增减材复合制造技术应用研究

增材制造技术能快速成型几何结构复杂的零部件,并能实现多种材料拼接制造,但该技术制造的零部件几何精度和表面质量不高。传统的减材制造精度高,表面质量好,能够弥补增材制造的上述缺陷。增减材复合制造技术兼二者优势取之。本文阐述了增材制造及增减材复合制造的概况,以齿轮泵腔体加工实例说明了增减材复合制造技术的工艺,总结了增减材复合制造技术的现状及不足,提出了增减材复合制造技术需解决的关键问题,便于深入研究。     

基于增减材制造的复合加工技术研究

基于增减材制造的复合加工技术融合了增材制造(RP技术)和减材制造技术优势,具有高精度、高效率、高自动化的特点,但国内外针对该技术开展的研究较少。详细阐述了基于增减材制造的复合加工技术原理及特点,并系统分析了国内外基于增减材制造的复合加工技术最新研究进展,最后指出其发展方向。     

柔性增减材混合制造工艺及加工设备的结构特性

基于所提出的柔性增减材混合制造系统概念的基础上,阐述了该制造工艺的工艺过程,并对整个制造系统的各主要加工设备的结构形式进行了深入研究。任何成熟沉积方式及其相应设备只要满足所给出的集成条件,即可添加到本系统中,实现沉积方式及其设备的"柔性"添加。进一步给出了适合本系统的一些常用沉积方式的结构形式,深入探讨了数控去除设备、应力消除设备、净化设备及工件/沉积盘分离设备在本系统中的结构形式。在此基础上,设计了针对所有加工设备的通用工作台的结构形式,描述了工作过程。这些研究为形成具体的柔性增减材混合制造系统奠定了基础。     

基于增减材制造技术的复杂零件一体化加工方法研究

随着人类对机械零部件精度要求、复杂程度也越来越高,推动了智能制造技术不断更新换代,增减材制造一体化应用作为一种新的加工方法,其融合了增材制造不受零件外形限制和减材制造几何精度高的优点,为叶轮等复杂零部件的结构优化和高精度加工提供了全新的技术方案。本文通过增材制造与数控多轴加工工艺比较,分析了增减材一体化应用的工艺优势,并以叶轮加工为例,对该工艺方法进行了实践研究。     

3D打印与CNC加工在汽车及零部件制造不同阶段中的应用

对汽车及零部件制造工艺进行了研究并提出:汽车及零部件研发制造或小批量试装阶段,为充分检验零部件使用效果,并确认其工艺性及功能性是否合理,采用3D打印即增材制造技术,对于个别精度要求特高的零部件,可以对增材后的零部件进行二次加工;在汽车及零部件定型后的批量生产阶段采用传统CNC加工即减材制造方法.     

柔性增材再制造技术

再制造数字化智能化发展的新需求将促进柔性增材再制造技术的发展。对柔性增材再制造技术的内涵及特点进行阐述,近年来在柔性增材再制造领域的相关研究成果也被简要地介绍。研究成果表明,开发的柔性增材再制造系统具有柔性好,成形快速,适应范围广等优势;自主开发的反求建模技术保证了扫描反求和数据处理的精度;将熔敷增材技术和铣削减材加工相结合开发的增材/减材复合再制造技术,实现了柔性增材再制造过程的形状精确控制;制备的集约化材料可有效减少所携带的再制造材料种类;开发的磁控增材再制造技术既细化晶粒,又减少组织缺陷,可以用于铝合金零件的再制造。     

毫米波波导器件精密制造工艺技术研究综述

精密制造工艺技术是保证毫米波波导器件性能的关键技术.文中首先定义了波导器件精密制造技术按照制造过程中器件体积变化情况的分类,主要分为减材制造、等材制造和增材制造三大类;然后论述了毫米波波导器件各类工艺技术的应用研究情况,分析了波导器件精密制造的材料选择、结构特点、尺寸精度、加工数量、周期成本等要素,提供了工艺集成设计和...     

一种新式金属零部件增材制造装置及工作方法

介绍一种新型金属零部件增材制造装置及工作方法.详细描述设备组成和工艺流程,目的是为克服现有增材制造技术对铸造零部件的技术不足,提供一种新式金属零部件增材制造装置思路,具有效率高、柔性高、材料利用率高以及性能高等优势.该装置采用三轴运动平台铺设熔融金属,金属凝固后利用锻压机构对凝固的金属进行锻压,依次采用相同的方法完成工...     

