目前在国家政策的大力支持下,增材制造业发展迅速。在3D打印机材料、装备、增材制造工艺以及增材制造产业与传统制造等等相结合协同发展方面,国内均获得了较大的突破。但相对于欧美等发达国家而言,中国增材制造行业还处在发展初期,仍然面临着许多问题和挑战。
1:关键原材料依赖进口
虽然我国的增材制造原料已有一定的基础,但是批次的稳定性较差,应用还很有限,还需要依靠进口。目前,添加剂制造的特殊原料,尤其是军用特殊金属或陶瓷原料,都来自进口。以美国为首的西方国家发现,中国在军事领域使用这些原材料后,立即与欧洲相关公司合作,停止向中国出口高质量的添加剂制造专用原材料。国内独立开发的粉末制备设备技术落后,价格高(数千万元),交货期长(2年以上),不能满足3D打印机粉末材料的大规模批量生产。
为了满足我国增材制造在重大领域的研制与生产任务,国内只能以民用的名义进行小批量的采购,采购周期长、途径不稳定,一次采购量受到限制且材料品种单一,未来采购也具有很大隐患,严重影响重大领域的型号攻关任务。据悉,国内一家航空配套企业为XX飞机配套操作杆系统,因进口粉料受阻而推迟研制型号,对研制国产球形金属粉尤为迫切。开展高质量、低成本增材制造专用原料研制才能实现增材制造成形技术关键原料的完全自主保障,打破受制于人的局面。
2:缺乏系统性应用研究
由于传统制造工艺和装配的限制,大量关键异形构件迫切需要采用增材制造成型技术。装备上,国内成熟的工业激光3D打印机设备,一方面成形尺寸小于800mm,难以满足大型零件的制造要求;另一方面,同时,还存在成形工艺少、成型效率低、应用成本高的问题;加料生产过程完全受国外“闭源”控制,材料和设备采用捆绑销售的方式;由于材料制造,尤其激光增材制造成形材料和结构的组织、缺陷有其特殊性,普通缺陷如气孔、未熔合、裂纹等尺寸仅为微米级,另外,在加工过程中还存在组织特征、缺陷类型、分布和尺寸等因素,对其综合力学性能影响的研究与评价,严重制约着其在该领域的应用。