7    国外金属激光增材制造技术面临的挑战

虽然激光3D打印或增材制造已经取得长足的进步，但是无论是技术方面还是经济方面，它还面临着许多挑战。以航空航天工业为例，众所周知，激光增材制造正在改变航空航天工业的所有领域，包括商用和军用飞机、太空应用以及导弹卫星系统。这种转变是由于LAM 具有独特的能力来生产这些领域所需要的相当复杂的零件，同时帮助降低制造成本（即减少材料浪费、无需零件组装以及减少对工具和固定装置的需求），缩短周转时间以及以小批量生产制造零件等优势。LAM具有制造任何形状设计的能力，使其非常适合航空航天业。对于金属部件，航空航天应用中的主要增材制造技术是定向能量沉积和粉末床熔合。然而, 由于对尺寸、微观结构、潜在缺陷、表面粗糙度和残余应力控制不足，因而导致零件质量和力学性能的变化可能会导致阻碍LAM零件在高价值或关键部件中的使用。为了确保LAM零件的质量和一致性，并使其被更广泛的使用，LAM的硬件需要强大的质量管控和资格认证（Q&C）程序。不幸的是，具有高质量的Q&C程序文件并不存在，这迫使航空航天公司去建立自己的质量管控和资格认证程序。此外，监管机构对零件和系统认证的要求和解释仍在不断发展之中。控制零件质量、尺寸和力学性能的这些挑战在其他行业的金属激光增材制造应用中也很常见，因此它们具有一定的共性。

其他常见的挑战包括以下几个方面。

（1）生产速度慢  目前，许多工业3D打印机在速度和效率方面仍然落后于传统机械化设备。这成为LAM被广泛应用的障碍，尤其是在汽车和消费品等由大规模批量生产驱动的行业中。在这些行业中，需要在尽可能短的时间内制造和交付产品，以保持生产效率。

（2）打印成本高  多年来，传统制造已成为一种精致且极其高效的工艺。在未来几年内，3D 打印由于其流程不够完善和精简，所以成本可能相对昂贵。例如，大公司所需的金属打印机需要花费数万至数十万美元。由于3D打印所需的时间取决于需要打印的层数以及打印机本身的速度，因此打印速度慢意味着打印成本高。即使是最好的3D打印机，每小时也只能打印 5～60cm。

（3）有限的打印材料和打印材料特性的不一致 与经历了数百年材料开发的传统制造工艺相比，3D打印自身的材料开发才刚刚开始，虽然3D打印可以使用多种塑料和金属制造物品，但可用的原材料选择并不详尽，这是因为并非所有金属或塑料都可以控制到足以进行3D打印的温度。此外，由于目前该行业缺乏具有经过验证的打印参数和定义规格的可靠材料数据库，因此实现一致且可重复的3D打印过程变得具有挑战性。