3D打印被称为“增材制造”(Additive Manufacturing),主要是因为它与传统制造技术(如车削、铣削等减材制造)在制造原理和材料处理方式上存在根本差异。以下是具体原因:
1. 核心原理:逐层“添加”材料
- 增材制造的核心是通过逐层堆积材料的方式构建物体。
- 传统制造(如机械加工)通常从一块原材料出发,通过去除多余材料(“减法”)来形成目标形状,这种方式可能导致材料浪费。
- 而3D打印基于数字模型,将物体分解为无数薄层(切片),通过打印机逐层添加材料(如塑料、金属粉末等)直接构建三维实体。这种“从无到有”的过程本质上是材料的累加,因此被称为“增材”。
2. 与传统制造的对比
- 减材制造(Subtractive Manufacturing):
例如车床加工、钻孔等,通过去除材料实现目标形状,效率高但可能产生大量废料,且难以制造复杂内部结构。 - 增材制造(Additive Manufacturing):
无需去除材料,直接通过堆积材料成形,材料利用率更高(接近100%),尤其适合制造复杂几何结构(如内部流道、晶格结构等)。
例如:航空航天领域中,3D打印可制造传统工艺无法实现的复杂冷却通道叶片,大幅提升性能。
3. 技术优势与命名的契合性
- 材料高效利用:
增材制造仅在需要的位置沉积材料,减少浪费,符合“添加”而非“去除”的理念。 - 设计自由度:
通过逐层堆叠,可直接制造复杂结构(如镂空件、混合材料部件),突破传统工艺的设计限制。 - 定制化生产:
增材制造无需模具,适合小批量、个性化制造(如医疗植入物、定制化工具)。
4. 行业术语的演变
- “3D打印” 是大众更熟悉的名称,强调技术的“打印”过程;
- “增材制造” 则是学术和工业界更专业的术语,突出其与传统制造的本质区别。
- 两者本质上是同一技术的两个视角:
- “3D打印”侧重技术形式(逐层打印);
- “增材制造”强调制造哲学(通过材料累加实现成形)。
5. 实际应用中的体现
- 医疗领域:
定制化骨科植入物(如钛合金人工关节)通过3D打印直接制造,无需传统铸造和机加工。 - 航空航天:
3D打印的轻量化燃油喷嘴(如GE的LEAP发动机部件)通过复杂内部结构优化性能。 - 教育与创新:
学生可通过3D打印快速验证设计创意,无需依赖传统工具和模具。
总结
“增材制造”这一名称精准概括了3D打印的核心特点:通过逐层添加材料实现成形,与传统“减材”制造形成鲜明对比。它不仅描述了技术的工作原理,也体现了其在材料效率、设计自由度和可持续性方面的革命性优势。