现代3D打印技术在航空钛合金部件中的应用

为满足工作条件苛刻、安全性要求很高的航空耐高温钛合金产品部件研发。为改变传统的思维方式和固有的研究流程,本文提出现代3D打印技术在航空钛合金部件中的应用。基于3D打印参数工艺的基础上,设计实物的3D数字模型,实现打印件理化以及无损检测。实验证明,3D打印技术打印质量远高于传统方法。     

植酸/氢氧化钙改性对3D打印纯钛多孔结构生物矿化的影响

通过激光3D打印技术制备孔隙率为65%的多孔结构纯钛试样,对试样先进行酸蚀作为表面预处理,再利用植酸与饱和氢氧化钙的混合溶液进行表面活化改性处理。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)及接触角分析仪对3D打印纯钛改性前后的表面进行表面形貌观察、表面成分分析及表面接触角测试,并将改性处理前后的各组试样浸泡在模拟体液(SBF)中进行生物矿化实验,利用SEM及能谱(EDS)分析其表面生物矿化效果。结果表明:植酸/氢氧化钙表面活化改性处理后的3D打印致密纯钛表面水接触角为21.04°,表现出较好的亲水性,即植酸/氢氧化钙改性处理可大幅提高3D打印多孔结构纯钛的表面润湿性;在植酸/氢氧化钙表面活化改性处理过程中3D打印多孔结构纯钛试样表面通过植酸螯合反应引入了Ca,P元素,可显著加快其表面羟基磷灰石的沉积速度,提高表面生物矿化能力;在浸泡模拟体液7 d后能在改性后3D打印多孔试样的多孔支架上形成羟基磷灰石包裹层。     

3D打印钛合金人体植入物的应用与研究

钛及钛合金以其良好的生物相容性,在临床上用于人体硬组织植入和修复。3D打印技术是近年快速发展的特种加工技术,突破了传统加工技术的局限,可实现近净成形,并能够制作出复杂结构,且材料利用率高,设计制作周期短。3D打印技术在个性化外形和内部细微结构加工及快速精确成形方面的巨大优势,使其在医用植入物加工领域备受关注。为此,概述了3D打印成形钛合金人体植入物的优势、应用状况以及3D打印钛合金人体植入物的生物力学适配性能的研究进展,总结了国内3D打印技术在钛合金人体植入物领域的研究现状。     

金属 3D 打印技术及其专利布局分析

金属 3D 打印技术是近年来最前沿、 最有潜力的先进制造技术之一。 本文通过分析金属 3D 打印技术发展 构建了专利检索式, 分析了全球的专利布局态势。 分析认为, 我国虽拥有全球第一的 3D 打印技术专利申请量, 但核心专利相对较少, 未来应着力突破关键技术, 提高核心专利质量, 促进我国金属 3D 打印的技术创新。     

Norsk Titanium公司将向波音供应已通过FAA认证的3D打印钛结构件

挪威一家金属增材制造公司Norsk Titanium（以下简称NTi）2017年4月10日宣布,该公司接到了来自波音公司的关于3D打印钛结构件的采购订单。NTi公司将利用特有的快速等离子体沉积（RPDTM）工艺进行生产。波音公司对这些钛结构件进行了设计,并在整个开发过程中与NTi公司开展了紧密的合作。为了确保这些结构件可以在波音787梦想客机上使用,波音公司和NTi公司进行了严格的测试.     

3D打印用金属粉末的性能特征及研究进展

3D打印(增材制造)作为区别于传统去除型加工的新型制造技术,正以其简易的制造工艺、较低的生产成本和较短的研发周期,备受人们关注。目前,3D打印技术已经开始从研发阶段逐步向产业化发展,但是3D打印用金属粉末的成本及其性能成为制约该产业快速健康发展的瓶颈之一。3D打印用金属粉末需要满足高纯度、高球形度、细粒径和窄的粒径分布等要求。其制备方法主要有雾化法、等离子体法、旋转电极法、等离子熔丝法等。通过3D打印用金属粉末性能要求、制备方法、粉末性能对3D打印零件的成形效果影响等几个方面介绍国内外的一些研究进展,并提出目前3D打印用金属粉末制备所面临的问题。     

3D打印金属粉末的制备方法

3D打印技术是一种新型的打印技术,其突出优点在于无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。3D打印金属粉末作为金属零件3D打印最重要的原材料,其制备方法备受人们关注。本文主要介绍了目前国内外3D打印金属粉末的制备工艺,气雾化技术的最新进展,并对3D打印金属粉末制备技术的现状进行分析,提出建设性意见。     

