共形电子的增材制造技术

共形电子部件不但具备电磁信号收发、承载防护、选择性透波等功能,而且能够与载体平台共形,保持其空气动力学和电磁隐身性能,不但是下一代武器平台的重要标志,更是其制信息权的重要体现。此外,共形电子在健康监测、5G/6G通信、智能交通等领域也有广阔的应用前景。然而,传统的制造方法不但难以成形多层自由曲面电路,更难以实现共形电子制造过程中形状和性能的优化调控,无法满足高密度、高性能的结构功能一体化共形电子的制造需求。增材制造不但可将多层曲面电路、支撑防护结构同步成形,而且便于在成形过程中调控工艺参数、优化成形件形状和性能,是一种极具潜力的制造方式。文中综述了共形电子增材制造的研究现状,分析了典型工艺的特点和面临的技术挑战,指出控形控性的一体化喷射成形是共形电子增材制造的重要发展方向,并在此基础上论述了一体化喷射成形制造的关键科学问题、技术挑战和最新进展。     

增材制造 技术引领未来

增材制造俗称3D打印,是以数字模型文件为基础,通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料,按照挤压、烧结、熔融、光固化和喷射等方式逐层堆积,制造出实体物品的制造技术,体现了信息网络技术与先进材料技术还有数字制造技术的密切结合,是先进制造业的重要组成部分。     

基于增材制造的液压复杂流道轻量化设计与成形

 选区激光熔化（SLM）是一种金属增材制造技术,它利用激光逐层熔化金属粉末累加成形,在复杂零部件和轻量化结构成形上优势明显。分析了液压系统中复杂流道结构的典型特征,提出了传统加工流道局部压损过大、轻量化程度不足两个问题。基于SLM技术,进行了伺服阀集成块的设计成形,实现了集成块整体37%的减重,提取的典型流道仿真结果显示,压力损失降低了50%。最后提出了一种综合约束分析、模型设计和仿真评估的复杂液压流道轻量化设计方法,初步显示了增材制造液压集成块在轻量化和改善油液流动特性上的潜力。     

基于增材制造各向异性的强度约束拓扑优化

增材制造工艺的特殊性导致制造结构展现出各方向不同的力学性能,为满足其所带来的更加严苛的结构强度设计需求,提出了一种基于双向渐进结构优化法的各向异性强度约束拓扑优化策略。推导了描述增材结构强度的各向异性Tsai-Hill失效系数,通过权重因子构建了包含失效系数约束的目标函数。详细求解了优化灵敏度公式,并采用敏度归一化等数值方法稳定优化历程。典型算例表明,所提方法可有效抑制高失效风险区域以保证结构强度,且在材料各向异性强度假设下可获得更优于von-Mesis应力相关设计的结果。此外,优化结果高度依赖于各向异性程度与材料堆叠角度参数的变化,因此合理的调整将有助于优化结构性能。     

Improving the Electron-Beam Additive Manufacturing Growth of Components

Russian Engineering Research - Vertical supply of a wire in surfacing by two electron beams is proposed as a process for three-dimensional product growth. The numerical modeling of this process is...     

增材制造技术发展与应用探索

众所周知,增材制造技术(3D打印)作为一种革命性技术被大家认可。近几年来,3D打印经历了默默无闻期、吹捧神化期、感叹失落期、冷静上升期、扎实落地期五个阶段,3D打印走向了成熟期,最后以技术应用为最终落脚点。广泛深入研究和探索3D打印增材制造技术应用方向,成为每位3D打印工作者和各领域技术工作者的新课题。3D打印在应用过程中不断完善与多学科技术融合,将大大提高各领域的生产能力和生产效率,悄无声息的改变着人类的生产和生活方式。     

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...     

