直接制造详解：3D打印背后的科学原理
直接制造的定义与别名
直接制造（DM）——也称增材制造或快速制造——是从液体或粉末创建实体三维（3D）物体的过程。可通过激光或其他形式束（如电子束）照射物质，或将熔融物质通过极窄喷嘴导向实现。数字化设计（如计算机辅助设计CAD程序创建的）输入控制过程的计算机，生成最终产品。
“3D打印”的形象比喻
直接制造可简化为“3D打印”。操作类似经典喷墨打印机，但工作在三维空间。像传统打印一样，设计输入计算机后，其余过程无人工干预自动完成。
两大技术路线
直接制造类型可分两大类：熔融材料沉积类和材料层被作用类。
熔融材料沉积：熔融材料（通常为塑料）通过喷嘴挤出，喷嘴宽度不超过人类头发。丝材按CAD图纸逐层铺设，典型层厚0.005英寸（0.0127厘米）。
材料层作用：薄层粉末铺设（通常用滚筒），激光或其他能量束在粉末上蚀刻CAD图纸一层。粉末颗粒沿束路径熔融成形，形成图纸单层。过程重复直到物品完成。
适用场景与决策考量
特种或限量制造物品最适合直接制造，如原型件或几何形状特殊的航天器、军用飞机零件。创建最终用户物品时，一些采用DM方法的公司声称该工艺与传统机加工和注塑成型具有竞争力。在DM与其他制造工艺间决策时，应考虑制造量、设计复杂度、变更概率。
成本结构优势
因传统制造模具和机加工零件成本高昂，直接制造适合短周期或不确定生产批次。预定批次完成后可用于其他产品。对极复杂设计，DM可能制造单件成品，而大多数其他制造方法难以甚至无法实现。
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