美国杜科蒙公司将向A350 XWB宽体飞机供应钛部件

<正>美国杜科蒙公司与空中客车公司新签订协议,将向A350 XWB宽体飞机供应用于飞机机身的钛部件。此前,杜科蒙公司向A320和A330飞机供应了结构件,并向A321大型客机供应了铝制机身蒙皮。杜科蒙公司董事长Anthony Reardon表示:此项新协议的签订对杜科蒙公司具有重要意义,杜科蒙公司将加强与空中客车公司的合作,旨在从材料结     

粉末挤出3D打印技术研究现状

粉末挤出3D打印是近年来出现的一种3D打印新技术,结合了粉末注射成形和3D打印的思想,可利用粉末材料制备金属、陶瓷或复合材料零件,并较好地避免了粉末注射成形和此前的主要3D打印方法所存在的一些不足。通过与粉末注射成形作对比,介绍了粉末挤出3D打印的原理,总结了粉末挤出3D打印相对于粉末注射成形和其他一些主要3D打印方法而言具有的特点。给出了现有主要研究中粉末挤出3D打印用喂料、粉末挤出3D打印设备的结构组成和喂料的挤出方式,阐述了喂料和设备的发展与研究现状以及对制品的影响,最后针对粉末挤出3D打印目前尚存在的问题提出了未来的研究方向。     

3D打印一体化制备阴极热子组件研究

基于增材制造的技术特点, 设计完成了适用于3D打印的阴极热子组件模型, 并通过选择性激光熔融技术一体化3D打印完成了直径为3 mm和5 mm的样品, 并对样品展开了相应的后处理工艺研究, 包括去除支撑结构、热子绝缘防护和浸渍发射盐等。结果表明, 新型组件的热子能够将阴极加热至900~1100℃的工作温度范围; 在水冷阳极二极管中测试, 1100℃下阴极拐点发射电流密度达到7.94 A·cm-2。     

气雾化法制备3D打印金属粉末的技术研究进展

在金属3D打印行业,粉末作为直接原料,其制备方法多样。目前,气雾化制粉技术应用最为广泛。本文主要概述了金属粉末的主要性能参数和气雾化法制备金属粉末的基本原理。根据雾化喷嘴和加热元件的不同衍生出多种气雾化技术,针对这些技术,进行了简单的阐述、分析和比较。其中,紧耦合气雾化技术应用较多,无坩埚电极感应熔炼气体雾化法适用活性金属粉末的制备。最后,对气雾化法制备3D打印金属粉末的技术进行了总结。     

不锈钢粉的3D凝胶打印成形技术研究

通过一种新型3D打印方法——3D凝胶打印,打印出不锈钢零件,并且对金属料浆的流变性能进行了分析研究。结果表明:固含量为61.5%(体积分数)的金属料浆具有较好的流变特性,适合3D凝胶打印技术;打印出的坯体表面质量较好,没有明显的分层现象;打印的不锈钢坯体在1 350℃保温1 h烧结后,相对密度可达95.7%。     

选区熔化3D打印铜的研究进展

选区熔化3D打印是按照零件三维数字模型的分层切片离散数据,以聚焦激光束或电子束等为热源逐层扫描熔化粉末,然后逐层凝同累积制造零件的新方法.这一方法无需模具直接实现形状复杂零件的成形,极大缩短了单件小批量复杂零件的生产周期,为实现航空航天等领域复杂零件的制造和结构优化提供了新途径.铜具有优良的导热性能,是制造航天发动机燃...     

3D打印用金属粉末的制备研究

针对国内3D打印用金属粉体材料的现状,通过对雾化喷嘴的设计改造,采用气雾化方法制备了304L不锈钢粉末;并通过扫描电镜、激光粒度测量仪以及霍尔流量计等对粉末的颗粒形貌、粒度分布、流动性等进行了观察研究。结果表明:采用自制双层雾化喷嘴制备的合金粉末,球形度高,粒度分布范围窄,粉末平均粒径为40μm,符合3D打印对金属粉体材料的要求。     

我国成功“打印”C919飞机钛合金部件

我国应用具有自主知识产权的特色新技术——激光立体成形技术解决了C919飞机钛合金结构件的制造问题。作为C919飞机机翼关键部件之一的中央翼缘条长达3m,是一种大型钛合金结构件。然而,我国现有的制造能力无法满足国产大飞机对中央翼缘条的需求,如果向国外采购,势必会影响大飞机的国产化率。西北工业大学（以下简称西工大）凝固技术国家重点实验室作为我国3D打印技术研发最出色的单位之一,与中国商用飞机有限公司合作,成功利用“激光立体成形”的3D打印技术,通过激光融化金属粉末,成功“打印”制造了长达3m的C919飞机钛合金部件。     

