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(完整版)智能制造-增材制造技术

原理:增材制造技术是根据CAD/CAM设计,采用逐层累积的
方法制造实体零件的技术,相对于传统的减材制造(切削加工) 技术,它是一种材料累积的制造方法。融合了计算机辅助设计、 材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础,通过软件与数控 系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料,按照挤 压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积,制造出实体物 品的制造技术。
一、起源及原理
原理:其工艺流程一般可分为三维建模、数据分割、打印、后
处理四步。三维建模是3D打印的基础,即在打印之前需在三维软件 中对所制作产品进行建模,因此3D打印需计算机辅助设计(CAD)技术 的参与; 在三维建模完成后,打印机将三维数据分割为二维数据; 通过打印设备逐层进行打印; 打印好的三维产品要经过后处理才能 出厂或使用,后处理工艺一般包括剥离、固化、修整、上色等。
四、国外发展现状
1、德国EOS公司 该公司开发的选区激光烧结(SLS)增材制造装备可成形传
统工艺(注塑、挤塑)难加工的耐高温塑料。利用基于粉材的 激光烧结工艺可成形复杂高精度零部件,力学性能较尼龙 等塑料高出1倍(拉伸强度达95MPa,杨氏模量达4400MPa)
SLS增材制造出的复杂结构件
四、国外发展现状
智能制造
-增材制造技术
目录
1
起源及原理
2
主要方法及优势
3
国内发展现状
4
国外发展现状
5
应用与展望
一、起源及原理
起源:增材制造(Additive Manufacturing,AM)俗称3D打
印(3D printing),该技术诞生于上世纪80年代的美国,又称 “添加制造”技术,是一种快速成型技术,迄今已有30多年的发 展历史。
四、国外发展现状
➢2012年3月,美国白宫宣布振兴美国制造的新举措, 将投资10亿美金帮助美国制造体系的改革,鼓励优 先发展增材制造为代表的数字化制造技术;在全国 范围筹建多个研究所与企业联盟。 ➢英国政府自2011年开始持续增大对增材制造技术的 研发经费,目前已在多个大学建立了增材制造研究 中心。 ➢德国建立了直接制造研究中心,主要研究和推动增 材制造技术在航空航天领域中结构轻量化方面的应 用。 ➢日本一直重视增材制造技术,研制和应用水平走在 了亚洲前列。
2、德国Frauhofer 研究所 2002 年该研究所在激光选区熔化技术方面取得巨大成功,
可一次性地直接制造出完全致密性的零件。利用高亮度激光直 接熔化金属粉末材料,无需粘结剂,由 3D 模型直接成形出与 锻件性能相当的任意复杂结构零件,其零件仅需表面光整即可 使用。
塑料
光固 树脂、骨骼、 化 芯片
国家认可 国家技术发 明奖一等奖 国家技术发 明奖二等奖 C919应用
院士
国内增材制造主要研究机构
三、国内发展现状
1、北航王华明团队 该团队从事高性能金属材料快速凝固激光制备与大型金属构
件激光直接制造技术等方面的研究,以激光为热源,以钛合金粉 末为填充材料,增材制造出航空结构件,其成果在C919上取得了 良好的应用。
基本材料
热塑性塑料、金属粉末、陶瓷 粉末
几乎任何合金
热塑性塑料, 共晶系统 金属、可 食用材料
光硬化树脂(photopolymer)
液态树脂 聚乳酸(PLA)、ABS树脂 金属线、塑料线
纸、金属膜、塑料薄膜
钛合金 Thermoplastic powder
二、主要方法及优势
1.制造复杂物品。(目前已显现) 2.产品多样化不增加成本。 3.生产周期短。(最大的优点) 4.无需采用模具。 5.不占空间、便携制造。(战场、灾区) 6.节省材料 。
SLS
Cast
增材制造大型复杂发动机零部件,不需要模具,避 免组装可一次成型复杂部件,大大提高了工作效率。
三、国内发展现状
➢2013年4月中国科技部最近公布了《国家高技术研究发展计划(863计 划)》作为未来最重要的技术之一,3D打印首次入选。 ➢2015年2月11日,工业和信息化部、发展改革委、财政研究制定了 《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》 ➢2015年5月18日,国务院正式发布了《中国制造2025规划》,作为中 国版的“工业4.0计划”,规划中多次提到了对增材制造等前沿技术和 装备的研发。
技术原理示意图及成形部件
三、国内发展现状
2、华科史玉升团队 华中科技大学史玉升教授的研究团队开发的1.2米×1.2米的"立
体打印机",是目前世界上最大成形空间的快速制造装备。 3、西工大黄卫东团队
该团队采用激光增材制造技术成形出C919 中央翼缘条,长 度超过3米,成形出飞机主承力梁长度5米,为C919首飞做出了 突出贡献。
国务院总理李克强主持国务院3D打印专题讲座
三、国内发展现状
编 号
单位
1 北航
2
华中 科大
3
西北 工大4 清华 Nhomakorabea5
西安 交大
代表 人物 王华明
史玉升
黄卫东 颜永年 卢秉恒
专业 铸造 材料 材料
铸造 机械 机械
工艺
产品
激光 熔融
航空部件
激光 烧结
航空部件、汽 车部件、骨骼、 牙齿
激光 熔融
航空部件
容积 成型
增材制造C919结构件
三、国内发展现状
4、华科张海鸥团队 华中科技大学张海鸥教授的研究团队主要研究电弧增材制造,
以焊枪和基板之间产生的电弧为热源,在高纯氩气的保护下融化 不断送进的金属丝材进行增材制造,并在堆积过程中用微型辊进 行热机械加工,这样可以成形出性能优越的大型结构件。
成形原理及成形的大型构件
采用增材制造生产的汽车、鞋子
二、主要方法及优势
主要方法
选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)
直接金属激光烧结(Direct metal laser sintering,DMLS)
熔融沉积成型(fused deposition modeling,FDM)
立体平版印刷(stereolithography,SLA) 数字光处理(DLP) 熔丝制造(Fused Filament Fabrication,FFF) 融化压模(Melted and Extrusion Modeling,MEM) 分层实体制造(laminated object manufacturing,LOM) 电子束熔化成型(Electron beam melting,EBM) 选择性热烧结(Selective heat sintering,SHS)
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