增材制造過程工藝模擬立項報告

1、增材制造過程工藝模擬立項報告關鍵技術: 1.增材制造過程工藝模擬激光增材制造技術（俗稱激光 3D打印）是融合了激光、計算 機軟件、材料、機械、控制等多學科知識的系統(tǒng)性、綜合性技 術。采用離散化手段逐點或逐層“堆積”成型原理，根據(jù)零件的 CAD模型進行切片分層處理，采用數(shù)控系統(tǒng)控制工作臺按照分層 軟件設定的路徑進行掃描，經過激光熔化金屬粉末層層疊加獲得 近凈成形零件，增材制造技術徹底改變了傳統(tǒng)金屬零件，特別是 高性能難加工、構型復雜等金屬零件的加工模式。增材制造是結合計算機輔助設計來生產制造三維物體的過 程。在增材制造過程中，物體的創(chuàng)立是經過連續(xù)鋪設材料層直至 創(chuàng)立出整個物體來實現(xiàn)的。圖1說明了

2、典型的增材制造工作流程。第1步到第7步展示的是物體從設計直至生產的整個工作 流程。圖1:標準增材制造工作流程從歷史上看，傳統(tǒng)或常規(guī)的制造方法主要是利用消減工藝將各種形式的基礎原材料轉變?yōu)槌善?。這些技術采用沿用已久的設計/加工方法、工具、設備（例如鑄造車間、車床、 CNC等）、生產活動及步驟。增材制造（ am是常規(guī)制造方法的偉大變革。增材制造以3D打印而廣為人知，是一種現(xiàn)代制造技術。圖 2-圖4展示了這兩種類型的制造工藝。圖2.傳統(tǒng)制造圖3.增材制造（激光送粉）圖4.增材制造（激光鋪粉）澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織的未來制造技術主管SweeMak博士在 年6月4日的Hunter研究基金會會議上

3、展示了圖5。她總結道：“與對一整塊成品材料進行加工以制造出產品的傳統(tǒng)消減制造方法相比，增材制造方法不但速度快、能耗低，而且減少了廢料。”圖5增材與消減制造對比全球增材制造市場包括3D打印機、材料及服務提供商。到2020年，整個市場(不包括材料)的價值有望達到114億美元； 至2020年間，預計年增長率為 21.0%。圖6 (a)和圖6(b)列出了全球增材制造市場近年的發(fā)展及主要行業(yè)的市場占有率。十單上聚華村射時國圖6 (a):全球主要增材制造市場圖6 (b):采用增材制造技術的行業(yè)二十世紀末，制造技術的發(fā)展產生了對新類別工藝(即“增材制造”)的需求。年3月3日，在美國南卡羅萊納州查爾斯頓舉辦的

4、 SHIPTECH 會議中，Concurrent Technologies 公司的Kenneth Sabo 介紹了增材制造工藝的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)。表 1給 出了增材制造工藝的優(yōu)勢/挑戰(zhàn)概覽。優(yōu)勢挑戰(zhàn)1.制造復雜部件1.材料研發(fā)，數(shù)據(jù)積累滯后2.產品多樣化，不增加成本2.功率源開發(fā)滯后；3.生產周期短3.質量的一致性，打印機的穩(wěn)定性4.零技能制造4.最終形狀的變形控制5.不占空間，便攜制造5.凝固組織，內部缺陷質量控制6.節(jié)省材料6.晶粒尺寸，晶粒形態(tài)和取向的控制表1:增材制造工藝的優(yōu)勢/挑戰(zhàn)1）關鍵技術的難點過去25年間，增材制造技術突飛猛進?？墒牵c材料、設備、機器/工藝變化及應用等有關的技術難題一直是生產優(yōu)質部件的主要考慮因素。設計部件類量 優(yōu)化.阱楠面. 段置籥園,計. 特惟-白白復關方形袤足T，干擾，M導/尸耳通行飛.代看住-京市即千幣肉色餐丁凈： 新比構末末.迫*箭.谷際-值"三言E0片售解數(shù)功季，理密，H餐.箱不性.后市過二纜f 5H1I.據(jù)就JT. 岳品等梅出.機制件能強案，ffr.圖7增材制造從設計到生產階段的各種挑戰(zhàn)從設計到生產階段的各種挑戰(zhàn)來自材料特性、工藝條件的不確定性以及打印機/工藝/材料特性的相關性等多個方面：材