增材制造——3D打印的正称

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如何理性看待增材制造技术

如何理性看待增材制造技术

如何理性看待增材制造技术一、本文概述随着科技的不断进步,增材制造技术(Additive Manufacturing,AM),也称为3D打印技术,正逐渐改变着我们的生产和生活方式。

本文将全面探讨增材制造技术的内涵、发展历程、应用领域及其优势,同时理性分析该技术存在的挑战与问题,以期为读者提供一个全面、客观、理性的视角,帮助我们更好地理解和利用这一前沿技术。

本文将简要介绍增材制造技术的定义、基本原理和分类,帮助读者对该技术有一个初步的认识。

随后,通过回顾增材制造技术的发展历程,展示其在不同历史阶段的重要突破和进步。

在此基础上,文章将深入探讨增材制造技术在各个领域的应用,包括航空航天、医疗、建筑、汽车等,以及它如何为这些领域带来革命性的变革。

然而,任何一种技术都有其局限性和挑战。

本文也将对增材制造技术目前面临的主要问题和挑战进行剖析,如材料限制、成本问题、知识产权保护等。

我们还将讨论如何解决这些问题,以及未来可能的发展方向。

本文将总结增材制造技术的优势和局限性,并提出一些建议,以期帮助读者更理性地看待这一技术。

我们希望通过本文的探讨,使读者能够全面了解增材制造技术,为其在未来的应用和发展提供有益的参考。

二、增材制造技术的优势与局限性增材制造技术,也被称为3D打印技术,近年来在制造业中引发了广泛的关注和讨论。

这种技术通过逐层堆积材料来制造物体,无需传统的切削或模具制造过程,具有许多独特的优势,但同时也存在一些局限性。

设计自由度:增材制造允许几乎无限制的设计自由度。

设计师可以创造出传统制造方法难以实现的复杂结构和形状,这对于产品创新至关重要。

材料节约:由于增材制造仅使用必要的材料,因此在某些应用中可以实现材料的高效利用,减少浪费。

定制化生产:该技术非常适合小批量和定制化生产。

通过调整设计参数,可以轻松生产不同的产品变体,满足特定的需求。

快速原型制作:增材制造为设计师和工程师提供了一个快速创建产品原型的方法,从而加速了设计迭代和产品上市的时间。

3D打印(3d打印)

3D打印(3d打印)
设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。 三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器,其生成的VRML或者WRL文件 经常被用作全彩打印的输入文件。
打印机通过读取文件中的横截面信息,用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来,再将各层 截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。
打印机打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素/英寸)或者微米来计 算的。一般的厚度为100微米,即0.1毫米,也有部分打印机如ObjetConnex系列还有三维 Systems' ProJet系 列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的 直径通常为50到100个微米。用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天,根据模型的尺寸以及复杂程度 而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时,当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度 而定的。
2019年1月14日,美国加州大学圣迭戈分校首次利用快速3D打印技术,制造出模仿中枢神经系统结构的脊髓 支架,成功帮助大鼠恢复了运动功能。
2020年5月5日,中国首飞成功的长征五号B运载火箭上,搭载着“3D打印机”。这是中国首次太空3D打印实 验,也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验。
1986年,美国科学家Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。 1993年,麻省理工学院获3D印刷技术专利。 1995年,美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。 2005年,市场上首个高清晰彩色3D打印机Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。 2010年11月,美国Jim Kor团队打造出世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。 打造3D打印汽车的Jim Kor团队成员 2011年6月6日,发布了全球第一款3D打印的比基尼。 2011年7月,英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。 2011年8月,南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。 2012年11月,苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。

增材制造(3D打印)国内外发展状况报告

增材制造(3D打印)国内外发展状况报告

增材制造(3D打印)技术国内外发展状况--西安交通大学先进制造技术研究所2013-07-09一、概述增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术是通过CAD设计数据采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术,相对于传统的材料去除(切削加工)技术,是一种“自下而上”材料累加的制造方法。

自上世纪80年代末增材制造技术逐步发展,期间也被称为“材料累加制造”(Material Increse Manufacturing)、“快速原型”(Rapid Prototyping)、“分层制造”(Layered Manufacturing)、“实体自由制造”(Solid Free-form Fabrication)、“3D打印技术”(3D Printing)等。

名称各异的叫法分别从不同侧面表达了该制造技术的特点。

美国材料与试验协会(ASTM)F42国际委员会对增材制造和3D打印有明确的概念定义。

增材制造是依据三维CAD数据将材料连接制作物体的过程,相对于减法制造它通常是逐层累加过程。

3D打印是指采用打印头、喷嘴或其它打印技术沉积材料来制造物体的技术,3D打印也常用来表示“增材制造”技术,在特指设备时,3D打印是指相对价格或总体功能低端的增材制造设备。

增材制造技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序,利用三维设计数据在一台设备上可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件,从而实现“自由制造”,解决许多过去难以制造的复杂结构零件的成形,并大大减少了加工工序,缩短了加工周期。

