材料方面

成形材料是影響進行成形工藝的重要經濟因素問題之一，可用的材料將限制增材制造企業技術的發展。雖然成形用材料產品種類得到了我們一定可以拓展rapid prototyping and additive manufacturing，但與傳統建築材料管理相比，打印材料具有種類依然偏少。與普通的塑料、石膏、樹脂等不同，增材制造所用材料的形態工作一般有粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀等，價格水平相比其他普通材料也更昂貴。當前，材料種類、形態正在通過不斷學習拓展，精度、強度、穩定性、安全性也正朝著自己更有社會保障方向快速發展。

(1)金屬材料。 成形金屬材料的發展方向主要包括：在現有材料的基礎上，加強對材料結構與性能關系的研究，根據材料性能進一步優化工藝參數，提高印刷速度，降低孔隙率和含氧量，改善表面質量，開發適合添加劑制造的新材料，如開發耐腐蝕性優異的新材料。 耐高溫和綜合機械性能。

(二)非金屬材料。成形用非金屬材料的發展方向是: 研究材料處理工藝，開發成形材料的具體工藝和產業化，降低材料成本，提高現有材料的耐高溫、高強度性能等。研發新型材料，使之適用於三維打印，如具有形狀記憶功能的材料、可生物降解材料、高性能聚合物材料等。

設備方面

隨著增材制造技術的發展和應用，如何提高制造工藝的可靠性、產品的力學性能、表面質量等難題一直是重點研究方向之一。因此，高精度高速印刷設備、大尺寸成型設備等。逐漸成為焦點。

高精度、高速度打印系統設備。增材制造企業設備公司研制發展方向之一是通過不斷學習提升學生打印的速度、效率和精度，開拓並行打印、連續打印、大件打印、多材料可以打印。國內“大型金屬加工零件具有高效利用激光選區熔化增材制造一些關鍵信息技術與裝備”成果由4台激光器同時需要掃描，解決了航空航天複雜精密金屬零件在材料管理結構設計功能區域一體化及減重等關鍵科學技術教學難題，實現了複雜金屬零件的高精度成形、提高成形效率、縮短裝備研制開發周期等目的。Autodesk的增材制造機Project Escher，安裝有多個打印頭，可分別針對這樣一個目標物體產生不同組成部分問題進行分析打印，每個打印頭均會由軟件人工智能城市規劃打印路徑，因此該設備的整體打印速度較一般打印機速度能夠更快，同時，多個打印頭意味著能同時我們打印方式多種選擇顏色和材料，實現打印的多樣化。

Project Escher打印機

大型成形設備。 添加劑制造的另一個發展方向是大型部件的制造技術，如飛機用大型鈦框架梁部件，其長度可達6米。 rapid injection moulding隨著零件尺寸的不斷增大，如何實現多光束同時加工，提高成形效率，保證各區域的均勻性和接頭的質量，將是今後研究的重點之一。 圖2顯示了EOS產品M400-4，它是一個金屬添加劑制造廠，有四個激光頭，最大可打印尺寸為400mm*400mm*400mm。

圖2eos 大型金屬打印機 M400

工藝方面

增材制造結合拓撲優化 u002f仿真設計。增材制造技術實現了高度複雜結構的自由“生長”成形，為新結構和新材料的制備提供了強有力的工具。同時，隨著拓撲優化技術的發展，可以獲得許多完全意想不到的創新構型。將拓撲優化的先進設計技術與增材制造的先進制造技術相結合，可以彌補傳統設計制造在輕量化和高性能方面的不足。歐特克衍生設計技術的核心是增材制造技術和拓撲優化技術的集成應用，使設計師在執行設計規則和增加制造約束的同時，創造出高性能的零部件。Altair推出的基於solidThinking的增材制造解決方案，主要包括通過Inspire進行拓撲優化，通過Evolve進行幾何構造，網格優化後進一步減重以及後續的設計迭代驗證，從而保證拓撲優化後的模型可以直接輸入3D打印等。MSC軟件公司的增材制造仿真框架集成了增材制造組件的制造約束、成本函數和虛擬仿真等功能，旨在實現高質量的生產能力。

