增材制造試題答案

1、.1. 增材制造技術的優(yōu)點（ 1） 自由成型制造；（ 2） 制造過程快速；（ 3） 添加式和數(shù)字化驅動成型方式；（ 4） 突出的經(jīng)濟效益；（ 5） 廣泛的應用領域。2. 增材制造技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀國外發(fā)展現(xiàn)狀1 歐美發(fā)達國家紛紛制定了發(fā)展和推動增材制造技術的國家戰(zhàn)略和規(guī)劃，增材制造技術已受到政府、研究機構、企業(yè)和媒體的廣泛關注。2 德國建立了直接制造研究中心，法國增材制造的專項協(xié)會致力于增材制造技術標準的研究。西班牙啟動了一項發(fā)展增材制造技術的專項，研究內容包括增材制造共性技術、材料、技術交流及商業(yè)模式等四方面內容。澳大利亞、日本等國已經(jīng)開始將其運用到航空領域，制造精密零件。對于公司而言：以快

2、速成型技術為主的增材制造設備已發(fā)展20 多年，大量的增材制造裝備的知名企業(yè)快速發(fā)展，其中以3D Systems公司為代表，發(fā)展的SLA、 SLS 及3DP裝備都備受關注。美國 Stratasys公司率先推出FDM裝備，推廣 Dssignjet3D 和 DssignjetColor 3D兩款產品。除了以上具有代表性的外，還有 LENS裝備生產商、 SLM裝備生產商英國MIT 公司等等。國內：我國增材制造技術研究已經(jīng)經(jīng)歷 20 多年，以華科、西安交大、清華等大學為代表的科研院所開展了多項技術研究，其中涉及航空、汽車、生物、電子等各個行業(yè)。西安交大：從1993 年開始發(fā)展SLA技術研究，到現(xiàn)在已經(jīng)有

3、了成套的技術設備華科：開展 LOM技術，以及 SLSSLM技術，并且已經(jīng)開發(fā)出相應的成套設備，且已經(jīng)投入到市場使用。清華大學跟西北工大已經(jīng)研究多系列低成本 FDM裝備，并投入使用。并已經(jīng)廣泛使用到了航空領域，制造精密的成型技術。經(jīng)過多年研究，我國增材制造技術得到飛快發(fā)展，精度等到極大提高。3. 增材制造技術的發(fā)展趨勢。（ 1） 從快速原型與翻模制造向零部件直接制造轉變（ 2） 學科交叉融合，應用領域不斷擴大（ 3） 裝備向零部件直接制造和專業(yè)化方向發(fā)展（ 4） 增材制造裝備從高端型走向普及型（ 5） 成型材料開發(fā)及其系列化、標準化4. 增材制造技術面臨的挑戰(zhàn)（ 1） 進度控制技術；（ 2） 高

4、效制造技術；（ 3） 復合材料零件增材制造技術。5. 增材制造技術面臨的倫理安全問題。（ 1） 增材制造技術制造槍支。通過互聯(lián)網(wǎng)下載槍支設計數(shù)據(jù)，借助增材成型工藝制造出來；（ 2） 增材成型技術克隆人體器官。.6. 箔材粘結工藝的原理它由計算機、原材料存儲及送進機構、熱粘壓機構、切割系統(tǒng)（激光或切刀）、可升降工作臺、數(shù)控系統(tǒng)和機架等組成。計算機用于接收和存儲工件的三維模型，沿模型的高度方向提取一系列的橫截面輪廓線，發(fā)出控制指令。 原材料存儲及送進機構將存于其中的原材料（如底面有熱熔膠和添加劑的紙或塑料薄膜）逐步送至工作臺的上方。熱粘壓機構將一層層材料粘接在一起。切割系統(tǒng)按照計算機提取的橫截面輪