而且越是复杂结构的产品,其制造的速度作用越显著。

近二十年来,增材制造技术取得了快速的发展。

增材制造原理与不同的材料和工艺结合形成了许多增材制造设备。

目前已有的设备种类达到20多种。

这一技术一出现就取得了快速的发展,在各个领域都取得了广泛的应用,如在消费电子产品、汽车、航天航空、医疗、军工、地理信息、艺术设计等。

增材制造的特点是单件或小批量的快速制造,这一技术特点决定了增材制造在产品创新中具有显著的作用。

增材制造介绍

增材制造介绍

增材制造介绍一、增材制造的概述增材制造,又称为3D打印,是一种通过逐层堆积材料来构建物体的制造技术。

它利用数字化模型文件作为基础,将材料逐层堆积成为实际的物品,不同于传统的去除材料加工方式。

这种技术的起源可以追溯到上世纪80年代,但近年来随着科技的进步,增材制造得到了广泛的应用和发展。

二、增材制造的原理增材制造的原理基于离散-堆积原理,它将物品进行层层分解,得到一系列的二维平面数据,然后通过逐层堆积的方式将材料重新组合起来。

具体过程如下:1.通过计算机辅助设计(CAD)软件或三维扫描仪建立数字化三维模型。

2.将三维模型进行切片处理,得到一系列的二维截面数据。

3.打印设备根据切片数据,逐层堆积材料,形成三维实体。

4.经过后处理,得到最终的制成品。

三、增材制造的应用增材制造的应用广泛,涵盖了航空航天、医疗、建筑、汽车、教育等多个领域。

以下是增材制造的一些主要应用:1.航空航天:增材制造被用于制造航空航天领域的复杂零部件,如发动机零件、飞机框架等。

2.医疗领域:通过增材制造技术,可以定制个性化的医疗器械、人体植入物、组织工程等。

例如,通过3D打印技术制作牙齿、骨骼和器官的模型,用于手术规划和训练。

3.建筑领域:建筑师使用增材制造来制作建筑模型,能够更好地理解设计方案的空间效果和比例关系,从而提高设计效率。

4.汽车制造:汽车行业利用增材制造技术生产复杂和高质量的零件,例如汽车零部件原型或生产工具。

此外,增材制造还可以用于生产定制的汽车零件或配件,以满足客户的个性化需求。

5.教育领域:在教育领域中,增材制造被用于制作教学模型和演示工具,帮助学生更好地理解复杂的概念和结构。

例如,教师可以使用3D打印机制作生物学或物理学的教学模型,以便学生更好地理解结构和功能。

6.食品加工:近年来,食品加工行业也开始探索增材制造技术的应用。

通过使用3D食品打印机,可以按照数字模型制作出各种形状和质地的食品。

这种技术为食品加工提供了更多的创意和定制化可能性。

增材制造的概念

增材制造的概念

增材制造的概念
1、增材制造的概念:增材制造(Additive Manufacturing,AM)俗称3D打印,融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础,通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料,按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积,制造出实体物品的制造技术。

2、增材制造,又叫做3D(Three Dimensions)打印,是以计算机三维数字模型为基础,通过软件分层离散和数控成形系统,用激光、电子束、热熔喷嘴等方式将粉末、树脂、热塑等材料在二维平面上进行逐层堆积黏结,从而快速制造出与数模设计一致的实物产品。

与传统减材加工制造技术不同,增材制造大幅节约了原材料在去除、切削、再加工过程中的消耗,同时不受传统加工工艺的限制,可以在产品设计环节进行优化或自由重塑,极大降低了后续工艺流程的工作难度和时间损耗。

增材制造融合了IT、先进材料、智能制造等多种技术,被认为是制造业最具颠覆性和代表性的新兴技术之一,代表着高端制造的发展方向。

3D打印在工业设计中的应用

3D打印在工业设计中的应用

3D打印在工业设计中的应用在当今的工业设计领域,3D 打印技术正以其独特的优势和强大的功能,逐渐改变着传统的设计与制造流程。

3D 打印,也被称为增材制造,为工业设计师们提供了前所未有的创作自由和创新可能性。

3D 打印技术的核心原理是通过逐层添加材料来构建三维物体。

与传统的减材制造方法(如切削、钻孔等)不同,3D 打印能够将复杂的设计直接转化为实体,无需复杂的模具和工装夹具。

这意味着设计师可以更加自由地发挥想象力,创造出具有复杂几何形状和内部结构的产品。

在产品设计的初期阶段,3D 打印能够快速制作出概念模型。

这些模型可以帮助设计师更直观地评估设计方案的外观、尺寸和比例。

相较于传统的手工模型制作,3D 打印不仅速度更快,而且能够更精确地呈现设计细节。

通过对概念模型的反复修改和优化,设计师能够在产品开发的早期阶段就发现并解决潜在的问题,从而大大缩短产品的研发周期。

在复杂零部件的制造方面,3D 打印更是展现出了无可比拟的优势。

例如,航空航天领域中的发动机部件,往往具有极其复杂的内部结构和高精度的要求。

传统制造方法可能难以实现,或者需要高昂的成本和漫长的生产周期。

而 3D 打印技术可以轻松地制造出这些复杂的零部件,并且在保证质量的前提下,降低成本和提高生产效率。

3D 打印还为个性化定制提供了有力支持。

在消费市场日益追求个性化的今天,工业设计需要满足不同消费者的独特需求。

通过 3D 打印,企业可以根据客户的特定要求,快速生产出独一无二的产品。

比如,在医疗领域,3D 打印可以为患者定制假肢、矫形器等医疗器械,更好地适应个体差异,提高治疗效果和患者的生活质量。

此外,3D 打印在模具制造中也发挥着重要作用。

传统的模具制造通常需要耗费大量的时间和成本,而且对于复杂形状的模具,制造难度较大。

3D 打印可以快速制造出复杂的模具,并且可以根据需要随时进行修改和调整。

这不仅缩短了模具的开发周期,还降低了模具的制造成本。

在材料选择方面,3D 打印技术也在不断发展和创新。

3D打印(增材制造)技术简介

3D打印(增材制造)技术简介

3D打印(增材制造)技术简介作者:刘亚斌来源:《科学与财富》2019年第03期摘要:本文主要讲述了3D打印技术的原理,对各种3D打印技术的介绍及行业技术方向发展。

关键词:3D打印;成型工艺;3D打印机做设计,看得见摸不着?直接开模风险大,设计不合理怎么办?一、原理与方法3D打印(3D printing),即增材制造,是快速成型一种。

它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

通常是采用数字技术材料打印机来实现的。

3D打印技术从狭义上来说主要是指增材成型技术,从成型工艺上看3D打印技术突破了传统成型方法通过快速自动成型系统与计算机数据模型结合,无需任何附加的传统模具制造和机械加工就能够制造出各种形状复杂的原型,这使得产品的设计生产周几大大缩短,生产成本大幅下降。

二、几项主流的3D打印技术及技术动态几类成型方式参数对比1、LOM:分层实体成型工艺分层实体成型系统主要包括计算机、数控系统、原材料存储与运送部件、热粘压部件、激光切系统、可升降工作台等部分组成。

历史最为悠久的3D打印成型技术,也是最为成熟的3D打印技术之一。

在产品概念设计可视化、造型设计评估、装配检验、熔模铸造等方面应用广泛.2、SLA立体光固化成型工艺(立体光刻成型)该工艺最早由Charles W.Hull于1984年提出并获得美国国家专利,是最早发展起来的3D 打印技术之一。

