陶瓷材料与结构增材制造技术研究现状

增材制造技术在聚合物材料与结构、金属材料与结构制备中已经得到了大量应用。近年来,陶瓷材料与结构的增材制造技术得到了初步发展,受到了越来越多陶瓷工作者的关注。本文综述了目前几种常见的陶瓷材料与结构增材制造技术,并预测了未来陶瓷材料与结构增材制造技术发展的主要关注点,以期为陶瓷工作者提供关于增材制造技术一定的参考与思考。     

“增才制造”：以增材原理推动个性化陶瓷材料“成型—成性一体化”设计

增材制造是近10年来全球范围内热议的话题。相比于高分子和金属材料,陶瓷的增材制造技术突破较晚,但近年来的发展也使其成为了业界一大热点。依据陶瓷增材制造发展现状与高分子和金属增材制造的发展历程,提出"增才制造"这一通过增材原理实现"成型—成性一体化"部件的理念。首先剖析增材制造"个性化"内涵的演变及这一演变的根本原因,而后分析了当前各类陶瓷增材制造技术的技术瓶颈以及这些瓶颈中蕴含的陶瓷材料"成型—成性一体化"潜力,最后指出实现陶瓷"增才制造"的可能路径与关注点。     

增材制造技术在火炸药成型中的研究进展

针对国内外火工品、炸药、发射药、推进剂增材制造技术,按照增材制造的技术特点和应用方向,综述了国内外增材制造技术在火炸药成型中的研究现状。概述了材料喷射成型(Material jetting)、材料挤出成型(Material extruding)、光聚合固化技术(Vat photopolymerization)的成型原理、工艺特点及在火炸药成型中的应用情况,介绍了各类增材制造技术中火炸药的物料特性,并对火炸药增材制造技术发展方向进行了预测。指出火炸药增材制造应按照火炸药的应用背景,对增材制造火炸药配方(即耗材)的能量特性、力学特性、能量释放特性及工艺适配性等进行系统研究,以满足不同应用背景的发展需求。附参考文献97篇。     

关于不同金属3D打印增材制造技术对比研究

随着现代化科学信息技术的不断发展,3D打印增材制造技术已经广泛的应用在社会的各个领域。本文将围绕金属3D打印增材制造技术的优势进行阐述,并详细的分析不同金属3D打印增材制造技术之间的对比,并逐步优化3D打印增材制造技术的力学性能,旨在提升不同金属3D打印增材制造技术水平。     

弹药战斗部增材制造技术研究现状与展望

针对国内外弹药战斗部增材制造技术，按照增材制造的技术特点和应用方向，综述了增材制造技术在弹药战斗部领域应用的研究现状。首先介绍了增材制造技术原理和主流增材制造方式；其次分别阐述了战斗部装药、典型战斗部(侵爆、杀爆、破甲)的毁伤元结构增材制造的研究进展情况，并进一步分析了当前该技术研究所面临的基础问题，如装药的安全性、复杂形状装药、高精度装药等炸药装药问题，以及壳体复杂异形结构加工难、成型精度低及成本过高等壳体(毁伤元)制造问题；最后对其未来发展提出了异形、高精度、安全性装药制造，弹药战斗部壳体与炸药装药一体化成型等展望，为我国弹药战斗部的增材制造技术研究提供借鉴。附参考文献84篇。     

关注3D应用 创造美好未来——访帝斯曼增材制造事业部亚太区销售经理胡品

<正>2月下旬,在上海新国际展览中心举办的"亚洲3D打印、增材制造(TCT)展览会"上,来自23个国家的180多家增材制造、3D打印技术和设备企业,展出了最新的3D技术、材料及应用,展现了数字化制造的美好前景。展会期间,帝斯曼增材制造事业部亚太区销售经理胡品,在帝斯曼上海园区总部接受采访,介绍了帝斯曼3D打印、增材制造在中国市场的应用、技术发展,以及未来3D打印绿色发展趋势。     

分析:为制造业带去颠覆性变革的六大新兴技术

<正>制造业已进入技术大变革时代。借助关键新兴技术,企业可实现商业模式、研发与制造模式、企业运营模式的突破性创新。增材制造、物联网、虚实融合、材料工程、协作机器人、人工智能等新兴技术,将对制造业的发展带来颠覆性的变革。本文着重介绍这些新兴技术的最新发展和应用趋势。(1)增材制造(三维打印)增材制造技术早期叫做快速成型(Rapid Proto typing),是20世纪90年代发展起来的一项先进     

陶瓷增材制造

陶瓷的脆性和高硬度使得传统陶瓷成型工艺不易制备具有复杂形状和结构的陶瓷制件。本文总结了目前发展较快的激光选区熔融、激光选区烧结、三维打印、立体光固化、自由挤出成型等增材制造工艺在陶瓷领域的研究进展。面向复杂结构和高性能陶瓷制品的定制化快速制造需求,陶瓷增材制造技术展现出极大优势,在传统陶瓷行业、生物医疗等领域得到了应用。但是,陶瓷增材制造仍面临着打印材料及大尺寸、高致密度复杂结构陶瓷零件制造等难题,这些也将是增材制造技术未来发展的重要研究方向。     

