快速成型技术的现状和发展趋势
试析国内熔融沉积快速成型技术的发展滞因及未来发展趋势

试析国内熔融沉积快速成型技术的发展滞因及未来发展趋势随着制造业的快速发展,熔融沉积快速成型技术在国内也得到了广泛的应用和发展。
这项技术以其快速、高效、灵活的特点,正在逐渐改变传统制造业的面貌,并对未来的制造业发展起着举足轻重的作用。
与此国内熔融沉积快速成型技术还存在一些发展滞因,需要通过深入分析找到解决之道,并展望未来发展的趋势。
让我们来了解一下熔融沉积快速成型技术。
熔融沉积快速成型技术是一种通过熔化金属或塑料等材料,并将其层层堆积,最终形成所需形状的制造工艺。
这种技术可以通过三维打印设备来实现,其工作原理是从三维CAD模型数据开始,经过切片处理,然后逐层堆积材料实现零件的成型。
由于熔融沉积快速成型技术具有生产周期短、生产成本低、可制造复杂形状等优势,因此得到了广泛的应用。
国内熔融沉积快速成型技术在发展过程中也面临了一些困难和问题。
技术研发力度不足是一大滞因。
国内相关技术的研究与开发相对滞后,还没有形成完整的研发产业链条,导致技术水平和创新能力相对较弱。
设备和材料方面的制约也是一个问题。
国内熔融沉积快速成型技术所需的设备和材料还没有形成完善的产业体系,导致设备性能和使用成本相对较高。
行业标准和规范的不完善、工艺技术的局限等问题也制约了国内熔融沉积快速成型技术的发展。
针对以上问题,可以从以下几个方面寻找解决之道。
要加大技术研发力度,加强研发机构和企业的合作,形成行业内的技术创新和人才培养体系,提高国内熔融沉积快速成型技术的核心竞争力。
需要加强政府支持和产业政策引导,为熔融沉积快速成型技术的发展提供有力支持。
加强行业标准化和规范化工作,推动行业内企业的技术交流与合作,提高熔融沉积快速成型技术的整体水平。
值得注意的是,尽管国内熔融沉积快速成型技术还存在一些滞因,但其未来发展前景依然非常广阔。
随着科技的不断进步和创新,熔融沉积快速成型技术的设备和材料将会不断得到提升,其性能和成本将得到更好地控制。
随着国内制造业的转型升级,对于高效、灵活、个性化生产需求的增加,熔融沉积快速成型技术将会得到更广泛的应用。
快速成型技术的现状及发展趋势

图4 D F M的 工 艺原 理 图
() 5z维打印 (D ):先铺粉 ,利用喷嘴按指定路径将液态粘结剂喷在粉层上 的特定区域,粘结后去除多余 的材料便得 3P
到 所 需 的原 形 或 零件 。这 种 方 法适 合 成 型 结 构复 杂 的零件 。 下表 1 如上 几 种 典 型R I 艺 的 比较 : 是 P 表 1几 种 典型 成 型 方 法 的 比较 原型 表面 复杂 零件 j 材 、 精度 质量 程度 栉 } 率 粝惆 常 辫 用书 ’ 十 常 生 生产 K成本 效率 市 场 擀 设备
型的数控代码指导加工 ,再将加工出每个薄层粘结而成形。主要包括如下几个主要步骤 : ( ) 产品C 实体模型构建 : 1 D A 构建 方法有两种 , 一是可通过概念设计 , 设计出所需零件 的计算机 三维模型 ( 数字模型、
C 模型 );二是可通过逆向工程 ,通过三维数字扫描仪对产品原 型进行扫描 ,而后结合逆向工程对扫描数据进行处理。 D A
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瓷粉 进 行 粘 结 或烧 结 的工 艺 还 正在 实验 阶 段 。 ()熔 融 沉 积造 型(D 4 F M) : 用 热 熔 喷头 , 半 流 动 状态 的材 料 流 体按 模 型 分 层 数 据 控制 的路 径挤 压 出来 , 在 指定 的 采 使 并
位置沉积、凝固成型 ,这样逐 层沉积、凝固后形成整个原型 ,具体工艺原理如图5 所示。这种方法的能量传输和材料传输均 不同于前面三种方法,系统成本较低; 由于喷头的运动是机械运动,速度有一定 限制 , 以加工时间较长, 但 所 且其材料使 用范
