增材先进设计与制造一体化解决方案
增材制造项目实施方案
增材制造项目实施方案一、项目背景。
随着科技的不断发展和进步，增材制造技术作为一种新型的制造方式，正在逐渐引起人们的关注和重视。
增材制造技术具有制造复杂结构件、节约材料、缩短制造周期等诸多优势，因此在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有着广泛的应用前景。
为了推动增材制造技术的发展和应用，本项目拟对增材制造技术进行实施方案的研究和制定，以期能够为相关行业的发展做出积极贡献。
二、项目目标。
本项目的主要目标是制定一套科学、合理的增材制造项目实施方案，以指导和推动增材制造技术的应用和发展。
具体目标包括：1. 分析当前增材制造技术的发展现状和趋势，了解国内外相关政策法规和标准要求；2. 确定增材制造技术在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域的应用需求，明确市场需求和发展方向；3. 研究增材制造技术在材料、工艺、设备等方面的创新和突破，提出技术改进和升级的方案；4. 确定增材制造项目的实施计划和时间表，明确各项工作任务和责任分工；5. 提出增材制造项目实施过程中的风险评估和应对措施，确保项目顺利实施和达到预期效果。
三、项目内容。
1. 市场分析，对增材制造技术在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域的市场需求和发展趋势进行分析，为项目实施提供市场依据和发展方向。
2. 技术研究，对增材制造技术在材料、工艺、设备等方面的创新和突破进行研究，提出技术改进和升级的方案。
3. 实施计划，制定增材制造项目的实施计划和时间表，明确各项工作任务和责任分工，确保项目按时按质完成。
4. 风险评估，对增材制造项目实施过程中可能面临的风险进行评估，提出相应的风险应对措施，确保项目顺利实施和达到预期效果。
四、项目推进。
1. 市场分析阶段，调研市场需求，分析增材制造技术在各领域的应用前景，为项目实施提供市场依据和发展方向。
2. 技术研究阶段，开展增材制造技术在材料、工艺、设备等方面的研究和创新，提出技术改进和升级的方案。
3. 实施计划阶段，制定增材制造项目的实施计划和时间表，明确工作任务和责任分工，确保项目按时按质完成。
增材制造 工程方案设计
增材制造工程方案设计摘要随着工业技术的不断发展，增材制造技术作为一项新兴的制造工艺，正在逐渐成为制造业的新宠。
本文将就增材制造工程方案设计进行分析和研究，介绍增材制造工程方案设计的基本原理、流程和方法，并结合实际案例进行详细的阐述和分析，旨在为相关专业人士提供一些参考。
关键词:增材制造, 工程方案设计, 制造工艺, 案例分析一、引言随着全球经济的发展，人们对产品质量的要求也越来越高，这就要求制造业必须不断创新，提高生产效率、降低成本、提高产品质量。
增材制造技术作为一种新型的制造工艺，以其快速、灵活、高效的特点，正在逐渐被制造业所认可。
增材制造技术不仅能够降低生产成本，缩短制造周期，还能够实现轻量化设计，满足个性化定制的需求。
因此，制造业在积极探索增材制造技术在各个领域的应用，不断改进增材制造工艺，提高产品的性能和质量。
本文将围绕增材制造工程方案设计展开讨论，首先介绍增材制造的基本原理和流程，然后结合实际案例进行详细的分析和讨论，最后对增材制造工程方案设计提出一些建议。
二、增材制造的基本原理和流程增材制造是一种以增量的方式进行制造的技术。
它采用有选择地加工材料、逐层堆积的工艺，与传统的切削加工技术相比，具有很大的差异。
增材制造技术主要包括激光熔化成形(Laser Melting Deposition)、激光固化成形(Laser Curing Deposition)、电子束熔化成形(Electron Beam Melting)、熔化激光沉积成形(Laser Metal Deposition)等几种主要成形方式。
增材制造工程方案设计通常包括以下几个步骤:1.工艺规划：首先需要明确增材制造的工艺路线，包括工艺设计、设备选型、材料选择、生产流程等。
