基于线宽测量的增材制造流量智能控制方法

基于闭环控制原理,研究了一种基于线宽测量的增材制造流量的智能控制方法。将CCD传感器采集的当前扫描线宽与设定值进行对比,控制成形设备的工作台位移速度与喷头流量的相对关系。研究结果表明,该方法实现了对实体模型或支架形状的精度、孔隙的形状和孔隙率的智能控制,大幅度提高了成形精度,便于细胞在支架上分化、依附和爬行。     

面向增材制造的宏微结构一体化设计方法

针对面向增材制造的多尺度结构设计微结构之间材料连通性及尺度关联的问题,本文提出了基于自定义构型的子结构代理优化模型的宏微结构一体化设计方法。在该方法中,假设宏观结构由多个子结构构成,其子结构构型由相对密度等参数控制。利用设计域划分时子结构与宏观尺度比例关系,实现宏微结构尺度关联设计。在优化过程中,以子结构相对密度为优化设计变量,构建了以系列子结构为基础的自定义构型的微结构样本,设计了基于分段样条插值的代理优化模型,结合传统的优化准则建立了模型增材制造的宏微结构一体化设计框架,分析了代理模型的变量灵敏度及优化计算效率。通过计算实例,验证了所提方法的可行性及其所设计构型的可制造性。     

6061铝合金增材制造温度场仿真

针对6061铝合金的电子束选区熔化(Selective Electron Beam Melting, SEBM)过程,采用ANSYS构建了温度场仿真三维有限元模型。考虑材料的热物性参数随温度的变化特性,通过高斯面热源在粉末床上移动,研究了电子束功率、扫描速度和铝合金预热温度对熔池尺寸、熔池热历史的影响,为6061铝合金电子束选区增材制造工艺参数的选择提供理论依据。研究结果表明：熔池宽度、熔池深度随着电子束功率、预热温度的增大而增大;输入线能量小于0.19 J/mm时,熔池深度、宽度均随着扫描速度的增大而减小,熔池长度随扫描速度的增大而增大;当输入线能量大于0.19 J/mm时,熔池深度、宽度均随着扫描速度的增大而增大,但增大速率减小,熔池长度随扫描速度的增大而减小。电子束功率是影响熔池冷却速率的主要因素。不同扫描路径的粉末层温度分布不同,采用合理的扫描路径可使得整个零件的热分布更加均匀。     

基于拓扑优化的金属反射镜设计及增材制造

为了满足金属反射镜高刚度、轻质化、非球面等实际使用需求,采用拓扑优化方法对金属反射镜镜体及支撑结构进行一体化设计.优化目标是结构柔度和一阶固有频率的加权叠加值最小化,约束函数是体积分数的上限.最终获得半封闭式支撑结构的反射镜构型.在完成几何提取和重建后,形成最终的CAD模型.借助COMOSL软件对该模型的静态刚度及固有频率进行分析,仿真分析结果显示此反射镜在重力工况下的最大RMS值为19 nm,一阶自然频率为1 705.2Hz.随后采用增材制造技术对该反射镜进行制备,验证了方法的有效性.     

增材制造的研究现状与发展趋势

增材制造（Additive Manufacturing,AM）技术,直接将材料逐渐叠加形成所需要的零件,也称作3D打印,是目前国内外研究的热点,也有人将其称为引起第三次工业革命的新兴制造技术。回顾了增材制造的发展历程,介绍了增材制造的主要类型,论述了国内外发展现状,分析了增材制造的关键技术、发展中的关键问题及其发展趋势。     

金属材料增材制造技术及其存在限制性

目前,金属材料增材制造主要采用激光增材工艺。就应用优势而言,金属材料增材制造发展前景好,但激光增材冷却速度快,内应力大,容易形成缺陷。本文就金属材料增材制造技术及其缺陷进行探讨。旨在为金属材料增材制造技术的时间应用提供一些参考。     

一种基于增材制造技术的多功能蓝牙音箱设计

蓝牙音箱以其便携、美观等优点得到了用户广泛的使用。其技术较成熟,但每个人对美的概念、便携的要求是不一样的,所以就出现了音响五花八门,仍有人找不出一件自己满意产品的情况。在我国全面实施中国制造2025,深化创新驱动的新形势下,增材制造技术正在从工业生产逐渐走进我们生活。结合蓝牙音箱目前存在的问题,以3D打印技术为依托,设计出属于自己的音响,同时为小型家用产品的独立DIY提供一定的理论基础。     

