增材制造熔融沉积技术在钢管工业中的应用学习体会

文献概况与技术背景

牛晓彤等人在《钢管》2025年第1期发表的这篇论文，系统构建了增材制造熔融沉积成型（FDM）技术在钢管工业应用的框架，探索了FDM技术在非标准结构件、液位控制元件、电气元件以及气动管接头等领域的低成本应急替代方法。增材制造技术作为制造业的重要发展方向，其核心价值在于能够实现传统减材制造和等材制造难以完成的复杂结构制造，尤其在紧急维修和小批量定制场景下具有独特优势。

FDM技术特点与钢管工业适配性分析

熔融沉积成型（FDM）是增材制造技术中最成熟、应用最广泛的工艺之一，其基本原理是通过加热熔化热塑性材料，由喷头逐层沉积成型。FDM技术具有以下特点：

在钢管工业中，FDM技术的适配性主要体现在以下几个方面：非标准结构件的快速制造，液位控制元件的定制生产，电气元件的应急替代，以及气动管接头的快速修复。这些应用场景的共同特点是传统制造方式成本过高或周期过长，而FDM技术能够以较低的成本和较短的周期满足需求。

应用场景与实施要点

论文提出了FDM技术在钢管工业中的四个主要应用场景：

• 非标准结构件制造：对于小批量、非标准尺寸的结构件，FDM技术可以实现快速制造，避免开模的高昂成本和长周期。
• 液位控制元件替代：在液位控制系统中，某些控制元件可能因停产或损坏而难以获取，FDM技术可以快速制造替代件。
• 电气元件应急替代：在电气系统中，某些连接器、支架等元件可以通过FDM技术快速制造，实现故障的快速排除。
• 气动管接头替代：气动系统中的管接头种类繁多，FDM技术可以制造各种规格的接头，满足紧急维修需求。

从工艺实施角度看，FDM打印件的力学性能、尺寸精度和表面质量是决定其能否满足工程要求的关键因素。在实际应用中，建议：

• 打印件设计应充分考虑材料收缩率和层间结合强度。
• 关键受力部位应进行结构优化，避免应力集中。
• 打印后应进行适当的热处理或后处理，改善力学性能。
• 对于承压或密封要求较高的应用，应进行充分的性能验证。

质量管控与标准化思考

增材制造技术在工业应用中的推广，离不开质量管控体系的建立。对于钢管工业中的FDM应用，建议建立以下质量管控措施：

• 原材料检验：对FDM打印丝材进行化学成分、力学性能和尺寸精度检验。
• 过程监控：监控打印温度、速度、层厚等关键工艺参数，确保打印质量稳定。
• 成品检验：对打印件进行尺寸精度、力学性能和功能性能检验。
• 使用验证：在实际工况下进行充分验证，确保打印件满足使用要求。

从标准化角度看，增材制造技术目前仍处于快速发展阶段，相关标准和规范尚不完善。建议行业尽快建立FDM打印件的设计规范、工艺规范和检验规范，为增材制造技术在钢管工业中的推广应用提供标准支撑。

学习心得与总结

通过研读这篇文献，我深刻体会到增材制造技术为传统制造业带来的革命性变化。FDM技术虽然在精度和强度方面与减材制造仍有差距，但在紧急维修、小批量定制和非标准件制造等场景中具有不可替代的优势。对于钢管工业企业而言，引入FDM技术不仅可以降低维修成本、缩短停机时间，还可以提高生产灵活性和应急响应能力。然而，增材制造技术的推广应用需要技术、管理和标准三方面的协同推进，不能盲目追求新技术而忽视质量管控和工程验证。该研究为钢管工业引入增材制造技术提供了系统的框架和实用的案例，值得同行技术人员参考和借鉴。