步 ( 并行 )工程 的实施 ; ( )具有高柔性 ,采 用非接触加 工的方式 ,无需任何工夹具 ,即可快速成型 出具有一定精度和强度并满足 一定功能的 7
试析国内熔融沉积快速成型技术的发展滞因及未来发展趋势

试析国内熔融沉积快速成型技术的发展滞因及未来发展趋势一、国内熔融沉积技术发展的滞因1. 技术壁垒高熔融沉积技术属于高级制造技术,对设备、工艺、材料等方面要求都较高。
国内在金属3D打印设备和相关技术方面的研发相对滞后,尤其是在高性能设备和粉末材料的生产方面。
缺乏自主研发能力和创新意识,导致国内熔融沉积技术的发展受到了制约。
2. 设备专业性强熔融沉积技术的设备需要具备高功率激光器、高精度光学镜头、精密控制系统等先进技术,而这些设备都需要经过长期的研发和实验才能够达到商业化水平。
国内从事熔融沉积设备生产的企业在制造工艺、核心部件等方面存在较大的差距,导致设备性能和稳定性无法与国外相提并论。
3. 材料研发不足金属3D打印技术的关键在于材料的选择和研发。
目前国内金属3D打印所使用的金属粉末主要依赖进口,而国内的金属3D打印材料研发和生产水平较低,且相关标准和规范也相对滞后。
这就使得国内熔融沉积技术的材料研发难以突破,制约了技术的进步和应用。
尽管国内熔融沉积技术面临诸多滞因,但在政府政策的支持下,国内熔融沉积技术仍然有了一定的发展。
一方面,政府通过制定相关政策和投入大量的资金,鼓励国内企业加大对熔融沉积技术的研发和应用。
一些大型企业也开始关注和投资熔融沉积技术,积极开展技术合作和引进国外先进设备和材料,加快了国内熔融沉积技术的发展步伐。
目前,国内熔融沉积技术主要应用于航空航天、国防军工、汽车制造等领域。
一些知名的航空航天企业和高校研究院所也开始开展熔融沉积技术的研究和应用,其中不乏一些取得了较好技术成果的案例。
在国内一些行业领军企业的带动下,熔融沉积技术的应用范围逐渐扩大,技术水平不断提高。
三、未来发展趋势虽然国内熔融沉积技术面临一定的滞因,但在政府政策支持和市场需求的推动下,熔融沉积技术仍有望迎来更好的发展。
未来,国内熔融沉积技术的发展将呈现以下趋势:1. 技术创新将成为主要动力随着市场对高性能、高精度、高效率产品的需求不断增加,熔融沉积技术必须不断进行技术创新,提高设备的性能、降低成本、完善生产工艺等方面。
3D打印技术的现状与未来发展

3D打印技术的现状与未来发展I. 绪论3D打印技术(也称为添加制造技术)是一种快速成型技术,它通过将数字模型转化为实体物体,通过多次堆积或材料加工来创建具有复杂结构和形状的物体。
近年来,这种技术已经进入了许多领域,包括汽车制造、医疗技术、航空航天等等。
本文将会探讨3D打印技术的现状和未来发展。
II. 3D打印技术的现状3D打印技术在过去的几年中得到了迅速发展,这得益于其在各个领域中的应用。
例如,在医疗领域,3D打印技术已经被用于创建定制化和复杂的医疗器械、假肢和人工关节。
汽车制造商也开始使用该技术来生产各种零部件,以及测试不同材料组合的成品。
在建筑行业中,3D打印技术正在被用来打印建筑模型和原型,为建筑师提供更加高精度和逼真的设计工具。
此外,这种技术还被用于创造极其复杂的结构形状,如通风道和壳体。
III. 3D打印技术的未来发展尽管3D打印技术在各个领域中的使用已经普及,但其未来的发展前景仍然十分广阔。
以下是一些可预见的发展方向:1. 材料创新将来,我们可以期待看到各种新材料的推出,这些材料将会是3D打印技术的一个非常重要的驱动力。
例如,类似于水泥或混凝土的建筑材料,或者细胞培养材料,这些都将有望被3D打印技术所运用。
2. 产业自动化3D打印技术的进一步自动化将为制造业提供更大的潜力。
目前,由于3D打印是一种基于文件的技术,因此大批量生产尚不可行。
未来,随着技术的进步,我们可以期待看到这种限制变得越来越少。
