电弧法熔丝沉积成型技术
列举熔丝沉积成形法在快速成型技术中的应用工艺和注意事项
列举熔丝沉积成形法在快速成型技术中的应用工艺和注意事项1、工作原理FDM快速模型工艺是一种不依靠激光作为成型能源，而将各种丝材加热熔化的成型方法。
此工艺通过熔融丝料的逐层固化来构成三维产品，以该工艺制造的产品目前的市场占有率约为6.1％。
FDM成形的基本原理：FDM工作原理类似于标花蛋糕的制作。
1.丝状热塑性材料材料由供丝机构送进喷头，在喷头中加热到熔融态。
2.熔融态的丝状材料被挤压出来，按照计算机给出的截面轮廓信息，随加热喷头的运动，选择性地涂覆在工作台的制件基座上，并快速冷却固化。
3.一层完成后喷头上升一个层高，再进行下一层的涂覆，如此循环，最终形成三维产品。
2、系统组成FDM快速成形的系统是由硬件系统，软件系统和供料系统组成。
其中，硬件系统由机械系统和控制系统组成，软件系统由几何建模和信息处理组成。
硬件系统：（1）机械系统相互独立。
运动单元只完成扫描和喷头的升降动作，且运动单元的精度决定了整机的运动精度。
加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动和高度Z方向的运动。
成形室用来把丝状材料加热到熔融态，材料室用来储存FDM用的材料。
（2）控制系统。
由控制柜与电源柜组成，用来控制喷头的运动以及成形室的温度。
软件系统：（1）几何建模单元是设计人员借助三维软件，如Pro/E，UG等，来完成实体模型的构造，并以STL格式输出模型的几何信息。
（2）信息处理单元主要完成STL文件处理、截面层文件生成、填充计算，数控代码生成和对成形系统的控制。
如果根据STL 文件判断出成形过程需要支撑的话，先由计算机设计出支撑结构并生成支撑，然后对STL格式文件分层切片，最后根据每一层的填充路径，将信息输给成形系统完成模型的成形。
供料系统：由马达驱动橡胶辊子，从而将丝料送入成形喷头。
3、工艺过程(1) .设计CAD三维模型设计人员根据产品的要求，利用计算机辅助设计软件设计出三维CAD模型。
常用的设计软件有:Pro/Engineering，Solidworks，MDT，AutoCAD，UG等。
电弧熔丝增材制造综述物理过程 研究现状 应用情况及发展趋势
基本内容
2、新材料探索：探索新型高性能金属材料和非金属材料的熔丝堆积工艺，以 满足更为严苛的应用环境和高性能要求。
基本内容
3、复合制造：结合其他增材制造技术，如激光熔化、电子束熔化等，实现多 种工艺的复合制造，进一步提高制造效率和灵活性。
基本内容
4、智能化控制：加强数值模拟和人工智能技术在电弧熔丝增材制造中的应用， 实现工艺过程和产品质量的智能化控制。
二、电弧熔丝
二、电弧熔丝
电弧熔丝是一种利用电阻热效应进行加热的熔融金属制作方法。该技术具有 制作速度快、节约材料等优点，在航空航天领域具有广阔的应用前景。
1、电弧熔丝制作原理及种类
1、电弧熔丝制作原理及种类
电弧熔丝制作的基本原理是利用电极与金属丝之间的电阻热效应进行加热。 加热后，金属丝在电弧作用下熔化并滴落到制作件上，从而逐渐形成制作件。根 据加热方式的不同，电弧熔丝可分为脉冲电弧熔丝和直流电弧熔丝两种。
电弧熔丝增材制造铝合金：研究进展与未来展望
电弧熔丝增材制造技术是一种基于熔丝沉积的金属3D打印技术。通过电弧熔 化铝合金丝材，逐层堆积实现零部件的近净成形。这一技术具有降低成本、提高 材料利用率、优化产品设计等优点，为铝合金制造开辟了新的途径。
电弧熔丝增材制造铝合金：研究进展与未来展望
目前，电弧熔丝增材制造铝合金的研究主要集中在工艺优化、性能提升和新 产品开发等方面。在工艺优化方面，研究重点集中在探索工艺参数对成型质量的 影响，如电流、电压、送丝速度等。此外，铝合金材料的开发与选用也是关键。 高性能铝合金的引入，如铝锂合金、高强铝合金，可有效提高制件的综合性能。
