3D打印技术在模具制造中的应用

介绍了基于3D打印技术的快速模具制造技术,并对快速模具进行分类。阐述了不同种类快速模具的特点及其制造工艺,分析了3D打印技术在模具制造中的优势。     

3D打印技术对模具制造技术的影响分析

随着3D打印技术在汽车、航空航天、工业和医疗等领域的悄然兴起,较多业内人士对其发展有不同的见解。本文通过对比3D打印模具与传统模具制造技术的优缺点,客观地分析了3D打印技术对模具制造技术的影响,并提出了3D打印技术与模具制造技术融合互补的思路。     

基于专利视觉的3D打印技术在模具制造领域的应用研究

以incoPat构建3D打印技术及其在模具制造领域应用的检索分析数据库,采用定量、定性分析法,从申请趋势、区域布局、主要申请人、技术发展趋势、核心专利等多角度对专利数据进行分析。全球3D打印技术处于快速增长期,其在模具制造领域的应用越来越广,中国在专利数量上位居全球前列,紧跟全球技术发展热点,基于专利视觉开展3D打印技术在模具制造领域应用的分析,为中国模具制造3D打印技术发展提供技术参考。     

3D打印或将降低家电企业模具制造成本

在传统制造方式中，模具的投入与开发占据企业较高成本，如果有一种行之有效的技术手段能在模具制造环节降低投入，无异于产业福音。据悉，3D打印技术的研发与应用，或将在未来降低家电企业的模具制造成本。     

桌面3D打印技术在模具教学中的实践

从3D打印结构特征和原理出发,解析了MakerWare软件技术应用,通过实例进一步说明了在教学中的应用,为中职院校开展3D教学提供参考.     

金属3D打印数字化制造研究进展

数字化制造将传统的制造过程转化为数字模型,实现对整个制造流程的智能控制,进而快速生产出满足要求的产品。金属3D打印是一个具有多物理场强耦合作用、过程强时变扰动、内禀关系非线性以及多变量与多目标等特点的复杂物理过程,实现金属3D打印全流程的数字化控制,有望解决当前3D打印零件质量一致性和性能稳定性低的瓶颈问题,推动高质量3D打印技术的发展。本文首先分析了金属3D打印的技术特征和数字化制造的基本内涵,随后从3D打印过程数据在线监测、数字化仿真、物理与信息系统交互3个方面综述了金属3D打印数字化制造的研究进展,最后讨论了数字化制造在金属3D打印领域的未来研究重点,展望了发展前景。     

3D打印技术制作风扇部件铸造模具的应用研究

以风扇部件为研究对象,分析其铸造工艺并确定相关参数,利用UG8.0建立风扇部件铸造模具的三维实体模型,采用3D打印技术打印出模具实体,并以此3D打印模具替代传统木模进行砂型铸造并浇注,最终获得风扇部件铝合金铸件。结果表明:采用3D打印技术直接打印风扇部件铸造模具,简化了木模师制作复杂曲面木模的工艺及流程,可缩短模型制作时间,节约成本,提高效率。该技术也可应用到其他复杂产品的铸造生产中。     

3D打印批量制造的可行性及模式思考

3D打印的节材、节能技术特点高度契合我国的可持续发展战略,但3D打印也被贴上了个性化制造的标签。从技术背景、市场需求等方面阐述了实现3D打印批量制造、规模化生产的必要性;同时,从技术、效率和经济角度分析了实现3D打印批量制造、规模化生产的可行性。构建了3种3D打印批量制造模式,并对其特点进行了分析和介绍。     

3D打印技术或将成为模具业全新发展方向

据悉，3D打印（3Dprinting），即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文什为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料通过逐层打印的方式来构造物体的技术。根据美国消费者电子协会发布的最新年度报告，2012年，全球3D打印市场（包括相关材料）规模为21亿美元，这一数字比2011年增长了4亿美元，涨幅达到25．53％。随着汽车、航空航天、医疗保健等市场需求的持续增长，3D打印的市场规模保守估计在2017年将超过50亿美元。     

