氮化硅光固化增材制造工艺与性能的研究

通过设计浆料配方和设置打印参数,采用光固化增材制造（3D打印）的方法制备出氮化硅陶瓷样品。通过热重-差示扫描量热（TG-DSC）分析得到脱脂温度,确定了脱脂预烧结和高温陈化烧结工艺,得到了氮化硅陶瓷样品。试验结果：氮化硅陶瓷样品收缩率为水平方向65.1%,厚度方向80.0%;密度达到理论值的93.3%;抗拉强度为245.9~279.8 MPa,抗弯强度为308.5~333.2 MPa。平面方向收缩较大,可能引起了拉伸时的层状撕裂。     

面向增材制造的零件结构及工艺设计

从零件结构设计中的拓扑优化、介观结构、零件整合、流体管道及热交换器设计方面和工艺设计中层内轨迹、建造方向、多轴建造及曲面分层设计方面系统地论述了国内外面向增材制造的零件设计的研究进展,并在此基础上提出了AM零件一体化设计、多尺度下异构胞状结构设计、面向零件性能的工艺设计以及连续碳纤维增强复合材料工艺设计四个未来发展趋势。     

激光电弧增材制造铝合金点阵杆件的精度与性能

采用Box-Benhnken响应面分析法分析了激光参数对激光电弧增材制造2319铝合金点阵杆件成型精度与性能的影响．试验影响因素为激光功率、激光脉冲频率和激光占空比,响应指标为杆件直径、杆件粗糙度和杆件抗拉强度．结果表明：激光功率的变化对杆件直径的影响最显著,激光使电弧能量密度更为集中,导致杆件直径变大;激光功率的变化对杆件粗糙度的影响最大,合适的激光功率能够使熔滴具有良好的铺展性,获得粗糙度较低的杆件;激光脉冲频率对杆件抗拉强度的影响最大,脉冲激光增大了熔滴内部流速,能够减小铝合金内部气孔含量,提高杆件抗拉强度．基于对三个响应指标的综合评定,得出激光作用下所获得的最优杆件的参数为：激光功率为353 W,脉冲频率为60 Hz,占空比为34%,并在此工艺下成功制备出铝合金点阵结构．     

考虑增材制造填充结构强度的拓扑优化方法

提出了一种针对给定薄壁外形的内填充结构拓扑优化方法,用于设计具有优化结构强度、满足增材制造几何要求的轻量化多孔填充结构.基于p范数函数计算结构最大应力近似值,并以最小化该值为优化目标,以提升填充结构强度.通过在优化模型中考虑局部体积约束,获得多孔填充构型,并进一步提出局部体积上限动态调整策略,提升优化过程稳定性,避免优化过程约束过强导致结构构型和应力响应突变甚至优化失败.此外,考虑了自支撑约束,保证优化所得填充结构自支撑,且支撑给定薄壁外形的悬空区域.引入了基于两场公式的优化模型,确保优化所得填充结构满足增材制造最小尺寸要求.数值算例表明,所提方法优化结果与以最小化柔度为目标的填充结构拓扑优化结果相比,在相同质量下结构强度得到了显著提升.在此基础上,在优化模型中考虑了柔度约束,讨论了填充结构刚度、强度的相互影响规律.     

增材制造医用多孔钛合金研究与应用现状

钛合金具有良好的力学性能和生物相容性,被认为是一种理想的植入体材料。但致密钛合金的弹性模量较高,在植入人体后与骨之间存在应力遮挡现象,易引发植入体松动。采用增材制造技术制备的多孔钛合金能够很好地解决这一问题。从多孔结构的设计方法与增材制造的原理入手,综述了增材制造多孔钛合金在力学性能方面的研究现状以及在生物医疗领域的研究与应用进展,并对其未来的发展趋势进行了展望,指出今后可在以下4方面对医用多孔钛合金展开深入研究：1）研发更先进的成型设备以提高多孔钛合金的成型质量与成型效率;2）对多孔结构进行仿生化设计,将高力学性能与高生物性能有机结合;3）通过对Gibson-Ashby模型进行修正,可获得更为准确的力学性能预测结果;4）开发新型钛合金材料以提高多孔钛合金的生物相容性。     

4D打印:智能材料与结构增材制造技术的研究进展

4D打印技术是基于智能材料与结构的增材制造技术提出来的,4D打印制造的实体结构形状可以随外界环境发生变化。通过对形状记忆合金、形状记忆聚合物、压电材料、电致活性聚合物、光驱动型聚合物、水驱动结构等智能材料与结构的增材制造方法与驱动效果进行综合比较发现:直写打印成型具有适用性广的特点,单一智能材料的驱动性能有限;混合增材制造技术可以兼具多种智能材料的性能,拥有多种原位驱动模式,能够克服单一智能材料与结构的不足。文献综述表明:4D打印技术研究整体还处于实验室探索阶段;4D打印还需要在拓宽智能材料范围、开发打印软件、探索打印工艺、研究软材料打印方法、解决不同智能材料的兼容问题等方面展开深入研究,才能够在医疗、军事、航天等领域得到广泛应用。     