基本内容
引言：电弧熔丝增材制造是一种先进的制造技术，通过熔化金属丝材并精确 控制其沉积形态，实现复杂三维结构的快速制造。由于其独特的优势，电弧熔丝 增材制造在航空、航天、汽车、电子等领域得到了广泛的应用。本次演示将重点 综述电弧熔丝增材制造的物理过程、研究现状、应用情况及发展趋势，以期为相 关领域的研究和应用提供有益的参考。
熔融沉积快速成型工艺
熔融沉积快速成型工艺
SLA LOM SLS/SLM FDM
熔融沉积快速成型工艺FDM是继光固化快速成型和叠层实体快速成型工艺后的另一种应用比较广泛的快速成型工艺方法。
1，熔融沉积快速成型工艺基本原理和特点
熔融沉积又叫熔丝沉积，丝状
2，熔融沉积成型工艺的特点
系统构造和原理简单，运行维护费用低（无激光器）
原材料无毒，适宜在办公环境安装使用
用蜡成型的零件原理，可以直接用于失蜡铸造
支撑去除简单
可直接制作彩色原理
缺点:
成型件表面有较明显条纹
需要设计与制作支撑结构
对原型材料的要求:熔融温度低，粘度低，粘结性好，收缩率小
2.前处理cad建模
3.STL检验
4.确定摆放位置
去除支撑，打磨
材料性能的影响:1改进材料配方，2设计时考虑收缩量进行尺寸补偿
2，喷头温度和成型室温度的影响
措施:1，喷头温度应根据丝材的性质在一定范围内选择，以保证挤出的丝呈熔融流动状态2，一般将成型室
3
4，分层厚度的影响
措施：兼顾效率和精度确定分层厚度，必要时可通过打磨提高表面质量与精度
5，成型时间的影响
措施：加工时控制好喷嘴的工作温度和每层的成型时间，已获得精度较高的成型件
6，扫描方式的影响
措施：可采用复合扫描方式，既外部轮廓。
3D打印技术之熔融沉积成型工艺(FDM)
2D图案定制个性化礼物、3D打印产品/手板和3D打印机—首选忆典定制3D打印技术之熔融沉积成型工艺（FDM）熔融沉积成型工艺（Fused Deposition Modeling，FDM）是继LOM工艺和SLA 工艺之后发展起来的一种3D打印技术。
该技术由Scott Crump于1988年发明，随后Scott Crump创立了Stratasys公司。
1992年，Stratasys公司推出了世界上第一台基于FDM技术的3D打印机——“3D造型者（3D Modeler）”，这也标志着FDM技术步入商用阶段。
国内的清华大学、北京大学、中科院广州电子技术有限公司都是较早引进FDM技术并进行研究的科研单位。
FDM工艺无需激光系统的支持，所用的成型材料也相对低廉，总体性价比高，这也是众多开源桌面3D打印机主要采用的技术方案。
熔融沉积有时候又被称为熔丝沉积，它将丝状的热熔性材料进行加热融化，通过带有微细喷嘴的挤出机把材料挤出来。
喷头可以沿X轴的方向进行移动，工作台则沿Y轴和Z轴方向移动（当然不同的设备其机械结构的设计也许不一样），熔融的丝材被挤出后随即会和前一层材料粘合在一起。
一层材料沉积后工作台将按预定的增量下降一个厚度，然后重复以上的步骤直到工件完全成型。
下面我们一起来看看FDM的详细技术原理：2D图案定制个性化礼物、3D打印产品/手板和3D打印机—首选忆典定制热熔性丝材（通常为ABS或PLA材料）先被缠绕在供料辊上，由步进电机驱动辊子旋转，丝材在主动辊与从动辊的摩擦力作用下向挤出机喷头送出。
在供料辊和喷头之间有一导向套，导向套采用低摩擦力材料制成以便丝材能够顺利准确地由供料辊送到喷头的内腔。
喷头的上方有电阻丝式加热器，在加热器的作用下丝材被加热到熔融状态，然后通过挤出机把材料挤压到工作台上，材料冷却后便形形成了工件的截面轮廓。
采用FDM工艺制作具有悬空结构的工件原型时需要有支撑结构的支持，为了节省材料成本和提高成型的效率，新型的FDM设备会采用了双喷头的设计，一个喷头负责挤出成型材料，另外一个喷头负责挤出支撑材料。
