《減材制造與增材制造》課件模板

【Applicabletolecturetrainingworkreport】減材制造與增材制造減材制造與增材制造12航空制造業(yè)特點(diǎn)航空增材制造分析目錄1航空制造業(yè)特點(diǎn)1.0引言

對于一個國家來說，航空航天工業(yè)是制造業(yè)最為重要的組成部分之一，也是科技含量最高的制造領(lǐng)域之一，體現(xiàn)了國防科技工業(yè)現(xiàn)代化水平和國家現(xiàn)代制造業(yè)實(shí)力，在國防現(xiàn)代化和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著舉足輕重的作用。

為了對所加工零件有更深入的了解，現(xiàn)對其進(jìn)行分析。航空制造業(yè)總體特點(diǎn)帶筋件的分析自由曲面構(gòu)件特點(diǎn)1.1航空制造業(yè)總體特點(diǎn)大量采用自由曲面形式16

從形式的角度，為了到良好的氣動性能，結(jié)構(gòu)上大量采用自由曲面形式，其準(zhǔn)確成型難度較大。

我們在鈑金車間參觀了部分軍機(jī)的鈑金復(fù)雜曲面的成型過程2.1航空制造業(yè)總體特點(diǎn)較多形成各種復(fù)雜型腔26某型戰(zhàn)斗機(jī)構(gòu)件型腔圖

從外觀的角度，為了減輕結(jié)構(gòu)重量并增強(qiáng)結(jié)構(gòu)性能，在飛行器構(gòu)件設(shè)計(jì)時應(yīng)進(jìn)行等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，其直接結(jié)果就是往往需要在結(jié)構(gòu)上形成各種復(fù)雜型腔，其中型腔靠近外形的槽腔常為直紋曲面，而且具有復(fù)雜的槽腔、筋條、凸臺和減輕孔等特征。

我們在數(shù)控加工車間參觀了我國某大型運(yùn)輸機(jī)的翼肋成型及殲擊機(jī)的機(jī)翼構(gòu)件成型過程。2.1航空制造業(yè)總體特點(diǎn)大量采用整體構(gòu)件36

隨著航空制造工業(yè)的快速發(fā)展，由于現(xiàn)代飛機(jī)性能要求和設(shè)計(jì)水平不斷提高，為了進(jìn)一步提升結(jié)構(gòu)效率，大型航空整體結(jié)構(gòu)件逐漸替代了傳統(tǒng)的螺栓連接和鉚接的飛機(jī)組合件，且使用整體制造水平的普遍提升，使得整體結(jié)構(gòu)件成為廣泛采用的主要承力構(gòu)件。

相對于傳統(tǒng)拼接的結(jié)構(gòu)，它不但可減少零件數(shù)目，降低結(jié)構(gòu)重量，而且接縫少，密封性好，裝配簡單，使飛機(jī)等的結(jié)構(gòu)效率和可靠性成倍甚至數(shù)十倍地提高。2.1航空制造業(yè)總體特點(diǎn)制造過程中材料去除率大46

為了降低飛機(jī)等飛行器的自身結(jié)構(gòu)重量，增大攜帶負(fù)載的能力和實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的飛行距離，飛行器制造過程中其航空整體結(jié)構(gòu)件由整塊大型毛坯直接“掏空”加工而成，其通常去除量能達(dá)到70%，加工周期長。

美國的F-22飛機(jī)中尺寸最大的Ti6Al4V鈦合金整體加強(qiáng)框，所需毛坯模鍛件重達(dá)2796千克，而實(shí)際成形零件重量不足144千克，材料的利用率不到4.90%。2.1航空制造業(yè)總體特點(diǎn)加工變形問題嚴(yán)重56

從加工產(chǎn)品的良品率的角度，飛行器上的結(jié)構(gòu)件往往由于其設(shè)計(jì)水平較高而加工變形問題嚴(yán)重，影響加工效率，而當(dāng)面臨如尺寸大、材料去除率高、剛性差等特點(diǎn)時，這些問題更更加凸顯，當(dāng)工件從夾具上取下后，往往產(chǎn)生彎曲、扭曲、彎扭組合等加工變形，使零件難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。由于不同飛機(jī)結(jié)構(gòu)件采用不同材料毛坯和不同加工方式，它們產(chǎn)生變形的方式與程度也不盡相同。

我國中航工業(yè)集團(tuán)民用飛機(jī)轉(zhuǎn)包合作生產(chǎn)中，飛機(jī)座艙前、后側(cè)骨架數(shù)控加工后會發(fā)生彎曲變形．整體梁、接頭等加工后出現(xiàn)彎曲和扭轉(zhuǎn)變形。2.1航空制造業(yè)總體特點(diǎn)性能要求較高66加工精度形位精度重量控制使用壽命2.2鋁合金的在飛行器上的應(yīng)用

近年來，隨著航空材料的快速發(fā)展，鈦合金、鋁合金和復(fù)合材料成為航空整體結(jié)構(gòu)件的主要結(jié)構(gòu)材料，且在戰(zhàn)斗機(jī)等高機(jī)動性飛行器中所占比重越來越大，但是航空鋁合金仍然是應(yīng)用最為廣泛的金屬材料，尤其是在民用大飛機(jī)中更是如此。在各種民用大飛機(jī)系列機(jī)型中，鋁合金使用量基本在70%以上，其中，波音747中的鋁合金使用量高達(dá)到81%，有＂空中巨無霸＂之稱的A380飛機(jī)的結(jié)構(gòu)材料中鋁合金占66%。其中，鋁合金主要用來制作航空航天產(chǎn)品的受力結(jié)構(gòu)件，如隔框、大梁、翼肋、巧條、起落架等零件。

