任学磊，袁涛

北京工业大学汽车零部件先进制造技术工程研究中心 北京 100124

1 序言

增材制造技术是通过CAD设计数据，采用材料逐层累加的方法制造实体构件的技术[1]。与传统制造技术相比，增材制造技术应用计算机软件构建相应的三维模型，规划路径后直接生产，可以快速而精确地制造出各种复杂零件，大大减少了生产周期，降低了制造成本，减少了人力物力，且通常对环境友好[2]。当前增材制造技术适用于各种材料，例如金属、聚合物、陶瓷和混凝土等。尤其是金属增材制造，作为增材制造领域的研究重点，广泛应用于航空航天、汽车及生物医学等各个领域[3，4]。因此，开展金属增材制造的研究不仅具有十分重要的理论意义和实用价值，还具有重要的战略意义[5]。

金属增材制造一般按照热源的差别分为三大类：电子束增材制造（Electron Beam Additive Manufacturing，EBAM）、激光增材制造（Laser Additive Manufacturing，LAM）和丝材电弧增材制造（Wire Arc Additive Manufacturing，WAAM）。与LAM和EBAM相比，WAAM使用金属丝作为原料，成本较低，提高了材料沉积效率，避免了外围粉末回收的过程，有益于身体健康和安全[6]，且与EBAM相比，WAAM不需要在真空环境下即可工作，大大减少了运行成本，工作环境不受限制，可适用于大体积的构件制造。与LAM相比，能源利用率和制造效率都有很大的改善。由于WAAM相比于其他金属增材制造技术，具有制造效率高、设备成本低、制造形式灵活等特点[7]，因此WAAM在金属增材制造中具有广阔的发展前景。

但是，由于WAAM技术是一个多参数耦合作用的复杂过程，焊接过程中易受各种因素影响，导致缺陷累积，因此使得其应用受到了限制。……