简述熔融沉积成型的成型原理
简述熔融沉积成型的成型原理熔融沉积成型是一种先进的制造技术，通过将材料加热至熔点，使其熔化成液态，然后通过喷射或涂覆的方式将熔融材料沉积在基底上，最终形成所需的零件或构件。
这种成型方法具有高效、灵活和精密的特点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械等领域。
熔融沉积成型的原理是基于材料的熔化和凝固过程。
首先，选择适合的材料并加热至其熔点，使其转变成液态。
然后，通过喷射或涂覆的方式将熔融材料沉积在基底上。
喷射方式通常使用喷嘴将熔融材料喷射到基底上，形成一层薄膜。
涂覆方式则是将熔融材料涂覆在基底上，形成一层均匀的涂层。
最后，熔融材料在基底上冷却凝固，形成所需的零件或构件。
熔融沉积成型的原理可以分为两个主要过程：熔化和凝固。
在熔化过程中，材料被加热至其熔点，形成液态。
这一过程可以通过电弧、激光或电子束等加热源来实现。
加热源的选择取决于材料的性质和所需成型的精度。
在熔化过程中，材料的表面张力会使其形成球形，这种球形的特性有助于喷射或涂覆过程的进行。
在凝固过程中，熔融材料在基底上冷却凝固，形成均匀的涂层或薄膜。
凝固过程中，材料的温度逐渐降低，由液态转变为固态。
在这个过程中，凝固速度对成型的质量和性能起着重要作用。
如果凝固速度过快，可能会导致材料内部产生缺陷，影响成型的质量。
因此，控制凝固速度是熔融沉积成型的关键之一。
熔融沉积成型的原理可以应用于各种材料，包括金属、陶瓷和塑料等。
不同材料的熔化和凝固过程可能存在差异，需要针对不同材料进行调整和优化。
同时，熔融沉积成型还可以实现多材料的复合成型，通过控制不同材料的比例和喷射顺序，可以在基底上形成复合材料结构，提高材料的性能和功能。
熔融沉积成型是一种高效、灵活和精密的制造技术，通过将材料加热至熔点，使其熔化成液态，然后将熔融材料沉积在基底上，最终形成所需的零件或构件。
这种成型原理可以应用于各种材料，并且可以实现多材料的复合成型。
熔融沉积成型的发展将为制造业带来新的机遇和挑战，推动制造业向数字化、柔性化和智能化方向发展。
简述熔融沉积快速成型技术
简述熔融沉积快速成型技术作者：林泽锋来源：《科学与财富》2020年第17期摘要：简单介绍了熔融沉积快速成型技术（FDM）的原理、发展过程及其应用，并展望了FDM快速成型技术的未来前景。
关键词：FDM;快速成型;3D打印1; 前言熔融沉积快速成型是继光固化快速成型和叠层实体快速成型工艺后的另一种应用比较广泛的快速成型工艺。
该技术是当前应用较为广泛的一种3D打印技术，同时也是最早开源的3D 打印技术之一，随着材料的开发，FDM技术的应用范围越来越广，涉及的领域也越来越多，本文将会从FDM快速成型技术的原理、其发展过程，其应用等方面进行介绍，分析FDM快速成型技术的前景。
2; FDM快速成型技术的基本原理熔融沉积又称熔丝沉积，它是将丝状的热熔性材料加热融化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤压出来。
从数学方面看，FDM堆砌过程实质上是一个三维积分过程，即计算机控制成型设备以dz的层厚在各个Z高度上进行平面积分。
在各个Z 高度上的平面积分，则由计算机按零件的截面形状，将dx（或dy）变形处理为适合于设备进行填充运动的积分形式。
由成型设备以各z高度上截面形状填充出的以dZ为高度的薄层，在z方向上叠加堆砌出零件的近似实体。
从物理方面看，材料通过送料机构进给，在通过打印喷头时受热熔化并挤出，当喷头沿工件内外截面轮廓和内部填充轨迹运动时，挤出的材料迅速固化，并与已固化的材料粘结，逐层堆积，形成实体工件。
