RP技术形成过程及精度分析

对快速成形技术 (RP技术 )的成形过程进行了较完整的数学描述 ,并对离散 -堆积过程进行误差分析 ,为从工艺上优化离散方向 ,降低离散分解误差 ,提高原型精度提供一个理论依据     

典型快速成形工艺及成型机选用

介绍了基于离散 /堆积成形思想的快速成形技术 ,分析了SL、LOM、FDM、SLS、TDP等成功实现商业化的典型快速成形工艺各自的特点 ,并提出了快速成形设备选用时应注意的问题和应用快速成形技术的意义。     

明胶/海藻酸钠组织工程支架的快速成形

明胶/海藻酸钠支架作为一种凝胶型组织工程支架可以与细胞混合成形,使细胞在三维空间生长。其快速成形工艺要求成形温度范围、材料的物理化学变化必须在细胞的生理承受范围之内。根据工艺要求,提出了基于钙离子交联的明胶/海藻酸钠支架成形工艺原理。成形温度在0~15℃之间,每打印完一层材料,就喷射C aC l2溶液初步固化,层层打印并将最终成形支架放入C aC l2溶液中完全固化。明胶/海藻酸钠支架成形过程中,会出现流涎、过度堆积、孔的融合等缺陷,需要采用合理手段尽量避免。通过优化工艺参数,最终得到了理想的明胶/海藻酸钠组织工程支架。     

生物材料快速成形开放平台

为了适应种类繁多的生物材料的成形,开发了生物材料快速成形开放平台。该平台基于快速成形技术,采用材料溶解—喷射堆积—低温固化—溶剂冻干的技术路线,可以对多种高分子或高分子基复合生物材料进行任意复杂的三维形状的成形。喷头模块、温度控制模块、运动控制模块是平台的核心部分。平台采用开放性设计,喷头被设计成标准化的组件。通过对喷头温度和成形室温度的控制,实现了对材料的相变和热致相分离过程的控制。研究结果表明,该平台能成功地完成脂肪族聚酯、聚醚酯弹性体等多种生物材料的成形。     

熔融沉积快速成形工艺控制研究

以一种自主开发的改性聚丙稀为成形材料，研究其熔融沉积快速成形的工艺特点轴时，对影响该工艺的各种参数如喷嘴温度，材料性能，分层厚度，填充速度，出丝速度，填充偏置和网络间距等进行实验分析。在此基础上，提出了提高快速成形实体的精度及表面质量的一系列措施，取得了良好的成形效果。结果对于ＦＤＭ工艺中有关新成形材料的开发及成形工艺参数优化控制的深入研究，提供了重要的依据。     

不锈钢模具快速制造技术

为了解决低熔点材料电弧熔射成形模具使用性能差、寿命低等问题,提出电弧熔射成形制作不锈钢模具的方法.以不锈钢材料为研究对象,研究电弧熔射过程中输入参数对飞行熔滴温度和速度的影响,分析熔滴的扁平化过程,并对熔射层的硬度和孔隙率进行测试.实验结果分析表明,雾化气体压力直接影响熔滴的雾化状态,熔滴飞行温度、速度,以及成形质量.随着空气压力的增大,熔滴飞行速度提高,熔射层致密且氧化物质量分数减少,气孔率降低,显微硬度也大大提高.熔射模的预热温度直接影响着熔滴的扁平化状态,从而影响熔射成形质量.     

方形覆盖件成功动力显式有限元分析

基于连续介质力学及有限变形理论，建立了退化四节点壳单元的动力有限元模型，用于覆盖件成形分析，数学模型采用物质坐标系中的修正的拉格朗日描述，采取集中质量矩阵，用动力积分的方法，使位移计算显示式，避免了由材料，几何，边界条件等高度非线性因素引起的计算收敛问题，根据此模型编制的程序模拟了一方形覆盖件的成形过程。     

板料拉深成形过程中摩擦系数的确定

针对板料拉深成形过程中摩擦系数较难确定的客观情况,提出一种基于人工神经网络的能够快速识别摩擦系数的方法,在概述解析法确定摩擦系数的基础上,建立了识别摩擦系数的人工神经网络模型,用拉深试验机测取的摩擦系数、压边力、拉深力和凸模行程组成样本对其训练,实现了对摩擦系数的快速识别,从而就可以根据摩擦系数的波动,适时调整控制参数,以最佳的工艺参数来完成板料的整个拉深成形过程。实验结果表明,利用人工神经网络能够快速准确地识别出板材拉深成形过程中的摩擦系数。     

分段沉积雕铣成形工艺的材料选择问题

分段沉积雕铣成形是一种基于堆积成形和传统成形相结合的复合成形方法,同时具有堆积成形的柔性和传统成形的高精度．工艺实现的前提是使支撑材料和工件材料都满足严格的匹配关系,根据国内现有的条件,试验出一种新的材料,它满足分段堆积成形的要求,同时可在实践中加以应用.     