從制造的角度，模鍛件和預(yù)拉伸板材是鋁合金整體結(jié)構(gòu)件毛坯材料的兩種主要形式。隨著金屬板制造水平的提高，平面類整體結(jié)構(gòu)件、板、框、肋、梁的鋁合金零件已普遍采用預(yù)拉伸板，在沈飛車間中也大量使用。

預(yù)拉伸板材通過在專用板材拉伸機(jī)上預(yù)先給材料少量的塑性變形，改變板材內(nèi)部原有應(yīng)力分布狀態(tài)，減小與均勻化內(nèi)部固有應(yīng)力狀態(tài)。航空鋁合金超厚板（>40mm）是一種用量較大，需要采用先進(jìn)加工技術(shù)的新型關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料。如德國生產(chǎn)的厚280mm，長20mm的鋁合金預(yù)拉伸板材，由其制造的整體結(jié)構(gòu)件壁厚為2-3ｍｍ，廣泛應(yīng)用于波音軍事運(yùn)輸機(jī)C-17和波音777、737飛機(jī)上。2.3帶筋件的總體特點(diǎn)分析結(jié)構(gòu)常見：從工藝知識、編程經(jīng)驗(yàn)、形狀的角度分析飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中的筋這類形狀零件，可得知，筋是飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中最常見的形狀之一。綜合性強(qiáng)：

筋通常起提高結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度的作用，也有部分筋有一些特殊的功用。其形狀是由結(jié)構(gòu)件本身的設(shè)計(jì)，以及工藝等諸多因素決定的。薄壁結(jié)構(gòu)：由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件本身要求零件在保證強(qiáng)度的情況下盡可能輕，因而通常情況下筋的寬度只有3-4mm，屬于薄壁結(jié)構(gòu)。種數(shù)豐富：飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中的筋形狀各異，數(shù)量多，常位于槽腔、輪廓之間或槽腔內(nèi)部01課題目的2.3帶筋件的總體特點(diǎn)分析拓?fù)溥叄?，指筋邊2，由主拓?fù)涿媾c側(cè)拓?fù)涿嫦嘟坏膬蓷l凸邊列組成，3，筋頂面加工刀軌計(jì)算的原始驅(qū)動幾何元素，也是筋特征合并的依據(jù)）主拓?fù)涿妫?，指筋頂面，2，通常由平面、圓柱面或自由曲面組成，3，筋特征的主要加工區(qū)域約束面：1，約束面為筋兩端的端面2，約束面通常為槽腔的側(cè)壁面，一般為一些平面或直紋面3，常常需要單獨(dú)進(jìn)行加工側(cè)拓?fù)涿妫?，指筋的側(cè)面2，通常由平面、圓柱面或曲面組成3，構(gòu)成槽腔側(cè)面、或輪廓側(cè)面，其加工受到所處部位的影響筋底面：1，筋的底面2，通常多為平面3，筋底面在筋的側(cè)面加工中限定了筋側(cè)面加工的范圍特征2.3帶筋件的分析加工內(nèi)容151)頂面的加工

筋特征都需要加工筋頂部分 1，筋特征加工中最主要的部分， 2，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件筋特征的數(shù)控編程中編

程占很大的比例。 3，是筋特征加工中情況最多，工藝最

復(fù)雜的部分。2)約束面的加工

在一部分筋中，存在約束面需要單獨(dú)加

工， 1，為了精加工約束面 2，在筋頂面上加工出足夠的空間，為

之后筋頂面加工的進(jìn)刀做準(zhǔn)備。3)筋側(cè)面的加工

往往在銑槽腔內(nèi)壁面或銑輪廓面時順帶

完成 (只有在開口筋或獨(dú)立筋中，若筋的強(qiáng)

度不夠，筋的側(cè)面才需要單獨(dú)加工)。2.3帶筋件的分析筋加工順序的安排252.3帶筋件的分析

通常情況下，一般先加工約束面，后加工筋側(cè)面。選用這個加工順序理由是：如圖所示，在筋頂面加工中，若約束面未加工完成，則當(dāng)?shù)毒咦叩娇拷s束面的位置，由于約束面處還存在粗加工余量，將導(dǎo)致銑刀側(cè)面突然出現(xiàn)大的切削量，刀具易損。所以，此類情況，通常都是先加工約束面，再加工筋頂面.