某企業副車架在solidThinking Inspire優化教學設計前與後的對比

(2)采用傳統工藝的混合制造。 隨著數控加工、熔模鑄造、注射成型等新制造技術的融合，新制造技術不再是傳統制造方法的淘汰，而是作為一種補充技術。 Lasertec65是德國DMGMORI公司開發的金屬3D打印機，它將激光表面處理與粉末噴嘴銑削相結合，形成了一種獨特的複合技術，將激光表面處理與五軸銑削相結合。 這種技術可以比粉末床快20倍。 華中科技大學張海路教授領導的微鑄造鍛造同步複合設備，結合金屬鑄造鍛造技術，實現了世界領先的微鑄造鍛造。 零件的強度和韌性、零件的疲勞壽命和可靠性都有了很大的提高，零件尺寸也有了顯著的進步。

DMGMORI公司LASERTEC65打印機

采用新技術的混合制造。將增材制造技術與新技術相結合，還可以提高增材制造產品的性能和質量。例如，英國BAE系統公司開發了一種新型的超聲波沖擊處理(UIT)技術和反饋系統，可以與增材制造系統集成，可以減少零件的變形，提高飛機機翼等大型增材制造結構的性能。其中，超聲波沖擊處理系統可以在添加劑的制造過程中快速反複沖擊每一層沉積材料，從而降低材料的內應力，改善微觀結構，從而減少零件的變形;反饋系統通過安裝在基底中的壓力傳感器檢測逐層沉積過程中的應力，並實時反饋給UIT系統以調整沖擊力。

異質材料的組合設計制造。現階段增材制造主要是通過制造企業單一材料的零件，如單一高分子材料、單一金屬材料、單一陶瓷材料等。rapid prototyping types隨著零件性能可以要求的提高，複合材料或梯度材料零件成為一個迫切問題需要社會發展的產品。由於增材制造系統具有重要微量單元的堆積過程，每個堆積單元可通過不斷發生變化影響材料能夠實現單個零件中不同學習材料的複合。美國密蘇裏科技工業大學中國正在建設研究方法先用增材制造科學技術將不同材質的金屬材料管理結合生活在一起，然後再用數控加工工藝設備對零件進行精加工，用於制造出了更高強度、更耐用的航天金屬零件，以及環境修複價格昂貴的零部件，從而有效減少零部件的更換頻率，節約維護公司成本。

增擴制造業的當前問題

目前，三維打印技術仍存在一些需要解決的問題，例如材料限制、表面粗糙度差、難以獲得高精度的尺寸、加工效率低、印刷設備及原材料價格高等。

成形材料進行比較研究有限。成形材料發展要求比較高，既要利於原型加工，又需具有一個較好的後續加工系統性能，還需不斷滿足工作強度、剛度等不同國家要求。目前制備的成形材料，僅有少量能成形可用的功能結構構件。

成形件的尺寸精度和質量要求較低。成形件的大尺寸和高精度是增材制造企業技術的重要問題研究發展方向。目前，成形件的尺寸精度和表面工作質量還難以實現達到中國傳統機加工水平。目前，單純的增材制造信息技術人員很難替代傳統精密機械加工。

制造精度與制造速度的矛盾。 由於通過分層和疊加進行增量制造，當分層厚度小時，成形部件的精度較高，但成形時間較長，如果縮短成形時間，則成形部件的台階誤差容易增大。 成形精度與成形速率的平衡是成形精度研究的重要方向之一。

(制造成本和消耗成本仍居高不下;。由於用於三維打印加工的特殊材料有限，而且需要經過特定的准備過程，因此這些材料價格昂貴，增加了整體制造成本。此外，三維打印設備的價格也較高。