【解析】增材制造技術在裝備維修中的應用

增材制造技術最早起源于19世紀末的美國，到20世紀80年代后期，發(fā)展成熟并被廣泛應用。近年來，增材制造技術獲得迅猛發(fā)展，由于其在民用和軍用制造領域具有重要的應用潛力，受到世界各國高度重視。開展增材制造技術在通用裝備維修保障中的應用論證與試驗驗證研究，對我軍通用裝備維修保障的發(fā)展具有重要意義。

1    增材制造：制造業(yè)的革命
增材制造技術正在蓬勃發(fā)展，其應用和服務服務從航空航天（NASA）、國防部、能源部到日常用品市場，如圖所示。

增材制造產(chǎn)品和服務銷售量將逐年增加。如下圖。

《經(jīng)濟學人》雜志在2011年預測，“3D打印生產(chǎn)的最終產(chǎn)品現(xiàn)在是20%，而且不是樣機。到2020年，它可能達到50%”。

2增材制造的現(xiàn)狀
增材制造現(xiàn)有市場分布如下圖所示。從目前的情況看，國防部系統(tǒng)所占有的比例還不是很大，有很大的發(fā)展機遇和廣闊的市場前景。

增材制造產(chǎn)品和服務全球市場的發(fā)展預測如下圖（產(chǎn)值以百萬美元計），幾年之內其產(chǎn)值將數(shù)倍增長。

從20世紀80年代以來，快速原型樣機就已經(jīng)存在
原始專利正在失效：迅猛的創(chuàng)新，新的競爭者和價格降低的趨勢
全球競爭劇烈和機遇寬廣：在增材制造技術發(fā)展中，美國引領和發(fā)展增材制造以及主導部分和設備分銷；但是，許多現(xiàn)有設備制造商和材料供應商的基地不在美國；在其他國家（中國、新加坡、英國）政府/公有資金協(xié)調地大量投資于增材制造；美國對于持續(xù)引領技術發(fā)展和奪取市場優(yōu)勢泰然自若，但需要領導和協(xié)調努力于美國制造和其他投資

3增材制造（AM）/3D打印技術
增材制造的定義（ASTM 2792-12）：“從3D模型數(shù)據(jù)通常將材料層層疊加制作物體的過程，這個過程與減去材料制造的傳統(tǒng)機械加工相反�！盇STM定義了7種不同的增材制造，它們有各自特殊的方法。其中的兩種方法如下示意圖。左圖是“立體平版印刷”（又稱立體光刻，stereolithography）。

右圖是熔融沉積成型（FDM，fused deposition modeling）的示意圖。圖中，1表示噴嘴噴出熔化的塑料（可塑體）；2堆積的材料；3可控的可移動平臺。

3D打印如何工作？請看以下示意圖

ASTM對7種增材制造過程的定義，如下表

增材制造范例種種，如下圖表

4增材制造的挑戰(zhàn)和普遍采用的約束
在增材制造研究與應用中，面臨種種問題和挑戰(zhàn)，特別是普遍推廣應用受到種種因素的制約。研究這些問題和制約因素及其影響，將有利于其技術發(fā)展。

5美國制造-國家增材制造創(chuàng)新協(xié)會
什么是“美國制造-國家增材制造創(chuàng)新協(xié)會”?
協(xié)會是由工業(yè)界、政府和大學多機構的合作組成，由國防有關的制造業(yè)科技（S&T）團隊引領的。協(xié)會工作體現(xiàn)了公私合作。其成員來自各軍種、航空航天局（NASA）、國家科學基金會（NSF）和大學。協(xié)會的任務或目的是：
面向工業(yè)界分享設備設施，特別是受企業(yè)事業(yè)和小型企業(yè)的喜愛
促進技術轉移和商業(yè)化
確定技術準備等級（TRL）/制造準備等級（MRL）4-7
延伸教育和人力開發(fā)
5000萬美元政府啟動保證投資，3000萬美元合作協(xié)議給予
增材制造協(xié)會為隨后的制造創(chuàng)新協(xié)會提供了模式
為什么“美國制造”？
“美國制造”創(chuàng)造了合作的機制：資源共享，風險共擔。合作開發(fā)人員訓練，評估，案例研究。具體工作包含合作開發(fā)材料規(guī)范，工藝規(guī)范，材料數(shù)據(jù)庫，設計準則，應用指南等。公私投資項目塞進投資項目。協(xié)會采用專題討論會、工作組、項目等形式，協(xié)同研究解決有關問題。通過協(xié)會擴充團體的知識，包含有關基礎知識、在線協(xié)作工具、數(shù)據(jù)庫、規(guī)范、應用指南和全部課程。

政府結構-共同領導
對于“美國制造”，政府建立了強有力的組織領導機構，包括執(zhí)行委員會、管理委員會、技術顧問委員會實施共同領導。“美國制造”設有主任、執(zhí)行主任和副主任等職務。

6未來國防部增材制造的設想
面向增材制造設計，并在子系統(tǒng)或整個企業(yè)中快速使用多種材料生產(chǎn)新的零部件，以實現(xiàn)新的輕量設計并減少燃料費
鑒定和確認合格的增材制造材料和工藝，供設計者在新的和現(xiàn)有系統(tǒng)中能夠使用
采用增材制造能夠為老舊零部件生產(chǎn)相當?shù)奶鎿Q品
增材制造用于“聚焦后勤“-在適當?shù)臅r間適當?shù)牡攸c提供適當?shù)牧悴考?br /> 增強美國工業(yè)基地，推進美國經(jīng)濟的制造部門，并支持社會、技術、經(jīng)濟和軍事教育

來源：譯普賽斯