3D打印熔滴沉积与传统制造相结合技术发展前景

3D打印熔滴沉积增材制造技术,是一种以离散的二维分层模型文件为基础,将金属粉末或金属丝熔化,通过逐层堆积的方式来成形零件的技术。对于形状复杂的连接件而言,中间的连接部分可以采用3D打印技术,实现3D打印与传统制造的有机合成技术,可以大大提高零部件的集成度,简化产品设计,是未来发展的趋势所在。     

基于3D打印技术的铸造起重机车架轻量化研究

铸造起重机,是依靠沿厂房轨道方向的纵向移动、小车的横向移动和吊钩的升降运动来进行搬运工作的机器。其中小车架作为起重机的主要部件之一,约占起重机总重量的16%,起着主要的承载作用,因此设计出合理的小车架结构对起重机整体的安全性、经济性有很重要的意义。以10 t铸造起重机车架为研究对象,设计以3D打印技术为主要加工方法的新型车架。首先,以车架钢板为坐标平面建立坐标系,并根据车架上减速器座,电机座,定滑轮等放置的位置为坐标点输入坐标系,确定切割的位置、尺寸,结合ANSYS有限元分析软件,通过分析车架整体结构的应力及变形情况,对车架进行局部优化。结果表明:以3D打印技术进行切割设计的起重机车架与原起重机车架强度相仿,重量减少169 kg,减重部分占改进前车架重量的17.4%。     

基于3D打印的玩具枪弹夹模具水路设计

以玩具枪弹夹为研究对象,借助UG软件进行产品建模,利用Moldflow模流仿真对塑件进行水路设计。通过对传统水路和跟形环绕设计的随形水路两种方案的冷却效果对比,结合实际水路加工工艺,确定了最优水路设计方案,为多孔深腔类模具水路设计提供参考示例。经过实际生产验证,与传统水路相比较,采用跟形环绕随形水路产品的生产周期由55s缩短至35s,效率提升了36个百分点以上。     

基于3D打印与三维图像处理的服装信息提取方法研究

在形状基不定情况下,对三维服装信息提取过程存在特征关联较弱,分割区域扩大等问题.为此,提出一种基于3D打印与三维图像处理的服装信息提取方法.首先对采集的服装三维图像进行纹理特征分割,图像序列自适应块匹配方法进行信息增强处理,然后采用桌面型3D打印技术进行服装设计中的图像三维重构,进行服装三维图像表面渲染,实现服装信息提取.最后通过仿真实验进行性能测试,结果表明:采用该方法进行服装信息提取,能准确反映服装的纹理信息和三维渲染信息,服装设计的色彩均衡性较好,有效指导服装设计优化.     

Simulation on deposition and solidification processes of 7075 Al alloy droplets in 3D printing technology

In order to study the successive deposition and solidification processes of uniform alloy droplets during the drop-on-demand three dimensional (3D) printing method, based on the volume of fluid (VOF) method, a 3D numerical model was employed. In this model, the 7075 alloy with larger temperature range for phase change was used. The simulation results show that the successive deposition and solidification processes of uniform 7075 alloy droplets can be well characterized by this model. Simulated droplets shapes agree well with SEM images under the same condition. The effects of deposition and solidification of droplets result in vertical and L-shaped ridges on the surface of droplets, and tips of dendrites appear near the overlap of droplets due to rapid solidification.     

