基于增材制造的点阵结构特性及建模方法

点阵结构的多孔性及可设计性,使其具有良好的力学特性和物理特性。随着增材制造技术的发展,解决了复杂点阵结构由于工艺限制难以制造的问题,因而点阵结构的应用场合也愈发广泛。结合实例,介绍了基于增材制造的点阵结构特性及建模方法,以便使工程师在以后的实践中进一步挖掘点阵结构的潜力。     

复杂结构与高性能材料增材制造技术进展

增材制造具有逐点熔凝、分层制造的工艺特征,一方面可实现三维复杂结构零件的快速制造,另一方面可实现材料的高性能化。基于增材制造技术在复杂结构及高性能材料制备方面的巨大技术优势与应用前景,综述了增材制造技术在点阵结构、大型薄壁结构、复杂曲面结构、一体化结构等典型复杂结构,以及在铁基合金、镍基合金、钛基合金、铝基合金、金属间化合物、功能梯度材料、陶瓷等高性能材料方面的研究现状与技术进展,并对增材制造技术在结构设计、专用材料体系、新材料研发、修复与再制造以及数据库与标准等方向的未来发展趋势进行了展望。     

点阵材料零件双尺度CAD模型研究

点阵材料零件是由周期性的点阵桁架组成的,是具有三维有序多孔结构的零件。它的CAD模型的完整表述是增材制造过程中的基础性工作。为了改善点阵材料零件设计和增材制造中零件信息表述方面存在的设计意图丢失等问题,将点阵视为一种具有宏观等效材料属性的材料,从而将由单一材料构成、结构复杂的点阵材料零件转化为由多材料构成、结构相较简单的等效材料零件,从宏细观两个维度上描述点阵材料零件的几何/拓扑信息和材料信息,建立完善的双尺度CAD模型。     

类桁架点阵多孔材料的研究进展

多孔材料可以减轻零件重量,同时也具有良好的传热和能量吸收性能。随着增材制造技术的发展,依照需求设计的类桁架点阵结构多孔材料的制造变得十分方便。基于类桁架点阵结构(lattice structure)多孔材料开展的零件设计和传统的零件设计不同,它具有参数众多导致设计空间庞大的特点。就常见类桁架点阵结构的单元结构类型,常见类桁架点阵结构的力学分析方法和利用类桁架点阵结构进行零件设计过程中的优化方法进行了总结并提出了对未来研究方向的思考。     

增材制造(3D打印)技术发展

增材制造技术俗称3D打印技术,是近30年快速发展的先进制造技术,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.本文介绍了增材制造技术设备和应用情况,阐述国内外增材制造技术发展现状,说明增材制造技术发展趋势和关键技术.     

TiAl基合金的增材制造技术研究进展

TiAl基合金是一种新型的轻质高温结构材料,在航空、航天领域具有很好的应用前景.增材制造技术作为一项先进的快速近净成形技术,非常适合用于具有复杂结构、高精度要求的发动机高温结构件的制造.在分析相关文献的基础上,评述了国内外TiAl基合金增材制造技术主要研究进展,包括激光熔化沉积、激光选区熔化、电子束选区熔化和电弧熔丝等增材制造方法的原理、优势和最新进展情况,以及TiAl基复合材料和有关梯度材料的研究现状,分析了现阶段TiAl基合金增材制造技术的不足,并在增材制造用TiAl基合金成分设计、工艺优化与组织性能改善、新型TiAl基材料开发和复合增材制造技术探索等方面提出了展望.     