陶瓷增材制造(3D打印)技术研究进展

高性能陶瓷是现代技术发展和应用不可或缺的关键材料。常规的陶瓷制造技术难以满足对个性化、精细化、轻量化和复杂化的高端产品快速制造的需求。新兴的增材制造技术(3D打印)在高性能陶瓷的成型制造领域具有巨大的发展潜力,有望突破传统陶瓷加工和生产的技术瓶颈,为陶瓷关键零部件的应用开辟新的途径。本文针对陶瓷材料及其快速成型和后处理工艺,重点阐述了三维打印技术、光固化成型技术、选择性激光烧结技术等主流陶瓷增材制造技术的研究现状,并指出了目前存在的问题及发展趋势。     

基于MSC.Fatigue的激光增材制造柴油机曲轴疲劳寿命研究

柴油机曲轴结构复杂,刚性大,且技术要求高,因此曲轴的生产加工一直是工程上的一个难点。传统的加工方法通常要经过车、铣、磨等多道工序,加工周期长,加工难度大,工程上开始探究应用激光增材制造技术进行曲轴的加工。激光增材制造技术融合了计算机辅助设计、材料成型与加工等技术,可快速、精密地制造出形状复杂的零件。本文选取了495柴油机作为研究对象,联合采用ABAQUS和MSC.Fatigue软件探究了残余应力、裂纹、圆角等问题对激光增材制造柴油机曲轴疲劳寿命的影响。为激光增材制造在曲轴加工领域应用提供参考。     

基于浆料的陶瓷增材制造技术制备多孔陶瓷研究进展

多孔陶瓷因将多孔结构引入到陶瓷材料中而具备体积密度低、比表面积高、导热系数低、耐高温、耐腐蚀等特点,在催化过滤、生物支架、保温隔热、轻质结构部件等方面具有广泛的应用。多级孔陶瓷有效整合了多种孔结构带来的性能优势,实现了材料在同等体积水平的功能最大化,成为多孔陶瓷的发展趋势,然而其制备仍存在巨大挑战。陶瓷增材制造技术突破了传统陶瓷成形工艺需要特定模具且成形精度低的限制,仅通过层层连接的方式即可成形各种复杂形状、高精度陶瓷材料。打印前原材料形式包括粉体、块材、线材和浆料,其中基于浆料的陶瓷增材制造技术结合了陶瓷增材制造技术及胶态成形工艺的优势,不仅有利于复杂组分之间均匀混合,还为构建亚微米甚至纳米级别孔结构,实现复杂形状、精细结构多级孔陶瓷的制备提供了条件。首先概述了5类以浆料形式进行打印的陶瓷增材制造技术,包括立体光固化技术、数字光处理技术、双光子聚合技术、喷墨印刷技术以及浆料直写成形技术。进一步系统分析了基于浆料的陶瓷增材制造技术与现有多孔陶瓷制备工艺结合制备多级孔陶瓷的研究现状。最后,对基于浆料的陶瓷增材制造技术制得多孔陶瓷的具体应用及发展方向进行了分析与展望。     

增材制造光电功能薄膜和器件研究进展

光电功能薄膜和器件在平面显示、固态照明、信息传递与储存、新能源和光化学等领域应用广泛,进一步提升其性能是当前关注的热点。增材制造作为一种过程简单、高精度、无需模具、节约材料、满足个性化和批量化的智能制备技术,近年来在制备先进光电功能薄膜和器件方面受到广泛关注。本工作综述了当前光电功能薄膜和器件领域主要的增材制造技术及其研究进展,重点介绍了喷墨打印、电流体打印和直接书写技术在制备具有三维结构的光电功能薄膜方面的研究进展,及其在复杂结构和微结构多尺度原位调控方面存在的挑战;进而介绍了气溶胶喷射打印技术,基于其液滴的微反应过程,在光电功能薄膜制备过程中有助于实现微纳米尺度原位控制;同时简要介绍了增材制造技术在开发包括碳基材料和MXene在内的光电功能材料和器件方面的进展;最后对增材制造技术在光电功能薄膜和器件领域的研究重点进行了概述,尚待进一步加强对材料与墨水配方的研发和打印过程调控及新型增材制造技术的开发,并提出了实现多尺度结构原位调控是未来基于增材制造技术开发新型高性能光电功能材料和器件的发展方向。本综述对了解增材制造光电功能薄膜和器件的发展水平和发展趋势具有积极意义。     

伊之密Space A斩获2019欧洲SPE汽车创新奖

欧洲塑料工程师协会(SPE)汽车创新大奖11月在德国举行了颁奖典礼。伊之密SpaceA柔性增材制造系统获得使能技术(EnablerTechnology)类奖项。由伊之密德国子公司研发的SpaceA柔性增材制造系统,是基于螺杆挤出技术的工艺,可以直接使用含纤维填充的热塑性颗粒料进行生产。该系统可集成增材制造和减材制造工艺,实现自动化和规模化制造。因此,SpaceA能够从众所周知的、以样品生产为主的众多增材制造工艺中脱颖而出,具有大规模生产的潜力。     