3; FDM快速成型技术的发展过程自1988年斯科特.克伦普研发了熔融沉积成型（FDM）技术以来，FDM技术就一直在优化，本文将从流道形状设计、喷嘴、打印材料几个方面介绍FDM技术的发展历程。
3.1; FDM流道形状的设计流道形状关乎产品形成速度、精度，因而设计出一个最佳形状的流道非常重要。
Wang等[4]针对喷嘴形状提供了5设计理念。
闵畅[5]提出将流道最前端加长，通过增大内壁面积，加大熔体对内壁粘附力，阻止打印材料停止打印时在挤压力作用下向下滴落的现象。
电弧熔丝增材制造技术的基本原理和工艺流程
电弧熔丝增材制造技术的基本原理和工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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熔融沉积成型技术(一)
1、 熔融沉积成型技术成型原理
当制件的轮廓变化较大时， 前一层的强度不足以支撑当前层， 需设计适当的支撑，保证模型顺 利成形。
目前，很多工业级FDM设备 采用双喷嘴，一个喷嘴用于填充 成形材料，一个喷嘴用于填充支 撑材料，成形速度为单喷头的5 倍左右。
2. 熔融沉积成型挤出过程
熔融挤出过程如下：通过控制FDM喷头加热器，直接将 丝状或粒状的热熔性材料加热熔化。
在国内，清华大学也较早地进行了FDM工艺 商品化系统的研制工作，并推出熔融挤压制造设备 MEM250。
一、 熔融沉积成型技术成型原理
1、 熔融沉积成型技术成型原理
熔融沉积(简称FDM) 又叫熔丝沉积，采用丝状材料作为加工物质。 成型设备主要由送丝机构、喷头 、工作台、运动机构以及控制系统 组成。
（b）为清华大学开发的弹簧挤压摩擦轮送料装置。该装置采用可调 直流电机来带动摩擦轮，并通过压力弹簧将丝料压紧在两个摩擦轮 之间，两摩擦轮是活动结构，其间距可调，压紧力可通过螺母调节， 这就解决了图（a）喷头结构中进料装置的缺点。该进料装置的优点 是结构简单、轻巧，可实现连续稳定地进料，可靠性高。
1.丝料；2.可调直流电机；3.压力弹簧；4.螺母；5.摩擦轮；6.丝料入口
螺杆式出丝系统工作原理图
二、 熔融沉积成型技术成型特点
1、 熔融沉积成型技术优点
（１）成本低。FDM技术无需激光系统，因而价格低廉。现在市场上 的桌面打印机大多采用FDM技术，最便宜的已经降至1万元以下。
（2）原材料的利用率高。没有废弃的成型材料，支撑材料可以回收。 且没有毒气或化学物质的污染。
（3）设备、材料体积较小，原材料以材料卷的形式提供，易于搬运和 快速更换。
缺点：（1）精度低。（2）强度低。（3）打印时间长。（4）需要支撑 材料。
熔融沉积成型技术原理
熔融沉积成型技术原理
熔融沉积成型技术（FDM）是一种广泛应用于快速成型领域的增材制造技术。
它通过将热塑性材料加热至熔化状态，然后通过喷嘴一层一层地沉积到工作台上，最终形成所需的零件或构件。
这种技术具有成本低、制造速度快、适用范围广等优点，因此在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域得到了广泛应用。
熔融沉积成型技术的原理主要包括材料熔化、沉积成型和支撑结构三个方面。
首先，材料熔化。
在熔融沉积成型技术中，热塑性材料通常以线状或丝状的形式供给给3D打印机。
在打印过程中，这些材料被送入加热喷嘴，经加热后达到熔化状态。
熔化的温度通常高于材料的玻璃转变温度，使得材料具有足够的流动性，可以被精确地沉积到工作台上。
其次，沉积成型。
熔融的材料通过喷嘴被一层一层地沉积到工作台上，根据预先设计的模型形成所需的零件或构件。
打印头沿着X、Y、Z三个轴向移动，控制喷嘴的运动轨迹，从而实现对零件形状的精确控制。
通过不断地堆积和固化，最终形成完整的零件。
最后，支撑结构。
在打印过程中，由于零件的上层需要支撑，因此需要设置支撑结构。