增材制造技术的应用及发展

增材制造技术是基于材料堆积法的高新制造技术,被认为是近20年来制造领域的一个重大成果.增材制造技术作为一种重要的数字化制造技术,可以由三维数字模型直接成形任意复杂实体结构,省去了传统的材料去除制造方法中使用的刀具、工装、冷却液和其他辅助装置,在产品单件或小批量生产方面具有显著的成本和效率优势.介绍了增材制造技术的发展现状、原理与特点,对目前较为先进的金属成型工艺作了重点介绍,阐述了增材制造技术的工程应用及其今后发展趋势.     

航空发动机及燃气轮机用关键材料的激光增材制造研究进展

增材制造技术可以突破传统工艺的加工和设计局限,实现高性能复杂结构零件的一体化直接成形,在航空发动机及燃气轮机（两机）领域有着巨大的应用潜力。针对镍基高温合金、钛基合金和高强度钢等3类合金,综述了激光工艺参数、成分改性以及外场作用下的微观组织特点和调控方法;比较分析了室温和高温条件下的典型力学性能特征,以及增材制造合金的工艺参数—微观结构—力学性能映射关系,并总结了上述材料在两机领域关键构件的增材制造应用现状和典型案例;展望了面向两机领域关键构件的新型增材制造技术、微观组织调控技术、专用合金体系以及增材制造过程稳定性研究,进一步推动增材制造技术在两机关键领域的推广和应用。     

基于电磁感应加热的电弧增材制造试验研究

为了解决目前电弧增材制造变形及微观组织形态和力学性能较差的问题,以低碳钢为研究对象,通过试验探索电磁感应加热对电弧增材制造性能的调控作用．使用线激光扫描仪检测成形样件的变形,用金相显微镜观测试样的微观组织形态,采用红外热像仪监控成形过程中的温度场,通过拉伸试验对试样进行力学性能测试．结合温度场深入分析试样的变形、微观组织形态和力学性能,结果表明：电磁感应加热可以减小成形样件的变形,具有同步热处理的作用,可以等轴化晶体、细化晶粒,提高成形样件的力学性能．当感应功率为12.6 kW、线圈-焊枪间距为95 mm时,电磁感应作用效果较好,试样变形减小了62%,成形样件的抗拉强度提升了6.38%,伸长率提升了约1%.     

增材制造成形工艺及其关键技术研究

在研究增材制造技术发展的基础上,对成形工艺过程中的关键技术问题以及裂纹、孔隙、球化等现象,采用理论计算、数值模拟和实验设计分析相结合的方法,进行了增材制造工艺过程分析与成形方法优化。结果发现:成形的材料、工艺、热量输入的瞬时性、局部性及其连续性等因素,制约产品成形的精度和质量,直接决定成形件的致密度和力学性能。通过研究与分析,提出了具体的解决思路与方法,同时也为该领域研究提供了理论基础和研究方法。     

黑龙江省增材制造产业发展对策研究

增材制造是世界范围内新一轮工业革命的核心竞争技术,也是传统制造产业向智能制造产业转型的重要突破口,该产业已经进入到工业信息化的快速发展阶段,被誉为世界范围内引领第三次工业革命的先进技术。在国家大力支持增材制造产业发展的背景下,我们从黑龙江省实际发展情况出发,分析制约黑龙江省增材制造产业发展的关键要素,从而构建黑龙江省增材制造产业发展新优势,助力黑龙江省传统低端制造产业向高端智能制造产业转化,促进原有制造产业提档升级。     

无损检测在增材制造技术中的应用研究进展

论述了增材制造的特点及增材制造技术在国内外的发展和应用情况;分析了增材制造成型工艺过程中形成缺陷的类型及特征,同时结合各类无损检测方法的应用特点,介绍了针对增材制造制件的超声检测、计算机断层扫描、涡流检测和红外相机测量等多种无损检测方法,以及它们在增材制造制件检测中的适用性和优缺点;提出了未来增材制造制件无损检测应向无损检测新技术的应用、在线检测方法和无损检测方法标准的建立和完善等方向发展。     

