產(chǎn)的。這種金屬泡沫如上圖所示,。

金屬零件的調(diào)質(zhì)技術(shù)是在20世紀(jì)90年代初發(fā)展起來(lái)的,。第一步是EOS組織與Electrolux研發(fā)公司達(dá)成合作協(xié)議，共同開發(fā)DMLS技術(shù),。這次合作在EOSINT m160的商業(yè)化中達(dá)到了頂峰,，這是第一個(gè)直接用于金屬組件的增材制造。后來(lái),，三種新的AM技術(shù),，包括Stratasys的熔融沉積建模(FDM)、Cubital的固體地面固化(SGC)和Helisys的層壓物體制造(LOM),，在1991年被商業(yè)化。FDM工藝以長(zhǎng)絲的形式擠出熱塑性材料,，從而以一層一層的方式生產(chǎn)零件,。SGC是一種使用液體光致聚合物構(gòu)建3D結(jié)構(gòu)的過(guò)程，這與立體光刻技術(shù)相似,，通常被稱為“士兵”,。LOM技術(shù)通過(guò)使用數(shù)字引導(dǎo)激光源將薄板材料或金屬箔層綁定在一起，以制造三維金屬零件,。

DTM現(xiàn)在是3D系統(tǒng)的一部分,，Solidform系統(tǒng)在1992年引入了SLS。該技術(shù)利用激光束作為熱源,，將粉末材料熔化,。1993年，麻省理工學(xué)院開發(fā)了直接鑄殼(DSPC)技術(shù)并獲得專利,，該技術(shù)也被Soligen technologies商業(yè)化,。此外，在這個(gè)時(shí)期,，Denken的SL推出了固態(tài)激光系統(tǒng),。EOS于1994年展示了其原型機(jī)EOSINT M160，其功能基于DLMS技術(shù),。后來(lái),，EOS組織在1995年推出了EOSINT M25O系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有制造金屬部件的能力,。Startasys和IBM Watson研究中心在1996年開發(fā)了這臺(tái)生成機(jī),，它利用材料擠壓過(guò)程的原理來(lái)制造定制的部件。此外，在此期間,，Z-Corp推出了Z402 3D打印機(jī),，該打印機(jī)使用淀粉和石膏基粉末材料和水基液體粘合劑制作3D模型。一個(gè)名為“AeroMet”的組織成立于1997年,，開發(fā)了一種激光增材制造系統(tǒng),，通過(guò)使用高功率激光源來(lái)加工各種粉末材料(特別是粉末鈦合金)。1998年,，美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種基于金屬粉末的技術(shù),，稱為激光工程凈整形(LENS)，該技術(shù)后來(lái)被“Optomec”商業(yè)化,。Optomec公司于1998年推出了基于粉末-激光相互作用的AM系統(tǒng),，該系統(tǒng)采用粉末注入激光能量沉積技術(shù)。后來(lái),，像Trumpf和DMG這樣的商業(yè)制造商在接下來(lái)的20年里在DED技術(shù)的開發(fā)中發(fā)揮了主導(dǎo)作用,。