支撑结构通常由与零件材料相同或类似的材料构成，它们会在打印完成后被去除，以保证零件表面的平整度和精度。
总的来说，熔融沉积成型技术的原理是利用热塑性材料的熔化特性，通过控制喷嘴的运动轨迹和温度，将材料一层一层地沉积到工作台上，最终形成所需的零件或构件。
这种技术在制造业中具有重要的应用前景，可以为产品设计与制造带来革命性的变革。
熔融沉积快速成型工艺技术
ξ2 快速成型制造工艺
模具工程技术研究中心 METRC
（二）气压式熔融沉积快速成形系统的特点
成型材料广泛
一般的热塑性材料如塑料、尼龙、橡胶、蜡等，作适当改性后都可用于沉积成 形。
设备成本低、体积小
熔融沉积成形是靠材料熔融时的粘性粘结成形，不象SLA、LOM、SLS等工艺靠 激光的作用来成形，没有激光器及其电源和树脂槽，大大简化了设备，使成本降低。 熔融沉积成形设备运行、维护容易，工作可靠，是桌面化快速成形设备的最佳工艺。
（1）FDM在日本丰田公司的应用
丰田公司采用FDM工艺制作右侧镜支架和四个门把手的母模，通过快速模具 技术制作产品而取代传统的CNC制模方式，使得2000 Avalon车型的制造成本显 著降低，右侧镜支架模具成本降低20万美元，四个门把手模具成本降低30万美元 。FDM工艺已经为丰田公司在轿车制造方面节省了200万美元。
模具工程技术研究中心 METRC
ξ2 快速成型制造工艺
模具工程技术研究中心 METRC
将实芯丝材原材料缠绕在供料辊上，由电机驱动辊子旋转，辊子和丝材之间的 摩擦力使丝材向喷头的出口送进。在供料辊与喷头之间有一导向套，导向套采用低 摩擦材料制成，以便丝材能顺利、准确地由供料辊送到喷头的内腔（最大送料速度 为10～25mm/s，推荐速度为5～18mm/s）。喷头的前端有电阻丝式加热器，在其 作用下，丝材被加热熔融（熔模铸造蜡丝的熔融温度为74℃，机加工蜡丝的熔融温 度为96℃，聚烯烃树脂丝为106℃，聚酰胺丝为155℃，ABS塑料丝为270℃），然 后通过出口（内径为0.25～1.32mm，随材料的种类和送料速度而定），涂覆至工作 台上，并在冷却后形成界面轮廓。由于受结构的限制，加热器的功率不可能太大， 因此，丝材一般为熔点不太高的热塑性塑料或蜡。丝材熔融沉积的层厚随喷头的运 动速度（最高速度为380mm/s）而变化，通常最大层厚为0.15～0.25mm。
电弧定向能量沉积
电弧定向能量沉积
电弧定向能量沉积（Arc Directed Energy Deposition）是一种先进的增材制造技术，它利用高能电弧将金属粉末或线材熔化并沉积在工件表面，从而构建出三维金属结构。
该技术具有以下特点：
1. 高能电弧能够提供足够的能量，使得金属材料能够快速熔化并沉积在工件表面。
2. 电弧定向能量沉积可以实现高精度的金属结构制造，可以精确控制沉积过程中的温度、速度和位置等参数。
3. 该技术可以用于制造复杂的金属结构，例如内部空腔、曲面和复杂的几何形状。
4. 电弧定向能量沉积可以用于多种金属材料的制造，包括钛合金、不锈钢、铝合金等。
由于其高精度、高效率和多材料适用性，电弧定向能量沉积技术已经被广泛应用于航空航天、医疗器械、能源等领域。
TC4钛合金电弧熔丝堆积成形工艺进行了研讨
TC4 钛合金电弧熔丝堆积成形工艺进行了研讨。
主要内容包括：TC4 钛合金电弧熔丝堆积成形的工艺参数优化，剖析试样内部气孔和熔合不良等缺点存在的原因以及工艺参数对试样内部气孔率的影响以及不同工艺办法对试样外表描摹的影响；研究 TC4 钛合金电弧试样的安排和力学功能，并与 TC4 钛合金激光增材试样安排和功能进行比照，研讨了两种不同增材制作技能制备试样的堆积态和退火态显微安排描摹特点，剖析了退火处理对试样显微硬度和拉伸功能的影响，对激光和电弧试样力学功能产生差异原因进行了详细剖析；对 TC4 钛合金电弧试样进行不同温度退火处理，研讨不同退火温度对电弧增材制作 TC4 钛合金试样的显微安排、显微硬度、拉伸功能和断口描摹的影响。
