基于3D打印的离散型产品可制造性优化问题

为了定量描述3D打印技术对生产管理的影响,构建了基于3D打印的离散型产品可制造性优化模型,设计了优化模型的算法并进行了算例研究,定量分析了传统制造方式与3D打印技术的生产成本与目标零件复杂度的关系。该模型和算法能够解决3D打印与传统制造工艺相结合的产品可制造性优化问题,有助于基于制造成本目标获得优化的产品设计和工艺规划方案,为推动3D打印在工业生产中的广泛应用及其进一步产业化提供了一定的参考。     

薄壁回转体零件五轴3D打印加工工艺研究

对于传统三轴3D打印机,材料只能在一个方向上层层累积,在打印悬浮结构零件时需要打印多余的支撑结构。而五轴3D打印平台可随时调整打印平面的方位,使打印结构的倾斜角度始终小于其临界支撑角,可避免添加支撑结构。通过对五轴3D打印加工工艺的研究,提出了薄壁回转体类零件的五轴3D打印加工指令的生成方法,并进行了实际设计与打印,结果表明本文提出的五轴3D打印方案有效可行。     

FDM 3D打印模型表面阶梯效应的分析

3D打印模型表面的阶梯效应是常见的表面缺陷。在概述FDM 3D打印的原理基础上,以简化的三维锥体模型的3D打印加工为研究对象,分析了模型表面阶梯效应的形成原理,论述了阶梯效应与成型层厚及成型模型面角度的关系,同时也与铣削加工进行了对比。提出了改善FDM 3D打印阶梯效应的方法,为探索和提高FDM 3D打印表面的质量,减小阶梯效应,提供了有益的参考。     

DMG MORI的增材制造与减材制造技术

<正>谢菲尔德大学与波音公司合作建立的先进制造研究中心(AMRC)用DMG MORI的LASERTEC 65 3D进行增材制造与减材制造应用的研究。AMRC的David Curtis博士介绍说:"这对于用3D打印技术生产许多行业的零件起到巨大推动作用。已有大量零件用3D打印方式制造,但我们研究的重点在于突破现在部分成熟工艺的限制,扩大应用范围。毫无疑问,随着这项技术的发展,我们将能看到越来越多的应用。"     

3D打印电子产品技术发展现状探析

应用3D打印技术制造产品具有快速、结构形体复杂度无限制等技术特性,非常适用于电子产品的单件、多品种小批量研制生产,以及采用传统制造方式难以实现的机电结合、结构功能一体的复杂组件的制造,3D打印技术在电子产品制造中的应用研究意义重大.文中在介绍3D打印技术及其在电子产品制造中的应用发展现状的基础上,对3D打印电子产品技术的发展特点、趋势和需求进行了分析,并以3D打印多层PCB技术为例,对其技术发展难点和解决途径进行了探讨.     

3D打印技术应用简介

3D打印技术是新兴的制造技术,其具有节能节材、制造周期短、不受零件复杂程度限制等多方面的优点,对建筑领域、航空航天领域、医药领域等产生了革命性的影响。本文详细介绍了3D打印技术的概念、思想,并对其在多种领域的应用和带来的变革进行了介绍,也分析了当下存在的问题,旨在介绍、推广3D打印技术,使更多的人关注3D打印技术。     

金属3D打印技术的应用与发展前景

3D打印技术属于快速成形技术,区别于传统的减材制造,3D打印技术称为增材制造技术。传统零件的制造一般需要刀具和模具,且很难加工于形状复杂、表面不平整的零件。而3D打印技术是借助计算机、激光和数控等现代手段,在电脑里面建立好要加工零件的3D模型文件,模型建立完成后将其导入到切片软件中,设置加工参数,例如加工速度、层高等,设置完成后再将其导入到3D打印机中,打印机拾取加工参数并通过对材料进行逐层打印的方式来实现物体的加工。普通3D打印技术应用的材料一般为树脂、PLA、ABS塑料等,而金属3D打印技术的材料为金属或者合金材料。依据金属3D打印工艺的不同,可大致分为选择性激光烧结技术（SLS）、选择性激光熔化技术（SLM）、电子束选区熔化技术（EBSM）、激光近净成形技术（LENS）、直接金属激光烧结技术（DMLS）以及其他新技术等。金属3D打印技术以其能实现任意形状零件的加工的特点从而在精密制造,航空航天、医疗器械等众多领域得到了广泛应用。     

