基于增减材制造的复合加工

将增材制造（3D打印）与减材制造两种技术相结合目前可以说是越来越流行了，因为这样可以同时得到二者的优点。所以迄今为止，这样的混合加工设备已经出现了不少。接下来小编就为大家解析基于增减材制造的复合加工技术。

与传统的减材制造相比，增材制造其具有以下优点：

1.可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态的零件，如零件中的凹槽、凸肩和复杂的内流道等。

2.材料利用率高，尤其是对昂贵的稀有材料来说，可大大降低成本。

3.高度自动化，人工干预小。

4.加工效率高，尤其对难加工材料，能快速制作出产品实体模型及模具。

但是几乎所有的ＲＰ技术，几何尺寸精度和表面光洁度都不太理想，需要进行后处理，包括热处理、机加工（铣削、钻削）和抛光加工。这是由于其本身离散化过程中大都采用ＳＴＬ格式和二维的分层技术，从而造成尺寸的误差和阶梯效应。一般来说，分层厚度越小精度越高，但同样所需的时间也越长，从而增加了成本。而传统的机加工尤其是数控加工具有高精度、高效率、加工柔性好、工艺规划简单等特点，正好能够 弥补上述ＲＰ技术的缺点。因此，将增材制造（RP）和 减材制造（CNC）有效的结合，产生一种新的复合加工技术，具有广阔的应用前景。图１所示为增减材制造特征结合的技术优势。

１ 基于增减材制造的复合加工技术原理及特点

从复合加工技术的原理可以看出，该技术与ＲＰ技术的基本思路是一致的，其实质就是ＣＡＤ软件驱动下的三维堆积和机加工过程。由于采用机加工控制来消除台阶效应，并保证精度，因此在沉积过程中可以采取大喷头和大厚度等低分辨率的沉积来提高加工速度。一个基本的复合加工快速成型系统应该由以下几个部分组成：３或５轴ＣＮＣ立式加工中心（由于大部分ＲＰ系统都是立式结构，所以该加工中心也应该是立式结构），沉积制造部分，送料系统，软件控制系统，辅助系统。

２ 基于增减材制造的复合加工技术研究分析

随着增材制造的发展以及其局限性的突出，国 际上越来越多的学者和研究机构把目光转向基于增减材的复合加工制造。相比于国内，国际上对基于增减材制造的复合加工技术的研究开展的比较早，研究的内容也比较多。但总的来说，该项技术仍然处于 研究与探索阶段。

２．１形状沉积制造技术（ＳＤＭ）

ＳＤＭ添加材料的过程根据零件的材料可采用不 同的方法，其几何分层方法可以采用三维的具有任 意厚度且不一定是平面的几何分层，如图４所示。 因此零件精度与分层的厚度无关，可以采用大厚度 分层来提高零件的制造速度，并可消除常规的快速 原型制造方法制造的带有倾斜表面的零件中常见的 台阶效应，得到光滑的零件表面。Ｊｏｒｇｅ等人研究了ＳＤＭ技术在仿生机器人中的应用，并制备了具有功 能梯度和嵌入结构的组件，如图５所示。

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