含能材料3D 打印技术及应用现状研究

针对我国爆炸元件、精密微小型火工产品制造工艺落后等问题,对国内外军工领域采用含能材料 3D 打印技术制造先进武器的现状进行对比分析,得出含能材料 3D 打印技术得到成功实现需要突破的 3 个关键技术:专用含能材料筛选/含能材料制造快速成型,以及含能材料制造系统集成技术.分析结果表明:采用含能材料3D打印制造先进武器能够解决固有装药成型工艺周期过长,装填密度不均匀和药条接触不可靠等方面的问题.     

喷墨打印墨滴成形机理及其在含能领域应用进展

喷墨打印技术是以墨滴为基础,集喷射工艺、离散堆积数控制造及计算机辅助设计于一体的先进精细微加工制造技术,是微机电系统（MEMS）火工品等微结构含能器件的重要装药途径之一。在喷墨打印过程中,如何实现墨滴的精确控制是提高材料可打印性和打印精度的关键。本文在系统调研喷墨打印成型机理研究的基础上,探讨了墨水的物理特性、打印工艺参数对墨滴形成方面的影响规律,梳理了“咖啡环”效应出现的原因及控制方法,归纳了喷墨打印过程中墨滴成形和沉积的控制策略,与此同时,综述了喷墨打印技术在传爆药、纳米铝热剂等方面的应用情况,展望了喷墨打印技术下一步在含能领域应用的发展方向。喷墨打印技术的按需滴加、皮升级沉积为微纳米结构含能药剂的精确装药提供了前提,在MEMS火工品、异形含能器件方面具有较好的应用前景。     

TATB/CL-20复合装药结构的3D打印成型技术

为了提高装药的能量和安全性,设计了3种新型复合装药结构,分别为轴向多层结构、径向多层结构和轴向/径向复合结构。采用具有高能量密度的六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)和高安全性的三氨基三硝基苯(TATB),以缩水叠氮甘油聚醚(GAP)和多异氰酸酯(N-100)为黏结剂体系构成CL-20/GAP/N-100和TATB/GAP/N-100两种炸药体系配方,并通过3D打印技术将TATB和CL-20两种炸药体系构筑成3种不同的新型复合装药结构。研究了含能体系的黏结剂含量和3D打印工艺参数(打印速率以及打印针头口径)对装药微观结构的影响,确定了合适的打印成型工艺,当黏结剂含量为20%时,采用3 mm·s~(-1)的打印速度和口径为0.25 mm的针头进行打印能得到结构稳定的装药。采用GJB772A-1997方法 601.2测试了3种复合装药结构的撞击感度,结果表明,轴向/径向复合多层装药结构(CL-20质量占比90%)的特性落高达到72.00 cm,比同质量的CL-20装药提高了3.14倍。     

基于三维打印技术的纳米奥克托今与梯恩梯熔铸炸药制备及性能研究

为解决传统熔铸炸药缺陷多、密度低、力学性能差等问题,将三维(3D)打印技术应用到熔铸炸药的成型制备中。采用自主研发的熔铸炸药3D打印成型原理样机,通过筛选熔铸炸药配方、优化工艺参数,成功打印出含纳米奥克托今和梯恩梯的熔铸炸药药柱。对打印的药柱以及传统浇铸的药柱进行了微观结构、密度和均一性、抗压强度以及爆速等性能表征对比。结果表明：3D打印成型的药柱结构密实,密度为1.65 g/cm³,提高2.0%;抗压强度为5.56 MPa,提高273%;爆速为7 184 m/s,提高2.1%;综合性能明显优于传统浇铸成型的药柱。     

龙伯透镜制造工艺研究现状及发展趋势分析

简述了龙伯透镜的结构、工作原理和用途,总结了龙伯透镜的制造工艺及材料研究现状,分析了每一种材料及其对应工艺的优点及存在的问题,展望了其未来趋势,介绍了用3D打印等快速成型技术代替传统机加工龙伯透镜的制造工艺.     