3. 生物打印生物打印是一个将人体器官和组织打印出来的医疗领域的新兴技术,这将为全球缺乏器官移植资源的国家和地区提供巨大的帮助。
此外,它还可以用于培养更好的肉类替代品,以减少对环境的影响。
4. 远程定制化生产3D打印技术可以使生产变得更加定制化,它可以根据用户需求打印出符合个性化需求的产品,同时还可以节省成本和时间。
随着网络和技术的不断进步,未来的生产可以实现远程定制化生产,这意味着我们可以在世界的任何角落订购产品,并将其打印到当地。
快速成形技术发展状况与趋势

快速成形技术发展状况与趋势快速成形技术,又称为三维打印、增材制造等,是近年来新兴的一种制造技术,它可以将数字化的设计文件转化为实体物体,而且速度快、成本低,能够满足个性化定制的需求。
该技术的发展已经引起海内外制造业的广泛关注和研究,下面介绍快速成形技术的发展状况和趋势。
快速成形技术最早出现在20世纪80年代,最初被用于快速制作模型,其发展始于CAD 设计技术、计算机组成技术以及材料工程技术的发展。
20世纪90年代以后,该技术经过不断的改良和完善,应用范围逐渐扩大,主要涉及到汽车、航空、医疗、建筑等领域。
目前,全球主要的快速成形技术公司有美国Stratasys、德国EOS、瑞典Arcam和中国沃特玛等。
近年来,随着材料科技、智能制造和数字工厂的发展,快速成形技术呈现出以下几个趋势:1. 多材料、多工艺:不同快速成形技术采用不同材料和工艺,未来发展方向是多材料、多工艺的结合。
例如,增材制造可以利用多种材料打印出复杂的组件,立体光绘可以通过多重叠加实现更高的可塑性和更精细的表面质量。
2. 智能化、网络化:快速成形技术已经与计算机、互联网和智能化制造相结合,实现了数字化和智能化的设计与制造,未来将趋向于更加智能化和网络化,实现生产和流程的自动化。
例如,智能打印机具有自我诊断和自动修复的功能,可以自主管理并调节打印参数,提高设备利用率和打印效率。
3. 个性化、定制化:快速成形技术具有快速、便捷、低成本的特点,可以实现个性化和定制化的生产,未来将趋向于更加个性化和高效化。
例如,医疗领域可以利用该技术制作个性化的医疗器械、假体和植入物,满足患者的特殊需求;商品领域可以利用该技术实现全球化生产和本地化供应,提高响应速度和市场竞争力。
4. 生态可持续、绿色制造:快速成形技术采用增材制造和材料回收等技术,可以实现生态可持续和绿色制造,未来将趋向于更加环保和节能。
例如,采用生物降解材料可以实现零污染和资源循环利用,采用能源节约技术可以减少能源消耗和碳排放。
快速成型技术的现状和发展趋势

快速成型技术的现状和发展趋势快速成型技术(Rapid Prototyping Technology,RPT)是一种将设计文件快速转化为实体模型的技术。
它通过逐层堆叠材料的方式制造模型,相比传统的基于切割、拼接和加工的方法,具有快速、灵活和定制化的特点。
随着科技的不断发展和应用领域的扩大,快速成型技术也在不断创新和更新。
1.技术日臻成熟:快速成型技术经过多年的研发和实践,已经在各个领域有了广泛的应用,例如汽车制造、医疗器械、航空航天等。
技术的稳定性和可靠性得到了验证,成型精度和制造效率也有了很大提高。
2.多种成型技术:随着快速成型技术的发展,出现了许多不同的成型技术,包括光固化、喷墨、熔融沉积等。
每种技术都有自己的特点和适用范围,可以根据不同的需求选择合适的技术。
3.材料种类丰富:最初的快速成型技术只能使用一些特定的材料进行成型,如塑料、树脂等。
而现在,随着材料科学的进步,可以使用金属、陶瓷等多种材料进行快速成型,大大扩展了应用领域。
1.精度的提高:精度是快速成型技术的一个重要指标,未来的发展趋势是进一步提高成型的精度。
通过改进设备和材料,优化参数设置等方式,可以实现更加精细的成型,满足更高的需求。
2.成型速度的提升:虽然快速成型技术已经很快,但是在一些特定的应用场景下,速度还是有待提高。
未来的发展趋势是研发更加高效的成型设备和更快速的材料固化方式,以满足更加紧迫的需求。