面向增减材等混合制造的增强型数控系统及其应用技术

增材制造(3D打印)工艺是一种非常高效的制造方式,但在产品的加工精度和表面光洁度方面,效果不太理想,而传统的减材制造(数控加工)具有高精度和高表面光洁度的优点。因此,增材制造与减材制造的工艺具有很强的互补性。本文提出基于开放式运动控制平台,研究开发面向增减材等混合制造的增强型数控系统及其应用技术,将增材制造和减材制造进行有机结合,不仅能够提高生产效率,降低生产成本,拓宽产品原料加工范围,还可以减少生产过程中切削液的使用,保护环境,具有更加广阔的应用前景。     

增材制造适用材料及产品机械性能研究

对增材制造技术原理和特点进行了介绍,从非金属和金属两方面对增材制造适用材料及其产品机械性能进行了研究,并分析了增材制造产品机械性能变化原因,同时提出了改进机械性能的方法。     

多机器人协同的五电弧增材制造装备及其应用

电弧增材制造是用于大型复杂金属构件成形的新技术,其制造装备是实现金属构件形性一体化制造的关键。研制了可实现3台机器人协同工作、金属构件形性一体化制造的五电弧增材制造装备,由增材单元、测量单元和减材加工单元等组成。利用RoboTeam软件包实现3台机器人协同工作,在总控单元中开发机器人路径规划软件,分别对3台机器人进行路径规划。采用研制的装备成形艉轴架时,其抗拉强度为543 MPa,屈服强度为426 MPa,伸长率为24.2%,-20℃冲击功为132 J,优于同成分铸造件的力学性能;艉轴架的尺寸与标准模型之间的整体偏差为±0.65 mm。     

Dissimilar metal deposition with a stainless steel and nickel-based alloy using wire and arc-based additive manufacturing

The wire and arc-based additive manufacturing process applies arc welding technology; the wire material is melted by the arc discharge, and is then accumulated successively in this process. The wire and arc-based additive manufacturing process directly and locally adds material to the molten pool. By changing the material locally during the process, more than one kind of material can be used simultaneously in a single manufactured component. In this study, two kinds of dissimilar metal deposition were conducted. A combination used was a stainless steel and Ni-based alloy. Mechanical properties near the interface such as hardness and bond strength were investigated. As a result, it was found that the mechanical properties of the manufactured alloy were comparable to those of a bulk material. In addition, an additive manufacturing system and a torch path planning method for using more than two kinds of material were proposed. By using this method, highly functional shapes whose surfaces and inner structures are made of different material could be made.     

基于增量制造的再生骨支架制备路径规划方法

基于增量制造的再生骨支架制备方法在生物制造领域表现出巨大应用潜力,也越来越受到重视,其中制造路径规划方法直接影响到制备的支架的结构特点,在很大程度上决定了后期支架的细胞培养以及组织修复效果。目前典型的面向工业以及民用领域的增量制造工艺的路径规划方法不能完全适用于骨支架的制备,无法获得能够有效模拟细胞外基质结构特征的三维贯通结构。针对这一问题,提出一种面向生物增量挤出成形技术的再生骨支架制备路径规划方法,将材料成形过程中出现的尺寸变形的补偿融入到路径规划方法的设计中,能有效满足骨支架制备时对复杂外轮廓和梯度孔隙结构的需求。在此基础上,给出再生骨支架增量挤出成形系统的软件系统架构,实现方法及结果,并通过支架成形试验验证支架的性能,研究成果对自主开发生物增量制造装备具有重要价值和意义。     

复合式增材制造技术研究现状及发展

形性问题制约金属增材制造技术的发展与应用,复合式增材制造在解决制件形性问题方面效果显著。高度概括了复合式增材制造技术分类方式与主体类别;简要总结了增减材复合制造在制件成形精度和表面质量控制方面的研究进展和技术发展状况;重点评述了增等材复合制造技术类别、成形原理、制造特征和关键问题,以及在制件显微组织、应力状态、宏观性能调控方面的研究现状和主体结论;系统介绍了超声、电磁、激光三类特种辅助能场对增材熔池流动、结晶、固态相变的作用机制,以及特种能场作用下,增材层显微组织状态、力学性能、成形精度的演化规律;展望了复合式增材制造技术未来的发展趋势。     

