金屬3D打印的當(dāng)前趨勢是越來越與傳統(tǒng)加工工藝有機(jī)的結(jié)合起來，而不是取代傳統(tǒng)的制造工藝，如何將3D打印工藝與傳統(tǒng)制造工藝高效的結(jié)合，成為科研界關(guān)注的話題。美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）與田納西理工大學(xué)（TTU）的Duck Bong Kim合作，發(fā)布了一項研究，闡述了如何解決生產(chǎn)中的金屬3D打印的三大挑戰(zhàn)。

這項研究中提出的模型最終可能通過認(rèn)證過程形成金屬3D打印零件和增材制造的標(biāo)準(zhǔn)。

增材制造被普遍的認(rèn)為是帶來下一代工業(yè)革命的主要驅(qū)動因素，主要的原因是增材制造帶來小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性和靈活性，個性化定制的可能性，以及復(fù)雜零件生產(chǎn)的可行性。不僅僅改變了我們對原來產(chǎn)品設(shè)計的印象，還帶來了供應(yīng)鏈的改變，縮短了產(chǎn)品上市時間，并且對環(huán)境更友好。

然而，3D打印邁向產(chǎn)業(yè)化的過程中遇到了一系列的難題，其中包括：

- 通過信息管理系統(tǒng)來管理增材制造數(shù)據(jù)流

- 工藝可重復(fù)性、零件到零件的可重復(fù)性

- 成熟的認(rèn)證和質(zhì)量檢測方法

美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）與田納西理工大學(xué)（TTU）提出了一個增材制造信息圖以方便梳理零件的生產(chǎn)能力，工藝的重復(fù)性，以及零件到零件的可重復(fù)性。增材制造數(shù)字線程包括設(shè)計信息、材料、工藝、加工以及測試信息。根據(jù)數(shù)字線程所記錄的信息，科學(xué)家們希望利用這些大數(shù)據(jù)來建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，以或許有效的相關(guān)性分析，從而提高對零件質(zhì)量和加工穩(wěn)定性的控制。從A1到A6的數(shù)據(jù)線程包括如下：

A1:設(shè)計：在這個過程中，根據(jù)設(shè)想和零件所需要實現(xiàn)的性能要求，從而獲得了幾何模型的建模結(jié)果，這個結(jié)果運(yùn)用了多種設(shè)計技巧，包括拓?fù)鋬?yōu)化，內(nèi)部晶格點陣結(jié)構(gòu)，以及預(yù)留了組裝和加工余量等等。

A2：計劃過程-獨立于設(shè)備：這個過程決定了零件的構(gòu)建方向，支撐結(jié)構(gòu)等。這些計劃需要考慮所需要達(dá)到的零件表面質(zhì)量，材料性能，構(gòu)建實踐以及是否需要支撐結(jié)構(gòu)等。在這個過程中，同樣的運(yùn)用到了新的技術(shù)，包括拓?fù)鋬?yōu)化的支撐結(jié)構(gòu)等。

A3:計劃過程-與設(shè)備相關(guān)：這個過程考慮各種加工策略，包括切片、能量輸入、掃描速度、掃描路徑等等。由于很多要實現(xiàn)的結(jié)果之間是此消彼長的，例如質(zhì)量（表面粗糙度）與加工速度通常是個矛盾體（考慮到加工時間和加工成本），這其中的加工策略對加工結(jié)果達(dá)到最優(yōu)化起到了關(guān)鍵的作用，并且與所使用的設(shè)備息息相關(guān)。

A4:零件構(gòu)建：在通過激光或其他能量源層層加工金屬粉末的過程中，可以通過熔池監(jiān)測手段來獲取加工中的狀態(tài)數(shù)據(jù)，從而為實現(xiàn)微觀晶體層面上的控制，并檢測到缺陷的發(fā)生，從而與其他的數(shù)據(jù)建立相關(guān)性分析，以提高避免缺陷發(fā)生的能力。

A5:零件的后處理：這個過程是為了使得零件達(dá)到所需要的性能結(jié)果，包括去支撐，通過熱處理技術(shù)來提升零件的性能（去火、熱等靜壓-HIP，精加工-機(jī)加工以及表面紋理處理技術(shù)-噴丸與磨削）

A6：零件質(zhì)量：這個過程包括多種檢測手段，包括機(jī)械檢測與無損探傷(NDE)技術(shù)，在這個過程中，所有的數(shù)據(jù)被記錄下來以與前面過程中所記錄下來的數(shù)據(jù)建立相關(guān)性研究，提高零件的可靠性和一致性。

基于A1到A6的數(shù)據(jù)線程，NIST提出了如何提取有效數(shù)據(jù)的4梯隊邏輯地圖。而基于這個邏輯地圖，針對A1到A6的每個階段，NIST將有分析價值的數(shù)據(jù)提煉成數(shù)據(jù)包進(jìn)行了詳細(xì)的細(xì)分。