侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

增材制造技术发展及其主要应用方向分析

2016-06-28 09:50
空白小盒子
关注

  计算机增材制造技术,俗称3D打印技术,是一种基于三维CAD模型数据,通过增加材料逐层制造的加工技术。相对于传统的材料切、削、磨等加工技术(被称为减材制造),增材制造是一种“自下而上”的制造方法。

  增材制造设备与现代微机技术紧密相关,它由零件的三维数据驱动,设备接受三维数据之后,转换为加工步骤,从而直接制造零件。同时随着计算机软硬件技术的发展,增材制造技术内涵仍在不断深化,类型也不断扩展。当前增材制造技术主要有以下几种实现途径:

  1、光固化打印,这是采用紫外线在液态光敏树脂表面进行扫描,每次生成一定厚度的薄层,从底部逐层生成物体。光固化打印的优点是原材料的利用率高(接近100%),尺寸精度高,表面质量优良,可用于制作结构复杂的模型,并且打印设备尺寸、重量较小,缺点是原材料种类有限。

  2、选择性激光烧结打印,即采用高功率的激光,对粉末加热使其烧结成型。选择性激光烧结工艺的优点是材料范围广,除可烧结塑料、尼龙。聚碳酸酯等非金属材料,还可打印金属材料,且打印时无需支撑,打印的零件机械性能好、强度高。缺点是粉末状材料比较松散,打印精度较难控制,且打印设备价格昂贵。

  3、熔融沉积打印是采用热融喷头,使塑性材料熔化后从喷头内挤压而出,并沉积在指定位置固化成型。即类似于“挤牙膏”的过程。这种打印方式价格低廉、体积小、操作难度相对较小,适合于家用和办公室打印,缺点是成型件表面有明显的条纹,产品层间的结合强度低、反应速度慢。

  4、3D打印,这是采用类似喷墨打印机喷头的工作方式,这种工艺与选择性激光烧结十分类似,只是将激光烧结过程改为喷头粘连,光栅扫描器改为粘接剂喷头。3D打印的优点是打印速度快、成本较低,缺点是打印出来的产品机械强度不高。

  增材制造技术实用化之后,迅速被运用于多个领域。在军事领域,增材制造技术首先在航空航天领域得到应用,随后开始向海军装备制造领域推广。目前,增材制造技术的使用方向主要有:

  小型关键零件的制造,尤其是传感器的制造,可利用电子束熔化处理合金后逐层烧结,以获得传感器基本结构,兼顾性能和制造成本。

  增材制造技术还可用于复杂模具与设计模型的制造。采用三维喷墨打印技术,只需要设计出待打印样品的三维CAD文件,使产品从设计到制作完成时间从原来的25周缩短到10周。

  用于军事装备的修复。这是当前增材制造技术的一个重点发展方向。增材制造技术可用于加工制造过程中误加工损伤零件的快速修复,以及装备服役过程中失效零部件的快速修复。零件的修复包括几何性能和力学性能恢复,使用增材制造技术补完后,再经少量的后续加工,即可使零件达到可使用的程度,实现零件的高效率低成本再制造。在航空领域,这种技术可以使作战飞机和装备可以在机场就地快速修复,在舰船领域,这种技术可以对舰艇巡航的装备提供更多保障。

  当前,利用增材技术进行装备修复,还需要克服一系列技术难题,如激光/电弧/等离子直接沉积修复过程关键因素的检测与闭环控制、直接修复金属零件的尺寸精度和形状精度控制、直接修复/选区修复专用材料合金体系设计等。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号