稳定性约束的FDM成形零件建造方向优化设计

增材制造(3D打印)零件的建造方向对制造成本、表面质量、建造稳定性等指标有着重要影响。以绕打印平台坐标轴旋转的3个角度描述建造方向，建立了以台阶效应引起的体积误差表征表面质量、以支撑材料体积和零件打印分层数描述制造成本的多目标优化模型，采用多目标进化算法(MOEA/D)分别实现了基于FDM工艺的两种不同复杂程度零件的建造方向优化。针对优化解集中的零件建造方向存在不稳定、数量偏少且分布离散问题，提出一种基于自支撑表面悬空体积的稳定系数指标来量化建造方向的稳定程度。结合对目标函数的连续性改进，重新建立了考虑建造方向稳定性的多目标优化模型并进行有效求解。优化结果表明，改进目标函数的连续性能获得更多优化解，定义的稳定系数指标能有效量化零件建造方向的稳定程度；当稳定系数小于稳定性阈值0.6时，两种零件优化获得的建造方向均能满足零件建造方向的稳定性要求。     

陶瓷零件增量成形技术的研究进展

陶瓷材料因其优越性能而一直受到广泛关注,但传统的陶瓷零件制造技术工艺复杂、难度大、周期长、成本较高,从而限制了陶瓷材料的应用范围,而3D打印增量成形技术为克服传统技术的不足提供了一种新的途径。介绍了现有陶瓷零件增量成形技术,并从所能达到的密度、强度、收缩率水平几个方面分析了各项技术的优缺点,重点介绍分析了成形与烧结一体化的高致密陶瓷零件的高效增量成形新技术,并指出该一体化成形技术将是陶瓷零件增量制造技术未来的重点研究方向。     

3D打印再制造目前存在问题与应对措施

3D打印技术是一种节材、节能且经济效益突出的绿色先进制造技术,已在金属零件直接成形、生物医疗等行业得到了广泛应用,但其在装备零部件再制造领域的应用目前还处于初级阶段。介绍了3D打印再制造的内涵,并通过对3D打印再制造技术流程的分析指出：相比3D打印直接制造,3D打印再制造涉及技术领域更广,过程更复杂;3D打印再制造目前还存在技术相对单一、设备便携性差、效率低下等问题。最后,针对这些问题,提出了构建一体化再制造软件系统、开发桌面化3D打印系统以及大力开展远程3D打印再制造等相应的应对措施。     

多轴机械臂3D打印的运动-挤料协同控制方法

多轴机械臂3D打印能够拓展传统熔融沉积式三轴打印的空间自由度实现无支撑一体成型.但由于机械臂多关节运动与3D打印多参量的分离控制所导致的运动-挤料不同步,大大影响打印质量.针对多轴机械臂3D打印末端运动与挤料的协同性问题,提出基于EtherCAT的协同控制方法.以EtherCAT实时工业以太网构建控制系统框架,满足多关节运动与多工艺执行机构的控制需求;基于此,提出量化的"运动-挤料"速度匹配关系与通讯反馈机制,确保运动与挤料的协同控制.通过对帧周期的检测、标准路径与无支撑模型的打印测试,结果表明,主从通讯周期可达500us,数据帧遍历各从站延时为25±10 us,能够满足机械臂3D打印控制精度要求,保证运动-挤料的协同控制.     

生物可降解血管支架四轴联动3D打印技术研究

生物可降解血管支架凭借其良好的生物相容性和完全可降解性,被认为能从根本上解决血管局部再狭窄问题,得到了广泛关注和研究。但现有的血管支架制造技术存在成型质量低,制造柔性差或成本高等问题。近年来,3D打印技术凭借其"增材制造"的独特优势,在生物医疗器械个性化制造方面优势明显。综合考虑支架的管网状结构特点,基于熔融沉积原理构建了一种四轴联动3D打印装置,即在笛卡尔型打印机主体上增加一个具有温控功能的旋转方向可控A轴装置,详细阐述了其结构组成和系统控制方案,并通过成型实验制备了两种新型聚合物支架结构,验证了四轴联动3D打印技术在可降解血管支架制备方面的可行性。     