后來(lái)，1999年,，總部位于德國(guó)的Roders公司推出了可控金屬堆焊(CMB)機(jī)器,，這是由德國(guó)Fraunhofer研究所開發(fā)的。此外,，在此期間,，Extrude Hone組織(現(xiàn)在的Ex One)開發(fā)并商業(yè)化了Pro-metal快速模具系統(tǒng)RTS-300，該系統(tǒng)主要用于制造金屬部件和昂貴的工具,。2001年,，F(xiàn)ockele 和Schwarze一家德國(guó)公司在Fraunhofer研究所開發(fā)了以鋼粉為基礎(chǔ)的選擇性激光熔化系統(tǒng)。此外,，CONCEPT LASER公司開發(fā)了激光固化技術(shù),，以最小的材料浪費(fèi)制造3D組件。此外,，瑞典的ARCAM公司開發(fā)并商業(yè)化了電子束粉末床融合技術(shù),，該技術(shù)使用高功率電子束源來(lái)制造定制的金屬部件。2003年,，通快將粉末床熔合(PBF)技術(shù)商業(yè)化,，利用激光能量直接熔合金屬合金。在同一時(shí)期,，索尼精密技術(shù),，一家美國(guó)公司，引進(jìn)立體光刻技術(shù)在快速零件生產(chǎn),。后來(lái),，Solidscape引入了T612系統(tǒng),，該系統(tǒng)主要用于熔模鑄造工藝中制造蠟?zāi)！?br />
EOS在2006年推出了EOSINTM270機(jī)器,，有能力制造鈷鉻粉末材料為基礎(chǔ)的部件,。在那之后，一個(gè)名為Norsk Titanium的組織在2007年開發(fā)了一種快速等離子體沉積技術(shù)(RPD),，這是一種從傳統(tǒng)等離子弧焊演變而來(lái)的AM技術(shù)的改進(jìn)形式,。這種RPD技術(shù)主要應(yīng)用于飛機(jī)和航天工業(yè)。在此期間,，ARCAM和EOS分別向美國(guó)市場(chǎng)推出了A2電子束熔煉(EBM)機(jī)和Formiga P100激光燒結(jié)系統(tǒng),。后來(lái)，“OBJET GEOMETRIES”在2008年推出了基于多噴射矩陣技術(shù)的多材料Connex500 3D打印機(jī),。此外,，在同一時(shí)期，MTT在英國(guó)2008年的一次活動(dòng)中商業(yè)化了選擇性激光熔化機(jī)(SLM),， SLM 250-300,。后來(lái)，EOS和Cookson貴金屬公司開發(fā)了EOS- m2012年推出系列機(jī)器,，采用貴金屬合金制作首飾,。此后，在2015年初,，許多上市AM公司的市值明顯下降,。盡管如此,，以金屬為基礎(chǔ)的PBF系統(tǒng)在航空,、能源、天然氣和石油行業(yè)仍然表現(xiàn)強(qiáng)勁,。

Desktop Metal和惠普于2016年進(jìn)入商業(yè)市場(chǎng),，并將金屬粘結(jié)劑噴射技術(shù)(BJT)商業(yè)化。金屬BJT系統(tǒng)于2019年安裝在測(cè)試客戶階段,。同時(shí),，在這段時(shí)間內(nèi)，ge航空意識(shí)到了PBF-EB的潛在潛力,，并投資了更多的系統(tǒng)來(lái)制造定制的飛機(jī)部件,。在2020年，珠寶和裝飾領(lǐng)域已經(jīng)結(jié)合了AM技術(shù),，PBF-LB,，以經(jīng)濟(jì)的角度制造定制珠寶設(shè)計(jì)。此外,，奧地利的TU GRAZ公司引入了一種新的MAM技術(shù),，稱為基于led的金屬增材制造,，幫助解決了兩個(gè)主要的問(wèn)題，即大批量金屬組件生產(chǎn)的時(shí)間消耗和組件的手動(dòng)返工,。這些問(wèn)題通過(guò)采用LED光源的金屬粉末靶熔化技術(shù)得到解決,。圖1清楚地說(shuō)明了上述MAM過(guò)程的歷史和演變。

圖1 MAM過(guò)程的歷史與發(fā)展,。

3.MAM技術(shù)綜述
如前所述,，客戶對(duì)產(chǎn)品的需求在產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品尺寸,、產(chǎn)品形狀,、產(chǎn)品制造交貨期等方面都有所增加�,？蛻舻年P(guān)鍵要求是在最短的制造時(shí)間內(nèi)提供高質(zhì)量的定制產(chǎn)品,。這導(dǎo)致了AM的快速發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)后來(lái)演變成了MAM。根據(jù)原料的不同,，MAM分為液態(tài)AM,、固態(tài)AM、線狀A(yù)M和粉狀A(yù)M四種,，如圖2所示,。表1比較了MAM過(guò)程的性質(zhì)、優(yōu)勢(shì),、機(jī)制和獨(dú)特特征,。

圖2 基于原料的MAM工藝分類。

表1 MAM過(guò)程的過(guò)程性質(zhì)比較,。

4.工藝參數(shù)及機(jī)械性能比較
如前所述,，要生產(chǎn)的產(chǎn)品需要考慮許多關(guān)鍵參數(shù)。它包括產(chǎn)品尺寸,、產(chǎn)品形狀,、產(chǎn)品幾何形狀和產(chǎn)品材質(zhì)。在所有的制造行業(yè)中,，在產(chǎn)品制造開始之前,，過(guò)程的潛力或能力都被清楚地詳細(xì)地研究過(guò)。這些制造過(guò)程本質(zhì)上是動(dòng)態(tài)的,，因此有必要根據(jù)產(chǎn)品特性進(jìn)行優(yōu)化,。同樣，它也在MAM工業(yè)中進(jìn)行,。所有的MAM過(guò)程都有其自身隱藏的潛能或能力,，因此有必要了解每個(gè)過(guò)程的潛能。