5、廓線，逐一在工作臺上方的材料上切割出輪廓線，并將無輪廓區(qū)切割成小方網(wǎng)格以便在成型之后能剔除廢料。 網(wǎng)格的大小根據(jù)被成型件的形狀復雜程度選定， 網(wǎng)格越小， 越容易剔除廢料， 但切割網(wǎng)格花費的時間較長，否則反之?？缮倒ぷ髋_支撐成型的工件，并在每層成型之后，降低一個材料厚度（通常為0.1-0.2mm ），以便送進、粘合和切割新的一層材料。數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行計算機發(fā)出的指令，控制材料的送進，然后棧和、切割，最終形成三維工作原件。7. 紙材粘結工藝（ 16 頁）紙材粘接工藝過程大致分為前處理、疊層和后處理三個主要階段。前處理過程：（ 1） CAD模型及 STL文件；（ 2）三維模型的切片處理；分層疊加過程：

6、 （ 1）紙材粘接工藝參數(shù)（ 2）原型制造過程 1 ）基底制作 2 ）原型制作后處理過程：（ 1）余料去除 將成型過程中產生的廢料、支撐結構與工件分離（ 2）后置處理 使原型表面狀況或機械強度等方面完全滿足最終需要， 保證其尺寸穩(wěn)定性及進度等方面的要求。8. 塑料薄膜粘結工藝的優(yōu)點。（ 1） 制作的制品精度較高且較為耐用；（ 2） 系統(tǒng)操作簡單；（ 3） 適于室內辦公室環(huán)境使用；（ 4） 設備穩(wěn)定耐用，維護成本低；（ 5） 成本低廉。9. 光固化快速成型工藝（ SLA）的基本原理、主要優(yōu)點和缺點基本原理： 液槽中盛滿光敏樹脂，氦 - 鎘激光器或氬離子激光器發(fā)出的紫外激光束，在控制系統(tǒng)的的控制下

7、按零件的各分層截面信息在光敏樹脂表面進行逐點掃描，使被掃描區(qū)域的樹脂薄層產生光聚合反應而固化，形成零件的一個薄層。一層固化完畢后，工作臺下移一個層厚的距離，以使在原先固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹脂，刮板將粘度較大的樹脂液面刮平，然后進行下一層的掃描加工，新固化的一層牢固地粘接在前一層上，如此重復直至整個零件制造完畢，得到一個三維實體原型。當實體原型完成后，首先將實體取出，并將多余的樹脂排凈；之后去掉支撐，進行清洗，然后再將實體原型放在紫外激光下整體后固化優(yōu)點 ; （ 1）成型過程自動化程度高。（ 2）尺寸精度高。 （ 3）優(yōu)良的表面質量。 （ 4）可以制作結構十分復雜、尺寸比較精細的模

8、型。 （ 5）可以直接制作面向熔模精密鑄造的具有中空結構的消失型。 （ 6）制作的原型可以一定程度地替代塑料件。缺點：（ 1）成型過程中伴隨著物理和化學變化，制件較易彎曲，需要支撐，否則會引起制件變形（ 2）液態(tài)樹脂固化后的性能尚不如常用的工業(yè)塑料，一般較脆，易斷裂。（ 3）設備運轉及維護費用較高（ 4）使用的材料較少（ 5）液態(tài)樹脂有一定的氣味和毒性, 并且需要避光保存（ 6）有時需要二次固化。10. 光掩膜法成型技術.基本原理：同SLA一樣，該系統(tǒng)同樣利用紫外線來固化光敏樹脂，但光源和具體的工藝方法與SLA 不同，曝光是采用光學掩模技術，電子成像系統(tǒng)先在一塊特殊玻璃上通過曝光和高壓充電過程

9、產生與截面形狀一致的靜電潛像，并吸附上碳粉形成截面形狀的負像，接著以此為“底片”，用強紫外線燈對涂覆的一層光敏樹脂同時進行曝光固化，把多余的樹脂吸附走以后，用石蠟填充截面中的空隙部分，接著用銑刀把這個截面修平，在此基礎上進行下一個截面的固化優(yōu)點：（ 1）不需要設計支撐結構（2）零件的成型速度不受復雜程度的影響，只與體積有關（ 3）精度高（ 4）最適合制作多件原型，制作過程中可以隨意選擇不同零件的制作次序（ 5）模型內應力小、變形小，適合制作大型件（6）制作過程中如發(fā)現(xiàn)錯誤，可以把錯誤層銑掉，重新制作此層缺點：（ 1）樹脂與石蠟的浪費比較大，且工序復雜（2）設備占地大，噪聲大，維護費用昂貴（ 3