SLA工艺以光敏树脂作为材料,在计算机的控制下紫外激光将对液态的光敏树脂进行扫描从而让其逐层凝固成型,SLA工艺能以简洁且全自动的方式制造出精度极高的几何立体模型.3、SLS:选择性激光烧结工艺由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard于1989年在其硕士论文中提出的,随后C.R.Dechard创立了DTM公司并于1992年发布了基于SLS技术的工业级商用3D打印机Sinterstation。

在国内也有许多科研单位开展了对SLS工艺的研究,如南京航空航天大学、中北大学、华中科技大学、武汉滨湖机电产业有限公司、北京隆源自动成型有限公司、湖南华曙高科等。

先进制造技术

先进制造技术

先进制造技术引言随着科技的飞速发展,制造业正经历着一场前所未有的变革。

先进制造技术作为推动这场变革的关键力量,正在重塑全球制造业的竞争格局。

本文将介绍一些当前领先的制造技术,并探讨它们如何影响现代生产流程和产业升级。

3D打印技术3D打印技术,也称为增材制造,允许从数字模型直接创建三维实体物品。

这项技术在原型设计、复杂零件生产和定制化产品中展现出巨大潜力。

3D打印减少了材料浪费,缩短了产品开发周期,使得个性化生产成为可能。

智能制造智能制造利用人工智能、大数据分析和机器学习等技术,提高生产效率和质量。

通过传感器和互联网连接的设备收集数据,智能系统能够实时监控生产过程,预测维护需求,优化资源分配,实现自动化决策和操作。

机器人技术工业机器人在现代工厂中扮演着越来越重要的角色。

它们可以执行危险、重复或精确度要求极高的任务,从而提高安全性、效率和精度。

随着协作机器人(Cobots)的出现,人与机器人之间的互动变得更加安全和高效,为生产线带来更大的灵活性。

数字孪生技术数字孪生是指创建物理对象的虚拟副本,用于模拟、分析和优化。

通过数字孪生,制造商可以在虚拟环境中测试产品设计、生产流程和运营策略,从而降低风险,加速创新,提升产品质量和生产效率。

精密加工技术精密加工技术涉及使用先进的机床和控制系统来制造高精度的零件。

这些技术包括高速切削、激光切割和电化学加工等,它们能够在微米甚至纳米级别上进行精确加工,满足航空航天、医疗器械和半导体等行业的严格要求。

结论先进制造技术正在推动制造业进入一个新的时代。

通过集成创新技术和智能化系统,制造商能够提高效率、降低成本、提升产品质量,并为客户提供更加个性化的服务。

未来,随着技术的不断进步和应用的深入,先进制造技术将继续引领制造业的发展方向。

(完整版)智能制造-增材制造技术

(完整版)智能制造-增材制造技术
原理:增材制造技术是根据CAD/CAM设计,采用逐层累积的
方法制造实体零件的技术,相对于传统的减材制造(切削加工) 技术,它是一种材料累积的制造方法。融合了计算机辅助设计、 材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础,通过软件与数控 系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料,按照挤 压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积,制造出实体物 品的制造技术。
一、起源及原理
原理:其工艺流程一般可分为三维建模、数据分割、打印、后
处理四步。三维建模是3D打印的基础,即在打印之前需在三维软件 中对所制作产品进行建模,因此3D打印需计算机辅助设计(CAD)技术 的参与; 在三维建模完成后,打印机将三维数据分割为二维数据; 通过打印设备逐层进行打印; 打印好的三维产品要经过后处理才能 出厂或使用,后处理工艺一般包括剥离、固化、修整、上色等。
四、国外发展现状
1、德国EOS公司 该公司开发的选区激光烧结(SLS)增材制造装备可成形传
统工艺(注塑、挤塑)难加工的耐高温塑料。利用基于粉材的 激光烧结工艺可成形复杂高精度零部件,力学性能较尼龙 等塑料高出1倍(拉伸强度达95MPa,杨氏模量达4400MPa)
SLS增材制造出的复杂结构件
四、国外发展现状
智能制造
-增材制造技术
目录
1
起源及原理
2
主要方法及优势
3
国内发展现状
4
国外发展现状
5
应用与展望
一、起源及原理
起源:增材制造(Additive Manufacturing,AM)俗称3D打
印(3D printing),该技术诞生于上世纪80年代的美国,又称 “添加制造”技术,是一种快速成型技术,迄今已有30多年的发 展历史。

3D打印技术的概念特点应用

3D打印技术的概念特点应用
3D打印技术的概念特点应用
CONTENTS
目录
01 3D 打印技术的概述 02 3D打印技术的发展历史 03 3D打印的成型原理及成型过程 04 3D打印技术的限制因素 05 3D打印的发展趋势
新课导入
思考
3D 打印是什么?有哪些先进技术?本质又是什么?
PART ONE
3D打印技术的概述
3D打印技术的概述
2005年,ZCroooration推出了世界上第一台离精度彩色3D打印机一Speum2510,同一年,英国巴 恩大学的AdrianBowyer发起了开源3D打日机项目RepRap,目标是通过3D打印机本身,能够制造出另 一台3D打印机。
2008年,第—个基于RepRap的30打印机发布,代号为“Darwin”,它能够打印自身50%元件,体 积仅—个箱子大小。
3D打印的成型原理及成型过程
1.三维建模
三维模型通常有两种途径 获取,一是通过3D扫描仪获取 对象的三维数据,并且以数字 化方式生成三维模型;二是使 用三维建模软件从零开始建立 三维数字化模型。
2.分层切割
3.打印喷涂
使用分层软件进行分层, 选择合理的层厚、精度等参数, 获得二维切片模型数据文件
由打印机将打印耗材逐层 喷涂或熔结到三维空间中,根 据工作原理的不同,有多种实 现方法。常见的有光固化方法
PART TWO
3D打印技术的发展历史
1984年,Charles Hull发明了将 数字资源打印成三维立体模型 的技术 1986年,Chuck Hull发明了立 体光刻工艺,利用紫外线照射 将树脂凝固成形,以此来制造 物体,并成立一家名为 3D Systems的公司
1988年,Scott Crump发明了 另外一种3D打印技术——热 熔解积压成形(FDM),利用 蜡、ABS、PC、尼龙等热塑 性材料来制作物体

