香港理工大學的Wai Sze YIP、Suet TO研究團隊在《Frontiers of Mechanical Engineering》2024年8月刊發表了題為“3D printing for ultra-precision machining: current status, opportunities, and future perspectives”的綜述型論文，文章概述了用于3D打印的超精(jing)密(mi)加(jia)工（UPM）技(ji)術(shu)的現狀，分(fen)析了將(jiang)UPM與(yu)3D打(da)印相結合的好處，并進(jin)一步討論了將(jiang)這兩種先進(jin)制造技(ji)術(shu)融(rong)入潛(qian)在行業(ye)的未來前景。

       研究背景

       UPM和(he)(he)(he)3D打(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)是兩項極(ji)具潛力的(de)新(xin)興技(ji)(ji)術(shu)(shu)，UPM遵循(xun)減(jian)材制造(zao)(zao)原理，3D打(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)基于(yu)快速成(cheng)型和(he)(he)(he)增(zeng)材制造(zao)(zao)原理。然而，3D打(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)技(ji)(ji)術(shu)(shu)雖然有(you)一定的(de)優勢(shi)，但在精度、表(biao)面質(zhi)量等方面仍存在不足，因(yin)此提出將3D打(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)和(he)(he)(he)UPM技(ji)(ji)術(shu)(shu)相結(jie)合(he)(he)。本文描述了UPM和(he)(he)(he)3D打(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)突出特點和(he)(he)(he)來源。詳細闡述了兩種(zhong)技(ji)(ji)術(shu)(shu)結(jie)合(he)(he)的(de)優勢(shi)和(he)(he)(he)應用，并對這種(zhong)技(ji)(ji)術(shu)(shu)結(jie)合(he)(he)的(de)前瞻性發(fa)展(zhan)進(jin)行(xing)了評估。研(yan)究的(de)目(mu)的(de)是利用先進(jin)制造(zao)(zao)和(he)(he)(he)加工技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)能力來推動行(xing)業進(jin)步并彌(mi)合(he)(he)相關研(yan)究領域的(de)現有(you)差距。

       主要研究內容

       UPM基于減材制造原理，通過銑削、研磨和拋光等方法實現納米級加工精度，廣泛應用于激光、光學、電子等領域，但存在材料去除率低和可持續性問題。其使用的刀具如金剛石刀具，對加工(gong)質量至關重要(yao)，且表(biao)面(mian)生成機制受多種因素影響，模擬建模和人工(gong)智能技術可輔助優(you)化加工(gong)過程。

       3D打印(yin)基于增材(cai)制(zhi)造原理，能制(zhi)造復雜結構零件，具有材(cai)料浪費少(shao)、成本效益高等優點，但存(cun)在精度、表面(mian)質量和材(cai)料等方面(mian)的(de)挑戰。該技術分為擠出式和基于激光的(de)增材(cai)制(zhi)造等類(lei)型，在航空航天、生(sheng)物(wu)醫學等領域有廣泛應用(yong)，也可用(yong)于傳統加工(gong)，如制(zhi)造模具、復雜結構件等。

       3D打(da)印(yin)在工業應(ying)用中存(cun)在局限(xian)性，如打(da)印(yin)材料缺陷、表面質量差(cha)、尺寸精度受多種(zhong)因素(su)影響(xiang)等(deng)，在微尺度制造(zao)商業化方面也面臨(lin)挑(tiao)戰。不同(tong)的3D打(da)印(yin)技術各有優缺點，如選擇性激光燒結（SLS）設備和材料成本高(gao)，熔融沉積建模(mo)（FDM）有明(ming)顯打(da)印(yin)痕(hen)跡等(deng)。

       3D打印技術可(ke)制造多種(zhong)材(cai)料的切削(xue)刀具(ju)，如硬質(zhi)合(he)金、陶瓷(ci)和(he)(he)金剛石(shi)刀具(ju)等(deng)(deng)，具(ju)有(you)獨特結構和(he)(he)性(xing)能優勢，能提(ti)高加工性(xing)能，在UPM中有(you)市場潛力(li)(li)。對(dui)3D打印部件(jian)進行UPM可(ke)解決其表面質(zhi)量、尺(chi)寸(cun)精(jing)度(du)和(he)(he)機(ji)械性(xing)能等(deng)(deng)問(wen)題，在模具(ju)、光(guang)學、機(ji)械和(he)(he)微(wei)電子等(deng)(deng)領域有(you)重要應用，能提(ti)升(sheng)產品質(zhi)量和(he)(he)性(xing)能。UPM后(hou)處理可(ke)改善3D打印部件(jian)的表面光(guang)潔度(du)、尺(chi)寸(cun)精(jing)度(du)和(he)(he)材(cai)料性(xing)能，在生物醫學領域，兩者結合(he)對(dui)實現臨床應用潛力(li)(li)至關重要。

       UPM與(yu)3D打(da)印技(ji)術的結合在(zai)工具、模(mo)具和(he)(he)生(sheng)物醫學等行業有(you)廣(guang)闊前景，可提高(gao)(gao)工具性能和(he)(he)定制性、改善(shan)模(mo)具功能和(he)(he)表面完整性、推動醫療設備研(yan)發。未來(lai)研(yan)究應聚焦于(yu)提高(gao)(gao)智能3D打(da)印和(he)(he)智能UPM技(ji)術水平(ping)和(he)(he)有(you)效(xiao)性，實現兩者(zhe)更深(shen)度融合，以拓展應用(yong)領(ling)域，促進(jin)工業生(sheng)產和(he)(he)加(jia)工效(xiao)率提升。