筋側(cè)面的加工，一般都在加工筋頂面之后。由于筋是一類薄壁結(jié)構(gòu)，筋的寬度通常只有3～4mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于筋的長度和高度。在筋頂面、約束面和側(cè)面的加工中，筋頂面的加工最易發(fā)生變形。為了防止頂面加工時發(fā)生大的變形，通常在筋的側(cè)面還未加工，還留有粗加工余量，即筋的寬度方向上還有一定厚度時，先將筋頂部分加工完成，之后再加工筋的側(cè)面。2.3帶筋件的分析筋頂面對筋加工的影響35頂面的加工，主要受筋頂面各面類型的影響，通常需要考慮有如下一些通用的原則：（1）爬坡原則：盡量實(shí)現(xiàn)從筋頂面較低處向筋頂面較高處進(jìn)行加工，方便排屑，減少刀具摩損。平底刀側(cè)刃加工，適合自下往上加工零件，當(dāng)運(yùn)動軌跡自上往下時，刀具底部將參與切削，而平底刀底部的切削能力較弱，容易損傷刀具和工件。（2）小坡度下滑原則：當(dāng)筋頂面加工不可避免的要從筋頂面較低處向較高處加工時，盡量使下滑坡度較小的方向?yàn)榧庸し较颉＃?）刀軌應(yīng)避免位于筋頂中線上：當(dāng)?shù)毒咧行奈挥诒患庸そ铐數(shù)闹芯€上時，加工時震動大，故刀軌最好偏移一個距離，保證切削時的平穩(wěn)性。（4）開敞性原則：從無干涉部位進(jìn)刀進(jìn)行加工。在不考慮過渡圓弧面的情況下，根據(jù)筋頂面類型的不同，如圖2-7所示，筋分為如下3種情況：a）平頂筋；b）斜頂筋；c）曲頂筋。2.3帶筋件的分析筋兩端連接支撐情況對筋加工的影響45

筋是一類薄壁結(jié)構(gòu)，其兩端是否有連接支撐，影響筋強(qiáng)度的大小，也影響筋的加工，尤其對筋側(cè)面的加工影響較大。為防止筋側(cè)面加工時發(fā)生大的變形，工藝員必須根據(jù)筋兩端連接支撐情況的不同，采用不同的加工工藝方案。根據(jù)筋兩端是否有連接支撐，可將筋分為下列3種類型：（a）筋兩端都有連接支撐。在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中，此類筋最多，它一般位于槽腔之間或處于輪廓上，兩端都與其它筋或其它特征相交，強(qiáng)度相對較大。（b）筋一端無連接支撐。該類筋又稱開口筋，其一端與其它特征相交，另一端無連接。（c）筋兩端都無連接支撐。該類筋又稱獨(dú)立筋，通常位于槽腔內(nèi)部，不與槽腔壁面相交。在民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中，此類筋還常分布于輪廓上，成耳片狀，又稱耳片筋。2.3帶筋件的分析筋所處位置情況的不同對筋加工的影響55位于外輪廓上的筋的加工和在結(jié)構(gòu)件內(nèi)部的筋的加工有所不同。輪廓上的筋的加工，除了受筋自身類型、形狀的影響，通常還受裝夾方案、工藝凸臺位置以及輪廓面精度要求等因素的影響。按筋在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中的位置的不同，如圖，可分為下列3種情況：a）筋在槽之間b）筋在槽之內(nèi)c）筋在輪廓上2.4自由曲面設(shè)計(jì)

隨著現(xiàn)代科技及工業(yè)的發(fā)展，自由曲面已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，大到汽車外形，飛機(jī)機(jī)身，船舶船體，小到電話機(jī)座等，因此，如何精確、高效地設(shè)計(jì)和制造自由曲面件成為必須解決的問題。由于自由曲面一般比較復(fù)雜，計(jì)算比較繁瑣，程序段很多，用手工編程是難以完成的，應(yīng)盡可能采用自動編程。自動編程時，程序員根據(jù)零件圖樣和工藝要求，使用相關(guān)CAD/CAM軟件，先用CAD功能模塊進(jìn)行建模，然后利用CAM模塊產(chǎn)生刀具路徑，進(jìn)而用后置處理程序產(chǎn)生數(shù)控程序，可以通過軟件傳給數(shù)控機(jī)床，完成自由曲面的加工。如何更好應(yīng)對上述制造要求2航空增材制造分析3.1增材技術(shù)概述3.2我國的應(yīng)用情況3.3發(fā)展歷史3.4技術(shù)特點(diǎn)3.5增材技術(shù)的種類及介紹3.6發(fā)展方向3.1增材技術(shù)概述

增材制造(additivemanufacturing，AM)技術(shù)是通過CAD設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采用材料逐層累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，其基本原理是離散-堆積原理。

自20世紀(jì)80年代末，增材制造技術(shù)逐步發(fā)展，期間也被稱為“材料累加制造”(materialincreasemanufacturing)、“快速原型”(rapidprototyping)、“分層制造”(1ayeredmanufacturing)、“實(shí)體自由制造”(solidfree-formfabrication)、“3D打印技術(shù)”(3Dprinting)等，名稱各異的叫法，分別從不同側(cè)面表達(dá)了該制造技術(shù)的特點(diǎn)。該技術(shù)源于20世紀(jì)80年代的美國，它是將表面工程、材料工程、數(shù)字建模、自動化控制等多項(xiàng)前沿技術(shù)相結(jié)合而形成的新興制造技術(shù)，被英國雜志《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》譽(yù)為“制造業(yè)的革命！”3.1增材技術(shù)概述

在航空領(lǐng)域使用較多的高性能大型金屬構(gòu)件的激光增材制造，指的是通過長期激光逐點(diǎn)掃描、逐線搭接、逐層熔化凝固堆積（增材制造），實(shí)現(xiàn)三維復(fù)雜零件的“近凈成形”。實(shí)際上是激光超常冶金／快速凝固高性能“材料制備”與大型復(fù)雜構(gòu)件逐層增材“直接制造”的一體化過程（即材料制備／零件成形一體化、成形／控性一體化）。3.2我國的應(yīng)用情況