3D打印技术调研报告V1

3D打印技术调研报告V1

基本概况
基本概况
为保证材料流动性能良好, 注塑模具需要加热到非常高的温度。铝模和钢模通常经历 500F(260℃)甚至更高温度环境, 尤其在加工高温塑料, 如PEEK和PEI(Ultem)材料。用这些金属 模具生产几千个零件很容易, 在最终量产模具出来前也可作为过渡模具使用。使用SLA或者相似 3D打印工艺制造的模具材料一般是光敏或者热固性树脂, 它们通过紫外光或者激光固化。这些 塑料模具尽管比较硬, 但是在注塑的热循环条件下损毁非常迅速。事实上, 在温和环境下3D打印 模具通常在使用100次以内会失效, 高温塑料比如聚乙烯和或苯乙烯。对玻璃填充聚碳酸酯和耐 高温塑料, 甚至只能生产几个零件。
3D打印在一些高端或尖端的制造业(如飞机)中早已广泛使用了, 只是不叫“3D打印”或“增材 制造”这样时髦的名字, 而是根据加工工具命名为“激光成型”、“电子束成型”等, 有的也直接 叫“快速成型”或“堆积成型”。国内一些厂家在数年前就自行研发了这样的加工机器, 不仅是用 于原型制造, 还能直接生产用于实际产品的金属零部件。在加工时间和材料损耗上, 都知道3D打印 比传统加工方式要优越得多。最关键的是加工件的性能, 3D打印的金属零件能接近甚至达到锻造 件的水平, 但3D打印不可能取代现有的所有机械加工技术。
基本概况
基本概况
桌面级之所以称为桌面级是因为在打印精度在可接受的范围内成本尽量低, 所以市面上几乎所有的 FDM机型都是差不多的控制方式, 开源主板, 步进电机。精度的控制也就只能靠装配精度和在结构上 做优化了。如果桌面级的厂商引进传统数控机床的控制方式怎么样呢, 伺服电机, 光栅尺, 高精度的 机械部件, 还有可能直接购买更加优秀的主控。这一套下来精度确实提高了, 但价格也随之上来了。 桌面级注重的是普通用户, DIY玩家, 非企业用户, 售价超过一万基本就没人买了。所以说桌面级3D 打印这块市场有很大的潜力, 国内通过这几年的积累也有优秀的产品出现, 通过优化结构, 提高设计, 制造, 装配精度来提高打印零度, 通过研发切片软件来优化用户体验是中国人很擅长的事情。就像PC 机的普及一样, 3D打印市场正等待着一场技术变革, 相信新的技术出现之后, 这个市场会有翻天覆地 的变化。

第三次工业革命的重要发明

第三次工业革命的重要发明

第三次工业革命的重要发明随着科技的不断进步,人类社会也迎来了一场前所未有的工业革命,即第三次工业革命。

在这场革命中,有许多重要的发明和创新推动着人类社会朝着更加先进和高效的方向发展,其中最引人注目的之一就是3D打印技术。

3D打印技术,又称增材制造技术,是一种通过逐层堆叠材料来制造物体的先进制造技术。

相比于传统的减材制造技术,3D打印技术具有诸多优势,如可以实现复杂结构的制造、节约材料和时间、个性化定制等。

这种技术的发明和应用,彻底改变了制造业的面貌,也给人类社会带来了巨大的变革。

3D打印技术在医疗领域发挥着重要作用。

医疗领域对于精密的器械和人体模型要求极高,传统的制造方法往往难以满足需求。

而借助3D打印技术,医生们可以根据患者的具体情况,定制出适合其个体特征的假体、义肢等,大大提高了手术的成功率和治疗效果。

此外,利用3D打印技术还可以打印出人体器官模型,帮助医生更好地了解病情,提前制定治疗方案。

3D打印技术在制造业中也有着广泛的应用。

传统的制造方法需要制作模具、成型等多道工序,耗时耗力且成本高昂。

而3D打印技术可以直接将设计图纸转化为实体产品,避免了中间环节的浪费,大大缩短了产品的研发周期。

而且,3D打印技术可以实现多种材料的打印,包括金属、陶瓷、塑料等,为制造业带来了更多的可能性。

在航空航天、汽车、电子等领域,3D打印技术都有着广泛的应用,推动着制造业的转型升级。

3D打印技术还在建筑、艺术、教育等领域展现出巨大的潜力。

在建筑领域,3D打印技术可以实现建筑物的快速建造,减少人力劳动,提高建筑质量。

在艺术领域,艺术家们可以利用3D打印技术创作出更加独特和复杂的作品,拓展艺术表现的可能性。

在教育领域,学生们可以通过3D打印技术更加直观地理解抽象概念,提高学习效率。

3D打印技术作为第三次工业革命中的重要发明,正在深刻地改变着人类社会的方方面面。

它不仅带来了生产方式的革新,也为医疗、建筑、艺术、教育等领域带来了新的机遇和挑战。

增材制造的现状及发展趋势

增材制造的现状及发展趋势

增材制造的现状及发展趋势3D打印技术(3D Printing),又被称为增材制造技术(Additive Manufacturing,AM),相对于传统的等材制造(铸造、锻造和焊接等)和减材制造(机械加工)技术而言,增材制造技术的基本原理是利用三维CAD数据,通过逐层增添材料的方式来实现三维实体零件的一体化制造。

增材制造已经从开始的原型制造逐渐发展为直接制造、批量制造;从3D打印,到随时间或外场可变的4D打印;从以形状控制为主要目的的模型、模具制造,到形性兼具的结构功能一体化的部件、组件制造;从一次性成形的构件的制造,到具有生命力活体的打印;从微纳米尺度的功能元器件制造到数十米大小的民用建筑物打印,等等,增材制造作为一项颠覆性的制造技术,其应用领域不断扩展。

经过近40年的发展,增材制造技术面向航空航天、轨道交通、新能源、新材料、医疗仪器等战略新兴产业领域已经展示了重大价值和广阔的应用前景,是先进制造的重要发展方向,是智能制造不可分割的重要组成部分。

增材制造技术是满足国家重大需求、支撑国民经济发展的“国之重器”,已成为世界先进制造领域发展最快、技术研究最活跃、关注度最高的学科方向之一。

发展自主创新的增材制造技术是我国由“制造大国”向“制造强国”跨越的必由之路,对建设创新型国家、发展国民经济、维护国家安全、实现社会主义现代化具有重要的意义。

我国增材制造技术和产业发展速度快,规模稳步增长,技术体系和产业链条不断完善,产业格局初步形成,支撑体系逐渐健全,已逐步建立起较为完善的增材制造产业生态体系。

根据中国增材制造产业联盟的统计,在2015—2017年三年间,我国增材制造产业规模年均增速超过30%,增速高于世界平均水平;我国本土企业实现快速成长,涌现出先临三维、铂力特、华曙高科等一批龙头企业,产业发展速度加快。

