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自1986年，世界上第一家生产3D打印设备的公司诞生以来，增材制造技术被人们逐渐认识。增材制造按照整个工作流程大致分为设计、材料、增材制造工艺（包括设备和加工工艺）、后处理，质量检测五个阶段。尽管近30多年来，增材制造技术突飞猛进，但在其工作流程上依然面临着各种各样的挑战。
增材制造过程所面临的各种挑战
1、设计阶段，产品面临优化、部件精简、修复、新颖设计、特性、自由复杂度等挑战。
尽管增材制造初始阶段也广泛运用CAD工具，但是对于功能部件的制造，例如轻量化结构、功能集成的一体式结构，就需要运用CAE工具来优化形状和材料性能，以最大化地减少材料使用和重量。同时，为更好了解、预测材料性能和零部件功能特性，也需要通过CAE工具建立预测性模型，使工程师能够正确评估零部件的功能特性，并通过调整设计达到预期目标。
2、在材料环节，材料的形态制约了增材制造的发展。
材料是直接影响产品参数、工艺难度和应用的核心，材料的形态主要指尺寸、形状、化学成分、可循环性、稳定性、分布等。尤其设计工程师在进行产品设计时，缺乏对选定部件的材料性能的认知，例如与构建方向、拉伸强度、屈服强度、环境考虑、断裂韧度等相关的材料属性，有可能导致设计方案不可行。运用CAE工具，模拟得到用于增材制造部件的材料属性，可大幅度提升产品质量，缩短产品上市的时间，节约大量成本。
3、在增材制造工艺阶段，面临工艺参数和增材制造技术的挑战。
生产过程中，工艺的参数变化不可控。增材制造工艺参数，包括功率、速度、环境、稳定性、标定、设置等。例如利用3D打印技术和传统的铸造技术得到的同样大小、形状和材质的工件，可能由于工件内部疏松不够致密，导致产品性能有差距。为提高增材制造工艺的连贯性、重复性和统一性，并对生产过程进行内部控制和闭环反馈，可借助仿真技术在早期规避生产缺陷。
增材制造工艺的多样性。由于增材制造技术有电子束粉末/丝、激光净成形、激光粉床、超声波、冷喷、喷射粘结剂等多种工艺，每种工艺的多样特性意味着没有单一的解决方案。例如，粉末床工艺拥有高解析度和创造非常复杂几何外形的能力，不过尺寸和建造速度受限。送粉和电线工艺提供不受限的建造体积和更高的沉积速度，而且具备在建造策略中集成部分制成工件能力。
4、在增材制造后处理阶段，很多工艺标准尚未统一。
后处理阶段的工艺主要包括表面加工、热处理、热等静压、机加工、清洁、检验等。例如，以激光选区融化增材制造技术为例，由于该技术的材料非平衡物理冶金和热处理过程十分复杂，同时发生着激光束与粉体、熔池与粉床的交互作用，熔区超高温梯度和强约束力的快速凝固、构件内部组织演变、循环条件下热应力演化等现象，最终形成的部件往往具有内部冶金缺陷。目前，适用于增材制造领域的后处理工艺及标准还未统一。
5、增材制造的产品，存在质量检测困难的问题。
增材制造零部件的独特性给产品质量检验带来了挑战，对于那些具有复杂几何形状的零部件很难通过传统手段进行检验。加之，在增材制造的每个流程中，都存在不同类型的缺陷，需要检测的内容也不尽相同。借助仿真技术，可以模拟各个阶段的应力状态、熔融状态、材料性能、零件扭曲、孔隙、残余应力等，对产品进行虚拟检测，避免最终缺陷产品的形成。
增材制造工艺仿真的价值
很多时候，增材制造的用户们并不清楚如何考虑材料的特性，以及所选材料的特性如何影响最终产品或者加工性能。大多数时候，用户需要花费大量的时间和金钱去不断尝试，利用仿真技术可以帮助制造商减少失败，提高零件质量，因而越来越受到用户的青睐。那么，究竟仿真用于增材制造工艺，有哪些价值呢?
增材制造工艺仿真的价值
1、利用仿真技术，可以对增材制造工艺中的各种“假设”情况进行指导，进而对增材制造中的各个环节的行为进行预测。最明显的，当前不同的增材制造设备在工艺上就有不少差异，借助仿真技术，可以模拟这些工艺的差异性，有利于产品更好地设计与制造。
2、借助于仿真技术，更准确地展开对影响材料特性的制造、可变因素的研究。
3、通过模拟机器/工艺控制参数的变化，提高增材制造部件的质量。
4、基于仿真技术所提供的“打印预览”，将可能发生的错误避免掉。例如控制金属3D打印过程中的熔池行为，可以通过软件模拟热传感器对金属增材制造工艺的响应，提前避免可能发生的错误。
如今，仿真软件除了自身在不断优化外，也正在积极与整个增材制造生态系统集成，以获得设备正确的物理参数、材料科学的指标、测试零件标准，最终确保更多的预测结果与实际结果相吻合。
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