4.1 Time-Cost-Quality三角形
為了清楚地了解每個(gè)金屬添加劑工藝的潛在潛力,，首選時(shí)間-成本-質(zhì)量三角,，即項(xiàng)目管理三角,，來(lái)分析和比較每個(gè)工藝的能力，如圖3所示,。根據(jù)每種工藝的質(zhì)量特征,、零件成型率和微觀結(jié)構(gòu)特征對(duì)其進(jìn)行比較是非常必要的。此外,，很難在單個(gè)圖表中比較所有特征,，必須在這些特征之間進(jìn)行劃分。表2比較了商用AM系統(tǒng)的構(gòu)建特征,，而表3比較了使用AM技術(shù)制造的材料的物理機(jī)械性能,。

圖3 時(shí)間成本質(zhì)量三角。

表2 MAM過(guò)程構(gòu)建特性的比較,。

表3 比較了使用AM技術(shù)制備的材料的物理機(jī)械性能,。

4.1.1 質(zhì)量

每個(gè)制造行業(yè)的主要目標(biāo)是通過(guò)降低生產(chǎn)成本來(lái)制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品。質(zhì)量的定義有很多種,，但簡(jiǎn)單地說(shuō),，它就是顧客的滿意或需求。詳細(xì)的產(chǎn)品或零件規(guī)格數(shù)據(jù),，包括尺寸精度,，表面質(zhì)量，材料和機(jī)械特性是客戶獲得的主要關(guān)鍵因素,。

4.1.1.1 表面質(zhì)量
通常,，采用MAM技術(shù)制造的產(chǎn)品或零件具有顆粒狀方面結(jié)構(gòu)，這是由于零件外表面存在未結(jié)合的熔融顆粒,。大多數(shù)情況下,，粉末床基工藝的平均表面粗糙度在15毫米以下。與未進(jìn)行后處理的SLS和DMLS相比,，采用SLS和DMLS進(jìn)行后處理的零件具有更好的表面光潔度,。因?yàn)�,，EBM工藝算法粗糙度范圍在25和35 mm之間,，而DED技術(shù)產(chǎn)生一個(gè)更光滑的表面，Ra值在10和25 mm之間,。

4.1.1.2 尺寸精度
使用SLA技術(shù)加工的零件尺寸精度為±0.15%,，下限值為±0.01 mm。SLS是一種精密加工工藝,，常用于制造尺寸精度為±0.3%,、下限為0.3 mm的復(fù)雜幾何零件。此外,，SLS,、DMLS和SLM技術(shù)制造長(zhǎng)度為100 mm的最小尺寸誤差小于0.1 mm的零件,。SLA制造精度小于1000cm的零件3 而SLS生產(chǎn)的零件精度高，>1000厘米3 建立體積,。

材料噴射是最精確的3D打印工藝,，尺寸公差為±0.1%。此外,，對(duì)于高溫應(yīng)用材料,，特別是鈦合金，EBM的尺寸精度是粉末基工藝的一半,。但是,，在高溫應(yīng)用材料上，激光成形工藝的尺寸精度較差,。

4.1.2 時(shí)間
它僅僅意味著每道工序的生產(chǎn)速度或MAM技術(shù)的建立速度,。這種生產(chǎn)速度因物理材料特性、機(jī)器制造速度,、能力和其他雜項(xiàng)因素而有很大差異,。此外，這些都是影響交貨時(shí)間的主要關(guān)鍵因素,。

基于粉末的MAM技術(shù),，如SLS(120-125cm3/hr)和DMLS(100-120 cm3/hr)的累積速率較SLM(達(dá)113 cm) cm3/hr)。與SLM過(guò)程相似,，DMD(50-110 cm3/hr)及LAM(16-250 cm3/hr),，具有較高的施工速度，可制作無(wú)孔件,。DMLS和SLS工藝具有相似的構(gòu)建率,，需要后處理處理來(lái)實(shí)現(xiàn)幾乎完全致密的部件。EBM和DED技術(shù)是一種不需要特殊精加工就能快速制造零件的技術(shù),。