增材制造技术中的自适应分层研究

增材制造技术是一种先进的智能化制造技术,分析了其"分层—叠加"的制造原理,其制造过程中必然会存在原理性误差,即"阶梯效应";通过对制造过程的几何分析,建立了表示原理性误差的理论公式,该公式具有普遍适用性;分析了原理性误差与其影响因素—三维模型表面的法向方向、曲率、分层厚度之间的相互关系,为分层提供了理论依据;提出了一种基于三维模型表面几何特征直接对三维模型进行自适应分层的算法,该算法根据三维模型表面的曲率、法向方向以及给定的精度要求来自动的调整分层厚度;并对该算法进行了实验分析,结果表明,该算法满足自适应分层的要求。     

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。     

陶瓷增材制造技术在齿科领域的应用现状

陶瓷材料因其生物相容性、化学稳定性、机械强度和美学特性而广泛用于牙科领域,以修复、替换受损或缺失的牙齿.但是,陶瓷产品在加工生产方面存在一些问题,需要对生产过程进行非常严格的控制,才能获得具有足够机械性能的牙齿件.增材制造是一项新兴技术,该技术能够以可持续、更经济的方式生产定制复杂的齿科产品.尽管增材制造前景非常光明,但目前陶瓷增材制造齿科材料的研究仍不足,需要做进一步的工作才能使其广泛应用于齿科领域,因此综述了陶瓷材料增材制造在牙科领域的应用现状,介绍了主要的可打印材料、最常用的技术以及应用案例,并总结了齿科陶瓷增材制造发展面临的挑战.     

增材制造:实现宏微结构一体化制造

增材制造技术是基于分层制造原理发展而来的先进制造技术,是信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的产物,是当今世界各制造强国竞相发展的热点技术。基于增材制造材料逐点累积的成形过程,提出宏微结构一体化制造的学术观点。该方法在金属、陶瓷与复合材料的成形制造中有着其他制造方法难以替代的优势,可以实现制造短流程化,并推动大批量制造模式向个性化制造模式发展。列举近年在金属零件定向晶组织制造、光子晶体制造、生物组织器官支架制造方面的研究成果,论述宏微结构一体化增材制造技术的实现方法与工程应用,解决了传统制造技术难以解决的宏微结构一体化制造难题,给制造技术展示出全新的发展前景,为相关学科和产业发展提供有力的制造技术支撑。     

Design Optimization of Irregular Cellular Structure for Additive Manufacturing

Irregularcellular structurehas great potential to be considered in light-weight design field. However, the research on optimizing irregular cellular structures has not yet been reporteddue to the difficulties in their modeling technology. Based on the variable density topology optimization theory, an efficient method for optimizing the topology of irregular cellular structures fabricated through additive manufacturing processes is proposed. The proposed method utilizes tangent circles to automatically generate the main outline of irregular cellular structure.The topological layoutof each cellstructure is optimized using the relative density informationobtained from the proposed modified SIMP method. A mapping relationship between cell structure and relative densityelement is builtto determine the diameter of each cell structure. The results show that the irregular cellular structure can be optimized with the proposed method. The results of simulation and experimental test are similar for irregular cellular structure,which indicate that the maximum deformation value obtained using the modified Solid Isotropic Microstructures with Penalization(SIMP) approach is lower 5.49*10~(-5) mm than that using the SIMP approach under the same under the same external load. The proposed research provides the instruction to design the other irregular cellular structure.     

Technological Distortions of Topology Optimized Parts in Additive Manufacturing

Russian Engineering Research - Prediction of part technological distortions on the basis of the computer simulation of additive manufacturing (selective laser melting) is considered. The modeling...     

