粉末钛合金3D打印技术研究进展

粉末钛合金3D打印技术以低成本、易成形、柔性化制备、零件性能优异等优势,近年来成为钛合金近净成形制造领域的研究热点。总结了国内外粉末钛合金3D打印技术的研究进展,包括激光熔化沉积成形技术(LMD)、激光选区熔化成形技术(SLM)、电子束选区熔化成形技术(SEBM)。比较研究了3种成形技术制备的钛合金的组织特点及力学性能,并讨论了粉末钛合金3D打印技术的市场化现状与未来发展趋势。     

陶瓷3D打印技术及材料研究进展

综述了陶瓷3D打印技术和材料的特性及其研究进展与应用现状,重点讨论了喷墨打印技术、熔化沉积成型技术、光固化成型技术、分层实体制造技术、激光选区熔化技术/激光选区烧结技术、三维打印成型技术、浆料直写成型技术的特性和研究进展,分析了磷酸三钙陶瓷、氧化铝陶瓷、陶瓷先驱体、SiC陶瓷、Si_3N_4陶瓷、碳硅化钛陶瓷的特性和应用现状,最后指出了陶瓷3D打印技术的发展方向是与传统陶瓷工艺相结合,实现陶瓷制品的快速生产及生物陶瓷制品、高性能陶瓷功能零件的制造。     

3D打印技术研究现状和关键技术EI北大核心CSCD

本文首先简要介绍了3D打印技术的基本原理及分类,然后重点介绍了有关金属材料3D打印的几种方法:电子束熔化成形(EBM)、激光选区熔化成形(SLM)、激光快速成形技术(LDMD)。简述了金属材料3D打印的应用领域及国内外发展情况及研究现状。文章最后结合国内外金属材料3D打印的研究现状,指出金属材料3D打印需要在打印用粉末、金属3D打印设备、3D打印零件无损检测方法、3D打印零件的失效行为和寿命预测等方面进行重点研究,并建立3D打印零件的无损检测标准规范以及3D打印材料全面力学性能数据库。     

基于粉末成形的激光增材制造陶瓷技术研究进展

陶瓷以其优异的热物理化学性能在航空航天、能源、环保以及生物医疗等领域具有极大的应用潜力。随着这些领域相关技术的快速发展, 其核心零件部件外形结构设计日益复杂、内部组织逐步走向定制化、梯度化。陶瓷具有硬度高、脆性大等特点, 较难通过传统的加工成形方法实现异形结构零件的制造, 最终限制了陶瓷材料的工程应用范围。激光增材制造技术作为一种快速发展的增材制造技术, 在复杂精密陶瓷零部件的制造中具有显著优势: 无模、精度高、响应快以及周期短, 同时能够实现陶瓷零件组织结构灵活调配, 有望解决上述异形结构陶瓷零件成形问题。本文综述了多种基于粉末成形的激光增材制造陶瓷技术: 基于粉末床熔融的激光选区烧结和激光选区熔化; 基于定向能量沉积的激光近净成形技术。主要讨论了各类激光增材陶瓷技术的成形原理与特点, 综述了激光选区烧结技术中陶瓷坯体后处理致密化工艺以及激光选区熔化和激光近净成形技术这两种技术中所打印陶瓷坯体基体裂纹开裂行为分析及其控制方法的研究进展, 对比分析了激光选区烧结、激光选区熔化以及激光近净成形技术在成形陶瓷零件的技术特征, 最后展望了激光增材制造陶瓷技术的未来发展趋势。     

金属零件3D打印技术的应用研究

金属零件3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最具潜力的技术,是目前先进制造技术的重要发展方向。随着科技发展对材料的不断需求,利用快速成形技术直接制造金属功能零件将会成为该技术的主要发展方向。3D打印技术正在快速改变着人们传统的生产方式和生活方式。以数字化、网络化、个性化、定制化为特点的3D打印制造技术被外界认为将推动第三次工业革命。激光工程化净成形技术(LENS),激光选区熔化技术(SLM)及电子束选区熔化技术(EBSM)3种技术是金属零件3D打印技术的典型代表。对金属零件3D打印技术,包括基本的技术原理及其技术应用领域进行了介绍,最后对金属零件3D打印技术的发展进行了展望。     

金属选区激光熔化的研究现状

金属3D打印是目前增材制造技术中最具发展潜力和最前沿的技术。选区激光熔化(SLM)是金属3D打印的重要分支,在传统方法无法制造的复杂异型结构件及工件制造的快速响应上具有极大优势,可解决传统方法加工过程中存在的长周期、高成本、难加工等技术难题,加工出传统制造方式无法加工的复杂金属零件。主要分析总结了目前选区激光熔化所涉及的基本原理、成型设备、材料特性、工艺参数和制造过程中常见的孔隙、球化、应力应变等问题,最后对金属3D打印的发展前景进行了展望。     