我國該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用道路上較為突出，目前應(yīng)用的型號有如下所示 1，在民用飛機(jī)上，C919大飛機(jī)駕駛艙玻璃窗框架和緣條零件. 2，在軍用飛機(jī)上，艦載戰(zhàn)斗機(jī)-殲15，多用途戰(zhàn)斗轟炸機(jī)殲-16，隱形戰(zhàn)

斗機(jī)殲20，隱形戰(zhàn)斗機(jī)殲-31，運(yùn)-20大型運(yùn)輸機(jī)。3.3發(fā)展歷史

目前，該技術(shù)正在歐美掀起如火如荼的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展熱潮，并已廣泛應(yīng)用于創(chuàng)意設(shè)計(jì)、醫(yī)療保健、航空航天、汽車制造、模具制作、影視教育等。其發(fā)展過程中的重大事件發(fā)生時間如下所示：1995中國提出技術(shù)構(gòu)想1978美國提出技術(shù)構(gòu)想2000AMS4999美國裝機(jī)工程應(yīng)用F-22和F/A-l8E/F2012電子束熔絲成形J-152007中國裝機(jī)工程應(yīng)用c9192013電子束熔絲成形F-351978美國聯(lián)合技術(shù)研究心提出并被命名為“激光逐層上釉”工藝。實(shí)際上早在１９７８年美國聯(lián)合技術(shù)研究中心就已提出并被命名為“激光逐層上釉”工藝，提出通過激光熔化／快速凝固逐層堆積原理制造致密金屬構(gòu)件的技術(shù)思路，雖然當(dāng)時已明確指出了現(xiàn)代金屬件激光增材制造技術(shù)的幾乎全部優(yōu)點(diǎn)，但由于受當(dāng)時工業(yè)激光器功率及數(shù)控技術(shù)水平的限制，該技術(shù)并未立即引起人們的注意。3.3發(fā)展歷史1995西北工業(yè)大學(xué)提出激光增材制造的技術(shù)構(gòu)思。我國開展航空制造領(lǐng)域增材制造技術(shù)和應(yīng)用研究最具代表性的單位主要是西北工業(yè)大學(xué)和北京航空航天大學(xué)。西北工業(yè)大學(xué)于1995年開始在國內(nèi)率先提出以獲得極高(相當(dāng)于鍛件)性能構(gòu)件為目標(biāo)的激光增材制造的技術(shù)構(gòu)思，并在迄今近20年的時間里持續(xù)進(jìn)行了LSF技術(shù)的系統(tǒng)化研究工作，形成了包括材料、工藝、裝備和應(yīng)用技術(shù)在內(nèi)的完整的技術(shù)體系，并在多個型號飛機(jī)、航空發(fā)動機(jī)上獲得了廣泛的裝應(yīng)用。3.3發(fā)展歷史1998激光增材制造構(gòu)件逐步進(jìn)入美軍項(xiàng)目中。MTS公司出資與約翰霍普金斯大學(xué)、賓州州立大學(xué)開展了飛機(jī)機(jī)身鈦合金結(jié)構(gòu)件的激光直接沉積技術(shù)研究，在對鈦合金結(jié)構(gòu)件激光增材制造技術(shù)進(jìn)行了大量研究并取得重要進(jìn)展的基礎(chǔ)上，于1998年成立了專門從事航空鈦合金構(gòu)件激光增材制造技術(shù)工程化應(yīng)用的AeroMet公司。3.3發(fā)展歷史2000美國SAE協(xié)會制定了Ti-6Al-4V合金LSF成形的美國航空材料標(biāo)準(zhǔn)AMS4999。美國SAE協(xié)會于2001年制定了Ti-6Al-4V合金LSF成形的美國航空材料標(biāo)準(zhǔn)AMS4999(該標(biāo)準(zhǔn)在2011年進(jìn)行了修訂AMS499A)，這個事件在全球掀起了金屬零件直接增材制造的第一次熱潮。值得注意的是，在增材制造技術(shù)發(fā)展的早期，美國軍方就已對這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展給予了相當(dāng)?shù)年P(guān)注。3.3發(fā)展歷史2006中航工業(yè)北京航空制造工程研究所開發(fā)了國內(nèi)首臺電子束熔絲沉積成形設(shè)備。中航工業(yè)北京航空制造工程研究所目前開發(fā)的國內(nèi)最大的電子束成形設(shè)備真空室，有效加工范圍1.5mx0.8mx3m,5軸聯(lián)動，雙通道送絲。在此基礎(chǔ)上，研究了TC4,TA15,TC11、TC18,TC21等鈦合金以及A100超高強(qiáng)度鋼的力學(xué)性能。3.3發(fā)展歷史2007我國突破了飛機(jī)鈦合金小型、次承力結(jié)構(gòu)件激光增材制造關(guān)鍵技術(shù)并成功實(shí)現(xiàn)在型號飛機(jī)上的裝機(jī)工程應(yīng)用。北京航空航天大學(xué)與沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所、第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院、沈陽飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)公司、西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)公司等單位長期“產(chǎn)學(xué)研”緊密合作，于2005年突破了飛機(jī)鈦合金小型、次承力結(jié)構(gòu)件激光增材制造關(guān)鍵技術(shù)并成功實(shí)現(xiàn)在型號飛機(jī)上的裝機(jī)工程應(yīng)用，使我國成為當(dāng)時繼美國（2002年）之后國際上第２個實(shí)現(xiàn)激光增材制造鈦合金小型、次承力構(gòu)件實(shí)際裝機(jī)工程應(yīng)用的國家。2008年以來先后在包括Ｃ９１９大型客機(jī)等大飛機(jī)在內(nèi)的多種型號飛機(jī)的研制和生產(chǎn)中工程應(yīng)用。這一可喜突破也使我國成為目前世界上唯一突破飛機(jī)鈦合金大型整體主承力構(gòu)件激光增材制造技術(shù)并裝機(jī)工程應(yīng)用的國家。。3.3發(fā)展歷史2012在我國某型戰(zhàn)機(jī)上試飛，電子束熔絲成形制造的鈦合金零件在國內(nèi)飛機(jī)結(jié)構(gòu)上率先實(shí)現(xiàn)了裝機(jī)應(yīng)用。據(jù)報道稱，為一種艦載戰(zhàn)斗機(jī)。3.3發(fā)展歷史2013裝有電子束熔絲沉積成形鈦合金零件的F-35飛機(jī)已于2013年初試飛。據(jù)報道，裝有電子束熔絲沉積成形鈦合金零件的F-35飛機(jī)已于2013年初試飛。LockheedMartin公司選定了F-35飛機(jī)的襟副翼梁，準(zhǔn)備用電子束熔絲沉積成形代替鍛造，預(yù)期零件成本降低60%。近期，美國Sciaky公司采用EBF3技術(shù)以及與鍛件結(jié)合的組合制造技術(shù)已經(jīng)為LockheedMar-tin公司制造了F-35聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)的垂尾、襟翼副梁，LockheedMartin公司也宣稱，已在F-35II型戰(zhàn)斗機(jī)上應(yīng)用了900多個增材制造的零件。不過，需要指出的是，目前Boeing和LockheedMartin公司在飛機(jī)上裝機(jī)應(yīng)用的增材制造零件主要還是非結(jié)構(gòu)件。3.3發(fā)展歷史3.4技術(shù)特點(diǎn)隨著新軍事變革，航空裝備要滿足空軍戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型和空軍建設(shè)的需求，其制造和維修保障能力必須與時俱進(jìn)，而先進(jìn)的裝備制造和維修技術(shù)則是加快提升國家軍事實(shí)力的重要因素。增材制造技術(shù)以其快速制造的優(yōu)勢，在2014年11月美國防部年會設(shè)備展示會上，增材制造技術(shù)不但有一個專題研討，還在其他多個專題中被提及，由此，其重要地位可見一斑。所制造材料性能優(yōu)異18在航空材料領(lǐng)域，目前已經(jīng)取得了技術(shù)突破，使用微米級別的鈦金屬顆粒，而后均勻打造出產(chǎn)品，其構(gòu)件的承載力等力學(xué)性能就要比其鑄造件強(qiáng)得多。其原因如下：（1）零件具有晶粒細(xì)小、成分均勻、組織致密的快速凝固非平衡組織，綜合力學(xué)性能優(yōu)異。（2）從理論上說，零部件越多越不安全，結(jié)合部通常都是隱患。無縫連接作為增材制造技術(shù)的一大亮點(diǎn)，不僅減少了零部件的數(shù)量，簡化了裝配工作，提高了裝備的生產(chǎn)質(zhì)量，其安全性和可靠性也隨之提高。3.4技術(shù)特點(diǎn)降低設(shè)備的全壽命期成本。28