激光及电弧增材制造技术研究进展

增材制造在能源化工、生物医学、航天航空等领域表现出了广阔的应用前景,对其研究现状进行综述,有助于梳理先进材料增材制造行业的发展脉络,为先进材料增材制造行业未来的发展提供理论支持。文章介绍了多种电弧增材制造技术控制系统,分析了电弧增材制造技术生产的零件组织性能与传统制造工艺生产的产品之间的差异,对比了激光熔化沉积技术和激光选区熔化技术的优劣,并对先进材料增材制造行业未来的发展进行了展望。     

基于增材制造的仿生防护结构力学及回复特性分析

运用结构仿生学设计原理,建立了两种具有记忆恢复特性的智能仿生防护结构,利用选择性激光熔融增材制造技术制备了仿生结构模型,通过数值模拟和试验测试方法分别对其进行了力学特性分析和变形回复特性测试。结果表明:对比试验力-位移曲线及其变形模式,仿真计算结果较为准确地模拟了仿生防护结构模型样件在静压过程中的变形特性及承载特性;仿生防护结构的压缩量可达15%,其压缩强度为81.4 MPa;卸载后在加热工况下其变形回复率达到99.04%。该研究实现了利用增材制造方法对于压力载荷下仿生防护结构的制备及其回复变形的功能的验证,为开发新型智能仿生防护结构提供了理论依据。     

TC4合金增材制造的研究现状

钛合金具有密度小、生物相容性好、综合力学性能优异、耐腐蚀性好等优点. TC4合金是最为常用的一种钛合金,广泛应用于医疗、航空航天等领域.传统制备工艺制造出来的钛合金零部件,存在成本高、材料收得率低、制造周期长等缺陷.增材制造技术能迅速把构造复杂的三维模型转化为实体零件,近年来得到快速发展.本文简要介绍增材制造技术的分类,TC4合金增材制造构件的微观组织、力学性能、显微缺陷,以及数值模拟在增材制造方面的应用,并展望未来发展方向.     

连续碳纤维增强金属基复合材料增材制造工艺

针对连续碳纤维增强金属基复合材料增材制造工艺开展系统性实验探索,研究结果表明：在对碳纤维进行表面改性后,可以实现打印过程中熔融金属基体与碳纤维的良好浸润复合;送丝速度对单道沉积路径表面质量、路径宽度及其纤维体积分数影响较大,当送丝速度为4 mm/s时,沉积路径表面质量较好,路径宽度约为1.5 mm,碳纤维体积分数约为3.43%;沉积路径搭接率对打印单层表面质量影响较大,当搭接率为50%时,单层表面质量较好;基于优化后的实验参数,实现了连续碳纤维增强金属基复合材料薄壁件以及拉伸样件的直接增材制造,薄壁件内碳纤维与金属基体形成了较好结合,而且连续碳纤维对于复合后材料的抗拉强度起到了显著增强作用.     

碳纤维复合材料原位增材制造设备与工艺

为了实现碳纤维增强热塑性复合材料（CFRTC）高质高效原位增材制造,设计一种激光聚焦加热CFRTC原位增材制造平台,以单向连续碳纤维增强聚醚醚酮热塑性复合材料（T800 CF/PEEK UD）预浸带为原材料开展CFRTC成型工艺相关研究. 制备环形样件进行剪切强度测试表征,通过扫描电子显微镜观察样件的截面形貌,确立激光聚焦加热CF/PEEK的可行工艺参数窗口与较优工艺参数. 结果表明,CF/PEEK成型件强度受激光聚焦加热温度、成型速度影响较大,均表现出随激光聚焦加热温度与成型速度的增加,先增大后减小,当成型速度为30 mm/s和激光加热温度为450 ℃时,环形样件有较高的剪切强度,并且表现出较少的微观缺陷.     

