《增材制造技术应用就业前景.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《增材制造技术应用就业前景.docx（6页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、增材制造技术应用就业前景增材制造技术应用前景增材制造技术主要是通过计算机中生成零件的三维CAD模型，根据模型的尺寸数据采用激光熔覆的方式将零件的材料通过喷墨的形式逐层堆积起来形成立体零件的技术。增材制造工艺简单，生产成本低，适用范围广，可根据计算机内零件三维图的不同随时改变制造零件的结构、品种等，对于产品结构复杂、材料活性高、要求纯度高的金属零件的制造特别适用。增材制造技术使用的原材料主要有金属和非金属两大类，同时在原材料中还添加其他材料进行烧结、固化和热熔覆。按照添加材料的不同增材制造技术可以分为：快速原型制造技术和高性能金属构件直接制造技术。与传统的切削加工相比，增材制造技术可以实现金属材
2、料零件制作过程的一步完成，其制造的过程是根据零件的三维CAD图进行的，因此与实际要求零件的尺寸精度相接近，后续的加工余量小，材料的利用率和生产效率都大幅的提高了。在使用增材制造技术的时候不需要大型的设备，可以为生产企业节约资源，同时制造时间短，具有较高的柔性可以根据产品的结构变化随时改变。随着增材制造技术的发展，钛合金增材制造技术会在工程材料的各个方面得到应用。钛合金增材制造技术生产的钛合金完全可以替换传统钛合金材料。随着科学技术的进步，钛合金材料的应用范围将不仅仅局限于航空航天、国防和医疗卫生方面，钛合金增材制造技术也会不断的完善和发展。钛合金增材制造技术才刚开始，他的发展还需要不断改进和完
3、善，需要科研院校和机构的共同努力。钛合金增材制造技术必向着生产复杂化、高精度化、大型化以及低成本的方向发展。同时，增材制造技术也会在各个领域得到应用，实现生产的快速化，促进中国制造业的快速发展，大力提高中国的经济发展速度。(一)钛合金增材制造技术在航空航天领域的应用增材制造技术最早于2001年开始应用于美国的舰载歼击机中，通过钛合金增材制造技术生产出飞机的承力结构件并应用于航空生产。2011年英国的南安普顿通过增材制造技术生产出包括无人机的机翼、控制面板和舱门的整体框架。2012年之后，钛合金增材制造技术在航空领域的应用取得前所未有的发展，钛合金零件不仅在飞机制造中得到广泛的应用，而且新型的钛
4、合金材料开始在火箭、航天飞机等航天设备中得到应用，钛合金增材制造技术生产的零件极大的减少了航天设备之间的焊缝数量，由于钛合金的强度更高，使得航天设备的安全性大大提高。中国相关部门和科研院校也不断的对钛合金增材制造技术进行研究，现在已经在航空领域得到应用。中国运用钛合金增材制造技术生产的飞机机翼和主承力构件达到了相应的技术要求并应用于飞机制造。2013年北京航空航天通过钛合金增材制造技术制造出了钛合金飞机主承力构件，通过了技术验证且进行装机评审，这使中国成为世界上首个掌握钛合金飞机主承力构件设计制造的国家，标志着中国的钛合金增材制造技术进入世界的领先地位。(二)钛合金增材制造技术在在国防领域的应
5、用在国防武器生产的过程中，对武器的材料性能要求较高，零件的精密度也有较高的要求。美国海军正在研究将增材制造技术设计到航空母舰上，将航母作为一个大型的武器生产工厂，根据需要和要求生产所需武器设备。同时美国的陆军也在研发“移动零件医院”实现武器零件的快速修复和快速生产，满足战场的需要。中国也正在加紧钛合金增材制造技术在国防领域应用的研究，实现武器生产的快速化和精密化，推动中国国防技术发展。(三)钛合金增材制造技术在医疗器械中的应用现代医疗中，钛合金技术已经得到应用，如人工关节。随着医疗水平的提高，人们对于人工关节或者其他的复合材料在身体中的应用也提出更高要求，这些应用于人体的材料应有更好的接触性和