4.1.3 成本
制造產(chǎn)品的成本取決于機(jī)器運(yùn)行成本,、機(jī)器小時(shí)率、原材料成本和其他消耗品成本,。制造時(shí)間也會(huì)影響產(chǎn)品成本,，它根據(jù)工藝和機(jī)器能力的性質(zhì)而有很大的不同。一般來(lái)說(shuō),，該產(chǎn)品是用中等體積的建筑腔體制造的,，粉基是最便宜的，而EBM和DED是最昂貴的,。

5.總結(jié)
主要觀察結(jié)果總結(jié)如下:
多年來(lái),，該工藝擴(kuò)展到各種材料，包括金屬,、合金,、陶瓷和聚合物,。增材制造被商業(yè)化為流行的技術(shù)，如選擇性激光熔化,、熔融沉積建模和電子束熔化,，這些技術(shù)在汽車、航空航天,、生物醫(yī)學(xué)和建筑等各個(gè)行業(yè)都得到了應(yīng)用,。包括EOS、POM組織,、Stratasys,、IBM、HP,、Aeromet,、Hellisys和Fraunhofer在內(nèi)的先鋒公司進(jìn)一步開發(fā)和商業(yè)化了AM流程。

金屬增材制造的廣泛應(yīng)用為制造領(lǐng)域帶來(lái)了廣泛的新可能性,。此外,，最近在建模科學(xué),、制造和材料加工方面的進(jìn)步導(dǎo)致了AM的重點(diǎn)從快速原型到直接生產(chǎn)金屬部件的轉(zhuǎn)變,。MAM根據(jù)原材料分為四大類，即液態(tài)基,、固態(tài)基,、線狀基和固態(tài)基。MAM工藝的幾個(gè)商業(yè)變種被開發(fā)出來(lái),，發(fā)現(xiàn)了新的應(yīng)用,，如修理和重做關(guān)鍵和昂貴的零件。此外,，MAM工藝生產(chǎn)的部件具有相對(duì)類似于鍛造和鑄造的物理機(jī)械,。

結(jié)果表明，工藝參數(shù)和MAM工藝類型對(duì)沉積材料的機(jī)械性能有顯著影響,。與SLS,、EBM和DMLS相比，DED生成的表面具有更好的算法粗糙度,。另一方面,，SLS和DMLS比SLM,、LAM和DED的構(gòu)建速度更快,。此外，在采用PBF工藝的情況下,，產(chǎn)品的制造成本也較低,。然而,，據(jù)觀察，EBM和DED技術(shù)制造的產(chǎn)品具有較高的產(chǎn)品開發(fā)成本,。

6.結(jié)論
本文對(duì)金屬增材制造的主要工藝進(jìn)行了詳細(xì)的描述,，并對(duì)金屬增材制造工藝的發(fā)展進(jìn)行了圖解和詳細(xì)的說(shuō)明，如線材增材制造工藝,、粘結(jié)劑噴射工藝,、粉末床熔接法和粉末直接能量沉積法。此外,，這些技術(shù)根據(jù)所使用的原料分類,，它們是液體基AM，固體基AM,，線基AM,，粉末基AM和直接能量沉積基AM。對(duì)于每一種AM技術(shù),，不同的工藝參數(shù)被比較在不同的材料應(yīng)用,。此外，本文還簡(jiǎn)要介紹了各種AM技術(shù)在不同材料上的應(yīng)用和機(jī)械性能,。在回顧各種MAM過(guò)程時(shí),，可以得出以下結(jié)論:

•與液態(tài)金屬3D打印工藝相比，固態(tài)成形工藝可以生產(chǎn)復(fù)雜的幾何零件,。

•基于固體的MAM工藝,，如LOM和UAM，具有生產(chǎn)表面粗糙度為14μm的穩(wěn)健設(shè)計(jì)的能力,。

•線材激光增材制造與其他線材AM工藝相比具有更高的延伸率,。

•基于粉末的MAM工藝能夠以更快的構(gòu)建速度和更低的產(chǎn)品成本生產(chǎn)組件。這使得基于粉末的工藝廣泛地用于制造和重做關(guān)鍵的和昂貴的部件,。

來(lái)源：Review on the evolution and technology of State-of-the-Art metaladditive manufacturing processes,，materialstoday, doi.org/10.1016/j.matpr.2021.02.567
參考文獻(xiàn)：C. Deckard, “Method and apparatus for producing parts by selectivesintering,” in, U.S. Patent (Oct. 1986).，“Background toAdditive Manufacturing.”https://www.metal-am.com/introdu ... tive-manufacturing/(accessed Dec. 10, 2020).