增材制造是一種相對較新的制造方式，由于其無限的潛力，吸引了全球眾多人士和行業的關注。 在這篇博客中，我們將介紹什么是增材制造（AM）以及它的工作原理，并且在后續博客中，我們將解釋掃描電鏡如何幫助提高AM流程的質量。

什么是增材制造？

根據ASTM標準 ，增材制造又稱為3D打印或快速成型，是“ 通過層疊而成的三維模型數據連接材料來制作物體的過程，與傳統加工的減法制造方法相反”。 如今，術語“增材制造”主要用于工業市場，而3D打印主要指消費市場。

增材制造的好處

通過ASTM標準對AM的定義，增材制造的主要優勢已經被展現出來了。 傳統的減法制造需要從較大件中提取材料以形成最終3D成像的過程，而AM過程僅在需要時才添加材料。  

后者與物質再利用結合在一起，減少了物質浪費，創建3D物體，降低其對環境的影響。

迄今為止，與傳統制造工藝相比，AM的另一個主要優勢是開放式設計。 原則上，所有使用CAD設計的產品都可以通過增材制造生產。  

當然，還可以定制，為設計師的每個應用提供特定解決方案的機會。 AM還能夠提供更廣泛的多樣性，創建復雜的結構。 通過添加新設計，更改或修訂產品版本，為開拓創新提供機會。例如，創建新的，重量輕的產品，以替代笨重的產品，因為AM在零件設計時，材料可以僅存在于需要的地方。 圖1中可以看到這方面的一個例子。

圖1：由William Root用鈦設計的3D打印肢體。

此外，AM縮短生產周期，不需要特殊的制造工具，除了AM機器，減少勞動時間和能源成本 。

增材制造的局限性

當然，AM也有其局限性，主要是因為它仍處于開發階段，因此，還在不斷創新。 首先，到目前為止，AM并不適用于大規模生產，并且在縮放比例，材料尺寸和選擇方面存在限制。  

而且，已經表明，在某些情況下，產品的后處理需要實現精確的表面光潔度和尺寸精度。  

然而，AM已經吸引了許多行業的興趣，這些行業一直致力于尋找解決這些限制的方法，并改進產品的工藝和質量。

另一個對AM發展產生負面影響的因素是制造業潛在的失業。 當然，這是新技術的常規現象，需要大家能夠適應和發展新技能，這些新技能對于創造新工作至關重要。

AM：應用領域

由于其巨大的潛力，AM顯示出對各種各樣的應用有利。 在某些領域，AM產品目前用于小批量生產，而其他領域的研究仍在繼續優化流程。  

作為第一步，增材制造可應用于在產品開發階段生產模型和原型，以及之后可用作特定應用的試生產系列，直至某些產品的小批量生產。

作為第一個應用領域，研究人員正在對醫療和牙科應用增材制造工藝。這些包括醫療和外科植入物，假肢，生物制造零件，甚至藥丸。  

很明顯AM對于這種應用的主要優勢在于其多功能性和可定制性，可以在每個應用案例中定制解決方案。  

目前為止，AM設計在汽車（例如電機部件和冷卻管道），航天（如渦輪葉片和燃油系統部件）和工裝中應用。可以在圖2中看到這些產品的示例。

圖2：a）航空航天，b）汽車和c）醫療應用中的AM產品示例。

當然，還有更多的領域已經應用3D打印或將來會需要。 設計目前用于教育和研究，建筑，藝術和珠寶，傳感器，甚至服裝。

顯然，隨著越來越多的人參與AM產品的研發和質量控制，新的應用領域將會出現，AM將成為各種應用和產品的常見做法。

AM＆SEM

與每一項新興技術一樣，整個過程的質量控制是一項重要任務。 材料特性（如顆粒）和成品的質量控制 - 以及其間的流程控制都是必不可少的 – 都為了確保制造過程的質量。

在后續博客中，我們將介紹掃描電鏡（SEM）如何成為增材制造工藝中材料表征和質量控制的強大工具。