基于3D打印的数控渐进反向成形组合式支撑

为克服传统的整体式支撑不能重复使用,并且基于数控铣削方式或3D打印方式的整体式支撑制作时间长、材料浪费多的问题,提出一种基于3D打印的数控渐进反向成形组合式支撑制作方法。该组合式支撑对于不同形状板材件的成形只需要更换凹模曲面板而其他部件不需要更换,通过增减支撑壁叠块来调整支撑的高度,以适应不同成形深度的板材件。给出了组合式支撑的结构及工作原理并制作出实际支撑。基于组合式支撑的成形实验结果表明,该组合式支撑具有可应用性。     

Sand-bed defect recognition for 3D sand printing based on deep residual network

The 3D sand printing (3DSP), by binder jetting technology for rapid casting, has a pivotal role in promoting the development of the traditional casting industry as a result of producing high-quality and economical sand molds. This work presents an approach for monitoring and analyzing powder sand-bed images to serve as a realtime control system in a 3DSP machine. A deep residual network (ResNet) is used to classify the defects occurring during the powder spreading stage of the process. Firstly, a pre-trained network was applied as the initial parameter; then it was fine-tuned on the labelled defective sample dataset to accomplish the task, which defines the sand-bed defects induced in the 3DSP processing. Furthermore, the recognition and positioning of sand-bed defects were readily achieved by dividing the sand-bed images into blocks. Experiments show that the fine-tuned network has a 98.7% classification accuracy on the validation dataset of sand-bed defects and 95.4% recognition accuracy for the sand-bed images.     

悬臂式3D打印机器人运动分析与打印实验

针对目前3D打印装置结构单一和打印空间小的的缺点,研制了一台悬臂式3D打印机器人.运用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立连杆坐标系,根据齐次坐标变换,建立机器人正运动学方程,采用代数法进行逆运动学求解,通过控制各关节变量,驱动打印头在3D打印平台上按照指定轨迹实现3D打印功能,并在悬臂式3D打印机器人实验平台上进行了零件打印实验,结果表明:所设计的悬臂式3D打印机器人能够准确、有效的按照规划路径执行相应轨迹运动,表面无翘曲和变形产生,打印零件质量和精度较高.     

Development of 3D printing entity slicing software

Based on STL (stereo lithography) format file and with Microsoft Visual C⁺⁺ 6.0 programming language,a 3D printing slicing software appropriate for the surface strengthening of the parts has been developed,which includes three functions:3D model import,model slicing and data export.Through the grouping of STL model triangle facets before slicing,the judgment times of the relationship between the triangle facets and the cutting planes are reduced,and the slicing efficiency is improved.Aiming at the fact that the surface should be strengthened when the part is formed by using of 3D printing process,the function of identifying and marking the surface of the geometric entity is accomplished in the slicing software,which can strengthen the surface of the part according to the user’s requirements.The developed slicing software can provide an entity slicing file for 3D printing equipment.The related functions can be adjusted and improved according to user’s needs,which makes the software convenient and flexible to use.     

基于三维图像处理的车刀磨损缺陷检测方法研究

针对目前车刀磨损检测中所获取的二维图像处理无法提取车刀磨损区域三维特征的问题，提出一种基于结构光投影技术的方法，提取车刀磨损区域三维特征信息。对获取的信息进行分割，分离车刀中的垫片点云和刀头部分点云；然后对垫片点云进行最小二乘拟合平面处理，将拟合的平面与刀头部分点云进行最大距离求解，并用标准量块进行实际物理距离换算；最终获得刀头的最大实际磨损量，为工人更换刀头提供数据参考。实验结果表明：在对车刀进行磨损区域量化处理中，该方法可以获取车刀刀头的具体磨损量值，且具有较高的精度和较低的经济成本，该系统的误差小于0.05 mm,可满足实际生产需求。     

3D printing of multiple metallic materials via modified selective laser melting

Selective laser melting (SLM) is a powder bed layer-by-layer fusion technique mainly applied for additive manufacturing of 3D metallic components of complex geometry. However, the technology is currently limited to printing a single material across each layer. In many applications such as the manufacture of certain aero engine components, conformably cooled dies, medical implants and functional gradient structures, printing of multiple materials are desirable. This paper reports an investigation into the 3D printing of multiple metallic materials including 316L stainless steel, In718 nickel alloy and Cu10Sn copper alloy within a single build-up process using a specially designed multiple material SLM system combining powder-bed with point by point powder dispensing and selective material removal, for the first time. Material delivery system design, multiple material interactions, and component characteristics are described and the associated mechanisms are discussed.