而我国主要在三个方面发展较多,分别是创造能力在不断提升、产业规模快速增长和应用领域持续拓展。

从总体研究和产业发展来看,与大多数“一带一路”新兴国家相比,我国增材制造技术处于绝对领先地位,但与欧洲、美国、日本等发达地区和国家相比,我国在基础理论、关键工艺技术以及高端装备等方面仍存在较大的差距。

钛合金生产制造新方法——增材制造

钛合金生产制造新方法——增材制造

增材制造技术的快速发展,为钛合金的生产制造提供了新的方法,激光/电子束、熔焊和固态焊三种增材制造方法在钛合金生产中得到了国内学者的广泛研究。

研究表明,钛合金采用增材技术可得到高质量零件,但不同增材技术具有不同技术特征,实际应用及未来发展中需要根据实际需求采用不同的增材方法。

1.序言钛及钛合金因具有密度小、耐高温、耐腐蚀等优异的物理性能及化学性能,在各工业领域都具有广阔的应用前景,包括船舶制造、航天航空、汽车制造等,同时它也是国防工业的重要材料之一。

钛合金的应用对工业发展起到巨大的推动作用,优于传统材料的性能使其产品质量有了很大提升,满足了工业发展对新材料、新工艺的发展要求,加速了现代工业的发展。

随着钛生产力的不断改善,钛合金已经成为工业生产中的第三金属。

增材制造(Additive Manufacturing,AM)又称“3D打印”,是一种可以实现构件的无模成形的数字化制造技术,具有设计和制造一体化、加工精度高、周期短,产品物理化学性能优异等特点。

增材制造技术从20世纪70年代以来发展迅速,因其与传统制造技术具有巨大差异,已然成为工业领域的研究热点,在现代工业的多领域都得到了快速发展。

增材制造技术的迅速发展,理论上可以实现任何单一或多金属复合结构,为复杂结构件的制造提供了新方法。

钛合金的增材制造技术,解决了精密结构件的加工难题,进一步加大了钛合金的应用范围。

伴随着工业社会的迅速发展,钛合金增材制造技术日新月异,按照增材制造技术的热源不同,可将钛合金增材制造技术分为激光/电子束增材制造、熔焊增材制造和固态焊增材制造三种方式。

国内外的专家学者通过不同的增材制造技术手段,优化工艺方法,稳定增材制造过程,减少或避免增材制造结构缺陷产生,使钛合金增材制造技术朝着绿色、高效、稳定的方向继续发展。

2. 激光/电子束增材制造激光束和电子束作为高密度束源,能量密度高并可调控,被誉为21世纪最先进的制造技术。

目前激光/电子束增材制造主要分为激光金属沉积(Laser Mental Deposition,LMD)技术、激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术、电子束熔丝沉积(Electron Beam Free Form Fabrication,EBF3)技术、电子束选区熔化(Electron BeamMelting,EBM)技术,在钛合金增材制造领域皆有广泛研究。

3D打印技术在工业设计中的应用

3D打印技术在工业设计中的应用

3D打印技术在工业设计中的应用一、引言随着科技的不断发展和创新,3D打印技术被广泛应用于许多领域。

而在工业设计领域,3D打印技术也逐渐成为不可缺少的工具,以其低成本、高效率、快速性、精准度和灵活性等优势,被越来越多的设计师所采用。

本文将着重探讨3D打印技术在工业设计中的应用,包括在产品设计、模型制作、样品制造、成型工具制造、原型制造等多个方面的应用。

二、3D打印技术概述3D打印技术,也称为快速成型技术或增材制造技术,是一种通过数字模型构建实体模型的制造技术。

它利用计算机辅助设计和数字化制造技术将数字模型转换为物理模型,再通过3D打印机实现一层一层地打印厚度非常细微的材料,最终形成所需的模型或产品。

3D打印技术具有以下几个显著优势:1.设计灵活性:可以快速创建复杂的结构和形状。

2.成本低廉:节省了制造工具和材料的成本。

3.快速性:大幅度缩短了开发周期。

4.精准度高:能够产生高质量、精确的产品。

5.样品制造快捷:制造样品和原型的时间和成本都得到了很大的缩减。

三、3D打印技术在工业设计中的应用1.产品设计产品设计是3D打印技术在工业设计中最重要的应用,它允许设计师将其概念变为具体的物体,快速制作出模型或原型,实现快速的产品迭代和开发。