3.结构复杂性的增加:快速成型技术的优势之一就是可以制造复杂结构的模型。
未来的发展趋势是进一步发展可以制造更加复杂的结构,如组织结构、微观结构等,以满足更多领域的需求。
4.材料种类的扩展:材料的种类对快速成型技术的应用范围有很大的影响。
未来的发展趋势是不断扩展可用材料的范围,如增加金属、陶瓷、生物材料等,以满足更广泛的应用需求。
总之,快速成型技术是一项具有广阔应用前景的技术,随着科技的不断发展和创新,将会在制造业、医疗、航空等领域发挥更为重要的作用。
快速成型技术的应用及发展趋势

快速成型技术的应用及发展趋势熊文恪模具1111 2011118501266摘要:阐述了快速成型技术的基本概念,总结了快速成型技术的特点,并通过制作实例展现了快速成型技术在产品开发中的应用现状,最后展望了快速成型技术的未来发展趋势。
关键词:快速成型技术应用发展趋势当今时代,制造业市场需求不断向多样化、高质量、高性能、低成本、高科技的方向发展,一, 快速成型技术在成型过程中无需专用的夹具或工具,成型过程具有极高的柔性, 这是快速成型技术非常重要的一个技术特征。
1—5 自动化程度高。
快速成型是一种完全自动的成型过程, 只需要在成型之初由操作者输入一些基本的工艺参数,整个成型过程操作者无需或较少干预[ 4] 。
出现故障, 设备会自动停止, 发出警示并保留当前数据。
完成成型过程时, 机器会自动停止并显示相关结果。
2快速成型技术应用近年来, 快速成型技术在工业造型、制造、建筑、艺术、医学、航空、航天、考古和影视等领域得到迅速良好的应用。
主要包括以下几个方面:2—1 设计和功能验证。
通过快速成型技术可以快速制作产品的物理模型, 以验证设计人员的构思, 发现产品设计中存在的问题。
而使用传统的方法制作原型意味着从绘图到工装模具设计和制造, 一般至少历时数月, 经过多次返工和修改。
采用快速成型技术则可节省大量时间和费用。
同时, 使用快速成型技术制作的原型可直接进行装配检验、干涉检查和模拟产品真实工作情况的一些功能试验, 如运动分析、应力分析、流体和空气动力学分析等, 从而迅速完善产品的结构和性能、相应的工艺及所需工模具的设计。
2—2 非功能性样品制作。
在新产品正式投产之前或按照定单制造时,需要制作产品的展览样品或摄制产品样本照片,采用快速成型是理想的方法。
邵敏[ 5]在首饰设计方面提出首饰设计是立体的物质实体性设计,,逐层制造的优点,探索制造具有功能梯度、综合性能优良、特殊复杂结构的零件,也是一个新的方向发展。
3—2.概念创新与工艺改进。
2024年手板模型市场发展现状

2024年手板模型市场发展现状引言手板模型,也称为快速成型模型,是为了验证产品设计在物理性能、外观和功能方面的正确性而制作的样品模型。
随着科技的不断进步和工业制造的要求日益提高,手板模型市场逐渐兴起。
本文将对2024年手板模型市场发展现状进行分析和讨论。
快速成型技术的发展快速成型技术作为手板模型制造的核心技术,经历了多年的发展和创新。
最早的快速成型技术是由3D打印技术引起的,其原理是通过逐层堆叠材料以实现模型的制造。
随着科技的进步,快速成型技术也得到了不断改进和完善。
目前常用的快速成型技术包括光固化成型、喷墨打印、激光烧结、电子束熔化和激光熔化等。
快速成型技术的发展为手板模型的制造提供了更多的选择和可能性。
产业发展现状手板模型市场是一个相对年轻的产业,但发展势头良好。
随着制造业的数字化转型和高效生产的需求增加,快速成型技术逐渐应用于制造业的各个领域。
手板模型作为产品设计和校验的必备工具,市场需求逐渐增长。
根据市场研究机构的数据显示,全球手板模型市场规模在未来几年将保持稳定增长的趋势。
目前,手板模型市场主要集中在汽车、航空航天、医疗设备等高科技领域。
这些领域对产品质量和安全性要求较高,因此对手板模型的需求也更加迫切。
另外,新兴产业领域如人工智能、物联网和无人机等也对手板模型的需求不断增加,进一步推动了市场的发展。