航天增材制造项目发展战略研究初探

通过研究借鉴国内外增材制造技术开发和应用的成果与经验,初步研究现代企业加速实现增材制造技术高效转化和运用的途径及方法,运用SWOT分析法对航天提升整体智能化制造能力进行系统研究,进而根据研究结果初步提出相应的发展战略、模式以及对策等。     

增材制造技术进展与技术优势研究

增材制造技术具有生产柔性广、材料利用率高、研发周期短等特点,近些年得到了飞速发展。综述了增材制造技术的发展历程,汇总了各类别增材制造工艺的成形原理、成形材料、工艺特点和应用领域,阐述了增材制造技术的技术优势,为进一步探索和研究增材制造技术奠定了基础。     

单道多层焊电弧增材制造成形研究

电弧增材制造的材料使用率高、成本低,但稳定性差、成形精度低,对增材制造件形貌进行分析,有利于提高其利用率。文章利用电弧增材制造方法,在Q235基板上进行单道多层焊实验,观察不同堆焊层数下的成形件情况,重点分析了焊接层数对成形件端部流淌的影响。结果表明:由于端部液态金属凝固过程中受多种力作用,随着焊接层数的增加,成形件两端出现流淌现象且逐渐加剧;成形件高度表现为中间高两端低,起弧端高于熄弧端;因下一层焊道对上一层焊道有重熔作用,随着焊接层数的增加,每一层焊道的高度也会增加,基板将会产生明显的焊接变形,当单道多层焊层数为20层时,其最大变形量可达3 mm。     

电弧增材制造建筑用钢残余应力试验分析

为研究由电弧增材制造用于建筑结构构件的残余应力分布情况,采用盲孔法的试验手段,并通过对构件的制造过程进行有限元模拟,得到其残余应力的分布情况。试验及计算结果表明,构件的大部分区域残余应力量级小,自平衡,表面边缘处,残余应力变化剧烈,中间区域变化平缓;沿构件厚度方向上分析,内部残余应力主要为分布区域大量级小的拉应力,表面残余应力主要为分布区域小量级较大的压应力。通过对试验结果的分析可以判断构件中残余应力的整体水平较小,该制造方式能为建筑结构制造相应的构件。     

激光增材制造铁基合金组织性能控制研究进展

研究激光增材制造成型工艺、微观组织演变及力学性能之间的关系,可以为高性能铁基合金构件激光增材制造控形、控性提供理论指导.文章综述了不同激光能量密度输入及保护气体含量对铁基合金构件显微组织、致密度、孔隙率的影响,介绍了热处理、颗粒增强金属基复合材料及辅助工艺等改善激光增材制造铁基合金力学性能的常用方法,并展望了激光增材制...     

增材制造点阵结构的超声共振谱性能表征

为了实现增材制造的点阵构件性能的可靠、快捷评判,优选超声共振谱技术进行检测方法研究. 使用增材制造工艺,制作了一系列Ti-6Al-4V的点阵结构试样,结构内含有不同宽度的平面型缺陷. 基于自建的超声共振谱检测系统开展试验,利用纵波超声换能器作为振动的激励源与接收传感器. 对共振频率与振动模态进行甄别,选取可靠的共振频率组合作为评判指标,构建马氏空间,按马氏距离对缺陷进行定量分析. 试验结果表明,虽然点阵试样结构复杂,但仍可以测得清晰明显的共振频率峰,且测量结果重现性好. 结果分析表明,点阵试样的共振频率峰位置与缺陷尺寸大小有强相关性,采用马氏距离可以实现缺陷的定量评价. 研究表明,超声共振谱技术为增材制造的复杂点阵构件的性能表征提供了较好的无损检测（NDT）解决方案.     

增材制造技术粉床的数值模拟与分析

选择性激光烧结等增材制造工艺中粉床特性对成型工艺有重要影响。针对颗粒粒径分布类型和层厚等对粉床特性有影响的问题,通过分析增材制造技术中粉床填充过程,提出了一种基于离散元法的增材制造粉床的数值模拟分析方法,分析论述了不同粒径分布和不同层厚对粉床填充性能的影响。结果表明：单一粒径粉床和粒径高斯分布粉床的填充密度和平均配位系数均随着层厚的增大而增大,最后趋于稳定;单一粒径粉床和粒径高斯分布粉床的填充密度和平均配位系数在层厚为80μm和400μm时均大致相等,在其它层厚时,粒径高斯分布粉床的填充密度高于单一粒径粉床的填充密度,且差值随着层厚的增大先增大后减小;单一粒径粉床的平均配位系数高于粒径高斯分布粉床的平均配位系数,且差值随着层厚的增大先增大后减小。这些研究结果可为增材制造粉床颗粒粒径分布类型和层厚选取提供参考依据。