Rapid Prototyping and Manufacturing Technology: Principle,Representative Technics,Applications, and Development Trends

The rapid prototyping and manufacturing technology (RPM), is an integration of many different disciplines. It is based on an advanced dispersed-accumulated forming principle and originated from 1980s. It generates an entity by first forming a series of layers according to the dispersed section information of the digital model, and then piling the formed layers sequentially together. It is capable of forming parts with complicated structures and non-homogeneous materials. Traditional RPM techniques are mainly used as prototypes in product invention process, such as stereolithography, three-dimensional printing, laminated object manufacturing, and fused deposition modeling. Later, with the progress of material and enabling technology, many new RPM techniques emerged out and have been already applied in the fields such as rapid tooling/moulding, direct formed usable part, nano-/micro-RPM, and biomanufacturing. This high flexible digital manufacturing method has a likely ability to become an almighty forming technology.     

快速原型制造技术的发展及应用前景

介绍了快速原型制造技术的现状及发展前景。从快速原型制造技术的方法到各种方法的基本原理,以及应用领域和实用化方面,给予了较全面的介绍。根据成型材料和基本成形工作原理,将当前快速成形制造技术划分为选择性液体固化法、层片添加法、选择性粉末熔结/粘接法、熔融挤压成形法和喷墨印刷法等,并分别从原理、技术、应用领域和应用前景进行了分析。研究和开发快速原型制造技术,对于模具及其他制造工业的发展具有极大地促进作用。     

基于RPM快速制造金属零件的方法评述及展望

对基于ＲＰＭ的快速制造金属零件方法进行介绍和简单评述,并对快速原型制造技术在快速制造金属零件方面的应用进行了展望。     

镍基合金激光快速成形裂纹控制技术

裂纹控制技术是镍基合金激光快速成形技术广泛应用和进一步工业化的关键.从熔覆层金相组织、物相组成、残余应力、宏观形貌和断口观察等角度分析了Ni60合金激光快速成形裂纹形成的原因,提出了相应的裂纹控制策略.研究表明:Ni60合金的激光快速成形裂纹主要是由于硬脆相引起的熔覆层低延性及残余内应力导致的脆性冷裂纹.通过调整合金成分,优化工艺参数,以及引入超声振动等措施,可以改善镍基合金激光快速成形组织,提高塑韧性,降低残余内应力,从而降低裂纹敏感性,减少或消除裂纹.     

物体分层制造中所用纸材的研究

提出了物体分层制造所用纸材的要求,对几种国产纸的性能进行了分析测试;对叠层材料的组织构造进行了扫描电镜观察;从中优选出适合于物体分层制造的国产纸,为快速原形物体分层制造叠层材料的国产化和生产应用创造了条件．     

应用改进遗传规划方法的快堆功率控制策略

由于快中子增殖反应堆的功率变化与反应性变化会相互影响,因此很难找到一个有明确物理含义的数学模型;而且其衰变功率在非稳态运行条件下,极易引起反应堆功率控制的过冲现象.针对快堆功率控制的这些特点,把改进后的遗传规划方法与反应堆动态周期方程相结合,得到了一个反应性控制的预测模型,同时对该模型进行了仿真验证.验证结果表明,该反应性预测模型的预测值与实测值吻合很好,总反应性的相对误差率甚至不超过1%,从而可以看出在整个控制过程中没有明显的过冲现象出现,模型性能良好.     

快速原型制造中的数控加工容许速度

对快速原型制造中的数控加工容许速度进行了研究，运用泛灰色不确定性系统理论，建立了加工容许速度与加工半径的不确定性系统优化模型USMO-1，给出了精度检验方法。编制了MATLMB程序，给出了处理实例，并与各种模型进行了比较。该模型不仅适合于等间距建模，也适合于非等间距建模，具有精度高、使用简便等特点，值得在快速原型制造中推广使用。     