市场竞争格局手板模型市场竞争激烈,主要竞争者包括快速成型设备制造商、设计公司和制造商。
快速成型设备制造商提供了各种快速成型设备,满足了不同行业的需求。
设计公司通过提供手板模型设计和制造服务来满足客户需求,为客户解决产品开发过程中的问题。
制造商则通过自建手板模型制造部门或与手板模型制造公司合作,实现产品设计和制造的一体化。
市场竞争格局的变化主要受到技术创新和市场需求的影响。
随着技术的不断进步,快速成型技术的成本下降,产品质量得到提升,进一步推动了市场的竞争。
同时,市场需求的不断变化也要求手板模型企业及时调整产品和服务,以满足不同行业和客户的需求。
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快速成型技术的现状和发展趋势1 快速成型技术的基本成型原理近十几年来,随着全球市场一体化的形成,制造业的竞争十分激烈。
尤其是计算机技术的迅速普遍和CAD/CAM技术的广泛应用,使得快速成型技术 (Rapid Prototyping简称RP)得到了异乎寻常的高速发展,表现出很强的生命力和广阔的应用前景。
传统的加工技术是采用去材料的加工方式,在毛坯上把多余的材料去除,得到我们想要的产品。
而快速成型技术基本原理是:借助计算机或三维扫描系统构建目标零件的三维数字化模型,之后将该信息传输到计算机控制的机电控制系统,计算机将模型按一定厚度进行“切片”处理,即将零件的3D数据信息离散成一系列2D轮廓信息,通过逐点逐面的增材制造方法将材料逐层堆积,获得实体零件,最后进行必要的少量加工和热处理,使零件性能、尺寸等满足设计要求。
它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身,可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件,从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
目前,快速成形的工艺方法已有几十种之多,大致可分为7大类,包括立体印刷、叠层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积成型、三维焊接、三维打印、数码累积成型等。
其基本的原理如下图所示。
图1 快速成型原理示意图2 快速成型技术在产品开发中的应用不断提高RP技术的应用水平是推动RP技术发展的重要方面。
目前,交通大学机械学院,快速成型国家工程研究中心,教育部快速成型工程研究中心快速成型技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。
并且随着这一技术本身的发展,其应用领域将不断拓展。
RP技术的实际应用主要集中在以下几个方面:2.1 用于新产品的设计与试制。
(1)CAID应用: 工业设计师在短时间得到精确的原型与业者作造形研讨。
(2)机构设计应用: 进行干涉验证,及提早发现设计错误以减少后面模具修改工作。
(3)CAE功效:快速模具技术以功能性材料制作功能性模具,以进行产品功能性测试与研讨。
(4)视觉效果:设计人員能在短时间之便能看到设计的雛型,可作为进一步研发的基石。
(5)设计确认:可在短时间即可完成原型的制作,使设计人员有充分的时间对于设计的产品做详细的检证。
(6)复制于最佳化设计:可一次制作多个元件,可使每个元件针对不同的设计要求同时进行测试的工作,以在最短时间完成设计的最佳化。
(7)直接生产: 直接生产小型工具,或作为翻模工具2.2 快速制模及快速铸造快速模具制造传统的模具生产时间长,成本高。
将快速成型技术与传统的模具制造技术相结合,可以大大缩短模具制造的开发周期,提高生产率,是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。
