作 者：杨延华
单 位： 西安航空学院
文章亮点：增材制造(3D打印)近年来被国内外广泛研究和应用,但是目前尚无关于增材制造的系统、清晰和准确的分类。根据文献调研和现场调研,将增材制造技术分别按照制造材料种类、形态、热源、工艺组合等方法来进行划分,即增材制造技术可分为四大类16个小类,并且分别介绍各类增材制造技术原理、特点及其研究应用现状。最后指出目前增材制造材料单一与效率低等不足及向多元化、高效化、稳定化和包容化等发展的趋势。
研究背景：增材制造（3D打印）是以数字模型为基础，按照一定分层厚度和预定堆积轨迹，将金属或非金属材料逐层叠加制造出特定模型或者结构的新兴制造技术。文献介绍增材制造（Additive Manufacturing，简称AM）技术是通过CAD设计数据采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除（切削加工）技术，是一种“自下而上”材料累加的制造方法。
美国增材制造技术咨询服务的Wohlers协会2013年度报告分析显示：2012年增材制造 设 备 与服务全球产值为22.04亿美元，与上年同期相比增长率为28.6％，其中，设备材料为10.03亿美元，服务产值为12亿美元。在增材制造应用方面，消费商品和电子领域仍占主导地位，占比21.8％；机动车领域占比8.6％；医学和牙科领域占比16.4％；工业设备领域占比13.4％；航空航天领域占比10.2％。全球设备拥有量方面，美国占比38％，中国继日本和德国之后，以约9％的数量居第四位。设备产量方面，美国3D打印设备产量最 高，占世界的71％，欧洲以12％、以色列以10％位居第二和第三，中国设备产量占4％。
我国自20世纪90年代初，在国家科技部等多部门持续支持下，华中科技大学、清华大学、北京航空大学、西北工业大学、西安交通大学等在典型的成形设备、软件、材料等方面的研究和产业化方面获得了重大进展。目前，我国以及各省区域积极发展和支持增材制造，成立国家增材制造创新中心、西安增材制造国家研究院有限公司以及各地方3D打印中心等。国家增材制造创新中心位于西安，是工信部落实《中国制造2025》首批布局的国家创新中心之一。创新中心对整合全国优势资源，聚集增材制造领域的优势科研团队、优势技术公司、主要工业界用户和投融资机构，促进增材制造共性技术研究、标准制定及产业化，推动装备制造业高端发展、工业转型升级具有十分重要的意义。西安增材制造国家研究院有限公司作为国家增材制造创新中心的依托公司和承载主体，由西安交通大学、北京航空航天大学、西北工业大学、清华大学和华中科技大学5所大学及增材制造装备、材料、软件生产及研发的13家重点企业于2016年共同组建，公司汇聚国内外高端人才及相关国家重点实验室、工程中心和工程实验室等科研资源，为国内制造业的转型和创新发展提供重要支撑，服务 《中国制造2025》。
近年来，伴随增材制造快速发展，继北京航空航天大学、西北工业大学等开发大尺寸飞机金属零件并在推广应用之后，3D打印逐渐向航天、石油、化工、电子、医疗以及教育等多领域发展，打印设备从高端型逐步向低成本普及型发展，打印材料也从金属丝材、粉末、热熔 塑料、液体树脂等多样化发展，打印模型逐渐从单一模型向高精度装配模型发展，同时打印服务逐渐同个体化定制模式、互联网＋、传统制造业向兼容和结合模式发展，逐渐形成响应新时代召唤下的“大众创新，万众创业”的3D打印新模式。
鉴于增材制造工艺及其材料快速发展，国内外对增材制造工艺分类有多种意见。2015年1月15日，国际标准化组织ISO制定的标准ISO 17296-2，规定了增材制造工艺分类及原材料概览及其基本原 则，其 中 对 增 材 制 造 工 艺 进 行 分 类。2015年12 月 15 日 出 版，ISO 联 合ASTM发布标准ISO/ASTM 52900，给出增材制造相关术语以及主要工艺分类。由中国机械工业联合会提出，2017年12月发布2018年10月1日实施的国家标准《GB/T35351-2017增材制造术语》，以 及 2018年5月14日发布将于2019年3月1日 实 施 的《GB／T35021-2018增材制造工艺分类及原材料》，两个标准针对现有增材制造工艺进行分类，根据成形原理给出了7种增材制造工艺，分别为：立体光固化、材料喷射、粘结剂喷射、粉末床熔融、材料挤出、定向能量沉积和薄材叠层。
目前，鉴于增材制造材料和种类繁多，对增材制造分类不尽统一和全面。现行标准给出的增材制造分类均以制造工艺为单一依据，分类不够详尽和全面。因此，本文参考现行标准分类，通过国内外文献调研和分析，分别以制造材料属性、材料形态、制造热源、工艺组合为依据，对增材制造进行全面、系统分类，并给出各类增材制造工作原理、特点及应用情况，同时给出增材制造研究现状，最后研究分析增材制造存在的不足与发展趋势。