增材制造中填充方式研究综述

对增材制造(3D打印)模型数据处理中分层线框轮廓的填充方式进行综述．针对不同的适用场景,将常用的3D打印工艺按照填充方式分为按路径连续填充和按需式阵列填充,对这两类填充方式进行了分析和对比．按路径连续填充的路径规划方法主要包括平行线填充路径、轮廓偏置填充路径和混合填充路径,按需式阵列填充的算法主要包括扫描线填充算法、边界标志填充算法、种子填充算法和扫描线种子填充算法．同时针对前沿的3D打印中的填充方法,结合具体实例阐述了多自由度的空间填充方法、多方法集成的填充方法和非均质零件的填充方法,并指出了3D打印填充方法的改进方向．     

单电源三丝电弧增材制造熔滴过渡行为及精度

为了提高大型金属构件的成形效率与精度,使用了单电源三丝共熔滴电弧增材制造系统．分析了三丝电弧增材制造“共同熔滴”的形成过程,研究了工艺参数对熔滴过渡行为与堆积层形貌的影响,并优化出堆积工艺参数,增材制造出艉轴架轮毂模拟件．三根丝材末端首先形成三个独立的单丝熔滴,熔滴在电磁力和表面张力的作用下形成“共同熔滴”．熔滴不会在丝材末端旋转,具有平稳的熔滴过渡过程．当单电源三丝电弧熔丝增材制造电流为400 A,电压为26 V时为排斥过渡,过渡频率为25 Hz,堆积层平整度为0.86;当电流为500 A,电压为26V时为潜弧过渡,过渡频率为33 Hz,堆积平整度为0.42;当电流为600 A,电压为28 V时为颗粒过渡,过渡频率为66 Hz,堆积平整度为0.38;当电流为700 A,电压为30 V时为射滴过渡,过渡频率为125 Hz,堆积平整度为0.67．单电源三丝成形艉轴架轮毂模拟件优选的工艺参数为：电流为600 A,电压为28 V,其成形精度为±1.2mm,平均成形效率为7 kg/h,并且艉轴架轮毂模拟件力学性能满足使用需求．     

基于节能的增材制造工艺参数优化方法研究

增材制造技术因其能够一层层打印出复杂的零件而日益备受关注,然而,增材制造技术的工艺参数繁多且相互影响,因此,合理选择工艺参数一直以来是研究的重点.为了解决这一问题,文中提出了基于节能的增材制造工艺参数优化方法.首先,分别建立了常见的增材制造技术,如熔融沉积成形(fused deposition modeling,FDM...     

增材制造（3D打印）技术的发展路径探索

发达国家在经历了金融危机、债务危机的泡沫后,意识到了以制造业为代表的实体经济的重要性。政府通过鼓励新技术研发,发动以“分布式能源、新材料、互联网技术、3D打印技术、机器人”为产业支柱的所谓的“第三次工业革命”,以期重新占据世界制造业新的制高点、实现制造业回归、增加就业。发展中国家在这一轮欧美国家寻求自我革新的过程中,如果不跟上世界潮流,则会面临新一轮的洗牌。     

系统工程和MBSE在正向设计增材制造整体解决方案中的应用

 阐述了基于正向设计和增材制造的高端研发与先进制造整体解决方案的架构,分析了系统工程在这一整体解决方案中的框架骨干作用,从系统工程技术过程的逻辑维、组织能力建设的认知维和人工物理系统全生存期周期的系统维3个维度出发,阐述了实施基于模型的系统工程（MBSE）对提升正向研制能力的作用。     

激光增材再制造修复技术的现状与发展趋势

激光增材再制造技术是基于激光熔覆、激光堆焊等激光沉积技术原理实现各种金属零部件损伤部位的几何尺寸或综合性能恢复的绿色制造新技术。针对激光增材再制造技术,本文具体阐述了增材再制造技术的国内外现状,并详细介绍了激光增材再制造的工艺类型以及在各行业的应用,最后展望了激光增材再制造技术的发展趋势。     

金属材料增材制造研究与应用

金属增材制造技术近年来快速发展,在医疗、航空航天、汽车等领域具有巨大的应用潜力,在特定应用领域技术增材制造工艺已颠覆了传统加工工艺。分别介绍了以粉末床熔融和直接能量沉积2种增材制造工艺方法的技术原理与特点,以及实际应用情况,并对金属增材制造技术目前面临的挑战进行了探讨。     

超声微锻造辅助激光熔丝增材制造数值模拟研究

激光熔丝增材制造技术能大大提高制造效率,但制件存在复杂的残余应力,导致制件内部缺陷多.为了解决这些问题,将超声微锻造与滚压相结合对制件表面进行高频率击打,使金属表层产生塑性变形,将原有的拉应力转变成压应力.以TC4为研究对象,利用ANSYS对激光熔丝过程进行热-结构耦合数值模拟,并施加超声滚压微锻造,分析微锻造前后应力场的变化情况.研究结果表明:激光熔丝熔覆层应力分布更加均匀,拉应力减小,甚至转化为压应力,有效地抑制制件内部缺陷的形成.