快速成形技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种,直接制模是指采用RP技术直接堆积制造出模具,间接制模是先制出快速成型零件,再由零件复制得到所需要的模具2.3 机械制造由于RP技术自身的特点,使得其在机械制造领域,获得广泛的应用,多用于制造单件、小批量金属零件的制造。
有些特殊复杂制件,由于只需单件生产,或少于50件的小批量,一般均可用RP技术直接进行成型,成本低,周期短。
2.4 医疗中的快速成形技术在医学领域的应用近几年来,人们对RP技术在医学领域的应用研究较多。
以医学影像数据为基础,利用RP技术制作人体器官模型,对外科手术有极大的应用价值。
2.5 三维复制快速成形制造技术多用于艺术创作、文物复制、数字雕塑等。
2.6 航空航天技术领域航空航天产品具有形状复杂、批量小、零件规格差异大、可靠性要求高等特点,产品的定型是一个复杂而精密的过程,往往需要多次的设计、测试和改进,耗资大、耗时长,而快速成型技术以其灵活多样的工艺方法和技术优势而在现代航空航天产品的研制与开发中具有独特的应用前景。
2.7 家电行业快速成形系统在国的家电行业上得到了很大程度的普及与应用,使许多家电企业走在了国前列。
如:的美的、华宝、科龙;的春兰、小天鹅;的海尔等,都先后采用快速成形系统来开发新产品,收到了很好的效果。
快速成形技术的应用很广泛,可以相信,随着快速成形制造技术的不断成熟和完善,它将会在越来越多的领域得到推广和应用。
3 举例说明快速成型技术在航空制造领域的发展探究快速成型技术中的3D打印技术是一种新型的增材制造,是全球制造领域兴起的一种制造技术,集合了光控、数控和新材料的应用。
在航空制造领域,3D 打印技术能够在复杂部件生产制造上发挥重要的作用,能够创新材料类型,将新技术与新方法有机融合,形成适合航空产业发展的技术创新和产品创新。
3.1 3D打印技术的发展在全球围,美国是推动3D打印技术快速发展的先锋,勇于尝试3D打印技术在新领域的发展,例如在电子产品、军事、汽车工业上开始使用3D打印技术。
随着优势不断体现,3D打印技术逐渐开始应用在地理信息、艺术设计、航空航天、医疗等各领域。
在一些欧美国家,3D打印技术已经形成了初步的商业运行模式,美国将3D打印技术应用在军事领域和航空航天制造领域取得了良好效果,日本佳能是全球第一家将3D打印技术应用在民用领域的企业,它将3D打印技术应用在单反相机的壳体制造上,将美铝合金制造成曲线面,形成相机的顶盖。
我国的航空工业经历了漫长的发展时期,在航空技术出现后,我国并没有占据更多优势,特别在航空制造方面,我国一直落后于西方国家,但近年来,随着我国科学技术的突飞猛进,航空制造技术领域得到了全新的升级,3D打印技术应用在航空制造上取得了一定成效,目前我国的3D打印技术应用水平领先世界前沿,例如3D打印技术的净成型加工技术,能够在航空制造过程中发挥优势作用。
3.2 3D打印技术的优势(1)3D打印技术通过金属熔融叠加塑形。
从金属制造和加工的技术考虑,3D打印技术的主要原理就是通过数字化处理系统,利用数字化模型进行空间网格化设计,通过各个空间点阵,利用金属微量熔融和烧结技术,将零件一层层堆积成型。
在航空制造业中,3D打印技术能够增加零件的韧度,高分子的操作使金属成型更快速,更符合航空材料的需求。
(2)3D打印技术可以使用钛合金等高强度材料。
3D打印技术使用的材料主要集中在钛合金、铝锂合金等高强度材料上,生产过程中运用光学原理,打破材料本质的特性,使熔融金属丝沉淀,能满足航空部件化学性质稳定的要求。
(3)3D打印技术结合了电子光学效应。
该技术特别是对复杂腔体、扭转体或者薄壁腔体,成型效果优势明显。
另外,大功率激光器是3D打印技术中使用的主要设备,激光数字成型技术与电子束相似,但是,比电子束更具实际操作力,在扫描点阵精度上更高,并且能够减少材料的损耗。