面向增材制造的快速建模若干关键技术的探讨

鉴于增材制造的应用条件不断成熟的机遇,本文对产品快速建模技术展开研究,缩短产品的开发周期,面向增材制造的建模技术包括层次建模、标准化建模和参数化建模等技术,为产品发的快速建模打下基础。本文采用对比试验的方法进行验证,结果证明采用上述方法可以有效提高建模效率。     

基于增材制造的设计理论和方法研究现状

介绍了增材制造(3D打印)的概念和特点,并结合该技术的发展背景,从增材制造设计理念的形成、增材制造设计的基础晶胞单元结构研究和增材制造拓扑优化设计分析软件及应用等3个主要研究领域,详细介绍了基于增材制造的设计技术在国内外的发展现状及趋势,并结合我国航空航天产品的结构特点和发展趋势,对基于增材制造设计的研究方向提出了几点建议。     

增材制造钛合金飞机结构维修件力学性能试验研究

通过对增材制造选区激光熔化的钛合金飞机结构维修件的相关性能试验研究，全面评价其工程应用的可行性。研究对照了增材制造与传统机械加工的钛合金材料与典型结构试样以及飞机结构维修件的力学性能，结果表明，增材制造钛合金材料室温拉伸、剪切、冲击性能均很优异，与钛合金板材相比各项力学性能相对误差均在10%以内；增材制造钛合金典型结构与机械切削加工典型结构相比，静强度相对误差均在5%以内，疲劳强度最大相对误差为12.9%,钛合金增材制造典型结构与机械加工典型结构力学性能处于同一水平；钛合金增材制造飞机结构维修件与高强度钢机械加工飞机结构维修件的补强效果相当甚至略优。研究表明，增材制造钛合金结构也能满足飞机维修工程的基本要求。     

匠心智造共赢未来

近期,工业和信息化部等八部门联合《"十四五"智能制造发展规划》(以下简称:《规划》).该《规划》中明确将增材制造列入关键核心技术,并提出中国将突破设计仿真、混合建模等基础技术,开发应用增材制造和超精密加工等先进工艺.这一政策信号的释放,进一步加速了增材制造领域的市场竞争.天津镭明激光科技有限公司(以下简称:镭明激光)秉...     

增材制造技术在模具行业的应用现状及展望

增材制造技术由于其高度的设计和制造自由度,广泛应用于模具制造行业.根据增材制造技术的特点和优势,分析了增材制造技术在直接模具制造、间接模具制造和模具修复中的应用,并展望了增材制造技术在模具行业的应用趋势.     

基于增材制造的F8分配阀中间体结构优化设计

基于增材制造(即3D打印)的工艺,将用于CR200J动车组的F8分配阀中间体进行重新设计并打印出样品,同时提出一种基于增材制造的结构优化方法.优化的目标包括轻量化、制动性能、支撑及后处理,并对新旧设计进行了比较.提出的基于增材制造的结构优化方法对机械设计人员很友好,易于入手,具有较好的实用性和适用性.     

增材制造技术在汽车行业的应用研究

增材制造技术因为缩短产品生命周期、能够加工复杂结构的零件等特点越来越多应用在汽车领域上。主要研究增材制造技术在汽车领域的应用及发展前景,首先展开阐述了增材制造技术在汽车功能性零部件的原型制造、汽车模具快速制造、汽车零部件直接生产、汽车零部件受损部位修复等四个方面的应用进展,在此基础上探讨了目前增材制造技术在汽车领域的关键技术及发展前景。随着增材制造技术的日益成熟,汽车行业能够在轻量化、定制化、快速制造等方面有所突破。     

基于形状先验点阵结构CT图像边缘提取方法

采用增材制造的复杂点阵结构已经得到了广泛的应用,CT检测技术与其他无损检测技术相比,其优势在于能给出与复杂点阵结构的几何结构、组分及密度特性相对应的CT图像。为了准确提取CT图像中点阵结构连杆几何形态特征,提出了一种基于形状先验的CT图像边缘提取方法,利用数学矩的概念将点阵结构感兴趣区等效为具有相同标准二阶中心矩的椭圆,获取点阵结构CT图像感兴趣区边缘各像素点到图像中心的有效数据信息,然后以形状先验信息为检核条件,实现点阵结构CT图像边缘提取。该方法可以不受点阵结构表面不线性、不规则的影响和点阵结构复杂造成的CT图像质量差的影响,准确提取感兴趣区内的CT几何特征,所用参数都是利用数学矩解算,可实现高精度的尺寸测量,并且可实现自动测量。     