含能材料增材制造技术——新兴的精密高效安全制备技术

<正>含能材料增材制造技术(俗称"3D打印技术")是以数字模型为基础并通过软件与数控系统将专用含能材料浆料逐层累加成实体物品的数字化制造技术,是含能材料制备领域的前瞻性工艺技术。它能快速精密制备常规和特定结构的火炸药装药、引信、火工品、活性材料战斗部壳体等含能部件,具有设计灵     

含能材料领域的几类颠覆性技术进展

21世纪以来,颠覆性创新技术取得了快速发展并已渗透到许多领域,成为推动科技发展和军事变革的重要力量,也将对含能材料的发展产生深刻影响。为认识颠覆性技术对含能材料发展的影响,简介了颠覆性技术的内涵及作用,重点阐述了含能材料领域目前发展迅速的超高能化技术、纳米技术、增材制造技术和材料基因组技术等颠覆性技术,以及这些技术将对含能材料的创新发展提供的新机遇和挑战。指出未来含能材料领域的颠覆性技术将重点朝着金属氢的制备与应用、含能墨水的设计与3D打印成型、含能材料基因数据库的建立及三要素融合几个方向发展。     

挤出沉积3D打印工艺参数对发射药尺寸及拉伸强度的影响

针对现有发射药制造存在成型结构简单、难以满足日益增长的复杂结构需求,基于挤出式3D打印技术建立挤出沉积模型,确定挤出3D打印过程的重要工艺参数,开展3D打印工艺参数对发射药成型尺寸及拉伸强度影响的实验研究,分析针头内径、打印速度、底板温度等工艺参数对发射药尺寸和拉伸强度的影响.结果表明:针头内径为0.7 mm、打印速度...     

澳大利亚国防科学技术(DST)集团的增材制造含能材料

正据美国陆军技术网站报道,澳大利亚国防科学技术(DST)集团开始与工业部门和高校合作研发用于含能材料的先进3D打印技术。含能材料包括炸药、发射药和火工品,3D打印将有助于提高炸药在该国国防工业中的安全性和质量。作为澳大利亚含能材料     

《含能材料》征稿启事

一、征稿内容 （1）炸药的合成与应用;装药、成型、加工及其相关技术;（2）炸药、推进剂、火工药剂、烟火剂及其应用技术;（3）含能材料用聚合物、增塑剂及其相关物的合成与应用;（4）含能材料的配方研制及相关技术;（5）含能材料的性能检测技术（包括理化性能、爆轰性能、安全性能及其相容性）;     

刊物简介

《含能材料》(Chinese Journal of Energetic Materials)1993年创刊,1996年国内外公开发行。中国工程物理研究院主办,中国工程物理研究院化工材料研究所承办,主要报道的内容为:(1)含能材料(炸药、推进剂、烟火剂、火工药剂)的合成、制备与性能表征;(2)含能材料(单质与配方)的理论设计与数值模拟;(3)含能材料用相关材料的合成、制备、性能与应用技术;(4)含能材料的安定性、相容性、老化特性研究;(5)燃烧、爆炸、冲击的理论与实验研究;(6)弹药毁伤特性、安全性、环境适应性、可靠性及防护技术;(7)含能材料的装药、成型与加工制造技术.     

喷头流道结构参数对高黏度含能材料直写成型3D打印挤出过程稳定性影响

为了研究直写成型技术（DIW）中挤出系统的喷头流道结构参数（锥角角度、出口直径、成型段长度）对含能材料挤出过程的流体流动影响,研究建立了基于Polyfow Extrusion模块的高黏度含能材料挤出模型,并采用直写成型3D打印工况的挤出实验对其进行了验证。研究通过所建立的模型分析了锥角角度范围90°~130°,出口直径0.75~2 mm以及成型段长度5~20 mm对高黏度含能材料挤出过程的影响。结果表明：采用Polyflow Extrusion模块可以较准确地模拟复合含能材料的流动行为,同时发现锥角为100°、喷头出口直径为1.5~1.75 mm时挤出成型过程相对稳定、挤出膨胀较小,且成型段的增长会在增大所需入口压强的同时减小出口膨胀效应。     

《含能材料》征稿启事

一、征稿内容 （1）炸药的合成与应用；装药、成型、加工及其相关技术；（2）炸药、推进荆、火工药剂、烟火荆及其应用技术；（3）含能材料用聚合物、增塑荆及其相关物的合成与应用；（4）含能材料的配方研制及相关技术；（5）含能材料的性能检测技术（包括理化性能、爆轰性能、安全性能及其相容性）；（6）含能材料的储存寿命研究；（7）爆炸技术及其应用；     

3D打印技术及其军事应用发展动态

阐述了3D打印技术的基本概念与不同工艺采用的材料,对3D打印技术在航天航空、武器装备制造、消费电子产品等领域的发展概况进行了概述。同时,对3D打印设备的世界分布情况进行了统计,分别从武器装备受损部件修复和复杂结构部件生产两方面对3D打印技术在军事领域的应用进行了介绍。跟踪和梳理了国外3D打印技术的发展动态。     