3.3 在航空领域的应用发展(1)对产品外形进行验证随着航空工业的发展,飞机的部设计和外部形态,都要更加符合飞行的要求。
传统的工艺是大型设备或者小的零部件单独制造,而且在制造过程中,产生了结构、角度和材料的浪费。
3D打印技术运用数字化系统,通过高柔性操作,将材料进行重新组合,突出产品的外形构造,能够有效规避这样的矛盾。
3D打印技术就是无需模具自由成形,在实际应用中,有利于制造出外形奇特的工业产品,例如在盘型零件的制造中,材料利用率能够达到80%,这个锻造能力高于传统的工艺,如表1 所示。
表1 LSF 技术与锻造和铸造技术的综合比较(2)直接参与产品制造由于3D打印出的工件在强度、承载力和其他指标上都能满足航空零件需要,因此,3D打印技术具备直接参与产品制造的能力。
从当前3D打印技术在航空领域的应用来看,3D打印的零件在军用飞机的研发和生产中得到了重要应用。
无论是美国已经服役的F22 和正在研发的F35,还是中国研发的歼20 和歼31,机体中都含有大量的3D打印材料。
3D打印技术作为一种新的材料制造技术,已经具备了直接参与产品制造的能力,并且打印出的零部件在整体性能和指标上都能满足实际需要。
(3)制造出瓷基符合材料激光烧结不仅可以制造目前难以制造的金属基复合材料,还能制造难度更大的瓷基复合材料,瓷材料一向强度高,耐高温,但是材质脆,弹性差,抗拉强抗剪弱,利用纤维增强瓷可以最大程度地把瓷的高强度耐高温的特性发挥出来又能避免弹性差、抗剪切差的易碎易裂的缺陷,是未来高温材料领域和航空发动机制造领域非常具有前瞻性的技术之一,它是构建推重比超过100 的发动机的主要技术之一,是飞机实现4 马赫以上巡航速度的基础之一。
(4)为航空制造提供更多的复合材料从上个世纪60 年代起就有人想利用瓷作为耐高温的涡轮、发动机气缸、活塞等设备,但这种材料极难熔炼和成形,利用激光烧结瓷粉末可以获得各种瓷零件,比如普惠与POM 尝试用激光打印直接制造瓷的涡轮叶片,甚至尝试一次性直接打印出整级的带环带冠的瓷涡轮来。
美国GE 则利用纳米粉末进行瓷粉末和金属粉末混合进行激光烧结,尝试用来制造非冷却或低冷却的涡轮叶片,这一技术有利于制造推重比20~50 的涡轮喷气发动机。
结合粉末冶金,3D打印可以在激光烧结中进行一定的材料复合,这为目前停止不前的金属基复合材料发展提供了强心针,在激光打印前铺粉时,铺设纤维在粉层中,可以直接烧结出单向纤维增强的金属基复合材料,这可以极提高材料的强度,应用金属基复合材料,可以在现有金属构件的强度基础上将结构重量降低30~50%。
4 快速成型技术的难题和发展方向任何新技术、新方法都有本身的优缺点,快速原型制造技术也不例外,也存在一些明显问题.因此,目前对快速原型技术的研究重点应集中在以下四个方面:(1)工艺、方法的改进:新的快速制造金属零件或工具的方法和工艺。
新工艺、新方法的出现势必对未来的实际零件制造产生较大影响,并将迅速成为另一种常规的生产工艺。
考虑到我国的实际情况,研究、发展快速原型技术的新工艺、新方法是符合我们国家的具体国情的。
虽然从总体上看,由于各种原因,目前国在快速成型制造(简写RPM)技术的研究水平、RPM应用的广度和深度上,与国外情况相比差距是很大的.但是,笔者认为:国应把重点放在研制适合我国国情的RP设备,同时,大力开发各种相关的应用技术,并注意示、宣传推广工作,使之能在包括制造业在的各有关部门认识、接受并使用.这样,RPM技术在国才会有广阔的发展前景。
(2)材料种类的限制:RPM常用的材料有光聚合物(SLA、SGC),塑料(FDM)、纸(LOM)及一些低熔点金属(或蜡),这些材料有些机械性能差,有些价格昂贵,还有些甚至有毒性.所以,研究新的造型材料,使它既有利于快速成型,又有利于后继工序的制作,并把用金属直接作为RP原型材料作为RPM技术的最终(或阶段性)目标。
(3)零件精度:目前的RPM系统的制造精度大约为?0.1mm,精度不够也在一定程度上限制了它的使用。