增材制造試題

增材制造技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)（1）自由成型制造;（2）制造過程迅速;（3）增加式和數(shù)字化驅(qū)動(dòng)成型方式;（4）突出的經(jīng)濟(jì)效益；（5）廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。增材制造技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀外國發(fā)展現(xiàn)狀1歐美發(fā)達(dá)國家紛紛擬定了發(fā)展和推動(dòng)增材制造技術(shù)的國家戰(zhàn)略和規(guī)劃，增材制造技術(shù)已碰到政府、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)和媒體的廣泛關(guān)注。2德國建立了直接制造研究中心，法國增材制造的專項(xiàng)協(xié)會(huì)致力于增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究。西班牙啟動(dòng)了一項(xiàng)發(fā)展增材制造技術(shù)的專項(xiàng)，研究內(nèi)容包括增材制造共性技術(shù)、資料、技術(shù)交流及商業(yè)模式等四方面內(nèi)容。澳大利亞、日本等國已經(jīng)開始將其運(yùn)用到航空領(lǐng)域，制造精巧部件。對于企業(yè)而言：以迅速成型技術(shù)為主的增材制造設(shè)備已發(fā)展20多年，大量的增材制造裝備的有名企業(yè)迅速發(fā)展，其中以3DSystems企業(yè)為代表，發(fā)展的SLA、SLS及3DP裝備都備受矚目。美國Stratasys企業(yè)率先推出FDM裝備，實(shí)行Dssignjet3D和DssignjetColor3D兩款產(chǎn)品。除了以上擁有代表性的外，還有LENS裝備生產(chǎn)商、SLM裝備生產(chǎn)商英國MIT企業(yè)國內(nèi)：我國增材制造技術(shù)研究已經(jīng)經(jīng)歷20多年，以華科、西安交大、清華等大學(xué)為代表的科研院所睜開了多項(xiàng)技術(shù)研究，其中涉及航空、汽車、生物、電子等各個(gè)行業(yè)。西安交大：從1993年開始發(fā)展SLA技術(shù)研究，到現(xiàn)在已經(jīng)有了成套的技術(shù)設(shè)備華科:睜開LOM技術(shù)，以及SLS\SLM技術(shù)，并且已經(jīng)開發(fā)出相應(yīng)的成套設(shè)備，且已經(jīng)投入到市場使用。清華大學(xué)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(lǐng)域，制造精巧的成型技術(shù)。經(jīng)過多年研究，我國增材制造技術(shù)獲取飛快發(fā)展，精度等到極大提高。增材制造技術(shù)的發(fā)展趨勢。（1）從迅速原型與翻模制造向零部件直接制造轉(zhuǎn)變（2）學(xué)科交織交融，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)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）成型資料開發(fā)及其系列化、標(biāo)準(zhǔn)化增材制造技術(shù)面對的挑戰(zhàn)（1）進(jìn)度控制技術(shù)；（2高效制造技術(shù);（3）復(fù)合資料部件增材制造技術(shù)。增材制造技術(shù)面對的倫理安全問題。（1）增材制造技術(shù)制造槍支。經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)下載槍支設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，借助增材成型工藝制造出來；（2）增材成型技術(shù)克隆人體器官。箔材粘結(jié)工藝的原理它由計(jì)算機(jī)、原資料儲(chǔ)藏及送進(jìn)機(jī)構(gòu)、熱粘壓機(jī)構(gòu)、切割系統(tǒng)（激光或切刀）、可起落工作臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)架等組成。計(jì)算機(jī)用于接收和儲(chǔ)藏工件的三維模型，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。