电场驱动熔融喷射沉积高分辨率3D打印

针对传统熔融沉积成型面临的成型精度低和打印材料受限, 基于电流体动力熔融沉积在成形高度、材料种类、基板导电性和平整性、3D成形能力等方面的不足和局限性, 本研究提出一种电场驱动熔融喷射沉积3D打印新工艺, 其采用双加热集成式喷头并施加单极脉冲高电压(单电势), 利用电场驱动微量热熔融材料喷射并精准沉积来形成高分辨率结构.引入两种新的打印模式: 脉冲锥射流模式和连续锥射流模式, 拓展了可供打印材料的种类和范围.通过理论分析、数值模拟和实验研究, 揭示了所提出工艺的成形机理、作用机制以及成形规律.利用提出的电场驱动熔融喷射沉积3D打印方法, 结合优化工艺参数, 完成了三个典型工程案例, 即大尺寸微尺度模具、大高宽比微结构、宏微跨尺度组织支架和网格三维结构.其中采用内径250 μm喷头, 打印出最小线宽4 μm线栅结构, 高宽比达到25:1薄壁圆环微结构.结果表明, 电场驱动熔融喷射沉积高分辨率3D打印具有打印分辨率高、材料普适性广、宏/微跨尺度的突出优势, 为实现低成本、高分辨率熔融沉积3D打印提供了一种全新的解决方案.      

电场驱动熔融喷射沉积高分辨率3D打印

针对传统熔融沉积成型面临的成型精度低和打印材料受限,基于电流体动力熔融沉积在成形高度、材料种类、基板导电性和平整性、3D成形能力等方面的不足和局限性,本研究提出一种电场驱动熔融喷射沉积3D打印新工艺,其采用双加热集成式喷头并施加单极脉冲高电压(单电势),利用电场驱动微量热熔融材料喷射并精准沉积来形成高分辨率结构.引入两种新的打印模式:脉冲锥射流模式和连续锥射流模式,拓展了可供打印材料的种类和范围.通过理论分析、数值模拟和实验研究,揭示了所提出工艺的成形机理、作用机制以及成形规律.利用提出的电场驱动熔融喷射沉积3D打印方法,结合优化工艺参数,完成了三个典型工程案例,即大尺寸微尺度模具、大高宽比微结构、宏微跨尺度组织支架和网格三维结构.其中采用内径250μm喷头,打印出最小线宽4μm线栅结构,高宽比达到25∶1薄壁圆环微结构.结果表明,电场驱动熔融喷射沉积高分辨率3D打印具有打印分辨率高、材料普适性广、宏/微跨尺度的突出优势,为实现低成本、高分辨率熔融沉积3D打印提供了一种全新的解决方案.     

金属3D打印技术中缺陷工艺参数关联关系研究

金属3D打印技术由于其材料利用率高,无模具近净成形等特点被广泛应用于航空航天、汽车制造、生物医疗等领域.然而,金属3D打印虽然已经可以实现近乎无限复杂零件的成形,但其内部常见的冶金缺陷,如气孔、夹杂等缺陷仍是困扰该技术大批量应用的掣肘,本文综述了金属3D打印过程中常见的缺陷及其形成机理,希望在此基础上,可以为金属3D打...     

3D打印用特种金属粉末的制备与使用性能表征

为了充分发挥和利用3D打印技术的应用优势,保证成形用金属粉末材料质量,现提出一套行之有效的3D打印用特种金属粉末制备方案,并对其使用性能表征进行全面地研究。结果表明,3D打印用特种金属粉末制备方案具有较高的可靠性和可行性,通过利用该方案,所制备的特种金属粉末具有成分纯净、流动性高、氧含量低等特点,使得粉末颗粒的致密度得以大幅度提高。     

3D打印生物陶瓷人工骨支架的研究进展

生物陶瓷骨支架是继金属骨支架之后,较为理想的人工骨缺损修复材料。由于骨缺损形状各异,增材制造技术与生物陶瓷的结合,为骨支架的制备提供了个性化、定制化、成型复杂型体的可能。目前,陶瓷人工骨的增材制造技术展现出了巨大应用前景,但仍面临着力学强度不高、生物性功能单一的问题。为此,本文从提高骨支架的力学性能、拓展其生物性功能的角度出发,归纳分析了浆料/粉体体系、脱脂烧结工艺、材料复合、结构设计对支架力学性能的影响,从药物释放、治疗肿瘤两个方面总结了多生物功能支架的研究进展,并介绍了增材制造陶瓷骨支架在生物体内的研究现状。最后,对增材制造生物陶瓷人工骨的发展进行了展望。