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　　隨著國內3D打印的興起與在各方面應用的推廣，金屬3D打印作為未來工業應用的重點備受關注，業內結合市場上眾多金屬3D打印案例，對快速原型及模具、備品備件、零件整合、多功能精密部件四個臺階進行的分析介紹。

　　一、快速原型及模具Prototype and Tooling

　　案例：航空航天原型 Prototype Aero

　　鈦合金因為其高性能及輕量的特點,常用于航空航天領域,同時由于航空航天組件一般不會有批量加工的需求,單件產品可以承受3D打印的價格,所以在航空航天領域金屬3D打印能夠有較大發展得領域。例如,圖中的航空零件以其復雜結構,高性能輕量的要求,通過鈦合金3D打印完成該零件的打印,體現了3D打印技術在航空航天領域的優勢。

　　案例：新產品原型 Prototype New Product

　　新的產品進入到市場的時候往往需要進行多次原型測試,并且響應效率越高越能提高產品的有效性。如果通過傳統開模的方式生產產品的原型成本是十分昂貴的，并且開發周期很長,而3D打印能夠實現快速快速原型并保證產品質量,為這樣的原型生產開辟了一條捷徑。

　　案例：隨冷模具 Tooling

　　模具注塑時卻冷階段溫度直接影響著注塑制品的質量和生產效率，添加隨形冷卻流道是復雜模具設計的優選,如果冷卻水路距模具表面較近，則模具中積累的熱量就會大大減少，且熱量被限制在冷卻水道與模具表面之間的區域,保證注塑件溫度的恒定，提高模具的壽命。

　　圖中是貼合壁面的模具隨形水路設計，具有傳統水路無法比擬的冷卻效果，分布均衡的隨形水路設計，提供出眾的冷卻一致性。

　　案例：模具 Tooling

　　對于復雜桿定位器的零件，零件的復雜性就意味金屬3D打印具備較大的優勢，雖然零件可以通過傳統方式加工出來，但需要的焊接和組裝也會是非常復雜的。同時金屬3D打印生產這類零件速度更快，并在一次性模具的制造方面具成本效益。

　　案例：夾具 Fixturing

　　對于大部分鑄件來說均具備一定的特殊性，在一個快速的生產環境中，需要檢查鑄件的鑄造工藝，而這種特殊性在3D打印這里得到解決。通過3D打印技術制造鑄件的固定夾具，其定位和夾緊部分完全實現定制化。

　　二、備品備件Replacement Parts

　　案例：連接件 Engine Fittings

　　對于不是關鍵的零部件，當出現故障需要更換的時候，當這些零部件又不是大眾品，沒有眾多的庫存可以選擇，可以考慮通過3D打印的方式來替換，速度快且單件成本低。

　　業界目前還沒有形成一個全新的通過增材制造來完善備品備件體系的供應鏈，然而波音公司已經申請專利。通過其零件模型的數據庫來管理這些零件的“虛擬庫存”，當這些零件出現問題需要替換時，數據庫會將該零件的模型發送到3D打印機將其制作出來。

　　案例：結構件Structures

　　航空航天行業都知道，在結構件的加工時，傳統工藝需要達到高達70%～90%的大余量材料切除，這對于昂貴的材料來說造成了巨大的浪費。GKN航空公司的一項計算直觀的體現了結構件節約的金屬材料。0.77kg的結構件通過傳統方式加工出來以4.85kg的立方體為例，需要去除4.08kg的鐵屑。通過增材制造的方式加工出來則需要1.08kg的粉末，當然加工出來后還需要通過傳統方式進行表面的精加工，這樣在此基礎上去除0.31kg的金屬。相比于4.08kg的浪費，0.31kg的浪費僅占原來不到10%的浪費。

　　案例：醫療Medical

　　傳統的機床要加工醫學上用的小件產品就需要直徑非常小的刀具，這些小的刀具由于剛性不強每次的切除量非常輕，加工時間通常很長，并且刀具的壽命通常短且帶來不確定的表面精度。增材制造可以制造十分精致的產品，在醫療和牙科領域具有明顯的優勢。

　　案例：植入物 Implant Case Study

　　Mirco-CT: 通過GE的Locus Ultra微CT掃描可以得到154um的分辨率，這些圖片可以用來生成骨頭和植入物的3D網格模型。3D打印技術通過精確控制橫斷面輪廓，有效實現外在輪廓及內部結構的同步重建，因此能充分滿足植入物與患者局部解剖結構的高度匹配。配合上前、后處理可進一步縮短等待時間。3個體化植入物的制造也可以避免長時間的等待，制造成本也隨之下降。

　　三、零件整合 Part Consolidation

　　案例：散熱器 Heat Exchanger

　　傳統的散熱器需要很多部件組成，通過增材制造的方式可以將這些部件整合在一起一次完成，不但減少了供應商數量，減少了物流流程及工人組裝的要求，而且因為不需要焊接和組裝從而提升了部件的穩定性及效率。

　　案例：自行車 Bicycle

　　自行車的機構件可以很好的展示增材制造在零件整合方面的優勢，該案例將原來的2.1kg的零件組合通過增材制造的方式將重量減輕至1.4kg。并且除了重量的減輕，整體性能也得到了提升。

　　四、多功能精密部件 Multiple Performance Benefits

　　案例：GE噴油嘴 GE Fuel Nozzle

　　GE通過長達10多年的探索將其噴油嘴的設計通過不斷的優化、測試、再優化，將噴油嘴的零件數量從20多個減少一個，通過增材制造的方法不僅改善了噴油嘴容易過熱和積碳的問題，還將噴油嘴的使用壽命提高了5倍，并且將提高LEAP發動機的性能。這將增材制造的作用提到了一個新的里程碑，不再局限于是價格優勢還是快的討論層面，而是整體性能和經濟效益的極大提升。