增材制造技术的发展

增材制造技术是近30年快速发展的特种加工技术,其优势在于三维结构的快速和自由制造,被广泛应用于新产品开发、单件小批量制造。通过对增材制造技术设备和应用情况的介绍,阐述了我国增材制造技术的发展趋势和关键技术。未来增材制造技术将向着三个方向发展:一是日常消费品制造方向;二是功能零件制造方向;三是组织与结构一体化制造方向。     

连续纤维增强复合材料变刚度结构3D打印与性能研究

连续纤维增强复合材料变刚度结构可以通过调控纤维含量和方向分布以最大化利用纤维的性能优势。然而现有制造工艺难以实现纤维含量的精确调控,基于连续纤维增强复合材料3D打印工艺,建立了工艺参数与纤维含量的映射关系,通过动态调控打印过程中纤维与树脂的进给比例,实现了连续纤维增强复合材料变刚度结构的一体化无模快速制造。系统研究了纤维含量变刚度分布对制件弯曲与冲击性能的影响,在相同平均纤维含量下,3D打印变刚度结构的抗弯模量与冲击强度分别比均质结构提高了70%和65%。通过建立3D打印连续纤维增强复合材料变刚度结构的本构及有限元分析模型对其失效行为进行了分析,结果表明将较高纤维含量设置在制件的背侧,可以增加制件对纤维拉伸破坏的抵抗能力,大大提高制件的承载能力和纤维的使用效率。研究为航天航空、轨道交通等领域复合材料的设计制造提供了新的思路。     

基于选区激光烧结工艺的多孔尼龙制备及性能

提出一种基于选区激光烧结的多孔材料成型方法,利用增材制造技术控形、控性的优势,实现多孔材料结构与功能的可控设计。采用尼龙与水溶性致孔剂Na Cl为原材料,通过改变致孔剂含量和工艺参数,实现多孔材料的孔隙率、渗透性及力学性能的可控调节。实验结果表明,多孔材料的孔隙率、渗透性随着致孔剂含量的增大而增大;在相同的致孔剂含量下,其孔隙率和渗透性随着激光能量密度的增加呈下降趋势,分层厚度增加,孔隙率和渗透性明显增加;制备的多孔材料最高孔隙率达到59%,渗透率达0.312 m L/(mm2·s),弯曲强度可达44 MPa。以陶瓷高压注浆成型多孔树脂模具为例,开展多孔材料的功能验证,获得厚度为10 mm、含水率为20%的陶瓷坯体,为该模具的快速制造提供了一种新手段。     

石墨烯/柔性聚乳酸自传感复合材料结构3D打印与性能研究

为了深入研究石墨烯复合材料压阻特性,解决压阻复合材料定量传感问题,实现自传感结构变形监测,通过球磨混合工艺和单螺杆挤出工艺制备了石墨烯/柔性聚乳酸复合丝材,采用材料挤出成形3D打印作为石墨烯/柔性聚乳酸自传感复合材料的结构成型工艺,对导电高分子复合材料的压阻特性展开研究,探究了不同载荷条件对复合材料压阻特性的影响规律,为实现自传感结构变形监测提供了可靠的依据.最后搭建了基于LabVIEW和实时数据采集模块的自传感结构变形重构实时监测系统,通过建立平面弯曲变形传感单元的计算模型,使用阵列传感单元实现了结构变形重构实时监测功能,其中重构形状误差低于3％.     

基于NURBS曲面表示的齿轮齿面光顺

在依据齿面三维离散测量数据所构建的弧齿锥齿轮或准双曲面齿轮齿面NURBS模型的基础上，进一步采用能量法建立了弧齿锥齿轮齿面模型光顺的目标函数，并使用外点惩罚函数法对齿面进行了光顺处理。通过光顺齿轮可以消除部分测量误差的影响，使后续的齿面接触分析过程更加流畅：所给出的计算实例证明了该方法的可行性和有效性。     

增材制造:实现宏微结构一体化制造

增材制造技术是基于分层制造原理发展而来的先进制造技术,是信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的产物,是当今世界各制造强国竞相发展的热点技术。基于增材制造材料逐点累积的成形过程,提出宏微结构一体化制造的学术观点。该方法在金属、陶瓷与复合材料的成形制造中有着其他制造方法难以替代的优势,可以实现制造短流程化,并推动大批量制造模式向个性化制造模式发展。列举近年在金属零件定向晶组织制造、光子晶体制造、生物组织器官支架制造方面的研究成果,论述宏微结构一体化增材制造技术的实现方法与工程应用,解决了传统制造技术难以解决的宏微结构一体化制造难题,给制造技术展示出全新的发展前景,为相关学科和产业发展提供有力的制造技术支撑。     

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。     

基于StarCore SC140混合编程的方法

在DSP软件开发中，C语言开发效率高，但其代码的代行效率低，汇编语言代码的执行效率高，但开发难度大，效率低，为了适应DSP软件市场快速发展的需要，工程中通常使用C和汇编的混合编程方法，既提高了开发效率，又兼顾了代码的执行效率，文中以StarCoreSC140为例，详细介绍了这中混合编程的方法。     

3D打印个性化大腿假肢接受腔形性协同制造策略

假肢接受腔作为连接残肢与假肢系统之间的关键界面,是假肢系统发挥其功能的重要基础.为满足假肢接受腔个性化、快速、低成本的制造需求,本研究提出利用材料挤出成型技术(Material extrusion,MEX)制备大腿假肢接受腔的方法与策略.首先通过对残肢-接受腔系统的生物力学分析提出了接受腔材料的力学性能需求.然后,系统...     

多孔陶瓷材料增材制造

多孔陶瓷具有低密度、低导热率、高比表面积和耐腐蚀等优点,广泛应用于生物组织工程、催化剂载体、建筑材料等领域。多孔陶瓷的传统成型技术难以满足对多孔陶瓷个性化、结构复杂化、快速制造化、多级孔的要求。增材制造技术(3D打印)具有设计自由度高、制造周期短、制造成本低等优势,可以无需模具快速制造复杂结构多孔陶瓷零件。本文综述了粉末床熔融、粘结剂喷射、材料挤出工艺应用于多孔陶瓷增材制造的研究现状,重点讨论了制备多级孔陶瓷的最新进展及其在陶瓷催化剂载体领域的应用前景,并对所面临的问题进行总结分析,对发展趋势进行了展望。