使用3D打印技术可以使设计工作更加快速和高效,同时由于其精度和精细性,制作的样品和原型可以准确地反映设计师的意图,从而避免了在生产前的错误和浪费。

2.模型制作3D打印技术在工业设计领域中被广泛用于制作建筑模型、机械模型和电子设备模型等。

利用3D打印技术,模型设计师可以将其概念变为具体的物体,快速制作出模型,并验证其各种性能和参数。

这样可以避免模型设计中的错误和浪费,同时减少制作模型的时间和成本。

3.样品制造一旦产品达到了合适的阶段,样品制造就成为下一步的关键。

3D打印技术的使用可以大大简化样品制造的过程。

样品制造是很费时的过程,需要多次修改,而3D打印机可以快速制造样品,无需进行多次修改。

3D打印技术在汽车制造业中的应用与改变

3D打印技术在汽车制造业中的应用与改变

3D打印技术在汽车制造业中的应用与改变在当今科技飞速发展的时代,3D 打印技术作为一项具有创新性和颠覆性的制造技术,正逐渐在各个领域展现出其巨大的潜力和影响力。

其中,汽车制造业是 3D 打印技术应用的重要领域之一,它为汽车制造带来了前所未有的变革和创新。

3D 打印技术,又称增材制造技术,其工作原理是通过逐层堆积材料的方式来构建物体。

与传统的减材制造工艺不同,3D 打印技术能够实现复杂形状的快速制造,大大减少了材料的浪费,同时提高了生产效率和灵活性。

在汽车制造业中,3D 打印技术首先在汽车零部件的制造方面发挥了重要作用。

传统的汽车零部件制造往往需要经过模具开发、铸造、锻造等多个复杂的工序,不仅成本高昂,而且开发周期长。

而 3D 打印技术可以直接根据设计数据,快速制造出高精度的零部件,无需模具,大大缩短了产品的研发周期。

例如,发动机中的一些复杂零部件,如气缸盖、涡轮增压器叶轮等,都可以通过 3D 打印技术实现快速制造。

3D 打印技术还能够实现汽车零部件的轻量化设计和制造。

通过优化零部件的结构,在不降低强度的前提下减少材料的使用,从而降低汽车的整体重量,提高燃油效率和性能。

比如,一些采用 3D 打印技术制造的汽车悬挂部件,不仅重量更轻,而且强度更高,提升了汽车的操控性能和舒适性。

在汽车内饰方面,3D 打印技术也为个性化定制提供了可能。

消费者可以根据自己的喜好和需求,定制独特的内饰部件,如中控台、座椅扶手、车门内饰板等。

这种个性化定制不仅能够满足消费者的个性化需求,提升用户体验,还能够为汽车制造商创造新的商业价值。

此外,3D 打印技术在汽车原型制造中也具有显著优势。

在汽车研发阶段,制造原型车是一个关键环节。

传统的制造方法需要耗费大量的时间和成本,而 3D 打印技术可以在短时间内制造出高精度的原型车,帮助工程师更快地验证设计理念,发现并解决潜在的问题,从而加快汽车的研发进程。

不仅如此,3D 打印技术还为汽车制造企业带来了供应链管理的变革。

制造业分析:增材制造在制造业的应用与发展

制造业分析:增材制造在制造业的应用与发展

制造业分析:增材制造在制造业的应用与发展引言制造业是一个重要的经济领域,对于一个国家的发展具有举足轻重的作用。

随着科技的不断进步和创新,制造业也在不断演变和发展。

其中,增材制造作为一种颠覆性的技术,已经在制造业中得到广泛应用。

本文将详细分析增材制造在制造业中的应用和发展,介绍其原理、优势以及未来的发展趋势。

什么是增材制造?增材制造,又称为3D打印技术,是一种通过逐层堆积材料来创建三维实体的制造过程。

与传统的制造方式相比,增材制造具有更高的灵活性和效率。

其核心原理是使用计算机辅助设计软件将数字模型转化为逐层堆积的指令,然后通过激光束、喷墨等方式将材料逐层精确堆积起来,最终形成实体产品。

增材制造在制造业中的应用1. 快速原型制作增材制造技术的一个重要应用领域是快速原型制作。

传统的原型制作过程通常需要繁琐的加工工序和模具制造,而增材制造可以直接将设计图转化为实体产品,大大降低了制造周期和成本。

这使得制造企业能够更快地验证和改进产品设计,提高研发效率。

2. 定制化生产随着消费需求的多样化,定制化生产成为了制造业的一个重要发展趋势。

增材制造技术可以根据个体用户的需求,快速制造出定制化的产品。

例如,在医疗领域,增材制造技术可以根据患者的骨骼结构制造出个性化的矫形器具,提高治疗效果。

这种定制化生产方式可以提高用户满意度,并有助于企业实现差异化竞争。

3. 复杂结构制造传统的制造方法对于复杂结构的制造往往面临技术难题。

而增材制造技术通过逐层堆积材料的方式,可以制造出复杂结构的产品,如内腔、空穴、异形零件等。

这使得在航空航天、汽车等领域,制造更轻量化、强度更高的产品成为可能。

4. 资源节约传统制造方法通常需要大量的原材料,而增材制造技术可以根据实际需求精确制造产品,减少浪费。

此外,在增材制造过程中,材料的再利用也更加容易,可以达到更高的资源利用率。

这对于推动绿色制造和可持续发展具有积极意义。

增材制造的优势增材制造技术相比传统制造方法具有很多优势,这也是它在制造业中得到广泛应用的原因。

增材制造技术的现状与未来

增材制造技术的现状与未来

增材制造技术的现状与未来在当今科技飞速发展的时代,增材制造技术(Additive Manufacturing,AM)正逐渐成为制造业领域的一颗璀璨新星。

增材制造技术,通常也被称为 3D 打印技术,是一种通过逐层添加材料来构建物体的制造方法,与传统的减材制造方法形成了鲜明的对比。

目前,增材制造技术在多个领域都取得了显著的成果。

在医疗领域,3D 打印技术被用于制造个性化的医疗器械和假体。

例如,通过对患者的身体部位进行扫描和建模,可以打印出与患者身体完美匹配的假肢、牙齿矫正器等,大大提高了治疗效果和患者的舒适度。

在航空航天领域,3D 打印技术能够制造出复杂的轻量化零部件,如飞机发动机的涡轮叶片和火箭的燃料喷射器,这些零部件具有更高的性能和更轻的重量,有助于提高飞行器的燃油效率和飞行性能。