Cu,Zr对Al-Ni-Zr-Cu-Y非晶合金的形成和热稳定性的影响

采用单辊旋淬技术,在真空条件下制备了快速凝固Al85Ni10Zr3Y2四元合金条带和Al80Ni10Zr8-xCuxY2(x=1,2,3,5)五元合金条带.利用X射线衍射及差热分析对条带进行了研究.结果表明,w(Cu)和w(Zr)对该合金系的非晶形成能力及热稳定性有显著影响,并且非晶合金的形成对这两种元素的质量分数很敏感.当w(Cu)和w(Zr)其中一种达到一较大值时,可以形成非晶合金或是以非晶相为主的合金,否则将只能得到晶体相.另外,Al80Ni10Zr7Cu1Y2,Al80Ni10Zr3Cu5Y2合金系具有较强的非晶形成能力,可形成完全非晶或以非晶为主体和部分晶体的复相材料.     

Analysis and active control of low frequency booming noise in car

For Lightweight body,sound radiation and sound insulation performance have negative effects on interior noise by the deterioration of local stiffness and modality.So the research on the active control of vibration and noise for car body panels is useful for engineering.Analysis and active control of booming noise in car is researched by using a new active damping vibration reduction technology named smart constrained layer damping(SCLD).According to the vibration characters of body roof,an optimal placement of actuators is distributed.Based on dSPACE hardware in loop environment,an adaptive active control system is designed.Selecting vibration signals of engine mounting point as the reference input of adaptive controller,an active control experiment of booming noise for mini-car is carried out.Experimental results show that,when the engine speed is at 3700 RPM and4250RPM,the interior booming noise decreases 4.2dB(A),and 3.5dB(A) separately.It proposes new methods and techniques for intelligent control of car body NVH in the future.     

喷射成形技术的发展概况及展望

喷射成形工艺流程短、成本低、沉积效率高、制造系统灵活柔性,是一种极富有发展前景的近终形成形快速凝固技术.介绍了喷射成形技术的发展历程;叙述了喷射成形在铝合金、钢铁材料、镁合金、铜合金、高温合金、金属基复合材料的研究与应用情况;阐述了多层喷射成形技术和原位反应雾化喷射沉积成形技术,对喷射成形技术进行了评价和展望.     

快速成形技术在产品快速开发中的应用

阐述了快速成形技术的技术原理和特点,探讨了快速开发系统的组成和快速成形的几种工艺,以实例说明了快速成形技术在产品快速开发中的作用。     

考虑多约束的UCAV对地攻击轨迹规划

针对多约束条件下UCAV对地攻击轨迹规划问题,提出了一种基于Radau伪谱法(RPM)的求解策略。首先,分析并建立UCAV三自由度(3-DOF)质点模型,初始和终端位置、速度、姿态、飞行性能、敌方火力或探测威胁、禁飞区、地形等约束条件模型,构建考虑多约束的UCAV对地攻击轨迹规划模型;在分析RPM求解最优控制问题的基本原理及实现方式的基础上,采用RPM将轨迹规划的最优控制问题转化为非线性规划问题;最后,利用SNOPT软件包求解,并进行了数字仿真。仿真结果表明,该方法能以较高的精度和速度生成满足多种复杂约束要求、连续并且真实可行的最优轨迹。     

相对渗透率调节剂的选择性堵水性能研究

针对一种阳离子聚合物型相对渗透率调节剂,研究了RPM 在不同润湿性砂子上的静态吸附以及选择性堵水
性能。实验结果表明：RPM 在油砂和石英砂上均发生单层吸附,且石英砂上的静态吸附量（1 110 μg/g）是其在油砂上
的吸附量的2 倍以上;吸附剂表面润湿性和聚合物链节的带电性是影响吸附量的两个重要因素;RPM 的吸附可以使
油湿石英表面（105°）转变为弱水湿（72°）;采用了岩芯驱替实验研究RPM 的选择性堵水能力：油、水相残余阻力系数
随着渗透率、温度以及矿化度的增加而下降,聚合物吸附层的膨胀/收缩是RPM 选择性堵水的合理解释。     

