4、增材制造技术的发展与应用

增材制造技术的发展与应用

1. 计算机辅助制造（CAM）与计算机辅助工程（CAE）

1.1 计算机辅助制造（CAM）

CAM 是利用计算机控制机床来制造零件。其最初目的是提高制造过程的速度，同时提高制造的准确性、一致性和精度，减少生产周期和能源消耗。
早期的 CAM 系统需要程序员编写代码并手动更改控制器选项来开发解决方案。经过大量试验和错误，会形成一个成功的“配方”，可重复用于制造相同的零件。最初的系统是数控（NC）系统，代码通过穿孔卡片输入机床。NC 机床中的程序无法存储，灵活性、准确性和生产率较低，还需要专业程序员。下一代是计算机数控（CNC）系统，计算机直接控制刀具的运动，程序直接从计算机输入机床，程序修改大大简化。如今，许多软件工具中 CAD 和 CAM 的连接简单高效。

1.2 计算机辅助工程（CAE）

CAE 是利用计算机模拟各种物理效应对零件或系统的影响。如今的多物理场模拟工具是增材制造（AM）的强大补充。拓扑优化和生成式设计常被设计师用于指导设计出能完成特定任务的最轻零件形状。AM 工艺模拟工具是近年来引入市场的一组相对较新的 CAE 工具，可在制造 AM 零件之前预测其变形、微观结构、孔隙率等特性。通过模拟 AM 工艺对特定几何形状的影响，可以减少制造失败，在生产前补偿零件的形状变化，使零件能以更高的公差和更高的成功率制造出来。

2. 计算机在增材制造中的作用

2.1 计算机的发展

计算机的发明是增材制造出现的重要因素。20 世纪 40 年代的早期计算机，如 Zuse Z3、ENIAC 和 EDSAC，起初并未显示出会对生活产生如此重大的改变。热离子管、晶