采用本技術(shù)可以極大降低成本，王明華團(tuán)隊(duì)利用激光快速成形技術(shù)制造出我國自主研發(fā)的大型客機(jī)C919的主風(fēng)擋窗框，在此之前只有歐洲一家公司能夠做，僅每件模具費(fèi)就高達(dá)200萬美元，而利用激光快速成形技術(shù)制作的零件成本不及模具的1/10。且維修方便，基于金屬增材制造的高性能修復(fù)技術(shù)保證航空構(gòu)件的全壽命期的質(zhì)量與成本。3.4技術(shù)特點(diǎn)生產(chǎn)周期短38

傳統(tǒng)的制造工藝相當(dāng)復(fù)雜，增材制造顛覆了傳統(tǒng)制造的生產(chǎn)方式，它是一個材料逐層疊加的過程，這種數(shù)字化制造模式將車、銑、刨、鉗等復(fù)雜工序省去，直接根據(jù)三維模型數(shù)據(jù)生成任何形狀的產(chǎn)品，可以將許多組合部件集為一體，大大降低了制造工藝的復(fù)雜性。

如在C-919的制造中，現(xiàn)在僅需55天，中國就可以“打印出”C-919客機(jī)的主風(fēng)擋整體窗框。

歐洲一家飛機(jī)制造公司表示，他們生產(chǎn)同樣的東西至少要兩年。當(dāng)然，他們使用是傳統(tǒng)的生產(chǎn)飛機(jī)部件的方式。近凈成形，只需一步完成；加工設(shè)計(jì)靈活度高，可以實(shí)現(xiàn)特殊功能零部件的“原位”鑄造等等。這樣就大大降低了制造成本，提高了制造效率與加工質(zhì)量。3.4技術(shù)特點(diǎn)制造裝備簡單。48傳統(tǒng)方法對制造技術(shù)及裝備的要求高，通常需要大規(guī)格鍛坯加工及大型鍛造模具制造、萬噸級以上的重型液壓鍛造裝備，制造工藝相當(dāng)復(fù)雜，生產(chǎn)周期長、制造成本高，例如，傳統(tǒng)飛機(jī)鈦合金大型關(guān)鍵構(gòu)件的制造方法是鍛造和機(jī)械加工，先要熔鑄大型鈦合金鑄錠、鍛造制坯、加工大型鍛造模具，然后再用萬噸級水壓機(jī)等大型鍛造設(shè)備鍛造出零件毛坯，最后再對毛坯零件進(jìn)行大量機(jī)械加工。整個工序下來，耗時費(fèi)力，有的構(gòu)件，光大型模具的加工就要用一年以上的時間，要動用幾萬噸級的水壓機(jī)來工作，甚至還需要輔助設(shè)施。增材制造設(shè)備便于攜帶，甚至可以用于前沿陣地維修保障。增材制造設(shè)備不需要大型的輔助設(shè)備，體積小，占用空間少，設(shè)備移動調(diào)整方便，它可以不受場地和環(huán)境限制，甚至實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程制造。只要有專用設(shè)備和適用的原材料，可以在任何地方實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。3.4技術(shù)特點(diǎn)4.4技術(shù)特點(diǎn)3.4技術(shù)特點(diǎn)通過組合制造技術(shù)改造提升傳統(tǒng)航空制造技術(shù)58

將傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床立式加工設(shè)備進(jìn)行升級，使其能夠采用激光工程化凈成形實(shí)現(xiàn)金屬3D打印。該項(xiàng)目獲得美國制造資助，由Optomec公司牽頭，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)包括MachMotion公司、TechSolve公司、洛克希德丁公司和美國陸軍貝尼特實(shí)驗(yàn)室。該項(xiàng)目通過采用模塊化設(shè)計(jì)方式，嵌入最新的控制系統(tǒng)、軌跡規(guī)劃系統(tǒng)和質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，能將任意的數(shù)控機(jī)床升級使其具備3D打印功能，從而經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)增材和減材制造工藝的結(jié)合。從而經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)增材和減材制造工藝的結(jié)合。該項(xiàng)目證明了美國制造有效加速增材制造技術(shù)向主流制造技術(shù)過渡的使命，這一成果將有望對制造業(yè)產(chǎn)生改變游戲規(guī)則的影響。一臺機(jī)床同時具備增材和減材功能，將極大地影響企業(yè)的加工能力和成本效益。美國制造還將進(jìn)一步討論數(shù)控機(jī)床升級3D打印技術(shù)，并探討在車間集成先進(jìn)增材制造技術(shù)的挑戰(zhàn)機(jī)遇及長期影響。

3.4技術(shù)特點(diǎn)此外，本技術(shù)還可應(yīng)用于機(jī)床的維修等，報廢的零部件或者整機(jī)基本上作為廢品處理，如此連鎖損失，造成了更大的浪費(fèi)。本平臺之LCD技術(shù)是一種激光熔覆仿形修復(fù)技術(shù)，在鋼鐵行業(yè)用處極為廣泛。采用LCD激光熔覆沉積技術(shù)，既能使失效或報廢設(shè)備及零部件重新使用，又可以使新品延長使用壽命，甚至可以多次修復(fù)。據(jù)調(diào)查，寶鋼、鞍鋼、本鋼、首鋼、武鋼、唐鋼、太鋼、攀鋼、包鋼，都對沉積技術(shù)非常感興趣，有的已從中受益。3.4技術(shù)特點(diǎn)可設(shè)計(jì)能力強(qiáng)68可以制造一些過去無法實(shí)現(xiàn)的航空功能結(jié)構(gòu)，顯著提升航空構(gòu)件的效能，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的輕量化、緊湊性和多功能設(shè)計(jì)，AirBus公司通過對飛機(jī)短艙鉸鏈進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，使最終制造的零件減重60%，并解決了原有設(shè)計(jì)所存在的使用過程中高應(yīng)力集中問題。3.4技術(shù)特點(diǎn)材料利用率高78

材料利用率高，美國的F-22飛機(jī)中尺寸最大的Ti6Al4V鈦合金整體加強(qiáng)框，所需毛坯模鍛件重達(dá)2796千克，而實(shí)際成形零件重量不足144千克，材料的利用率不到4.90%，2010年，利用激光直接制造C919達(dá)中央翼根肋，傳統(tǒng)鍛件毛坯重達(dá)1607千克，而利用激光成形技術(shù)制造的精坯重量僅為136千克，節(jié)省了91.5%的材料，并且經(jīng)過性能測試，其性能比傳統(tǒng)鍛件還要好。