新工科背景下增材制造技术课程的教学探索与实践

随着我国向制造强国加速转变,对增材制造人才的需求急剧增加,也对新工科背景下高校增材制造专业人才的培养提出了新要求。目前国内高校在增材制造教学方法和教学资源方面处在快速发展阶段,涉及的授课方法及实验环节需要进一步探究。该文提出增材制造技术课程五步教学方式,包括课堂教学、行业专家讲座、实验室培训、3D打印实践和结果分析总结。分析了增材制造数字化辅助教学的特点,给出了新工科背景下课程的目标与任务,介绍了增材制造技术的基本原理、分类及区别,面向工程专业学生重点教授选择性激光烧结、熔融沉积、电喷打印、双光子聚合等增材制造技术。邀请了增材制造行业或学术圈专家,从不同视角向学生介绍增材制造发展动态、国际前言技术、与增材制造相关的材料表征技术。依托授课教师科研项目,选择电喷打印技术为学生提供实验条件,讲解电喷打印技术的预处理、打印成型和结构表征,引导学生将实验结构与分析测试撰写出报告,以锻炼学生的表达能力。旨在探讨增材制造技术课程教学中的授课思路和实验实践,为新工科教学改革实践提供有益参考。     

浅谈增材制造技术在电子设备结构研制中的应用

随着技术的发展,电子设备结构正在向集成化、小型化发展,而增材制造技术是一项革命性的加工制造技术。对增材制造技术的定义、分类、优势以及其在电子设备结构研制中的应用进行了分析阐述,增材制造技术可从样件的快速生产、新结构的研制、提高设备的整体性能和新材料的使用四个方面得到应用。     

考虑增材制造倾角约束的结构拓扑优化方法

为解决悬臂结构增材制造过程中的自支撑问题,本文提出了一种考虑制造倾角约束的结构拓扑优化方法,建立了满足增材制造倾角约束的单元密度更新迭代规则。以结构柔度最小为优化目标,得到了具有倾角约束的拓扑构型,采用熔融沉积型技术进行制备。结果表明,考虑增材制造倾角约束的连续体结构拓扑优化方法是有效的,该方法能够控制拓扑构型的倾角,可以实现在不添加额外支撑结构的情况下直接进行增材制造。     

面向增材制造产品的全生命周期绿色设计平台研究

围绕增材制造产品全生命周期,以其绿色设计为主线,开展面向增材制造产品的绿色设计相关技术研究,构建绿色设计信息数据库、设计框架以及设计资源共建共享平台.形成增材制造产品绿色设计与制造一体化工艺技术创新,推进高性能、轻量化复合绿色材料的应用.通过制定增材制造绿色设计标准,对增材制造产品生命周期优化设计作出评估分析,打造更具数字化绿色设计平台.     

陶瓷挤出和喷射增材制造技术研究进展

增材制造技术被认为是解决复杂结构陶瓷零部件制造的有效新途径之一.其由点-线-面-体累加成型的制造过程还为具有特殊宏微观结构的陶瓷零部件赋予了一体化的结构功能特性.综述了熔融沉积造型、挤出直写、喷墨打印以及粘接剂喷射等四种基于挤出或喷射成型原理的陶瓷增材制造技术的历史起源、工作原理、原材料制备以及打印工艺研究等内容,并结合研究实例探讨打印件性能与应用研究.通过不同技术的特点对比,提出目前陶瓷挤出喷射增材制造技术面临的主要挑战并进行了展望.     

陶瓷挤出和喷射增材制造技术研究进展

增材制造技术被认为是解决复杂结构陶瓷零部件制造的有效新途径之一.其由点-线-面-体累加成型的制造过程还为具有特殊宏微观结构的陶瓷零部件赋予了一体化的结构功能特性.综述了熔融沉积造型、挤出直写、喷墨打印以及粘接剂喷射等四种基于挤出或喷射成型原理的陶瓷增材制造技术的历史起源、工作原理、原材料制备以及打印工艺研究等内容,并结合研究实例探讨打印件性能与应用研究.通过不同技术的特点对比,提出目前陶瓷挤出喷射增材制造技术面临的主要挑战并进行了展望.