增材制造聚合物功能梯度材料研究进展

聚合物功能梯度材料(PGMs)是一种以聚合物为连续相，多种材质相互耦合，组成结构和性能在材料空间方向上进行连续梯度变化的非均质复合材料。传统PGMs制备方法存在原理复杂、难定制、通用性差等问题。本文介绍了增材制造(AM)基于“离散-堆积”的成型原理和优势，综述了适用于PGMs的增材制造技术：熔融沉积成型、直写成型、立体光固化、喷射成型和选择性激光烧结的功能梯度材料成型基本原理、材料特点和性能。虽然在增材制造制备PGMs的过程中存在缺乏设计准则、表征方法和系统研究方法等问题。但是，随着对增材制造新概念材料进行基础科学研究的深入，以及针对特定使役条件和工艺性能的具体应用不断发展，增材制造将成为PGMs制备的一种极佳方法。     

基于挤出工艺的陶瓷零件增材制造及其关键技术

增材制造技术可以直接从CAD模型得到实体零件,无需加工刀具和模具,非常适合于结构复杂陶瓷零件的个性化、差异化制造。基于浆料或者膏体挤出而开发的陶瓷零件增材制造技术实用灵活,工艺方法也最多。本文主要阐述了基于挤出技术的增材制造技术的技术原理和特点,并对其中涉及的挤出材料、挤出方式和工艺控制等关键技术进行了综述。     

机器学习算法辅助增材制造古陶瓷修复材料研究进展

为研制开发高性能古陶瓷修复材料,从材料制备现状、增材制造技术及机器学习算法等方面展开论述。简述了增材制造原理及发展历程,并对分层实体成型、立体光固化成型、选区激光烧结成型等快速成型工艺技术的优缺点进行了对比分析;在古陶瓷修复件的增材制造过程中,针对古陶瓷碎片的识别与精准分类、古陶瓷修复件品质预测的可靠性与数据处理效率以及3D打印部件尺寸收缩与热变形等难点,运用人工神经网络学习算法可以高效地优化设计AM制造工艺参数,证实了ML算法在AM精准制造高性能古陶瓷修复件具有显著应用价值,并为AM制造技术的精准化发展方向提供全新设计思路。     

陶瓷光固化成型技术的应用与展望

陶瓷材料具有强度高、抗压强度大、耐磨性、耐酸碱性等优异性能,是现代技术发展不可或缺的材料,但传统的陶瓷加工方法难以满足个性化、轻量化、复杂化的需求。增材制造技术作为一种新型成型方法,具有广泛的应用前景。光固化三维打印技术是增材制造技术的一种,具有精度高、成型速度快等优点。本文讨论了几种常用的光固化打印方法以及其在陶瓷型芯、吸波材料、透波材料和其它方面的应用,并对今后陶瓷光固化三维打印技术的前景与应用进行了展望。     

航天器舱内环境下非金属增材制造热效应分析

针对未来空间站后续运营与维护发展中对无人自主非金属增材制造技术的应用需求，对空间舱内环境下增材制造过程中的热环境进行了分析，对增材制造装置建模，多热源空间分布与产热特性分析，局部保温及整体强化对流设计热扩散效应与温度场仿真，并对增材制造装置的热控措施开展了试验验证。分析表明：密闭装置功耗72～96 W，在初始温度为20℃条件下装置壁面温度维持在29℃左右，与环境之间的散热效率可达21.6 W·m^-2，满足空间增材制造的温度要求，满足装置的温度稳定性与可靠性，为我国空间在轨试验验证给予了一定的理论指导，也为未来舱外环境下的热控设计提供新的思路与方案。     

基于增材制造的碳纤维/高分子复合材料研究现状

介绍了碳纤维对高分子材料改性的基本原理以及碳纤维表面处理的相关技术,并列举了近几年来采用激光烧结和熔融沉积等增材制造技术制备碳纤维/高分子复合材料的研究进展,最后对碳纤维在增材制造材料领域未来的发展进行了展望。     

墨水直写增材制造技术及其在含能材料领域的研究进展

系统介绍了墨水直写(DIW)增材制造技术及其在含能材料领域的应用,重点综述了近年来DIW技术在亚稳态分子间复合物(铝热剂、铝-氟聚物)、复杂异型火炸药装药结构(固体推进剂装药、炸药装药)及火工品药剂中的研究进展,并提出与之相关的机遇和挑战。指出DIW技术在一定程度上能够弥补传统装药技术的不足,在新型多孔/特殊结构装药和能量密度递变的火炸药装药研发与制造方面极具开发应用潜力,未来可进一步加强增材制造火炸药配方应用基础研究、光-热协同固化体系研究以及弹药壳体-装药一体化制造等方面的研究,为我国新型、高精度战略武器装备的发展提供新思路与技术途径。