基于快速成形技术的汽车覆盖件金属模具制造

为获得高质量的汽车覆盖件金属模具 ,提出了基于快速成形 (RP-Rapid Prototyping)技术的快速金属模具制造技术。分析了 RP技术的离散 /堆积成形原理 ,给出了采用RP技术制造非金属原型的工艺过程 ,介绍了基于并行处理技术的超大型 L OM-160 0快速成形系统。该系统采用非线性有限元对凝固过程中铸件的尺寸精度进行数值模拟 ,通过动态信息反馈优化原型尺寸 ,详细介绍了无焙烧陶瓷型精密铸造技术的工艺及机理。基于 RP技术的汽车覆盖件金属模具制造系统是一种全新的闭环控制模具设计与制造系统 ,经实际生产验证 ,取得良好的效果     

微机械的快速成型微细加工技术

由于微机械制造具有加工尺寸大小、成型分辨率要求高等特点,微机械的快速成型微细加工工艺存在着不同通用快速成型工艺的特殊问题及关键技术。该文对微机械光成型微细加工工艺和系统构成等进行了研究,制作了国内第一台微机械光成型实验系统,并加工出微曲柄等微零件,探索了快速成型微细加工技术制造微机械的新路子。最后提出了微机械快速成型微细加工的几个研究方向。     

Multi-Object Optimal Design of Rapid Prototyping Based on Uniform Experiment

Experiment of rapid prototyping (RP) is a multi-level and multi-factor problem with long process cycle. As powder-based RP method, three dimensional printing (3DP), and selective laser sintering (SLS) are the most prominent RP methods for their flexibility in material selecting. The research of 3DP process shows that much experiments work can be greatly decreased by the method of uniform design with restricted mixtures for RP products' performance to its forming material. Then, according to backward regression methods, the binomial and inverse terms nonlinear regression equations were set up by statistic analysis and computation. Together with evaluation function method, multi-object optimization model for performance of products to the powder mixtures was developed, and the optimization problem was solved by software MATLAB. After that, the optimum results were solved and tested by experiment with the same condition as before. Differences between the calculation results and testing results, which including product's density, compression strength, surface evaluation, and deformation in three dimensions, are less than 10%, and have the same error direction. Uniform design method for regression and optimization was proved to be an excellent method to obtain optimum results for multi-level and multi-factor experiments of RP and other process which have a long processing cycle.     

金属薄板面内成形过程的有限元分析

基于金属板材塑性变形的损伤本构关系，运用有限元数值法分析了金属薄板的面内成形过程。首先假设材料损伤发生在局部区域，发现当损伤到达其临界值时，板内会产生颈缩并迅速扩展；接着分析了薄板内部损伤和变形的发展过程及其对材料成形性能的影响。最后用有限元法计算得到了2024-T3和6111-T4铝板的成形极限曲线以及相应的试验数据。结果表明，用有限元法计算的数值曲线与试验数据相当吻合。     

铝型材挤压有限元和有限体积对比模拟

研究了有限元法(FEM)和有限体积法(FVM)模拟金属塑性成形的基本理论和求解方法．针对铝合金门窗型材制品截面形状十分复杂、壁薄而成形坯料厚的具体特点，分别采用FEM和FVM对其挤压成形过程进行了对比模拟．结果表明，FEM计算效率高，但在模拟终成形阶段时，由于频繁的网格再划分，造成模拟结果严重失真；FVM避免了网格再划分问题，模拟精度高，但计算时间长．提出了采用FEM模拟铝型材挤压预成形，FVM模拟终成形的复合模拟方法，解决了料厚而壁薄这类铝型材挤压成形的数值模拟问题。     

基于体素表达法的STL模型镂空算法研究

提出一种针对STL模型镂空的新算法,该算法是用体素表达的思想完成镂空,即采用紧密排列的正六面体(体素)描述STL模型,通过计算将模型表面一定范围内的正六面体删除来得到空腔体模型．其优点是生成的镂空模型的壁厚比较均匀,无干涉现象．在快速成型系统制造产品过程中,制造空腔模型而不是实心模型对于提高加工效率和节约原材料均具有很重要的意义．     

电偏转抛射式快速成型工艺的仿真

基于电偏转抛射式快速成型(RP)工艺方法是通过电场控制带电颗粒的运动轨迹实现分层截面的成型，作者开发了电偏转的抛射式RP工艺的仿真系统．该仿真系统读入CLI格式的层面数据后，根据分层截面轮廓数据生成工艺规化和扫描路径，控制带电的颗粒进行扫描，并在计算机屏幕上实时模拟显示扫描轨迹及原型件的三维实体成型过程．为电偏转抛射式快速成型工艺的试验研究提供一定的理论依据．     

基于两相流模拟的高抗堵滴灌灌水器开发方法

提出了一种基于两相流(水和固相物)数值模拟并结合快速原形/快速制模(RP/RT)技术的滴灌灌水器快速低成本开发方法,辅助新型灌水器设计与开发.对比传统的开发方法,该方法不仅保证了灌水器高的抗堵塞性能,而且其开发成本和周期均降低超过70%以上.灌水器内流场两相流模拟采用了分离相模型,不仅可视化了水流场微观特性,而且得出了固相物在灌水器内流场水流中的流动轨迹及固相物在灌水器中密度分布,为灌水器的结构优化提供了直接的依据.采用RP/RT制模制作实验样件,保证了样件材料与注塑产品的一致性,提高了定型精度.     

基于点网模型的变网格划分算法

通过对分层实体制造（LOM）中废料与制件之间可剥离性的研究，提出一种新的变网格划分算法，它根据实体层面轮廓几何特征及层间轮廓差异程度，使用点网模型来描述实体截面废料可剥离性的离散场，由此确定最终的变网格划分，在制件薄壁，凹洞,z方向突变层等位置附近的废料部分依据实体形状划分了多级变网格，从而在满足废料可剥离性的前提下使用尽可能少的网格，提高加工效率。     

两大部类再生产数学模型研究

本文根据马克思的社会再生产理论建立了由物质平衡方程和价值平衡方程组成的数学模型,文中对该模型的性质进行了初步分析。