另外傳統(tǒng)飛機(jī)制造業(yè)不僅耗時久，而且浪費(fèi)太多材料。一般只有10%的原材料能被利用，剩下的在鑄模、鍛造、切割和拋光工序中就損失了。3.4技術(shù)特點(diǎn)可制造材料種類多88除常見的PLA，ABS等塑料材料外，在金屬方面主要包括鈦合金、鎳基高溫合金、不銹鋼、合金鋼及Ｒｅ等難熔金屬，現(xiàn)在常見的可制造材料為TC4，M100鋼，TA15、TA12鈦合金及Inconel718合金材料。此外進(jìn)行相關(guān)改裝后還可以加工多種有機(jī)材料。3.4技術(shù)特點(diǎn)3.5增材技術(shù)的種類及介紹經(jīng)過短短42年的發(fā)展，其技術(shù)種類因其多種多樣的出發(fā)點(diǎn)而種類繁多，而且，相似于電子行業(yè)的“摩爾定律”在每個月都會新的重大技術(shù)突破，如上個月22日，華中科技大學(xué)的張海鷗教授主導(dǎo)研發(fā)的金屬3D打印新技術(shù)“智能微鑄鍛”，相似于Sciaky的EBAM技術(shù)相似，但是有望改變國際上由西方國家領(lǐng)導(dǎo)的金屬走絲3D打印格局。3.5增材技術(shù)的種類及介紹激光選區(qū)熔化成形技術(shù)是以原型制造技術(shù)為基本原理發(fā)展起來的一種先進(jìn)的激光增材制造技術(shù)。通過專用軟件對零件三維數(shù)模進(jìn)行切片分層，獲得各截面的輪廓數(shù)據(jù)后，利用高能量激光束根據(jù)輪廓數(shù)據(jù)逐層選擇性地熔化金屬粉末，通過逐層鋪粉，逐層熔化凝固堆積的方式，制造三維實(shí)體零件。選區(qū)激光熔化技術(shù)SLM(SelectiveLaserMelting)3.5增材技術(shù)的種類及介紹（1）成型能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能優(yōu)于鑄件的高復(fù)雜性構(gòu)件的直接制造，成形件的復(fù)雜性基本不受限制。加工死角位置可直接成形，避免加工殘留，組件整體成形可減少連接結(jié)構(gòu)數(shù)量，實(shí)現(xiàn)輕量化。可以制造傳統(tǒng)方法無法成形的復(fù)雜零件，對零件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化意義重大。SLM是三維打印家族中，在成形件的復(fù)雜程度方面，名列第一，可完成嵌套性、蜂窩性和三維曲線腔管性結(jié)構(gòu)的成形。選區(qū)激光熔化技術(shù)SLM(SelectiveLaserMelting)3.5增材技術(shù)的種類及介紹（2）精度高，激光選區(qū)熔化成形技術(shù)通常采用粒徑30μm左右的超細(xì)粉末為原材料，圖4為激光選區(qū)熔化成形技術(shù)制造鈦合金零件所使用的TC4超細(xì)球形粉，通常鋪粉厚度＜100μm（最薄鋪粉厚度可達(dá)20μm），每個加工層控制的很薄，可達(dá)到30μm。另外該技術(shù)還使用了光斑很小的激光束，可使成形的零件具有很高的尺寸精度（可達(dá)0.1mm）以及優(yōu)異的表面質(zhì)量（粗糙度Ra可達(dá)30~50μm），圖5為選區(qū)激光熔化成形TC4鈦合金表面形貌。因此該技術(shù)具有精度高、表面質(zhì)量優(yōu)異等特點(diǎn)，制造的零件只需進(jìn)行簡單的噴砂或拋光即可直接使用。由于材料及切削加工的節(jié)省，其制造成本可降低20%~40%，生產(chǎn)周期也將縮短80%。選區(qū)激光熔化技術(shù)SLM(SelectiveLaserMelting)3.5增材技術(shù)的種類及介紹（3）通常成形尺寸較小，只能進(jìn)行單種材料的直接成形，目前成熟的商用化裝備的成形尺寸一般小于300mm。（4）成型效率低，SLM技術(shù)的沉積效率要比LSF技術(shù)低1～2個數(shù)量級，（5）利用率高，材料利用率很高，一般在90%以上，若設(shè)計(jì)和操作得當(dāng)，合格率幾乎為100%。（6）材料上，目前激光增材制造對于鋁、鎂等一類低熔點(diǎn)高活性合金的成熟度還較低，較為成功的案例主要集中于AlSi10Mg合金的SLM成形。AlSi10Mg合金相當(dāng)于我國的ZL104合金。給出了SLM成形AlSi10Mg合金的力學(xué)性能。可以看到，SLM成形AlSi10Mg合金的力學(xué)性能遠(yuǎn)高于鑄造ZL104合金T6態(tài)的力學(xué)性能。