原資料儲(chǔ)藏及送進(jìn)機(jī)構(gòu)將存于其中的原資料（如底面有熱熔膠和增加劑的紙或塑料薄膜）漸漸送至工作臺(tái)的上方。熱粘壓機(jī)構(gòu)將一層層資料粘接在一起。切割系統(tǒng)依照計(jì)算機(jī)提取的橫截面輪廓線，逐一在工作臺(tái)上方的資料上切割出輪廓線，并將無輪廓區(qū)切割成小方網(wǎng)格以便在成型此后能剔除廢料。網(wǎng)格的大小依照被成型件的形狀復(fù)雜程度選定，網(wǎng)格越小，越簡單剔除廢料，但切割網(wǎng)格開銷的時(shí)間較長，否則反之?？善鹇涔ぷ髋_(tái)支撐成型的工件，并在每層成型此后，降低一個(gè)資料厚度（平時(shí)為），以便送進(jìn)、粘合和切割新的一層資料。數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令，控制資料的送進(jìn)，爾后棧和、切割，最后形成三維工作原件。紙材粘結(jié)工藝（16頁）紙材粘接工藝過程大體分為前辦理、疊層和后辦理三個(gè)主要階段。前辦理過程：（1）CAD模型及STL文件；（2）三維模型的切片辦理；分層疊加過程：（1）紙材粘接工藝參數(shù)（2）原型制造過程1）基底制作2）原型制作后辦理過程：（1）余料去除將成型過程中產(chǎn)生的廢料、支撐構(gòu)造與工件分別（2）后置辦理使原型表面狀況或機(jī)械強(qiáng)度等方面完好滿足最后需要，保證其尺寸牢固性及進(jìn)度等方面的要求。塑料薄膜粘結(jié)工藝的優(yōu)點(diǎn)。（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(nèi)辦公室環(huán)境使用；（4）設(shè)備牢固耐用，保護(hù)成本低；（5）成本廉價(jià)。光固化迅速成型工藝（SLA）的基根源理、主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)基根源理：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)的的控制下按部件的各分層截面信息在光敏樹脂表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，使被掃描地域的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)而固化，形成部件的一個(gè)薄層。一層固化達(dá)成后，工作臺(tái)下移一個(gè)層厚的距離，以使在本來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，爾后進(jìn)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，這樣重復(fù)直至整個(gè)部件制造達(dá)成，獲取一個(gè)三維實(shí)體原型。當(dāng)實(shí)體原型達(dá)成后，第一將實(shí)體取出，并將節(jié)余的樹脂排凈；此后去掉支撐，進(jìn)行沖刷，爾后再將實(shí)體原型放在紫外激光下整體后固化優(yōu)點(diǎn)；（1）成型過程自動(dòng)化程度高。（2）尺寸精度高。（3）優(yōu)異的表面質(zhì)量。（4）可以制作構(gòu)造十分復(fù)雜、尺寸比較精巧的模型。（5）可以直接制作面向熔模精巧鑄造的擁有中空構(gòu)造的消失型。（6）制作的原型可以必然程度地取代塑料件。缺點(diǎn)：（1）成型過程中陪同著物理和化學(xué)變化，制件較易波折，需要支撐，否則會(huì)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(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及保護(hù)開銷較高（4）使用的資料較少（5）液態(tài)樹脂有必然的氣味和毒性，并且需要避光保存（6）有時(shí)需要二次固化。光掩膜法成型技術(shù)基根源理：同SLA同樣，該系統(tǒng)同樣利用紫外線來固化光敏樹脂，但光源和詳盡的工藝方法與SLA不同樣，曝光是采用光學(xué)掩模技術(shù)，電子成像系統(tǒng)先在一塊特別玻璃上通過曝光和高壓充電過程產(chǎn)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(fù)像，接著以此為“底片”，用強(qiáng)紫外線燈對涂覆的一層光敏樹脂同時(shí)進(jìn)行曝光固化，把節(jié)余的樹脂吸附走今后，用白臘填充截面中的空隙部分，接著用銑刀把這個(gè)截面修平，在此基礎(chǔ)進(jìn)步行下一個(gè)截面的固化優(yōu)點(