萍乡坳陷安源组沉积环境与成煤模式分析

萍乡地区位于萍乐坳陷西部,其安源煤系(安源组分为紫家冲段、三家冲段、三丘田段)储量丰富。不同层段煤层发育特征差异显著,对于不同层段的成煤环境的认识不一。以安源组野外露头剖面和煤田地质资料为基础,开展了安源组3个段的沉积环境和岩相古地理分析。结果表明,安源组紫家冲段和三家冲段的沉积环境主要为海陆交互环境中的有障壁海岸堡岛体系,三丘田段为浅水三角洲沉积体系;煤系的发育分布受沉积微环境控制,泥炭沼泽微相为主要聚煤场所;紫家冲段沉积期为主要成煤期,为海进背景下的海湾泻湖-潮坪成煤模式,滨海平原的泥炭沼泽是主要成煤环境,形成的煤层分布广、厚度大、结构单一;三丘田段沉积期为海退背景下的为浅水三角洲成煤模式,煤层主要产出于三角洲平原分流河道间泥炭沼泽,形成的煤层较薄、灰分较高。     

苏丹Muglad盆地南部Aradeiba组低阻油层的地质成因

根据岩心、粒度分析、铸体薄片、扫描电镜、压汞曲线、试油及矿化度分析等资料,分析研究Muglad盆地南部Aradeiba组低阻油层的地质成因。其形成受沉积、成岩、成藏等多种作用的综合影响。泥质沉积背景下,粘土矿物附加导电性、复杂的孔隙结构是形成Aradeiba组低阻油层的岩石物理成因。Aradeiba组主要砂体类型为三角洲前缘砂体,水下分流河道砂体横向相变快,油气规模小、高度低,而远砂坝、席状砂砂体厚度薄,砂泥互层沉积,整体泥质含量高,均易于形成低阻油层。Aradeiba组砂岩属于早成岩阶段B期,溶蚀作用、石英次生加大等,使得孔隙结构复杂,并且所含粘土矿物以蒙脱石等附加导电型的粘土矿物等为主,低阻油层发育。反向断块构造幅度低、成藏高度小,岩性或成岩圈闭范围局限,成藏复杂,多套油水层发育,形成低阻油层。     

雾化喷射沉积成形材料制备基本过程的分析

简要介绍目前为止喷射沉积过程所涉及的主要基本过程及其影响因素的主要研究结果及相应的理论，也给出实验处理方法的基本原理。     

微波技术在何首乌药材加工中的应用研究

考察微波干燥和炮制新鲜何首乌的工艺条件,并与传统炮制方法相比较．采用正交设计,以二苯乙烯苷含量为指标优化微波干燥和炮制新鲜何首乌的工艺条件,确定最佳优选条件为火力60%,加热时间3min,药材堆积厚度3cm．结果表明,何首乌经短暂的微波加热后,炮制品呈多孔状,二苯乙烯苷的含量比传统方法所得的炮制品及生品都要高,而且失水率达到50％左右．可见微波技术在干燥和炮制新鲜何首乌方面是可行的．     

基于数控机床分层快速成型金属零件的关键技术研究

快速成型技术作为一种高新制造技术，具有缩短产品上市时间、提高生产率、改善产品质量等优点．金属功能零件的快速制造是目前快速成型技术领域的研究热点之一、文章提出了一种基于数控机床来开发快速成型金属零件的方法．这种方法能够提高成型零件的表面质量．这里，主要分析这种工艺的基本原理及关键技术．     

提高CPS成型精度的研究

针对CPS快速成型零件成型难及成型精度不高的现象，分析了影响零件成型及成型精度的主要因素。并通过CPS紫外光快速成型机成型实验研究，得出调整工作台的阻尼系数，对工作台进行动平衡，以及在成型零件的轮廓数据中增加适当的光斑补偿，可以提高系统精度。     

Morphology and mechanical properties of Cybister elytra

The mechanical properties and the topological structure of cross-sections found in Cybister elytra are presented.SEM images show the similar geometric structure in transverse and longitudinal sections.Elytra consist of several layers:a dense,black epicuticle,an exocuticle that is braided by several parallel chitin fiber layers in a helix structure,and many bridge piers formed by the fiber bundles that connect the exocuticle to the endodermis,forming a composite,light-weight biomaterial.The mechanical proper...