2.材料子版塊

 

　　材料子版塊的技術(shù)路線圖(圖4)旨在構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)3D打印性能表征數(shù)據(jù)的知識體系，消除最終材料性能變化的可能，以此推動先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步。當(dāng)前的3D打印工藝和產(chǎn)品性能是以特定的方式進(jìn)行檢測表征的，這導(dǎo)致了相關(guān)數(shù)據(jù)包的不一致、不完整，并且產(chǎn)品性能出現(xiàn)大范圍的波動、變化不定。因此，需要將相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化，從而減少原材料性能的上下波動。同時，建立更嚴(yán)格的工藝方法和操作指南，更好地實現(xiàn)對3D打印工藝的物理學(xué)控制，以完全實現(xiàn)所設(shè)計的材料微結(jié)構(gòu)，減少成品材料性能的波動。該版塊解決瓶頸的思路是，從控制工藝參數(shù)和最終微觀結(jié)構(gòu)，向控制3D打印工藝的微觀層面上的基本物理過程轉(zhuǎn)變，以獲得一致的、可重復(fù)的微觀結(jié)構(gòu)，達(dá)到初始設(shè)計的預(yù)期性能。

 

　　具體的技術(shù)路線圖分為3個子方向，分別為“非”特定3D打印技術(shù)數(shù)據(jù)包、材料性能表征以及下一代材料。相關(guān)影響的分析指標(biāo)包括：原材料的標(biāo)準(zhǔn)化；基準(zhǔn)材料性能數(shù)據(jù)；工藝-特性-結(jié)構(gòu)相互關(guān)系；工藝窗口邊界的確定；后處理工藝的指南與規(guī)范。

圖4.美國3D打印材料版塊技術(shù)路線圖

 

　　3.工藝子版塊

 

　　工藝子版塊的技術(shù)路線圖(見圖5)旨在構(gòu)建更快、更精確、更高分辨率的3D打印設(shè)備，實現(xiàn)大批量生產(chǎn)并改進(jìn)“如構(gòu)建”部件的質(zhì)量，以此推動先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步。當(dāng)前3D打印的工藝能力存在局限性，這讓很多部件無法在高性價比條件下實現(xiàn)批量生產(chǎn)，而且經(jīng)常需要進(jìn)行二次后處理，才能達(dá)到常規(guī)制造生產(chǎn)方法下的部件性能標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要在諸多“機(jī)器級”技術(shù)方面進(jìn)行提升，讓3D打印從一個主要用于制作快速原型的技術(shù)變?yōu)橐粋€生產(chǎn)型技術(shù)。該版塊將重點關(guān)注“機(jī)器級”工藝性能改進(jìn)所需的關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)子系統(tǒng)。開發(fā)一系列技術(shù)，加速并優(yōu)化材料的沉積、熔化/燒結(jié)/擠壓和凝固過程，并且對這些過程進(jìn)行物理學(xué)控制，以提升工藝能力。

 

　　具體的技術(shù)路線圖分為3個子方向，分別為多種材料運(yùn)輸與沉積系統(tǒng)、下一代裝備、以及工藝過程溫度梯度控制。相關(guān)影響的分析指標(biāo)包括加工速度、精確度、細(xì)節(jié)體現(xiàn)性能、表面質(zhì)量、最大部件尺寸。

圖5.美國3D打印工藝版塊技術(shù)路線圖