3D打印给含能材料制造带来安全和可重复性

正2020年Jared Pike报道:美国普渡大学可用任何商用3D打印机打印含能材料。3D打印用于传统常规材料已有几十年,但用于新材料,特别是含能材料,还有许多挑战。3D打印通常叫"熔合沉积模型/模拟"。例如一卷塑料灯丝被加热至熔点,后被挤压到一块移动板上以形成所需形状。但含能材料(烟火制造技术,炸药和推进剂)对温度变     

3D打印技术与装备快速维修保障

近年来3D打印技术发展迅速,在成型单件小批量、结构复杂的零件上显示出独特优势。3D打印技术在武器装备领域的成功实践,为战场装备快速维修保障提供技术支撑。针对3D打印在军事领域的应用现状,分析目前战场装备维修存在的问题以及3D打印应用于战场装备快速维修的军事需求。结合3D打印工艺特点及战场抢修及时性的要求,阐述3D打印应用于装备快速维修的关键技术,为3D打印技术应用于战场装备快速维修保障提供新思路。     

CL-20基爆炸网络装药的UV光辅助直写成型及性能

为了提高爆炸网络装药效率和成型效率、改善装药能量性能,以高能叠氮胶3,3-二叠氮甲基氧丁环-四氢呋喃共聚醚(PBT)和紫外光(UV)固化树脂为复合粘结剂、以CL-20为主体炸药,设计了一种UV光辅助固化的CL-20基含能油墨,并采用3D打印平台装置对油墨进行了直写成型。采用流变仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、邵氏硬度仪等对成型复合物的流变性能、微观结构、晶型、硬度进行了表征和测试。结果表明,CL-20含量为82%时,油墨体系稳定性较好,采用UV光辅助固化的油墨固化速率快、成型样品表面平整,硬度为70 HA;撞击感度测试表明,复合物的特性落高比原料提高了20 cm;传爆性能测试表明,成型样品可实现90°拐角传爆,在1.2 mm装药宽度下,其传爆临界尺寸为0.387 mm。     

刊物简介

<正>《含能材料》(Chinese Journal of Energetic Materials)1993年创刊,1996年国内外公开发行。中国工程物理研究院主办,中国工程物理研究院化工材料研究所承办,主要报道的内容为:(1)含能材料(炸药、推进剂、烟火剂、火工药剂)的合成、制备与性能表征;(2)含能材料(单质与配方)的理论设计与数值模拟;(3)含能材料用相关材料的合成、制备、性能与应用技术;(4)含能材料的安定性、相容性、老化特性研究;(5)燃烧、爆炸、冲击的理论与实验研究;(6)弹药毁伤特性、安全性、环境适应性、可靠性及防护技术;(7)含能材料的装药、成型与加工制造技术;(8)含能危险物质的理化分析、毒理特性、环境化学与绿色无害化处理技术;(9)本学科领域的研究动态、评述、会讯、书评与杰出专家等报道;(10)本学科领域的科研机构、科学仪器、软件与出版机构等介绍。     

含能材料刊物简介

《含能材料》(Chinese Journal of Energetic Materials)1993年创刊,1996年国内外公开发行。中国工程物理研究院主办,中国工程物理研究院化工材料研究所承办,主要报道的内容为:(1)含能材料(炸药、推进剂、烟火剂、火工药剂)的合成、制备与性能表征;(2)含能材料(单质与配方)的理论设计与数值模拟;(3)含能材料用相关材料的合成、制备、性能与应用技术;(4)含能材料的安定性、相容性、老化特性研究;(5)燃烧、爆炸、冲击的理论与实验研究;(6)弹药毁伤特性、安全性、环境适应性、可靠性及防护技术;(7)含能材料的装药、成型与加工制造技术;(8)含能危险物质的理化分析、毒理特性、环境化学与绿色无害化处理技术;(9)火工品研发及相关技术;(10)本学科领域的研究动态、评述、会讯、书评与杰出专家等报道;(11)本学科领域的科研机构、科学仪器、软件与出版机构等介绍。     

3D打印在航空制造中的优点与局限

正3D打印技术是在上世纪70年代末期开始出现,主要应用于产品研制阶段的"快速原型"和生产阶段的"快速制造"。3D打印技术与曾经应用于工业生产的堆焊工艺方法相似,之所以称为3D打印,就是在成型工艺上采用CAD和计算机3D模型数据,将两维基材通过不同融合方式组合成三维结构。用在航空生产上的工艺方法主要有激光近净成形技术(LENS)、激光选区熔化技术(SLM)及电子束选区熔化技术(EBSM)。SLM就是把立体的零件按照粉末的