高性能表面层制造:基于可控表面完整性的精密制造

高性能表面层制造是具有特殊功能性表面层结构零件的精密制造,体现了高性能零件性能与几何参数一体化制造的特点。依据功能性表面层结构零件的性能要求所设计的几何参数和材料特性,选择表面层加工制造方法,确定加工工艺载荷的物质与能量输入条件,通过减控加工工艺的几何、结构、物理、化学等多源耦合约束,构建主动协调的材料加工载荷的应力场、温度场和化学位场等(多)场环境,相应地揭示零件表面完整性变化关系内禀的加工过程印记,利用可控的表面完整性与高性能零件性能的关联模型,实现具有特殊功能性表面层的精密制造。高性能表面层加工制造原理的核心是表面完整性的形成机制、评价方法和调控作用,所提出的高性能表面层精密制造的体系框架,以基于知识方法取代实验迭代的试错法,可解决高性能制造的加工制造反问题。     

A finishing cutter selection algorithm for additive/subtractive rapid pattern manufacturing

The additive/subtractive rapid pattern manufacturing (RPM) process sequentially deposits thick material slabs and then machines them into desired geometries in a layer-by-layer manner. Although most rapid manufacturing systems mainly intend to increase flexibility in manufacturing rather than to reduce processing speed, it is still practical to choose the optimized sets of cutters and machining parameters specifically for each layer to improve both the machining quality and efficiency. This paper presents an algorithm to automatically select finishing cutter geometry, diameter, and calculate machining parameters for the RPM process. Inputs to this algorithm are StereoLithography file from a computer-aided design model and a cutter library. Finishing cutter selection is based on geometry accessibility and machining process efficiency analysis. The algorithm has been implemented in RPM automatic process planning software and the experimental result on a sample part is presented to show the efficacy of this algorithm.     

[绿色制造工艺和系统]复合材料电池箱真空辅助树脂灌注快速成形工艺

分析了几种复合材料零部件常规的制作工艺,针对电池箱的结构特点,提出了材料和结构一体化的真空辅助树脂灌注（VARI）快速成形工艺,并且采用液体成形模拟分析软件PAM-RTM确定了工艺方案和工艺参数。VARI工艺与传统双面模具的树脂传递模塑(RTM)工艺相比,节省了大量的工装设备和工序,降低了成本。为了验证所采用的工艺方法的可行性,实际制作了样件,结果表明所采用的工艺方法实现了快速、低能量消耗且绿色环保的目的。     

Performance modeling of a manufacturing cell with a single material transporter: An approximation

We consider a flexible manufacturing system with a number of workstations, a single material transporter, and a common storage space of finite capacity. The material handling delay times are explicitly considered in the model and assumed to follow a two-stage Coxian distribution. The material processing times on a workstation also have a two-stage Coxian distribution. The routing of parts within the system follows a Markov chain. An approximate performance model is developed and the results are compared with the exact or simulation results. We also investigate how this performance model compares to a simulation with deterministic routing and processing times. Finally, we study the effect, on the performance measures, of ignoring the material transporter or of modeling the transporter as a central server with aggregation of routing information.     

Modeling process-structure-property relationships for additive manufacturing

This paper presents our latest work on comprehensive modeling of process-structure-property relationships for additive manufacturing (AM) materials, including using data-mining techniques to close the cycle of design-predict-optimize. To illustrate the process-structure relationship, the multi-scale multi-physics process modeling starts from the micro-scale to establish a mechanistic heat source model, to the meso-scale models of individual powder particle evolution, and finally to the macro-scale model to simulate the fabrication process of a complex product. To link structure and properties, a high-efficiency mechanistic model, self-consistent clustering analyses, is developed to capture a variety of material response. The model incorporates factors such as voids, phase composition, inclusions, and grain structures, which are the differentiating features of AM metals. Furthermore, we propose data-mining as an effective solution for novel rapid design and optimization, which is motivated by the numerous influencing factors in the AM process. We believe this paper will provide a roadmap to advance AM fundamental understanding and guide the monitoring and advanced diagnostics of AM processing.