在汽车制造行业,增材制造技术也发挥着重要作用。

它可以用于快速原型制作,帮助设计师在短时间内将创意转化为实物模型,从而加快产品的研发进程。

此外,3D 打印还能够生产一些传统制造方法难以实现的复杂结构零件,如汽车的内饰件和发动机部件,提高了汽车的性能和个性化程度。

然而,尽管增材制造技术取得了诸多进展,但仍然面临一些挑战和限制。

首先,材料的选择相对有限。

目前,常用的 3D 打印材料包括塑料、金属、陶瓷等,但在一些特殊应用场景中,所需的高性能材料仍有待开发。

其次,打印速度和精度之间存在一定的矛盾。

为了提高打印精度,往往需要降低打印速度,这在大规模生产中可能会导致效率低下。

再者,设备成本较高也是制约其广泛应用的一个因素。

尤其是工业级的 3D 打印设备,价格昂贵,对于一些中小企业来说是一笔不小的投资。

那么,展望未来,增材制造技术又将走向何方呢?随着技术的不断进步,我们可以期待在材料科学领域取得突破,开发出更多种类、性能更优异的 3D 打印材料。

这将使增材制造技术能够应用于更多的行业和领域,满足不同的需求。

在打印速度和精度方面,未来的研究将致力于实现两者的平衡和优化。

增材制造技术在纳米科技领域的突破

增材制造技术在纳米科技领域的突破

增材制造技术在纳米科技领域的突破一、增材制造技术概述增材制造技术,又称为3D打印技术,是一种通过逐层添加材料的方式来构造物体的制造技术。

与传统的减材制造技术相比,增材制造技术具有设计自由度高、材料利用率高、制造周期短等优点。

随着科技的不断进步,增材制造技术在纳米科技领域的应用日益广泛,为纳米科技的发展带来了新的突破。

1.1 增材制造技术的核心特性增材制造技术的核心特性主要体现在以下几个方面:- 设计自由度:增材制造技术允许设计者在三维空间内自由设计,不受传统制造工艺的限制。

- 材料利用率:增材制造技术通过逐层添加材料的方式,可以大幅提高材料的利用率,减少浪费。

- 制造周期:与传统制造技术相比,增材制造技术可以缩短制造周期,加快产品的研发和生产进程。

1.2 增材制造技术的应用场景增材制造技术的应用场景非常广泛,包括但不限于以下几个方面:- 医疗器械:增材制造技术可以用于制造定制化的医疗器械,满足患者个性化的需求。

- 航空航天:增材制造技术可以用于制造复杂的航空航天部件,提高部件的性能和可靠性。

- 汽车制造:增材制造技术可以用于制造汽车零部件,提高汽车的性能和生产效率。

二、增材制造技术在纳米科技领域的应用纳米科技是指在纳米尺度上进行操作和控制的科学技术,它涉及到纳米材料、纳米器件、纳米结构等多个方面。

增材制造技术在纳米科技领域的应用,为纳米科技的研究和开发带来了新的机遇。

2.1 纳米材料的制备增材制造技术可以用于制备具有特定性能的纳米材料。

通过精确控制材料的添加和层厚,可以制备出具有特定微观结构和性能的纳米材料,如纳米多孔材料、纳米复合材料等。

2.2 纳米器件的制造增材制造技术可以用于制造纳米尺度的器件。

通过精确控制材料的添加和堆叠,可以制造出具有特定功能的纳米器件,如纳米传感器、纳米执行器等。

2.3 纳米结构的构建增材制造技术可以用于构建复杂的纳米结构。

通过逐层添加材料的方式,可以构建出具有复杂几何形状和功能的纳米结构,如纳米光学器件、纳米电子器件等。

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增材制造——3D打印的正称作者:余前帆来源:《中国科技术语》2013年第04期摘要:三维打印具有狭义和广义两种概念,广义上的三维打印在国内外学术界和政府文件里被称为增材制造。

文章还介绍了增材制造技术相关的多种制造工艺。

关键词:增材制造,三维打印中图分类号:N04 ;TP3文献标识码:A文章编号:1673-8578(2013)04-0046-04收稿日期:2013-07-15作者简介:余前帆(1969—),男,江西樟树人,硕士,全国科学技术名词审定委员会副编审,主要研究方向为计算机科学技术等。

通信方式:yuqf@cnctstgovcn。

近来,3D打印这一名词频频出现在有关科技创新的新闻报道中,越来越多的读者开始注意到3D打印技术和3D打印机。

这种数字化信息技术与新材料的结合,被西方媒体誉为将带来“第三次工业革命”的新技术,已经开始撼动传统的制造行业,必将催生以定制式数字制造为特征的新时代。

为了使读者对3D打印技术有所了解,我们在这里对3D打印技术及相关名词和概念进行简要的介绍。

一三维打印概念的起源从构词结构上看,3D打印是包含英文字母的汉语字母词,并不是一个规范的术语。

它的英文全称为three dimensional printing(简称为3D printing或3DP),中文名称应为三维打印,也有资料译作三维印刷。

三维打印技术诞生于20世纪80年代的美国,中国从1991年开始研究三维打印技术,当时的名称叫快速原型技术(rapid prototyping,RP),即开发样品之前的实物模型。

三维打印作为科技名词具有狭义和广义两种概念。

狭义上的三维打印在业内专指快速成型制造的一种工艺,它是于20世纪80年代由美国麻省理工学院教授伊曼纽尔·萨克斯(Emanuel M Sachs)和他的学生保罗·威廉姆斯(Paul Williams)发明的。

这种工艺的流程是,先铺好粉末,然后用喷墨打印机的方式喷出黏结剂,反复操作,最后打印出产品。

二广义的规范名称:增材制造为便于快速原型制度技术的推广和公众的接受,业界把这一类基于离散——堆积原理,由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术体系,统称为三维打印,也就是广义上的三维打印,但是在国内外学术界和政府文件里则称为增材制造(additive manufacturing, AM;英文也曾写作material increase manufacturing,MIM)[1]。

通俗地讲,增材制造是相对传统制造业采用的减材制造而言的。

减材制造就是通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削、去除,从而最终生产出成品。

与减材制造方法正相反,增材制造是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术,它将三维实体变为若干个二维平面,通过对材料处理并逐层叠加进行生产,就好比用砖头砌墙,逐层增加材料,最终形成物件。

它是一种“自下而上”的制造方法,大大降低了制造的复杂度。

这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、庞大的机床、众多的人力,直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件,使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。

从技术上说,增材制造技术具有数字制造、降维制造、堆积制造、直接制造、快速制造等五大技术特征①。

增材制造技术的核心是数字化、智能化制造与材料科学的结合,它是以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结,最终叠加成型,制造出实体产品。

近二十年来,增材制造技术取得了快速的发展,早期出现过快速制造(rapid manufacturing, RM)、快速原型(rapid prototyping,RP)、快速原型制造(rapid prototype manufacturing, RPM)、分层制造技术(layered manufacturing technology,LMT)、实体自由制造(solid freeform fabrication, SFF)等不同的名称,从不同侧面表达了这一技术的特点。

增材制造技术将会广泛应用在科学研究、航空航天、国防、医疗、建筑设计、产品原型、文物保护、制造业、食品、汽车制造、配件、饰品等领域。

三增材制造技术的工艺类型增材制造技术结合了众多当代高新技术,包括计算机辅助设计、数控技术、激光技术、材料技术等,并将随着技术的更新而不断发展。

自1986年出现至今,短短二十几年,世界上已有大约二十多种不同的成型方法和工艺,而且新方法和工艺不断地出现。

三维打印机采用的增材制造技术的主要工艺有:立体光刻、分层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积成型、激光工程化净成型、无模铸型制造和三维打印等。