（1）经过单道单层、多道多层等电弧成形实验对焊接电压、焊接速度、送丝速度、扫描距离、层高等要害工艺参数进行优化，得到适合于 TC4 钛合金电弧堆积成形工艺参数组合，为焊接电压 25.0V，送丝速度 7.0m/min，焊接速度 15.0mm/s，扫描距离 3.5mm，层高 2.0mm。
（2）电弧增材制作 TC4 钛合金工艺参数选择不匹配会使试样内部产生缺点，气孔是其内部首要缺点，经过调整工艺参数可以使 TC4 钛合金电弧试样的气孔率减小。
单道单层试样的熔高跟着焊接电压的升高呈减小趋势，而熔深不端添加，稀释率也随之添加；当焊接电压和送丝速度不变，加快焊接速度，单道单层试样的熔高和熔深均减小，稀释率先添加后减小；当送丝速度增多时，单道单层试样的熔高添加，熔深添加，稀释率变化不大。
选用不同的工艺方法会对试样的表面描摹构成影响：在单道多层试样中，经过选用往复扫描方法堆积试样并在起弧点处加快焊接速度减小送丝速度，在收弧点处增大送丝速度减小焊接速度，从而减小试样两头高度差；在多道多层试样中，经过在机器人系统运动的加快阶段和减速阶段关闭起弧命令，构成在加快阶段和减速阶段无法构成沉积层，处理试样表面描摹呈现两头高中心凹情况，使试样的表面描摹较为平坦。
熔融沉积快速成型工艺技术
熔融沉积快速成型工艺技术熔融沉积快速成型（Melt Deposition Rapid Prototyping，MDRP）是一种基于熔融金属或合金材料的三维打印技术。
它通过将金属线或粉末材料加热熔化，并利用机器控制的方式，将熔融材料逐层喷射或喷涂到特定形状的基底上，从而实现零件的快速制造。
MDRP技术具有以下几点优势：1. 高效性：相比传统的制造工艺，MDRP的制造速度更快。
由于采用了逐层堆积的方式，MDRP可以同时制造多个零件，大大减少了生产周期。
2. 灵活性：MDRP技术可以制造出非常复杂的几何形状和内部结构，同时可以根据需要进行定制化的设计。
这使得MDRP技术在航空航天、汽车制造等领域具有广阔的应用前景。
3. 节约材料：MDRP技术只使用所需的材料，没有废料产生。
相比于传统的切削加工方式，MDRP可降低材料浪费，减少环境污染。
4. 高质量：MDRP技术可以实现高精度的制造，不仅可以制造出复杂的外观形状，还可以获得理想的表面光洁度和内部结构。
5. 多材料组合：MDRP技术可以使用不同种类的金属材料进行制造，还可以组合不同类型的材料，实现复合材料的制造。
这为生产具有特殊性能的零件提供了可能。
尽管MDRP技术具有诸多优势，但这项技术面临一些挑战。
首先，MDRP技术的设备和材料成本较高，限制了其在一些领域的推广。
其次，MDRP技术在构建大型零件时的速度相对较慢，对于一些大规模生产的零件可能不太适用。
此外，MDRP技术在材料的性能和质量控制方面还存在一些问题，需要进一步的研究和改进。
总之，熔融沉积快速成型技术是一项具有广阔应用前景的制造技术。
随着技术的不断发展和成熟，相信MDRP技术将在未来得到更广泛的应用，并为制造行业带来更多的创新与发展。
熔融沉积快速成型技术（MDRP）是一种基于熔融金属或合金材料的三维打印技术。
它通过将金属线或粉末材料加热熔化，并利用机器控制的方式，将熔融材料逐层喷射或喷涂到特定形状的基底上，从而实现零件的快速制造。
瞬时电弧熔化沉积制造技术的优化与应用研究
瞬时电弧熔化沉积制造技术的优化与应用研究瞬时电弧熔化沉积（Transient Arc Melt Deposition，TAMD）技术是一种先进的金属制造方法，旨在通过通过电弧能量将金属精确地熔化和沉积，以实现高精度、高效率的零件制造。
本文将对TAMD技术进行优化与应用的研究。
TAMD技术的优化主要包括两个方面，一是电弧控制，二是金属材料的选择与配比。