diǎn)：（1）不需要設(shè)計(jì)支撐構(gòu)造（2）部件的成型速度不受復(fù)雜程度的影響，只與體積有關(guān)（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樣部件的制作次序（5）模型內(nèi)應(yīng)力小、變形小，適合制作大型件（6）制作過程中如發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，可以把錯(cuò)誤層銑掉，重新制作此層缺點(diǎn)：（1）樹脂與白臘的浪費(fèi)比較大，且工序復(fù)雜（2）設(shè)備占地大，噪聲大，維護(hù)開銷昂貴（3）可選資料少，使用資料有毒，且需密封避光保存（4）制作過程中，感光過分會(huì)使樹脂資料無效（5）后辦理過程需要除蠟熔融積聚成型工藝的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1由于采用了熱熔擠壓頭的專利技術(shù)，使整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)造原理和操作簡單，保護(hù)成本低，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)安全。2可以使用無毒的原資料，設(shè)備系統(tǒng)可在辦公環(huán)境中安裝使用。3有蠟成型的部件原型，可以直接用于熔模鑄造。4可以成型隨意復(fù)雜程度的部件，常用于成型擁有很復(fù)雜的內(nèi)腔、孔等部件。5原資料在成型過程中無化學(xué)變化，制件的翹曲變形下。6原資料利用率高，且資料壽命長。7支撐去除簡單，無需化學(xué)沖刷，分別簡單。8可直接制作彩色原型。缺點(diǎn)：1成型件的表面有較明顯的條紋。2沿成型軸垂直方向的強(qiáng)度比較弱。3需要設(shè)計(jì)與制作支撐構(gòu)造。4需要對整個(gè)截面進(jìn)行掃描涂覆，成型時(shí)間較長。5原資料價(jià)格昂貴。新式熔融積聚迅速成型工藝（FDM）設(shè)備采用了雙噴頭，這樣做的好處雙噴頭優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約資料成本和提高積聚效率，還可以靈便地選擇擁有特別性能的支撐資料，以便于后辦理過程中支撐資料的去除SLS、SLA；兩者有什么異同SLS工藝是利用粉末資料（金屬粉末或非金屬粉末）在激光照射下燒結(jié)的原理，在計(jì)算機(jī)控制基層層積聚成型。SLS的原理與SLA十分相像，主要分別在于所使用的資料及其形狀不同樣。SLA所用的資料是液態(tài)的紫外線光敏可凝固樹脂，而SLS則使用粉狀的資料。粉末激光燒結(jié)工藝的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1可采用多種資料2可制造多種原型3高精度4無需支撐構(gòu)造5資料利用率高缺點(diǎn):1表面粗糙2燒結(jié)過程揮發(fā)異味氣體3有時(shí)需要比較復(fù)雜的輔助工藝。三維噴涂粘結(jié)迅速成型工藝對粉末資料的基本要求有哪些對粉末資料基本要求：1顆粒小，尺度均勻。2流動(dòng)性好，保證供粉系統(tǒng)不堵賽。3熔滴發(fā)射沖擊時(shí)不產(chǎn)生凹坑、濺散和空洞等。4與粘接劑作用后固化迅速。激光束、電子束、離子束和高壓水射流等高能量密度的束流，平時(shí)擁有哪些老例加工方法無可比較的優(yōu)點(diǎn)高能束優(yōu)點(diǎn)：1能量密度極高，可以實(shí)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(xì)的束流，達(dá)到微米級的焦點(diǎn)，用于制造微孔結(jié)構(gòu)和精巧刻蝕。3可超高高速掃描（速度達(dá)900m/s），實(shí)現(xiàn)超高速加熱和超高速冷卻（冷卻速度達(dá)到104°C/s），可以進(jìn)行資料表面改性和非晶體態(tài)化，實(shí)現(xiàn)新式超細(xì)、超薄、超純資料的合成和金屬基復(fù)合資料的制備。4能量密度可在很大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)治，束流受控偏轉(zhuǎn)柔性好，可進(jìn)行全方向加工。5適合于金屬、非金屬資料加工，可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高精度、高效率和高經(jīng)濟(jì)性加工。高能束熔覆技術(shù)高能束流加工技術(shù)是利用激光束、電子束、離子束和高壓水射流等高能