激光选区熔化成形装备的发展现状与趋势

激光选区熔化成形是最有前景的增材制造技术之一,近些年来激光选区熔化成形装备得到了迅猛发展。针对激光选区熔化成形尺寸偏小、成形精度偏低等问题,重点介绍了大尺寸、高精度激光选区熔化成形装备的发展现状,综述了使用长焦距f-θ场镜、振镜移动和多光束拼接成形等大尺寸成形方法以及采用短焦距f-θ场镜+低功率激光器和增减材复合制造等高精度成形方法,对各方法的原理和特点进行了阐述。最后,从装备研发、成形质量控制、软件开发、标准体系建立等方面对激光选区熔化成形技术的发展进行了展望。     

激光选区熔化成形金属件的缺陷类型及表征方法概述

激光选区熔化成形是一种典型的金属增材制造技术。本文首先对激光选区熔化成形的技术原理进行阐述，然后针对该技术的工艺参数及工艺参数对打印件质量的影响进行分析和总结，重点对金属打印件中可能出现的缺陷进行分类和成因分析。在激光选区成形技术制备的金属件中主要包括两类缺陷，一类是组织缺陷，包括气孔、孔隙、未熔合缺陷、裂纹、高密度夹杂及组织的各向异性等；另一类为包括球化、残余应力、翘曲变形、几何误差等在内的非组织缺陷。最后就组织缺陷的无损检测技术的种类和应用范围进行归纳总结，并对未来缺陷检测技术的发展进行展望。     

选区激光熔化3D打印钛合金及其复合材料研究进展

选区激光熔化(SLM)3D打印技术作为近年来快速兴起的增材制造技术,在航空航天、国防和生物医疗用高性能钛合金及其复合材料关键及复杂结构件方面具有显著优势、发展潜力巨大.SLM 3D钛合金晶粒细小且常含有大量的α′马氏体,而SLM 3D钛基复合材料中则通常可以原位生成纳米尺度的TiBw和TiCp等陶瓷增强相,使得成形构件的力学性能显著优于铸件和粉末冶金制品水平.本文在介绍SLM 3D打印技术的原理与特点基础上,着重评述了其在钛合金及其复合材料的应用基础研究及工程应用进展,并对未来相关关键基础科学与技术问题进行了展望.     

选区激光熔化工艺参数对Ti-6Al-4V成形质量的影响

选区激光熔化是一种利用高能束选择性熔化金属粉末进而直接制造复杂几何形状产品的增材制造技术。采用选区激光熔化成形Ti-6Al-4V样品,分析影响选区激光熔化成形质量的主要因素,采用体式显微镜、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计系统研究了不同工艺参数对Ti-6Al-4V合金选区激光熔化成形样品的表面形貌、致密度、组织、显微硬度的影响规律。研究得出Ti-6Al-4V合金选区激光熔化成形的优选工艺参数为:扫描功率450W,扫描速度2 500mm/s,扫描间距0.07mm,该工艺参数下打印出的样品具有较为优良的成形质量,致密度高达97.8%,显微硬度平均值为446HV。     

基于智能制造的声音建模交互设计

目的为智能制造领域的设计创新提供一种尝试性的研究角度与辅助设计方法。方法基于智能制造技术,本文以《记忆留声》为设计实践案例,运用随机抽样法和用户参与式设计研究方法,分析声音建模的交互设计方法与输出形式。结果借助3D打印技术与图形图像生成算法,将声音转化为一种三维实体化的实用环保艺术产品,并提出基于语音输入的多维交互体验模式。结论以智能制造技术为支撑的多维度交互体验设计,可以为用户的个性化需求提供切实可行的解决方案与多维度的交互体验。     

The additive manufacturing revolution and the corresponding legal landscape

Additive manufacturing or three-dimensional (3D) printing is rapidly becoming a viable production method, advancing from its origins as a ‘rapid-prototyping’ technology. However, advances in 3D printing technology indicate that 3D printing machines will proliferate in corporate manufacturing and the homes of consumers. Moreover, the advent of bioprinting could potentially transform regenerative medicine.

3D printing presents unique challenges to the owners of intellectual property rights. Rather than purchasing objects through a company or manufacturer, an entity or individual may simply download blueprints to print product components. An infringer may well be the consumer with no clear third party to hold responsible for inducing the infringement. Such infringement, if widespread and unchecked, may undermine investment in research and development, in turn leading to innovative stagnation.

This article presents the quandary accompanying the additive manufacturing revolution, the corresponding legal developments in its wake, and various approaches to protect innovation in today's changing landscape.     

