1892年，一個立體地形模型制造的美國專利首創(chuàng)了疊層制造原理，在其后的一百年間，類似的疊層制造專利有數(shù)百個之多，實踐中的技術(shù)探索也層出不窮。但以立體光刻技術(shù)的誕生為標(biāo)志，以快速滿足柔性化需求為主要應(yīng)用目標(biāo)的現(xiàn)代增材制造技術(shù)才真正形成?？梢哉f，如果沒有CAD實體模型和對其進行分層剖分的軟件技術(shù)，沒有能夠控制激光束按任意設(shè)定軌跡運動的振鏡技術(shù)、數(shù)控機床或機器手，增材制造技術(shù)的柔性化特征就只能停留在一種理想的原理上。因此，增材制造技術(shù)應(yīng)該被稱為信息化增材制造技術(shù)或數(shù)字化增材制造技術(shù)。作為信息化時代的代表性制造技術(shù)，增材制造技術(shù)是應(yīng)該得到大力支持的前沿技術(shù)，是使我國在信息化時代，特別是當(dāng)前回歸實體制造業(yè)的世界潮流中占領(lǐng)制造技術(shù)領(lǐng)域國際制高點的優(yōu)先發(fā)展方向。
激光立體成形是能夠滿足成形/成性一體化極限需求的增材制造技術(shù)
自立體光刻技術(shù)誕生以來，產(chǎn)生了很多構(gòu)思奇妙的增材成形制造技術(shù)，對社會生產(chǎn)力的發(fā)展起到了極大的推動作用。但大多數(shù)增材成形技術(shù)主要是應(yīng)用于快速原型制造，所以一度被冠以“快速原型”技術(shù)的名稱。但增材成形原理絕非只能用于成形，也可以解決高性能的需求。激光立體成形技術(shù)就是一種兼顧精確成形和高性能成性需求的一體化制造技術(shù)。激光立體成形技術(shù)是將增材成形原理與激光熔覆技術(shù)相結(jié)合，集激光技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和材料技術(shù)諸多現(xiàn)代先進技術(shù)于一體的一項實現(xiàn)高性能致密金屬零件快速自由成形的增材制造技術(shù)。
20世紀(jì)90年代以來，材料加工技術(shù)發(fā)展前沿呈現(xiàn)了一個明顯的趨勢，即追求短流程、低消耗、高柔性、環(huán)境友好、成形與組織性能控制一體化的先進技術(shù)。這種趨勢反映的是需求的極限化要求，即同時滿足多方面高端需求。這種極限化的需求在很多領(lǐng)域反映出來，而尤以航空航天領(lǐng)域為典型。航空航天領(lǐng)域的金屬材料加工技術(shù)的典型前沿需求是兼顧高精度、高性能、高柔性與快速反應(yīng)，成形結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的薄壁金屬零件。盡管鑄、鍛、焊、粉末冶金等各種傳統(tǒng)技術(shù)都被努力發(fā)揮到近于極限，但由于其各自的技術(shù)原理所帶來的根本性限制，依然難以滿足這種極限化需求，這常常成為制約航空航天整體技術(shù)發(fā)展的瓶頸。激光立體成形技術(shù)，作為一種快速自由成形高性能致密金屬零件的新技術(shù)，為解決同時滿足上述多方面高端需求的難題提供了一條全新的技術(shù)途徑。這項技術(shù)在醫(yī)學(xué)植入體、船舶、機械、能源、動力領(lǐng)域復(fù)雜整體構(gòu)件的高性能直接成形和快速修復(fù)等領(lǐng)域也都有廣闊的應(yīng)用前景。
同批量化制造相比，滿足多樣化需求的個性化制造本質(zhì)上是高成本的。信息化增材制造與采用常規(guī)制造技術(shù)來滿足多樣化和個性化需求相比，成本已經(jīng)得到了極大的降低，但同批量化制造相比其成本仍然更高。因此，除了在新品研制和航空航天等可以承受較高制造成本的高端領(lǐng)域外，激光立體成形技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展還受到較大的限制。但任何新技術(shù)的發(fā)展都有一個從初期的高成本逐漸降至低成本的過程。激光立體成形有進一步降低制造成本的廣闊空間。一方面，激光器及其運行成本在不斷降低；另一方面，隨著人力成本越來越高，激光立體成形相對于需要大量人力的傳統(tǒng)加工技術(shù)的成本會變得越來越低。在現(xiàn)階段，激光立體成形還主要是在要求高性能、小批量、快速反應(yīng)的零件生產(chǎn)的場合具有競爭力，而未來在批量生產(chǎn)領(lǐng)域的競爭力也會逐漸增強。
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