八校联合-重磅综述：场辅助金属增材制造技术应用潜力巨大

3D打印技术参考注意到，新加坡制造技术研究所谭超林博士联合中国石油大学、上海交通大学、 普林斯顿大学、马耳他大学、华中科技大学（张海鸥教授）、加州大学尔湾分校、湖南大学以及EPM咨询公司于5月8日在制造领域顶级期刊《International Journal of Machine Tools and Manufacture》发表了题为“Review on field assisted metal additive manufacturing（场辅助金属增材制造综述）”的文章。新加坡制造技术研究所、上海交大、普林斯顿大学为通讯作者单位。

多种类型的现场辅助增材制造 (FAAM) 技术概述https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2023.104032

增材制造技术为加工复杂部件提供了前所未有的设计自由度和制造灵活性，它能够制造其他工艺无法制造的零件，同时最大限度地减少加工步骤。典型的金属增材制造工艺包括激光粉末床熔融（LPBF）、激光能量沉积（LDED）、电子束熔化 (EBM) 和电弧增材制造 (WAAM)等，这些技术各有其冶金特点、优势和适用范围。LPBF的构建速度较低，但在处理复杂几何形状方面具有出色的能力，例如晶格结构、先进工具（如具有随形冷却通道的模具嵌件）、定制的医疗植入物等；相比之下，LDED和WAAM具有较低的尺寸分辨率，同时沉积速率比LPBF高得多，使其适用于大型组件制造。此外，LDED和WAAM中材料进给的灵活性增加，可以在同一层内和跨层沉积多种材料，LDED中灵活的刀具路径可以修复大型自由曲面零件。

• 改善成形质量和表面粗糙度；

• 提高材料的打印适应性性和致密性；

   

• 减少残余应力或改变残余应力条件；

   

• 影响凝固行为并调整微观结构；

   

• 减轻机械性能的各向异性并提高机械性能；

   

• 改善疲劳性能等。

这篇批判性评论为研究人员提供了有关场辅助增材制造的完整最新信息，这有助于确定每种场辅助技术的不足和优势，并提高成熟度和技术准备水平。

场辅助增材制造还有望在处理高几何复杂度组件方面具有高度灵活性，并在沉积大型或小型自由形式组件方面具有良好的可扩展性。这对过程和系统开发提出了很高的挑战，因为它要求均匀的场分布。均匀场分布的突破将提高场辅助技术的灵活性和可扩展性，并使其应用成熟和扩展。

场辅助增材制造系统的认证和商业化是另一个进展方向，因为目前的场辅助增材设备大多是实验性的，没有严格的测试和认证。实验室阶段的技术可能存在稳定性和可重复性问题，不足以处理可靠的工业产品。因此，需要严格的系统认证才能将场辅助技术商业化。同时，还需要制定和编制系统资质标准，对商业用途的资质进行指导和认证。可靠的商业设备将吸引更多的研究人员在工业应用中推进和实施 场辅助技术。