混合制造：融合金属增材与减材技术的新范式
传统减材制造多年可靠，但增材制造发展引人关注其作为可扩展方案的可行性——尤其在定制化、复杂几何、小批量生产方面。混合制造融合增材与减材技术，特别是金属增材，提供另一灵活精准制造方案。混合制造优势包括：
- 更高表面质量
- 更高强度
- 较传统方法成本节约
- 针对个别产品的可定制方法
- 改进紧固
混合制造优势
混合制造第一步是零件主体形状的增材制造，必须含最终几何，可含后续减材工序用夹持或定位的附加特征。此外，些特征如孔可能需增材时加料以补偿金属增材过程中的变形。
我们在增材制造中通过熔融金属或聚合物成型基体产品。两主流熔融法：
- 选择性激光熔化或直接激光金属烧结（SLM或DLMS）
- 电子束熔化（EBM）
据西波美尼亚理工大学研究者，SLM与DLMS对金属组件提供最大灵活性。这些方法允许制造商创建众多复杂几何——甚至规模化。复杂产品常有独特不对称形状、曲边。设计花俏越多，制造中瑕疵堆积机会越大。
制造更好组件
3D打印虽长足进步，过程非完美。混合制造让我们制造尺寸精准产品，否则无法达如此紧公差。机加工/减材制造修正粗糙边缘，使一切在要求公差内。质量控制对特定应用（尤车辆飞机）的配合、功能、安全至关重要。
许多情况下，增材与减材过程在两独立机床发生。金属增材机构建零件，工程师取出、质检、确保变形可接受。
但些混合制造在单机床完成。激光金属沉积（LMD）和直接金属沉积（DMD）头常加装金属切削机床。这些增材适合修正瑕疵或再生现有零件，因材料可加到问题点再加工至最终形状。
混合制造缺点
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金属粉末及相关物质是混合制造核心，引入安全风险，含特定条件下高易燃性。此外，它们是致癌物，对无防护工人构成长期风险。制造商采用粉末基增材技术时必须考量这些风险，遵守严格安全法规。
启动（或转型）成本也高。金属增材制造需高度专业化机械。上述易燃暴露担忧也要求特殊设施保障工人安全。设施建设昂贵。非每家公司能因这些物流障碍大投入混合制造。
软件层面如何？
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混合制造始于设计阶段，CAD/CAM软件扮演重要角色。工程师创建可靠组件时须实验材料、几何、尺寸等。还有增材与减材过程的设计考量需CAD软件探索。此外，FEA仿真让我们分析设计生产后表现。Fusion 360等工具在这些领域出类拔萃。最棒的是，远程协作内置此软件，缓解跨距离协作——无论是团队、机床、还是整厂分离。
混合制造前景广阔，有潜力聚合分布式团队。虽非所有项目适配，但混合制造融合增材与减材优势，创造新挑战与新机遇。
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工业技术