基于智能制造的交互系统设计需求与产品化

目的为智能制造系统的设计需求获取与产品化提供一种可行的研究思路与辅助设计方法。方法以笔者参与的智能3D打印系统研发与实际设计过程为研究对象,对其需求的定义、类型、获取与设计一致性进行实例验证研究与比较研究。结果提出交互系统设计需求与产品化的映射模型(DMP),同时利用设计实践对需求获取与产品化的方法进行可行性验证,为智能制造领域的系统开发提供可行的需求获取与产品化的设计方法。结论合理的需求获取方法对基于智能制造的设计需求产品化与品牌化有积极辅助作用,同时对其他相关领域的新型智能设备与系统的设计、品牌策略、产业策略提供可适用的辅助设计方法与工具。     

人体植入医用材料的3D打印技术研究进展

3D打印技术是一种与传统制备方式完全不同的新兴技术,是基于三维数学模型,通过逐层增加材料来实现成型的技术。3D打印技术在个性化设计以及复杂结构产品制备方面具有独特的优势,在人体植入物的结构设计和制造领域具有巨大潜力和研究价值,吸引了国内外工业界、医学界和社会媒体的广泛关注。目前制约该技术发展的主要因素是可打印材料种类有限。综述了几种人体植入医用材料及其3D打印成型技术,如骨支架、心脏血管支架以及药物定向运输材料的3D打印制备技术,并分析了以上技术各自的特点。最后结合各种3D打印成型技术的特点以及几个应用案例,对3D打印在人体植入物医学领域的发展进行了展望。     

增材制造金属玻璃的研究进展

金属玻璃(即非晶合金)具有较高的强度、硬度和耐磨性,优异的耐腐蚀性能等,目前已被广泛应用于制备棒球杆、传感器、电磁铁芯、变压器等。增材制造(即3D打印)技术集节约材料、可个性化定制复杂几何件优点于一身,现被广泛研究和应用。目前已掀起了3D打印金属玻璃的研究热潮。本文主要综述了3D打印金属玻璃的研究进展,在此基础上探讨了其存在的问题以及解决办法。采用优化的工艺参数和扫描策略可部分避免这些问题,对热影响区的温度分布与工艺参数之间的关系模拟研究是解决3D打印成形致密块体金属玻璃问题的关键。     

3D打印技术探究

3D打印技术是将三维数字模型分解成若干层平面切片,然后由3D打印机把粉末状、液状或丝状可粘合材料按切片图形逐层叠加,最终堆积成完整物体的技术。文章对3D打印的技术原理、步骤、常用材料、主要技术、发展及建议进行了深层次的探讨。与传统制造技术相比,3D打印技术有很多优势,目前已广泛应用于建筑、工业设计等领域。该技术将会带来全球制造业经济的重大变革。     

3D打印技术对产品的影响

目的研究3D打印技术性因素对产品从内在概念到外在结构与形式的影响,科学地认知该技术在设计方面的价值。重点研究在3D打印技术背景下产品属性及价值、生产与制造、设计、结构与形态等诸方面呈现出新的变化趋势。方法通过对"商品"与"产品"概念变迁的阐述,揭示3D打印技术影响下产品价值与内涵的变迁形式。分析3D打印技术对产品生产制造、造型与结构等方面的影响,进一步理清3D打印技术对产品、产品设计与生产、产品结构与形态等方面影响的形式与程度。结论 3D打印技术在设计范畴、设计观念、设计核心问题等方面突破了传统的设计认知藩篱。通过梳理新技术对产品多方面的影响,从而建立起新技术背景下的设计认知,以实现技术价值与创新设计价值的进一步融合。     

3D打印的文创产品设计定制化服务研究

目的 借助3D打印技术优势,建立众创式设计、分布式生产、定制化消费的新型网络化服务平台。方法 分析3D打印设备技术的特点与文创产品的个性化需要,构建以文创产品为例的3D打印定制化服务设计系统。结果 通过服务设计以及服务流程中涉及到的软硬件产品设计,实现3D打印技术在社会服务方面的广泛应用,为3D打印制造企业的创新提供思路,注入活力。结论 用小体量、生活化的定制化服务设计3D打印文创产品,不断挖掘、开发中国优秀传统文化资源,用创新设计手段,继而保护、传承优秀传统文化,并推动产业发展,促进经济增长。     

Manufacturing strategies for the ecosystem-based manufacturing system in the context of 3D printing

This paper aims to investigate the manufacturing strategies for the manufacturing systems in the context of 3D printing, referring to ecosystem-based manufacturing systems, rather than firm-based and network-based ones. A case study approach was adopted for this research, as the data was mainly collected via semi-structured interviews with staff members of companies in China. Besides the elements of strategic choices and manufacturing capabilities identified in the extant literature, this research verified three additional strategic choice elements (functional role, platform and solution) and identified two factors (platform openness and solution diversity) to classify an ecosystem-based manufacturing system. Meanwhile, four manufacturing capabilities of the ecosystem-based manufacturing system have been identified: collaborative manufacturing flexibility, rapid thriftiness ability, self-customisation and co-evolved design capability. The research results contribute to the area of manufacturing strategy via expanding its view from the firm and network levels to the ecosystem level. Meanwhile, the research results present operations managers with an understanding of the strategic choices and manufacturing capabilities of an ecosystem-based manufacturing system in the context of 3D printing.