基于PMAC的激光诱导化学液相沉积实验系统研究

在介绍激光诱导化学液相沉积(LCLD)技术的基础上,给出了基于该技术的新型快速原型系统图,并分析了系统的工作过程.针对该原型系统,采用半导体光纤激光器和PMAC运动控制卡,设计了用于CAD模型分层后二维薄层沉积的LCLD实验系统,详细介绍了实验系统的硬件平台,给出了典型零部件的设计计算.在室温条件下,以45#钢为基体,激光波长808nm,在实验系统上进行了LCLD沉积Cu的实验.结果表明,采用快速成型系统获得的CLI文件,实验系统能够满足LCLD进行二维薄层沉积的需要,具有较好的速度.     

微细电火花加工技术的研究进展

研究和综述了微细电火花加工技术的研究现状和发展趋势。比较分析了常用微细加工与微细电火花加工方法的特点及应用，论述了线电极电火花磨削技术的原理及在微细加工中的作用。结合电火花加工过程中无宏观作用力的特点，论述了微细电火花加工装置微小型化的可行性和几种主要形式。     

前程远大的微细加工技术

本刊1993年第1期所载《明天的制造技术》一文中曾简要介绍了微型机器与微细加工技术。本文对此作了较详细的报导,有助于读者对微细加工的发展前途有更多了解。     

飞秒激光双光子聚合三维微细加工技术及系统研发

阐述了飞秒激光双光子聚合（TPP）制造三维零件微快速原型技术和成形系统的搭建及其实现的理论基础,分析该技术的两大显著技术优势以及双光子吸收特性、双光子聚合工艺流程、成形材料及双光子触媒的特性,并在此基础上进行工艺参数影响分析和优化组合,给出初步实验结果,提出系统未来发展提升空间。     

激光微细孔加工技术及其应用

越来越多的产品向着微型化、精密化的方向发展。这促使微细孔加工技术也得到了飞速发展。本文对当前世界上利用激光加工微细孔的技术及其应用作了介绍。     

选择性激光烧结金属粉末制作微型部件

本文提出对金属粉末进行选择性激光烧结制作微型部件，用微细镍基合金粉末、铜粉进行了实验，把镍粉、铜粉选择性烧结在一个微型部件中，证明在一个微型部件中进行多种材料的集成是可行的。     

选择性激光烧结技术的研究现状与展望

选择性激光加工是20世纪80年代末出现的一种新的快速成型工艺,它利用激光束烧结粉末材料制造原型,具有原料广泛、制作工艺简单、周期短等特点,在诸多领域得到了广泛的应用.介绍了选择性激光烧结技术的原理、特点及实际应用,综述了选择性激光烧结技术发展状况、存在的问题及研究热点.     

选择性激光烧结技术的发展现状

介绍了选择性激光烧结技术的原理、特点及其研究发展状况 ,简述了选择性激光烧结金属粉末的两种典型成型工艺 ,并简要分析讨论了选择性激光烧结技术成型金属零件所存在的一些问题。最后 ,总结了选择性激光烧结技术的应用和发展前景     

基于快速成型的微细加工技术

一、引言 微细加工(micro-fabrication)技术主要研究对微小机械(micro-machine)的加工,其加工精度一般是10μm以下。微小机械产品由于具有尺寸小、精度高、能耗低、灵敏性和工作效率高等特点而在精密仪器、生物医学等领域有着广阔的应用潜力。研究微小机械及微细加工的目的不仅在于缩小机械产品的尺寸和体积,还在于通过微型化、集成化来探索和开发新原理、新功能的元件和系统,开辟一个新技术领域。快速成型技术是80年代后期出现的全新制造技术,具有可以迅速成型产品、产品加工不受形状和复杂程度的限制以及无需专用工具等特点。将快速成型技术应用于微小机械加工领域是近年来国际上兴起的一门新技术,由于它独有的一些特点,目前已受到国际学术界的广泛重视。     

激光诱导精密沉积铜箔实验

通过改变激光脉冲能量和激光聚焦位置,进行了激光诱导向前转移铜箔的实验,并通过超景深三维显微镜和扫描电子显微镜对基片和约束层上沉积的铜箔进行了观察,探讨了激光脉冲能量和激光聚焦位置对铜沉积效果所产生的影响,在此基础上研究了激光诱导向前转移的机理。研究结果表明,在石英玻璃基片上沉积的铜箔直径最小可达10μm,远小于激光光斑直径;在约束层上也沉积有铜箔,即同时出现了激光诱导向后转移的现象;光脉冲能量增大,石英玻璃上沉积的铜箔逐渐分散,尺寸逐渐增大,而且呈环形分布;通过调节靶材离焦点距离,可以使环形消失,并使沉积尺寸降到激光光斑尺寸以下。最后成功实现了微细阵列的激光诱导沉积。     

射流电沉积快速成形技术基础试验研究

研制了射流电沉积快速成形系统并进行了基础试验研究。研究结果表明,采用该系统可实现简单形状金属铜三维样件的沉积制备,样件具有较好的形状精度和尺寸精度,沉积厚度达到1.2 mm,SEM和XRD分析表明样件微观组织呈多孔均布结构,晶粒尺寸达到纳米尺度,力学性能测试表明样件材料具有高断裂强度和高硬度特性。     