在电弧控制方面，通过调整电弧参数可以优化沉积质量。
电弧稳定性是一个关键指标，可通过控制电流、电弧长度、弧压等参数实现。
较稳定的电弧可以提供均匀的熔池和沉积，从而提高制造质量。
此外，电弧的速率也是一个重要因素。
过快的电弧速率会导致过热和熔渣的形成，而电弧速率过慢则会增加制造时间。
因此，对电弧速率的优化可以提高制造效率。
另一方面，在金属材料的选择与配比方面，优化可以使得制造成本降低，同时提高零件的性能和功能。
通过选择合适的金属材料，可以提高抗腐蚀性、耐磨性和热稳定性等性能，并减少部件失效的概率。
此外，金属材料的合适配比也可以提高制造效率和材料的利用率。
通过研究不同配比下的沉积性能，可以找到最佳的材料配比，实现资源的有效利用。
在TAMD技术的应用方面，涵盖了广泛的领域，如航空航天、汽车制造、医疗设备等。
以航空航天为例，在制造飞机发动机部件时，传统的制造工艺往往需要多道工序，造成时间和资源的浪费。
而采用TAMD技术，可以将多道工序合并为一道工序，从而大幅提高制造效率。
此外，TAMD技术还可以实现金属材料的组织结构和性能的优化。
通过对不同制造参数的控制，可以实现金属材料的精细结构控制，从而提高部件的强度和寿命。
在医疗设备领域，TAMD技术的应用也呈现出巨大的潜力。
传统的医疗设备制造通常需要大量的人工操作和制造时间，而TAMD技术可以实现一次性成型，大幅减少人工操作的工作量。
此外，TAMD技术还可以实现高精度的制造，因此在制造植入式医疗器械时尤为适用。
通过将医疗器械的设计数据导入到TAMD制造系统中，可以实现个性化的制造，提高手术成功率和患者的生存率。
3D打印技术8.5 电弧法熔丝沉积成型技术
WAAM技术在航空航天领域的应用将主要集中
在原位制造和复合制造。目前，虽然WAAM设 备的自动化水平相对较低，相关数据库短缺， 难以实现大规模工程应用；但是随着人们的高 度关注，WAAM技术在航空航天领域零件的快
速研制及小批量生产方面将有十分广阔的应用
前景。
&
课堂作业
思考
1. 你如何看电弧3D打印技术，有潜力吗？
模块8 金属3D直接打印成型
8.5 电弧法熔丝沉积成型技术
1
电弧法熔丝沉积成型技术的工艺原理 电弧法熔丝沉积成型技术的工艺特点 电弧法熔丝沉积成型技术的工艺过程
2
本节知识 点
3
课程导入
观看 视频：
思考：
1. 你对电弧法熔丝沉积成型技术了解吗？ 2. 比较电弧法熔丝沉积成型技术和电弧金属喷涂技术有何区别？
2. 电弧增材制造比激光增材更有发展前景？
课程学习
8.5 电弧法熔丝沉积成型技术
电弧增材制造技术 （WireArcAdditiveManufacture，WAAM）
电弧法是以电弧作为成型热源将金属丝材熔化，
按设定的成形路径堆积每一层片，采用逐层堆积 的方式形成所需的三维实体零件
8.5.1 电弧法熔丝沉积成型技术工艺原理
8.5.2 电弧法熔丝沉积成型技术的工艺特点
欧洲空中客车（Airbus）、庞巴迪 （Bombardier）英国宇航系统（BAEsystem）dMartin-UK）、欧洲导弹生产商 （MBDA）和法国航天企业Astrium等，均利 用WAAM技术实现了钛合金以及高强钢材料大 型结构件的直接制造，大大缩短了大型结构件 的研制周期。图4为BAE公司制造的高强钢炮弹 壳体。
缺点
（1）成形工艺需要改进。
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8.5.3 电弧法熔丝沉积成型技术的工艺过程
第一步 第二步 第三步 第四步 第五步
第五步
建立CAD三维模型 使用切片软件，进行切片 近净成型 热处理以消除内部应力、改善金属组织结构 精加工及表面抛光
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知识拓展