生物可降解血管支架四轴联动3D打印技术研究

生物可降解血管支架凭借其良好的生物相容性和完全可降解性,被认为能从根本上解决血管局部再狭窄问题,得到了广泛关注和研究。但现有的血管支架制造技术存在成型质量低,制造柔性差或成本高等问题。近年来,3D打印技术凭借其"增材制造"的独特优势,在生物医疗器械个性化制造方面优势明显。综合考虑支架的管网状结构特点,基于熔融沉积原理构建了一种四轴联动3D打印装置,即在笛卡尔型打印机主体上增加一个具有温控功能的旋转方向可控A轴装置,详细阐述了其结构组成和系统控制方案,并通过成型实验制备了两种新型聚合物支架结构,验证了四轴联动3D打印技术在可降解血管支架制备方面的可行性。     

基于云制造与3D打印的阀门服务研究

针对传统阀门营销模式的存在的共性问题及阀门用户的需求,提出了云制造环境下阀门快速制造的营销模式。将云制造及3D打印的融合作为支撑阀门的营销方向,探讨云制造与3D打印相结合下的阀门营销,分析了基于云制造环境下3D打印支撑的阀门营销模式、运作流程,构建了云阀门营销服务平台,为用户提供设计、制造、营销三个层次的服务。通过实例分析探讨了该模式下阀门研发、设计、生产、销售的全生命周期运作流程。研究表明:结合云制造与3D打印模式的云阀门营销模式具有加快整合阀门行业的设计、制造、研发、销售存量资源的作用。     

利用多材料3D打印制造功能梯度材料的研究

针对目前功能梯度材料制造方法的单一和不足,文中提出一种新的聚合物功能梯度材料生产工艺——利用多材料3D打印工艺制造功能梯度材料零件。首先介绍了多材料3D打印的工作原理;其次,通过制作两个功能梯度零件:变密度材料和变刚度材料,验证了利用多材料3D打印技术制造聚合物功能梯度材料的可行性,对于后续研究具有重要的指导意义。     

机械工件3D打印关键技术分析

以3D打印技术作为切入点,详细阐述3D打印技术的原理、特点与发展现状,研究了3D打印技术在机械工件加工制造活动中的关键性技术,并对3D打印技术在加工曲轴零件、箱体类零件、液压阀块三类机械工件中的应用情况开展实例分析。旨在论证3D打印技术的应用可行性,进一步扩大技术应用推广范围,建立起以3D打印技术为核心的新一代机械工件加工制造体系。     

基于熔融沉积成型3D打印模型表面质量的研究

由于FDM技术本身的工作原理,3D打印模型表面不可避免地存在阶梯效应。研究分析了模型表面阶梯效应的形成机理,以具有2种不同截面的三维试验模型为研究对象,验证了系统分层厚度d和模型成型方向夹角α对表面粗糙度系数δ的影响,试验实测数据基本与理论计算数据保持一致。提出了改善模型表面阶梯效应的措施和方法,为提高3D打印模型表面质量提供了有效地解决方案。     

一种五轴联动式3D打印机的结构设计

三轴3D打印机打印过程中的支撑会对打印质量造成很多影响,例如,支撑难以去除、表面质量不佳、打印时间长、材料利用率低等问题。为此,我们在三轴3D打印机运动原理基础上结合自动焊变位机[1]工作原理,在原有三轴打印机的基础上增加A轴(翻转轴)及B轴(旋转轴)设计出五轴联动式3D打印机。可以达到无支撑打印,提高打印速度,减少材料浪费的目的,为3D打印的高效化生产提供了新的发展方向。     

多材料零件3D打印技术现状及趋势

多材料零件(也称异质材料零件)由于兼顾控形、控材和控性等优越特性,在航空航天、特种工业、医学工程等领域具有广阔市场应用前景,也日益成为国内外3D打印领域的研究热点。介绍了多材料零件3D打印技术涉及的2个关键问题:多材料零件的建模方法和多材料零件的3D打印成型技术。结合多材料零件3D打印技术的应用与发展趋势,分析了多材料零件3D打印研发过程中亟待解决的关键技术。     

基于3D打印技术的创意灯罩设计

3D打印作为一种快速成型技术的增材制造工艺而存在,它已颠覆人们传统的生活方式和思维模式。介绍了3D打印技术在国内外的发展现状,以及3D打印技术在当今职业教育中的发展情况;通过介绍一款3D打印的创意灯罩设计过程阐述其优势特点及存在的缺陷,说明将增材制造和传统减材制造工艺有机的融合在一起,才是制造行业发展的必经之路。