选区激光熔化快速成形系统的关键技术

研究激光、铺粉、扫描三个重要选区激光熔化子系统的技术要点。通过计算成形过程所需激光能量,确定激光器的选用。研究表明成形升降台的连续下降精度、铺粉辊的回转偏心量及径向跳动量都对实现最小铺粉厚度控制有着重要影响。结合扫描速度对比试验,分析扫描系统的扫描特征,认为采用快的扫描速度是选区激光熔化工艺的一个重要特点,此外应采用合适的扫描策略克服热变形。在上述研究基础上,采用铜基合金粉末进行三维金属实体成形试验,试验分析表明,成形实体是一个由等轴晶和枝晶组成,相对密度达95%,具有冶金结合组织的金属实体,尺寸精度为±0.5 mm。所获得的成形实体多层断面构造、铺粉、扫描特征等信息可证实部分技术要点分析。     

基于自由曲面点云的快速原型制作技术研究

针对不附加任何拓扑和几何信息的云状数据三维重建问题,提出了对点云直接进行分层处理快速制作原型的新方法。在对点集进行空间结构划分的基础上,采用最小距离关联点对方法提取层面轮廓线数据,并对其加以匀化和精整从而直接生成快速成形机的层片接口文件,避免了常规方法存在的耗时和需要很高的造型技巧等不足,而且片面的错误校验与修补等繁琐工作也将不再进行,提高了快速成形前处理的效率,非常适合分层实体制造(LOM)等成形工艺。     

基于快速成形的生物制造工程研究

根据对仿生制造发展的认识,重新定义了仿生制造的概念,提出了生物制造和生物制造工程的概念,并将其实施途径分为内控法和外控法两大类。基于迅速发展的RP技术和生物医学技术,从全新的角度提出了生物制造实施的新途径——基于RP的生物活性生物制造方法,论述了此技术的理论基础和实施手段。理论上该方法可以制造任意形状的生物活性结构,例如：某个生物活性骨质机器零件,甚至整台机器。     

基于脉冲微束等离子弧焊的快速成形中的搭接参数

对基于脉冲微束等离子弧焊接(PMPAW)的直接金属快速成形中成形轨迹间的搭接进行了研究。建立了成形轨迹间的搭接模型,分析了成形轨迹断面宽度与高度之比(宽高比)、轨迹间的中心距、搭接率等参数之间的相互关系及其对成形件性能的影响。用HOOCr21Ni10不锈钢进行了不同搭接参数的成形试验,并对成形件进行了表面平整度、抗拉强度和断后伸长率的测试。试验结果显示,采用宽高比大的成形轨迹制作的零件其三项测试结果均高于用宽高比小的成形轨迹所制作的零件。成形件纵向抗拉强度和断后伸长率优于横向,采取了层间多方向交替扫描的成形方式来获得整体上各向同性的零件。     

基于小波分析的快速成形过程数学模型

采用信号处理的方法来考察快速成形技术,将其分层制造所产生的特有的结果——阶梯效应理解为把输入的原型表面轮廓曲线函数改造成为阶梯函数,因此可以将快速成形设备理解为滤波器组。分别采用傅里叶变换、窗口傅里叶变换和小波变换描述了快速成形的轮廓信息变化过程,认为只有小波变换可以兼具处理非平稳信号和构建出阶梯波的特点,因此最适合用于建立表征快速成形过程的数学模型。针对分层制造的特点,以单位方波作为尺度函数构建出能够反映阶梯波特性的小波基函数,即Haar小波函数,并利用其间断性的特点,建立了快速成形过程的数学模型,其作用就是将输入的零件轮廓波形通过基于Haar基函数的小波变换改造成为阶梯波。     

快速原型制造中小区域数据处理方法研究

深入研究了快速原型加工层面中局部小区域数据给原型加工带来的局部过烧问题,分析了小面域边界补偿后扫描路径重叠的几何特性,充分论证了过烧区域判别的必要性。针对小区域加工时带来的问题,以适当加大小区域表面积,减少扫描路径重叠为原则,提出了一种可行的补救方案。目前该方案已在开发的数据处理软件中应用,运行结果良好。     

快速成形中直接切片补偿曲线转接方法研究

对快速成形制造中直接切片补偿曲线转接方法进行了分析,提出了曲线转接时微线条的处理方法;并在AutoCAD环境下利用ARX开发了软件,用提出的方法实现了真实边界中补偿曲线转接。     

基于脉冲微束等离子弧焊的快速成形系统中实时自适应送丝方式

对基于脉冲微束等离子弧焊的直接金属快速成形系统中,填充金属丝的熔滴过渡方式和送丝方向对成形轨迹质量的影响进行了研究。研究结果表明:“搭桥过渡”方式形成的轨迹形态连续、光滑;送丝方向固定的方式在成形与送丝方向间夹角过大的轨迹时,会发生熔滴未完全熔于熔池、金属丝与已凝固成形轨迹发生干涉等缺陷。根据研究结果研制了一个基于成形件断面轮廓实时调整送丝方向的自适应送丝子系统。论述了转角、合成速度、加速度等控制参数的确定算法。对自适应送丝方式和方向固定的送丝方式进行了对比试验。结果显示:自适应送丝方式避免了熔滴未完全熔于熔池、金属丝与已凝固成形轨迹发生干涉等缺陷,对保证成形轨迹的质量有显著作用。     

颗粒体进料微型螺旋挤压堆积喷头的设计

根据快速成形技术的发展方向,针对熔融堆积成形工艺中已有喷头技术的特点,提出一种基于颗粒体进料的微型螺旋挤压堆积喷头。该喷头能否成功应用的技术难点是挤压螺杆的小型化问题和颗粒体稳定可靠的进给问题,为此提出针对小型化螺杆的一套可行设计方法和新颖的推杆凹槽送料方式。对装配好的喷头装置的堆积试验,证明了颗粒体送料的螺旋挤压堆积喷头的技术是可行的。通过进一步的技术完善,该喷头装置可以用于热塑性弹性体和一些基于医学材料的原型制作。