电弧增材制造技术在航空航天领域的应用
近年来，WAAM技术在国外发展相对成熟，许多大 型航空航天企业及高校积极开发WAAM技术，制造 了大型金属结构件。克莱菲尔德大学采用MIG电弧 增材制造技术制造钛合金大型框架构件（如图所 示），沉积速率达到数千克每小时，焊丝利用率高 达90%以上，该产品的成形时间仅需1h，产品缺陷 甚少。
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电弧法是以电弧作为成型热源将金属丝材熔化， 按设定的成形路径堆积每一层片，采用逐层堆积 的方式形成所需的三维实体零件
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8.5.1 电弧法熔丝沉积成型技术工艺原理
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8.5.2 电弧法熔丝沉积成型技术的工艺特点
优点
（1）制造成本低，加工周期短。 （2）化学成分均匀、致密度高，具有强度高、韧性好等优点。
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本节知识 点
1 电弧法熔丝沉积成型技术的工艺原理
2 电弧法熔丝沉积成型技术的工艺特点
3 电弧法熔丝沉积成型技术的工艺过程
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课程导入
观看 视频：
思考：
1. 你对电弧法熔丝沉积成型技术了解吗？ 2. 比较电弧法熔丝沉积成型技术和电弧金属喷涂技术有何区别？
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课程学习
8.5 电弧法熔丝沉积成型技术
电弧增材制造技术 （WireArcAdditiveManufacture，WAAM）
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WAAM技术在航空航天领域的应用将主要集中 在原位制造和复合制造。目前，虽然WAAM设 备的自动化水平相对较低，相关数据库短缺， 难以实现大规模工程应用；但是随着人们的高 度关注，WAAM技术在航空航天领域零件的快 速研制及小批量生产方面将有十分广阔的应用 前景。
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& 课堂作业
思考
1. 你如何看电弧3D打印技术，有潜力吗？ 2. 电弧增材制造比激光增材更有发展前景？
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欧洲空中客车（Airbus）、庞巴迪 （Bombardier）英国宇航系统（BAEsystem） 以及洛克希德?马丁英国公司 （LockheedMartin-UK）、欧洲导弹生产商 （MBDA）和法国航天企业Astrium等，均利 用WAAM技术实现了钛合金以及高强钢材料大 型结构件的直接制造，大大缩短了大型结构件 的研制周期。图4为BAE公司制造的高强钢炮弹 壳体。
（3）设备成本低，生产运行您费的用标题低写，在设这备里维护简单的优点。
（4）在生产形状复杂单件或小批量零件时， 具有经济、 快 速的优点， 从而可以使产品迅速更新换代， 以适应市场变化 的需求。 （5）丝材利用率接近百分之百，节约了成本，尤其对于比较 贵重的合金材料非常必要。
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缺点
（1）成形工艺需要改进。 （2）成形系统有待优化。 （3）成形材料成型性能需要进一步提高。