這一方面來源于SLM成形過程中AlSi10Mg合金的沉積組織相比鑄態(tài)合金會顯著細(xì)化，同時SLM成形過程中激光多層往復(fù)沉積的再熱處理也使得合金在成形的同時還經(jīng)受了充分的時效處理。（7）成型有保護(hù)氣體，成形環(huán)境一般為真空或保護(hù)氣氛，避免成形件二次污染。（8）成形件的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)高于鑄件，接近鍛件。3.5增材技術(shù)的種類及介紹電子束自由成形制造技術(shù)EBF3(ElectronBeamFreeformFabrication)3.5增材技術(shù)的種類及介紹選區(qū)激光熔化技術(shù)SLM(SelectiveLaserMelting)3.5增材技術(shù)的種類及介紹激光選區(qū)熔化LCD(LaserCladdingDeposition)3.5增材技術(shù)的種類及介紹電子束熔化成形技術(shù)EBM(ElectronBeamMelting)3.5增材技術(shù)的種類及介紹激光立體成形技術(shù)LSF(LaserSolidForming)3.5增材技術(shù)的種類及介紹3.5增材技術(shù)的種類及介紹3.5增材技術(shù)的種類及介紹3.5增材技術(shù)的種類及介紹3.5增材技術(shù)的種類及介紹3.6發(fā)展方向3.6發(fā)展方向多種材料同時制造CC3D公司可以連續(xù)打印多種材料碳纖維芳綸玻璃纖維纖維光學(xué)金屬塑料光纖連續(xù)銅線材料多達(dá)16種不同材料3.6發(fā)展方向完整產(chǎn)品一次性生產(chǎn)3.6發(fā)展方向一次生產(chǎn)完整產(chǎn)品3.6發(fā)展方向世界第三大國防承包商英國的BAE系統(tǒng)公司宣布他們正在開發(fā)一款基于化學(xué)反應(yīng)的Chemputer，這款3D打印機(jī)可以在短短幾天之內(nèi)從無到有“生長”出高度先進(jìn)的定制化無人機(jī)。BAE系統(tǒng)公司投資開發(fā)此項(xiàng)技術(shù)的目的是要在接近戰(zhàn)場的地方迅速建立軍事設(shè)備供給，并克服任何地理、技術(shù)或數(shù)字的劣勢，Chemputer打印無人機(jī)的設(shè)想是功能性強(qiáng)，飛行速度快，超高高度以及快速反應(yīng)，目的是要克服今天的軍事環(huán)境的生產(chǎn)限制。打印產(chǎn)品也不僅僅局限于簡單的產(chǎn)品，而是包括復(fù)雜的電子系統(tǒng)的生產(chǎn)。同時，打印材料是環(huán)保和可回收的，除了打印一架完整的無人機(jī)機(jī)身外，打印機(jī)也可以用于生產(chǎn)大型載人飛機(jī)的部件，這為此項(xiàng)技術(shù)走向民用打開了空間。3.6發(fā)展方向致謝謝謝THANKYOU課程結(jié)束SWOT分析模板SWOT分析是市場營銷管理中經(jīng)常使用的功能強(qiáng)大的分析工具，最早是由美國舊金山大學(xué)的管理學(xué)教授在80年代初提出來的：S代表strength(優(yōu)勢)，W代表weakness(弱勢)，O代表opportunity(機(jī)會)，T代表threat(威脅)。市場分析人員經(jīng)常使用這一工具來掃描、分析整個行業(yè)和市場，獲取相關(guān)的市場資訊，為高層提供決策依據(jù)，其中，S、W是內(nèi)部因素，O、T是外部因素。它在制定公司發(fā)展戰(zhàn)略和進(jìn)行競爭對手分析中也經(jīng)常被使用。SWOT的分析技巧類似于波士頓咨詢（BCG）公司的增長/份額矩陣（TheGrowth/ShareMatrix），什么是SWOT分析內(nèi)部環(huán)境優(yōu)勢Strengths劣勢Weakness機(jī)會Opportunities威脅ThreatsSWOT分析傳統(tǒng)矩陣示意圖外部環(huán)境SWOT行業(yè)分析適用范圍業(yè)務(wù)單元及產(chǎn)品線分析競爭對手分析SWOT企業(yè)自身SBUSWOT分析SWOTSWOT企業(yè)自身SBUSWOT分析主要競爭對手SBUSWOT分析企業(yè)的內(nèi)外部環(huán)境與行業(yè)平均水平進(jìn)行比較當(dāng)選擇行業(yè)領(lǐng)域中只有少數(shù)競爭對手時，可以考慮做SWOT組圖進(jìn)行比較SWOT分析步驟分析環(huán)境因素構(gòu)造SWOT矩陣制定行動計(jì)劃運(yùn)用各種調(diào)查研究方法，分析出公司所處的各種環(huán)境因素，即外部環(huán)境因素和內(nèi)部能力因素。