立体光刻(stereo lithography, SLA),也有资料译成光固化、光造型。

这种工艺是由美国的查尔斯·赫尔(Charles Hull)于20世纪80年代发明,1986年美国3D Systems公司推出商品化样机SLA1,这是世界上第一台快速原形系统。

其工艺过程是以液态光敏树脂为材料充满液槽,由计算机控制激光束跟踪层状截面轨迹,并照射到液槽中的液体树脂,而使这一层树脂固化,之后升降台下降一层高度,已成型的层面上又布满一层树脂,然后再进行新一层的扫描,新固化的一层牢固地黏在前一层上,如此重复直到整个零件制造完毕,得到一个三维实体模型。

该工艺的特点是原型件精度高,零件强度和硬度好,可制出形状复杂的空心零件,生产的模型柔性化好,可随意拆装,是间接制模的理想方法。

缺点是需要支撑,树脂收缩会导致精度下降,另外树脂有一定的毒性而不符合绿色制造发展趋势等[2]。

分层实体制造(laminated object manufacturing, LOM),也有资料译成叠层实体制造。

这种工艺由美国Helisys公司的迈克尔·费金(Michael Feygin)于1986年研制成功。

其工艺原理是根据零件分层几何信息切割箔材和纸等,将所获得的层片黏结成三维实体。

其工艺过程是首先铺上一层箔材,如纸、塑料薄膜等,然后用激光在计算机控制下切出本层轮廓,非零件部分全部切碎以便于去除。

当本层完成后,再铺上一层箔材,用滚子碾压并加热,以固化黏结剂,使新铺上的一层牢固地黏结在已成型体上,再切割该层的轮廓,如此反复直到加工完毕,最后去除切碎部分以得到完整的零件。

该工艺的特点是工作可靠,模型支撑性好,成本低,效率高。

缺点是前、后处理费时费力,且不能制造中空结构件。

由于该工艺材料仅限于纸或塑料薄膜,性能一直没有提高,因而逐渐走入没落,大部分机构已经或准备放弃该工艺。

选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS),也有资料译成激光选区烧结。

这种工艺最早由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的研究员德卡德(CR Dechard)于1989年研制成功。

该工艺常采用的材料有金属、陶瓷、ABS塑料等材料的粉末作为成型材料。

其工艺过程是先在工作台上铺上一层粉末,在计算机控制下用激光束有选择地进行烧结,被烧结部分便固化在一起构成零件的实心部分。

一层完成后再进行下一层,新一层与其上一层被牢牢地烧结在一起。

全部烧结完成后,去除多余的粉末,便得到烧结成的零件。

该工艺的特点是材料适应面广,不仅能制造塑料零件,还能制造陶瓷、金属、蜡等材料的零件。

熔融沉积成型(fused deposition modeling,FDM),也有资料译成混合沉积建模、熔融挤出成型。

这种工艺由美国学者在1988年首次提出,美国Stratasys公司在1992年开发推出第一台商业机型。

其工艺过程是以热塑性成型材料丝为材料,材料丝通过加热器的挤压头熔化成液体,由计算机控制挤压头沿零件的每一截面的轮廓准确运动,使熔化的热塑材料丝通过喷嘴挤出,覆盖于已建造的零件之上,并在极短的时间内迅速凝固,形成一层材料。

之后,挤压头沿轴向向上运动一微小距离进行下一层材料的建造。

这样逐层由底到顶地堆积成一个实体模型或零件。

该工艺的特点是使用、维护简单,制造成本低,速度快,一般复杂程度原型仅需要几个小时即可成型,且无污染[3]。

激光工程化净成型(laser engineered net shaping,LENS),也有资料译成激光近形制造技术或者激光近净成型技术。

这种工艺是由美国Sandia国立实验室首先提出的。

它将选择性激光烧结工艺和激光熔覆工艺(laser cladding)相结合,快速获得致密度和强度均较高的金属零件。

选择性激光烧结工艺如前所述。

激光熔覆工艺是利用高能密度激光束将具有不同成分、性能的合金与基材表面快速熔化,在基材表面形成与基材具有完全不同成分和性能的合金层的快速凝固过程。

激光工程化净成型工艺既保持了选择性激光烧结技术成型零件的优点,又克服了其成型零件密度低、性能差的缺点[4]。

无模铸型制造(patternless casting manufacturing,PCM)是由清华大学激光快速成型中心于1997年开发研制。

其工艺过程是首先从零件计算机辅助设计(CAD)模型得到铸型CAD模型。

通过计算机分层得到截面轮廓信息,再以层面信息产生控制信息。

造型时,第一个喷头在每层铺好的型砂上喷射黏结剂,第二个喷头再沿同样的路径喷射催化剂,两者发生胶联反应,一层层固化型砂而堆积成型。

在得到的砂型的内表面涂敷或浸渍涂料之后就可用于浇注金属。

该工艺的特点是制造时间短,无需木模,一体化造型,型和芯同时成型,可制造含自由曲面、曲线的铸型[5]。

三维打印工艺,即上文所说的由伊曼纽尔·萨克斯教授等人发明的一种快速原型制造工艺。

三维打印工艺与选择性激光烧结工艺类似,采用粉末材料成形,如陶瓷粉末、金属粉末。

所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的,而是通过喷头用黏结剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。

具体工艺过程如下:上一层黏结完毕后,成型缸下降一个距离,供粉缸上升一高度,推出若干粉末,并被铺粉辊推到成型缸,铺平并被压实。

喷头在计算机控制下,按照下一个建造截面的成型数据有选择地喷射黏结剂建造层面。

如此周而复始地送粉、铺粉和喷射黏结剂,最终完成一个三维粉体的黏结。

未被喷射黏结剂的地方为干粉,在成形过程中起支撑作用,成形结束后易于去除[6]。

四三维打印技术的延伸:四维打印当人们正在为三维打印技术感到惊叹的时候,科研人员紧接着又推出了四维打印技术。

2013年2月在美国洛杉矶举办的“2013科技、娱乐、设计大会”上,来自美国麻省理工学院自我组装实验室的斯凯勒·蒂比茨(Skylar Tibbits)向人们展示了四维打印技术。

四维打印(four dimensional printing,4DP),俗称4D打印。

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