6、相容性，同时还应完成相应的功能。钛合金增材制造技术生产的人工关节确保关节具有良好的耐磨界面，同时能够很好地与骨组织进行容和，提高人工关节的质量和医疗水平。目前钛合金产品已经在多个领域得到应用，这些产品的结构较复杂、品种多、批量小且性能要求高，传统的生产制造技术无法满足这些产品要求，而增材制造技术能够满足钛合金产品制造技术和性能要求，因而得到广泛应用。在“2023中国增材制造产业高峰论坛”上，中国工程院院士卢秉恒以“中国增材制造技术发展趋势及应用”为主题发表了演讲，详细阐述了中国增材制造技术的应用方向及未来发展趋势，同时指出了中国增材制造技术发展中面临的挑战。卢秉恒院士增材制造对于中国制造而言非
7、常需要，因为中国企业的制造能力往往很强，但是产品的开发能力严重不足，而增材制造可以为我们补足这个短板，它可以先把我们的设计利用很短的流程进行迭代，作出样机、评价、分析，确定了设计之后再进行生产。增材制造最近几年发展非常快，年增长率几乎在百分之二十几到百分之四十几。其中，FDM尤其迎合了创客的需要和教育的需要，发展非常快。SLA在产品开发中发挥了重要作用。对大型金属结构件来说，用丝材进行熔化堆积可能是更好的方法，它的能源可以是激光的，也可以是电子束的，也可以是电弧的，就像传统的电焊一样。这个技术已经可以做到尺寸大于2米、5米，甚至已经做到8米。我们实验室已经做到2米，正在做5米、6米的装备。还可
8、以把许多传统制造技术结合用于3D打印。用层层堆积的概念，例如铸造，可以进行一层层薄层铸造来形成3D打印新的技术。我们有一个专利，在每一层铸造中采取锻打的办法，来提高它的强度，增加结构材料的致密度，来提高它的性能。我们也做了很多堆焊的实验，认为是大型结构件高效的制造方法，可以达到每小时5公斤甚至10公斤。3D打印理论研究需加强在金属3D打印中一个最重要的问题是怎么样能够使结构件强度提高，这里面有很重要的问题需要进行研究。无论是铸造还是锻压，人们都一直在研究凝固学理论，但是铸造和焊接中熔池规模比较大，所以在宏观的体积内来进行冷却和凝固。在3D打印中无论是激光束还是电子束，它的熔池比较小，所以从理论
9、分析，小的熔池产生的缺陷肯定要小得多，所以材料结构的强度能够得到提高。但是怎么样控制它的一些晶粒的生长。冷却速度影响晶粒的大小，影响了结构强度。金属材料的3D打印是一个在强非平衡态凝固学理论，但可惜现在还没有能够完全弄清楚这一科学问题。对增材制造件的应力分析还处于实验阶段，还不能形成很好的理论来指导这一过程。最近几年增材制造一些创新不断涌现，像面曝光的技术，用光固化的原理，材料像拉拔一样快速成形，这样使效率提高了50倍到100倍。像金属打印，用一体液态金属打印的概念也出来了，实际上是用光固化的材料加上金属粉末，也可以把陶瓷粉末用于这个办法进行打印。打印过以后需要进行脱脂、烧结。所以3D是一个崭
10、新的概念，但是在这个崭新的概念中可以把传统的制造技术进行融合，来产生一些新的创新技术。功能梯度材料越来越被重视将材料分层，不同材料打印在不同层，我们就可以得到表面是耐磨的、耐腐蚀的，里面的是高强度的，韧性好的，再里面就像人体的骨头一样，是一个疏松的蜂窝状结构，增强刚性的同时减轻重量。这些技术在航空航天都有了很重要的用途。而复合材料的应用，也是一个非常重要的方面。需要关注的是，在温度变化时界面会发生什么样的变化，承载时界面之间的作用力。3D结构形成的过程与正常工况、温度环境和其他物理环境不一样，这样会不会引起界面内应力的增加而影响性能，这都是需要研究的问题。在这方面应用前景还是非常广的，像汽车、
11、飞机和航天结构，都需要在减轻重量的同时保持高的强度或高的刚度，就需要复合材料。当然纤维复合材料中有长纤维的复合材料，像碳纤维的汽车车身，当然也可以用短纤维的复合材料去制造，这里3D打印是有优势的。长纤维复合材料车身的制造可能技术上还有很多的难关，在表面比较展开的一些曲面是比较容易制造的，但是在曲面变化比较大的一些凹凸结构的比较难以实现。但我们也可以用短纤维或树脂复合解决这个问题，也可以达到很好的强度。所以综合我们所获得性能的改善以及经济性和工艺可实现性，之间要平衡。这在汽车制造中，我认为可能是前景比较大的。短纤维复合材料可能更容易实现，因为它仍然可以用模具制造，所以能够适应汽车大批量生产。当然