將調(diào)查得出的各種因素根據(jù)輕重緩急或影響程度等排序方式，構(gòu)造SWOT矩陣。

在完成環(huán)境因素分析和SWOT矩陣的構(gòu)造后，便可以制定出相應(yīng)的行動計(jì)劃。

SW優(yōu)勢與劣勢分析（內(nèi)部環(huán)境分析）提高公司盈利性產(chǎn)品線的寬度產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)品價格產(chǎn)品的可靠性產(chǎn)品的適用性服務(wù)的及時性服務(wù)態(tài)度……競爭優(yōu)勢可以指消費(fèi)者眼中一個企業(yè)或它的產(chǎn)品有別于其競爭對手的任何優(yōu)越的東西。需要注意的是一定要從消費(fèi)者的角度出發(fā)，尋找與競爭者或行業(yè)平均水平比較，公司的產(chǎn)品與服務(wù)有什么優(yōu)勢/劣勢；而不是從公司的角度出發(fā)，衡量企業(yè)的競爭優(yōu)勢。通過一定努力，建立自身競爭優(yōu)勢引起競爭者注意，開始作出反應(yīng)直接進(jìn)攻企業(yè)優(yōu)勢所在，或采取更為有力的策略競爭優(yōu)勢受到削弱，尋找新的策略增強(qiáng)自身競爭優(yōu)勢根據(jù)SW分析，公司建立并維持自身的競爭優(yōu)勢企業(yè)在維持競爭優(yōu)勢過程中，必