10、）可選材料少，使用材料有毒，且需密封避光保存（4）制作過程中，感光過度會使樹脂材料失效（5）后處理過程需要除蠟11. 熔融沉積成型工藝的特點優(yōu)點： 1 由于采用了熱熔擠壓頭的專利技術，使整個系統(tǒng)構造原理和操作簡單，維護成本低， 系統(tǒng)運行安全。 2 可以使用無毒的原材料， 設備系統(tǒng)可在辦公環(huán)境中安裝使用。 3 有蠟成型的零件原型， 可以直接用于熔模鑄造。 4 可以成型任意復雜程度的零件， 常用于成型具有很復雜的內腔、 孔等零件。 5 原材料在成型過程中無化學變化， 制件的翹曲變形下。 6 原材料利用率高，且材料壽命長。7 支撐去除簡單，無需化學清洗，分離容易。8 可直接制作彩色原型。缺點： 1

11、成型件的表面有較明顯的條紋。2 沿成型軸垂直方向的強度比較弱。3 需要設計與制作支撐結構。4 需要對整個截面進行掃描涂覆，成型時間較長。5 原材料價格昂貴。12. 新型熔融沉積快速成型工藝 (FDM)設備采用了雙噴頭，這樣做的好處雙噴頭優(yōu)點：節(jié)省材料成本和提高沉積效率，還可以靈活地選擇具有特殊性能的支撐材料，以便于后處理過程中支撐材料的去除13. SLS、 SLA；兩者有什么異同？SLS 工藝是利用粉末材料（金屬粉末或非金屬粉末）在激光照射下燒結的原理，在計算機控制下層層堆積成型。SLS 的原理與SLA 十分相像，主要分別在于所使用的材料及其形狀不同。SLA 所用的材料是液態(tài)的紫外線光敏可凝固

12、樹脂，而 SLS 則使用粉狀的材料。14. 粉末激光燒結工藝的特點優(yōu)點： 1 可采用多種材料 2 可制造多種原型 3 高精度 4 無需支撐結構 5 材料利用率高缺點 :1表面粗糙2 燒結過程揮發(fā)異味氣體3 有時需要比較復雜的輔助工藝。15. 三維噴涂粘結快速成型工藝對粉末材料的基本要求有哪些？對粉末材料基本要求： 1 顆粒小， 尺度均勻。 2流動性好， 確保供粉系統(tǒng)不堵賽。3 熔滴噴射沖擊時不產生凹坑、濺散和空洞等。4與粘接劑作用后固化迅速。16. 激光束、電子束、離子束和高壓水射流等高能量密度的束流，通常具有哪些常規(guī)加工方法無可比擬的優(yōu)點？高能束優(yōu)點： 1 能量密度極高，可以實現(xiàn)厚板的深穿透加工、焊接和切割，一次可焊透 300mm 厚的鋼板 2 可聚焦成極細的束流，達到微米級的焦點，用于制造微孔結構和精密刻蝕。 3 可超高高速掃描（速度達 900m/s），實現(xiàn)超高速加熱和超高速冷卻（冷卻速度達到104/s ），可以進行材料表面改性和非晶體態(tài)化，實現(xiàn)新型超細、超薄、超純材料的合成和金屬基復合材料的制備。 4 能量密度可在很大范圍內進行調節(jié)，束流受控偏轉柔性好， 可進行全方位加工。 5 適合于金屬、 非金屬材料加工， 可實現(xiàn)高質量、高精度、高效率和高經(jīng)濟性加工。.17. 高能束熔覆技術高能束流加工技術是利用激光束、 電子束、離子束和高壓水射流