12、，长纤维的也可以用来制造样车，在样车制造中我们可以花费比较大的代价来完成一些更好的性能。所以3D打印在应用中要发挥它更好的效应，必须和传统的制造相结合，来综合平衡它的性能和成本。3D打印的应用场景呈现高端化趋势3D打印在各种高端制造领域得到了很大的发展。由于3D打印对复杂形状零件的适应性，它可以把很多零件集成在一个零件上，在航空航天中，火箭发动机零件个数就减少了80%，可以把很多焊缝用3D打印来实现，甚至有说法提出3D打印的出现会不会使焊接变得没有用了，当然这不是绝对的，但是很多方面可以用3D打印来代替，这样来减少焊缝带来的强度的破坏以及一些可能发生的故障。3D打印用于建筑，现在也开始了很多探
13、索，目前打印低层建筑日渐成熟，用的越来越广泛了。高层的建筑还有一定的难度，这方面有待于材料的改进和材料打印工艺的发展。西安交大从上个世纪九十年代就开始3D打印技术，但主要是完成以3D打印为核心产品快速开发的技术，这方面和传统的制造技术相结合，用拷贝的办法去制造模具，而拷贝的模型是3D打印出来的。例如我们做家电设计的时候可以用硅橡胶去复制模具。我们在做汽车覆盖件的时候可以用金属喷涂法覆盖模具，我们曾经用100天时间做了两款车全部外覆盖件的模具，成本就是100万人民币，如果我们传统制造的办法投入要几个亿甚至是10亿以上，要一年多的时间，所以这样就大大节约了产品开发中所需要的费用和时间。所以，3D打
14、印应用的领域越来越宽广，从民用的消费品、文化创意产品、建筑的设计到航空航天的结构，这方面国内很多研究单位做了大量的工作，已经用在飞机结构件的承载件，例如C919的很多零件上。现在中国民用飞机也有自己的目标，像商发准备80%发动机的零件都用3D打印来支持研发,GE公司也已经有三分之一的飞机发动机零件用3D打印进行生产,所以这方面越来越显示3D打印的技术颠覆性。3D打印面临的挑战3D打印面临的挑战包括怎么样从控形到控形控性，从宏观到微纳，从制造到创造，从地球到太空，以及如何多学科交叉推动技术创新。微纳3D打印的作用是什么呢?第一，现在做智能制造需要很多的传感器，传感器以前是微电子工业制造的，它必须
15、有很大的批量才划算，例如要上百万件。但是制造业所需要的一些量非常小，批度非常多，就适合用3D打印来制造。3D打印按照我们能够制造复杂形状的优势和对产品结构进行改造，进行再设计，再设计的结果可以使很多零件结合一个零件。第二，使热交换效率得到很大提升，可以使我们用很少的材料达到非常强的刚度和硬度。以后还会从地球发展到太空，我们把很多制造任务能不能放到太空中去?因为太空虽然有很多不利的条件，但是也有很多有利的条件，它没有重力，我们可以用一个小的设备去制造大的零件。它接近真空，所以就不会像钛合金的打印必须在氩气保护下去做。同时，中国3D打印在应用领域做的还是不错的，但是我们在自己原创的装备、原创的技术
16、方面有相当大的差距，我们希望能够通过多学科的交叉，和材料领域、信息领域，和生物医疗领域进行交叉，来推动技术的创新。增材制造技术应用就业前景，该专业作为今年新增的专业之一，教育部的公文刚发布就受到大家的广泛关注，小伙伴们如果填报志愿的时候想要报考该专业，就先来了解一下吧。具体详情，请见下文。增材制造技术应用就业前景01增材制造技术专业的概况增材制造工程，是一门普通高等学校本科专业，属机械类专业，基本修业年限为四年，授予工学学士学位。增材制造工程主要培养3D打印人才，目前开设增材制造工程专业的仅新乡学院，早在2023年新乡学院就成立了3D打印学院，下设四个专业：材料成型及控制工程、电气工程及其自动化、软件工程、及生物医学工程，已经招收4届本科生，共计753名学生，新乡学院成为了第一个开设”增材制造工程“专业的高校。3D打印是一个多学科技术交叉的行业，人才是行业发展壮大的核心，以前国内的大学没有专门的3D打印专业，行业的人才供应通道迟迟未能打通，随着行业的不断壮大和人才需求量的上升，随着3D打印专业本科的开设，3D打印人才培养方面已经迈出坚实一步，接下来有更多的高校开设3D打印相关专业。