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。     

增材制造在航空航天与汽车领域的创新应用

近年来,随着增材制造(又称“3D打印”)工艺的快速发展,这一新兴的制造技术开始进入大众及专业工业领域的视野。凭借其在品质、性能、效率和成本上的优势,增材制造技术目前已被引人模具、医疗、汽车.航空航天及能源工业等领域,无论是模具中高度优化的随行水路应用,还是燃气轮机叶片的结构优化及冷却通道应用,皆已获得市场及应用方专业人士的认可。     

金属异质材料增材制造研究进展

极端复杂工况条件对材料的功能性提出了新的发展需求,金属异质材料增材制造技术相比传统制造技术在异质材料零件的制造上具备更大的优势,在航空航天、生物医学、汽车工业等领域中均具有广阔的应用前景,可以满足这些领域对部件的高性能、多功能化需求.根据近年来金属异质材料增材制造技术的研究进展,评述了电弧、电子束和激光增材制造技术在异...     

Design and Manufacturing Strategies for Fused Deposition Modelling in Additive Manufacturing:A Review

Although several research works in the literature have focused on studying the capabilities of additive manufacturing(AM) systems, few works have addressed the development of Design for Additive Manufacturing(DfAM) knowledge,tools, rules, and methodologies, which has limited the penetration and impact of AM in industry. In this paper a comprehensive review of design and manufacturing strategies for Fused Deposition Modelling(FDM) is presented.Consequently, several DfAM strategies are proposed and analysed based on existing research works and the operation principles, materials, capabilities and limitations of the FDM process. These strategies have been divided into four main groups: geometry, quality, materials and sustainability. The implementation and practicality of the proposed DfAM is illustrated by three case studies. The new proposed DfAM strategies are intended to assist designers and manufacturers when making decisions to satisfy functional needs, while ensuring manufacturability in FDM systems.Moreover, many of these strategies can be applied or extended to other AM processes besides FDM.     

氧化锆零件激光选区烧结/冷等静压复合成形技术

氧化锆陶瓷材料以其优异的性能在工业生产中具有极大的应用前景,但由于脆性大、硬度高等原因,复杂形状氧化锆零件往往难以成形和加工。为了获得复杂形状氧化锆陶瓷零件,通过溶剂沉淀法将粘接剂尼龙12覆膜至纳米氧化锆粉末的表面,然后对覆膜后的粉体进行激光选区烧结(Selective laser sintering, SLS)成形,并通过传统的冷等静压(Cold isostatic pressing, CIP)技术对SLS零件进行致密化处理,同时满足氧化锆初坯成形时形状复杂度和密度的要求。通过试验得出在激光能量密度为0.415 J/mm2时,获得的SLS陶瓷件密度较大,对不同激光能量密度制备的SLS陶瓷件进行保压压力为200 MPa的冷等静压致密化处理,根据热脱脂机理以及粘接剂的TG曲线,分别制定了SLS/CIP试样的热脱脂工艺,最后对脱脂试样进行高温烧结,在后续处理的各环节,氧化锆零件的密度仍受SLS成形的影响,但该影响逐渐减弱,SLS/CIP/FS成形件最大相对密度和维氏硬度分别达到了97%和1180 HV1,已接近“模压-烧结”的致密氧化锆陶瓷的性能,在试样断口的扫描电子显微镜(SEM)分析基础上,对氧化锆复合成形的微观演变进行了研究。虽然最终烧结件密度和硬度仍有待提高,但是提出了一种极具潜力的氧化锆零件近净成形工艺方法,为制造高性能复杂形状的陶瓷零件奠定了基础。     

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.     

Laser Additive Manufacturing on Metal Matrix Composites:A Review

Important progresses in the study of laser additive manufacturing on metal matrix composites(MMCs)have been made.Recent efforts and advances in additive manufacturing on 5 types of MMCs are presented and reviewed.The main focus is on the material design,the combination of reinforcement and the metal matrix,the synthesis principle during the manufacturing process,and the resulted microstructures as well as properties.Thereafter,the trend of development in future is forecasted,including:Formation mechanism and reinforcement principle of strengthening phase;Material and process design to actively achieve expected performance;Innovative structure design based on the special properties of laser AM MMCs;Simulation,monitoring and optimization in the process of laser AM MMCs.