摘要：无机非金属材料技术的发展是现代科技的一个重要缩影，同时它也是现代各国科学研究的重点领域与热门话题。尤其是在“增材制造”这一概念的提出与发展后，无机非金属材料的发展进入到了一个不同的时期，一个曲折发展的阶段。本文将从这一概念的原理处入手，深刻解析该项技术带来的社会效应以及它今后的发展趋势。
关键字：增材制造；现状分析；激光反应
引言
我国的无机非金属材料发展起步较晚，但发展速度迅猛，目前以及出现无机非金属材料与金属材料、有机高分子材料当下的三大材料，对于我国的工业及建筑业的发展意义非凡。其中无机非金属材料包括高技术陶瓷材料，纳米材料，固体电解质等，我国在这一领域的发展已逐渐趋近于世界前列。因此，加大力度研制开发非金属材料是提高我国综合国力的有效途径。增材制造是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除－切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。通俗来讲，就是我们俗称的3D打印技术[1]。
1 增材技术简介
增材制造技术是指基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术体系。基于不同的分类原则和理解方式，增材制造技术还有快速原型、快速成形、快速制造、3D打印等多种称谓，其内涵仍在不断深化，外延也不断扩展，这里所说的“增材制造”与“快速成形”、“快速制造”意义相同。现在该技术主要应用于航空航天领域，但直到现在该技术依然无法大范围使用，主要是因为其具有一定的不可靠性，即无机非金属材料增材制造中存在多种不可控因素，使得成形的零件出现性能不良和质量不佳等问题，因此一直无法进行大范围的生产使用[2]。
2 性能不稳定的原因分析
主要原因是所使用的激光技术存在的欠缺性，导致生产的产品其形状与质量的不可靠。因为其中使用的主要有以下几种技术：
2.1 FDM技术也叫“熔融沉积”技术。
工作原理：加热头把热熔性材料（ABS树脂、尼龙、蜡等）加热到临界状态，呈现半流体性质，在计算机控制下，沿CAD确定的二维几何信息运动轨迹，喷头将半流动状态的材料挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层。
2.2 SLA技术也叫“立体光固化成型”技术。
工作原理：激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层固化后（激光束照射树脂后会形成固态），然后制作平台下降一定的距离（0.05-0.025mm之间），再让固化层覆盖上另一层液态树脂，以此循环往复，直到最终模型的完成。
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2.3 3DP技术
工作原理就像一台过去的桌面2D打印机。其过程与选择性激光烧结（SLS）技术有点类似，但是它并不用激光来烧结材料，而是使用一个喷墨打印头在石膏粉末上面喷射液体粘合剂。喷一层，然后再铺上一层薄薄的石膏粉末，如此反复，直到产品制作完成[3]。
2.4 SLS 技术
SLS工艺使用的是红外激光束，材料则由光敏树脂变成了塑料、蜡、陶瓷、金属或其复合物的粉末。先将一层很薄（亚毫米级）的原料粉未铺在工作台上，接着在电脑控制下的激光束通过3D扫描器以一定的速度和能量密度，按分层面的二维数据扫描。激光扫描过的粉末就烧结成一定厚度的实体片层，未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。
在进行增材制造成形工艺中，相关喷头挤出的速度和所受压力、以及喷头生产与理论最佳值的直径的差值、模型构建的方向、分层厚度和扫描速度等都可能会引起铸件制造性能不良和质量问题。简单来说，主要是因喷头设置过程中的精度过高，在一定范围内超出了设置工艺可操作的范围，并且直接影响成形件表面的粗糙程度和孔隙率。在后期处理中也往往会有系列复杂的工艺。
3 前景阐述
增材制造技术在现阶段存在着一定的不足与技术方案的欠缺，但3D打印技术正在成为发达国家实现制造业回流、提升产业竞争力的重要载体。可以说，新一轮的全球制造业竞争，极有可能是以3D打印技术为主流的。以3D打印为代表的数字化、智能化制造以及新型材料的应用将重塑制造业和服务业的关系，重塑国家和地区比较优势，重塑经济发展格局，同互联网一起加快第三次工业革命的进程。
4 结语
无机非金属材料技术中的增材制造技术是现在社会科技发展的一个缩影，虽然存在一定范围的问题，但依然拥有广阔未来发展前景。在国内，一些3D打印设备制造企业都是各自为政，而且一些研究相关技术的高校及科研院所也是各自为政，这种松散型的行业关系，使得国内的快速成型技术发展缓慢，很难与国外技术相抗衡。为可及时加强我国3D技术的发展规模，形成产业规模，实现各机构之间的强强联合是一种大势所趋。
参考文献
[1]陈维善.《浅谈典型无机非金属材料增材制造研究与应用》管理及其它[J].
[2]秦天宇.杜森繁等.《无机非金属材料的现状分析及其发展前景》工程与材料科学[J].
[3]主流3D打印技术简介 什么是FDM，SLA，3DP，SLS_百度知道.
https://zhidao.baidu.com/question/1448510653699860060.html.
[4]闻章鲁.基于贝壳珍珠层特征的金属仿生设计和电弧增材制造研究[D].南京理工大学，2017.
论文作者:韩沛,张正昊,耿凯东,张学文,王忠祥
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/12/9
标签：技术论文; 无机论文; 非金属材料论文; 材料论文; 喷头论文; 激光论文; 激光束论文; 《基层建设》2019年第24期论文;