3D打印技术的应用与发展

3D打印技术是一种新型的制造加工技术,越来越受到机械加工领域工作者的重视.3D打印技术体系中比较流行的3D打印技术工艺包括FDM、LOM、SLA、SLS等,.3D打印技术除应用于设计模型、功能制造模型、实验分析模型外,还可广泛应用于航空、医疗、建筑、艺术行业.目前3D打印所面临缺乏技术创新、成本增加、价格昂贵等挑战与机遇.3D打印技术将对机械制造行业产生深刻变革,从根本上实现传统制造向智能绿色制造的转变.     

浅谈3D打印技术的应用与发展

印刷和打印技术是信息传播中的两种重要途径,给信息传播带来了非常巨大的影响,这些方式主要是采用平面图文信息传播的方式.3D打印技术又称为三维打印技术,即建立在传统二维平面印刷打印技术之上,运用逐层二维打印叠加的方式,在三维立体的空间中制造出产品.本篇文章主要对3D打印技术在各个领域之中的运用进行叙述,对限制3D打印技术发展的原因进行分析和总结,并对3D打印技术的发展情况进行预测.     

基于数字光处理技术的3D打印技术

介绍了以数字光处理(digital light processing,DLP)技术发展出的3D打印技术并讨论了其光学系统对成型效果的影响.介绍了现有3D打印技术的种类、光固化快速成型技术以及DLP技术的原理.说明了以DLP技术为核心的3D打印系统的基本结构,具体说明了DLP技术如何运用于快速成型领域.内容包括数字微镜器件(digital micro-mirror device,DMD)的组成和驱动原理、DLP技术中使用的典型光学系统结构,以及它们在3D打印技术中起到的作用.接着,讨论了在3D打印应用中,DLP技术需要注意的问题.内容包括DLP系统适用的光波长、投影幅面的均匀性和成型精度.最后,总结了DLP技术在3D打印领域的优势及不足.     

3D打印建造技术的原理与展望

3D打印建造技术是快速成型技术在工程建设领域的应用.介绍了3D打印技术的原理、发展简史和成型方法,分析了3D打印技术的特点,讨论了3D打印建造技术的发展状况和实际效果,揭示了3D打印建造技术在建筑设计、建筑机械、建筑材料和建筑标准等方面需要解决的难题,提出应当制定产业政策扶持3D打印建造技术的发展.     

基于LQR方法的航空发动机最优PID控制系统设计

本文采用基于LQR的PID控制算法,设计某型号涡扇发动机控制系统。在该算法中,其最优PID控制参数通过设计一线性二次调节器来获得。仿真结果表明,该方法设计的系统控制精度高、鲁棒性强,适于航空发动机控制。     

基于3D打印的定制脊柱侧弯矫形器设计制造与舒适度评价

针对青少年脊柱侧弯矫正问题,研制一款由3D打印制成的脊柱侧弯矫形器并做出舒适度评价.该方法依据色努矫形原理,建立脊柱侧弯矫形器三维模型,并考虑躯干约束对矫形器进行了有限元仿真分析和结构优化,最后进行模型的分块和3D打印,分析精度误差.依据模糊理论和层次分析法,建立了包括环境、材料、结构、运动4个方面的主观舒适度评价方法.结果表明:3D打印技术可实现定制脊柱侧弯矫形器的制造与生产,并在几何精度和穿戴舒适性上表现良好.     

基于金属粉末的3D打印煤巷锚杆基本力学性能与应用研究

通过三维扫描仪获取了煤巷锚杆的数字模型,采用3种不同的金属粉末(铝合金、不锈钢、模具钢)作为打印材料,以选择性激光熔化(SLM)3D打印技术制作了左旋无纵筋锚杆,并进行了拉伸测试,扫描电子显微镜(SEM)测试和金相测试,最后探讨了3D打印锚杆的初步应用.结果表明:所制作的锚杆在表面细节上与原型锚杆高度相似;相较于原型锚杆,模具钢粉末成型锚杆具有更高的强度,不锈钢粉末成型锚杆在强度和变形方面最接近于原型锚杆,铝合金粉末成型锚杆则表现出了相对较低的强度.通过SEM断口分析发现模具钢粉末成型锚杆的微观结构相对致密,金属粉末熔化效果良好,故其强度较高;铝合金粉末成型锚杆的微观结构气孔密布,结构松散,金属粉末熔化不全,故其强度较低;不锈钢粉末成型锚杆虽有气孔也有未融化金属粉末,但较铝合金粉末成型锚杆而言要少很多.热处理后的不锈钢粉末成型锚杆在延伸率和强化阶段方面进一步改善,且微观组织更为致密,进一步金相分析表明金属粉末3D打印成型锚杆具有"鳞片"状金属组织结构.     

基于3D打印模型试验的含结构面异形隧洞的变形破坏研究

隧洞交叉段稳定性受围岩结构面影响较大,物理模型试验是研究结构面影响机制的有效手段。针对模型难以制备的技术瓶颈,采用3D打印增减材技术制备含非贯通结构面的异形隧洞模型。基于数字图像相关技术与内窥摄像头观测模型在单轴加载下的破坏过程,评估打印路径对隧洞模型破坏模式的影响,并研究结构面倾角对异形隧洞破坏机制的影响规律。结果表明,3D打印路径对隧洞模型破坏模式的影响较小,采用3D打印增减材方法制备结构面起控制作用的隧洞模型具有有效性及可行性;含软弱填充物的非贯通结构面导致围岩应力向两侧岩柱卸荷,客观上保护了洞室,提高了隧洞的安全性;当结构面尖端距隧洞较远时,模型表现为贯通裂纹造成的岩柱失稳破坏,当结构面尖端位于隧洞附近时,模型表现为洞顶块体分离破坏;隧洞交叉段扩挖后形成的异形隧洞与常规隧洞的破坏机制不同,其拱结构效应明显减弱。     

基于3D打印的连续梁桥V形结构光弹性模型试验研究

针对传统光弹性试验模型制作方法存在的制作周期较长、精确度低以及人工成本较高等问题,提出了一种基于3D打印技术制作精确光弹性试验模型的新方法.通过光弹性模型试验加载及应力冻结法得到了清晰的等差条纹图像,运用光弹性原理测定了模型应力,并与实体有限元计算结果进行了对比分析,得到了V形结构各主要构件的应力分布特点.结果表明:通...     

基于高阶累积量的点燃式发动机爆震检测及爆震强度判定

研究了利用高阶累积量提取汽油机爆震特征的方法。利用加速度传感器采集振动信号,传感器安装在四缸汽油机的缸盖上。通过分析信号的高阶统计特性,定义了一个基于高阶累积量的公式来计算爆震强度。与基于傅立叶变换和小波变换的方法相比,该方法使用相对较少的数据点,并且可以检测到较弱程度爆震的发生。通过分析不同工况下振动信号的高阶统计特性,并结合爆震声音强度,提出了一种对爆震强度分级的方法。实际信号分析结果表明了本文方法的实用性。