在制定工艺方案时，需要考虑产品的用途和需求，选用合适的设备和材料，制定生产流程。
2.产品设计：产品设计是增材制造工程方案设计的重要环节，需要根据产品的功能和用途确定产品的结构和形状。
增材制造：打造定制化产品的新型工艺
增材制造：打造定制化产品的新型工艺增材制造是一种先进的制造工艺，通过逐层堆积材料来构建物体。
它与传统的减材制造工艺相比，具有许多独特的优势，特别是在定制化产品的制造方面。
本文将介绍增材制造的原理和应用，并探讨其在打造定制化产品中的潜力。
增材制造的原理很简单：它通过逐层添加材料来构建物体，而不是通过切削或打磨等传统的减材工艺。
这使得增材制造能够制造出复杂形状的物体，有助于实现定制化产品的设计和制造。
增材制造可以使用各种材料，包括金属、塑料、陶瓷等，因此在不同的应用领域中都具有广泛的适用性。
增材制造在工业制造领域有着广泛的应用。
例如，在航空航天领域，增材制造可以用于制造复杂的引擎零部件，如燃烧室和涡轮叶片。
与传统的减材制造相比，增材制造能够减少零件的生产周期和成本，并提高产品的性能和可靠性。
此外，它还可以实现一体化的制造，减少零部件拼装的工序，从而提高产品的整体性能。
除了工业制造，增材制造还在医疗领域有着巨大的潜力。
由于每个人的身体结构都不同，传统的医疗产品往往无法完全适应个体的需求。
而增材制造可以根据个体的特殊需求来制造个性化的医疗产品，如义肢、种植体和矫形器等。
这不仅可以提高患者的生活质量，还可以减轻医疗资源的压力，降低治疗成本。
除了定制化产品，增材制造还可以实现快速原型制造。
传统的制造工艺通常需要复杂的制造工序和工具，而增材制造只需要一个3D打印机就能够实现快速原型制造。
这使得产品的设计和测试更加快速和灵活。
无论是在新产品开发阶段，还是在产品改进阶段，增材制造都能够提供巨大的便利。
然而，增材制造也面临一些挑战。
首先，由于其原理的限制，增材制造尚不能满足所有材料和产品的制造需求。
目前主要应用于金属、塑料和陶瓷等材料的制造，而在一些特殊材料和复杂产品的制造方面仍需要进一步研究和发展。
其次，增材制造的生产速度相对较慢，对于大规模生产来说仍不够高效。
因此，如何提高增材制造的生产效率也是一个亟待解决的问题。
制造工程中的增材制造技术
制造工程中的增材制造技术随着制造行业的发展，制造工程中的新技术也不断涌现，其中增材制造技术在近年来备受关注。
增材制造技术可以帮助制造业在生产工艺上取得更高的效率和精度，同时也可以降低生产成本。
本文将探讨增材制造技术在制造工程中的应用和未来发展趋势。
一、增材制造技术概述增材制造技术是一种利用计算机控制加工设备逐层逐点添加材料的制造工艺。
它相比传统的切削加工技术，可以更准确地控制产品的形状和尺寸，并且可以制造更为复杂的产品结构。
增材制造技术的特点是良好的自由度和可重复性，以及区域化定制和快速生产等优势。
增材制造技术主要包括了以下几个方面的技术：1. 喷墨打印技术：在制造过程中根据需要逐层喷墨材料，实现制造。
2. 激光熔化技术：在特定材料上，使用激光或电子束熔融材料，逐层生长物体。
3. 喷射沉积技术：利用高温高速气流将粉末材料加热和熔化，喷到基材表面，在表面形成了一层新的材料。
4. 粉末床烧结技术：通过喷射气流将金属或合金粉末沉积在平台上，激光束熔化粉末，然后凝固为金属零件。
以上四种技术都是增材制造技术的代表，各具特色，可分别应用于不同材料和技术需求的产品中。
二、增材制造技术在制造工程中的应用增材制造技术以其精度高、效率高、成本低等特点，在制造领域中得以广泛应用。
以下是增材制造技术在制造业中的一些常见应用。
1. 定制化产品制造增材制造技术可以根据客户的需求，定制化地制造单一产品。
客户可以提供设计图，增材制造技术可以将设计图转化为客户需求的实物。
这种制造方式大大提高了制造效率并降低了制造成本。
2. 复杂产品结构制造增材制造技术可以通过逐层加工使得在三维空间内任何复杂的结构都可以得以制造，它可以构建出外形精巧、内部空洞比较多的需要的件。
3. 优化产品设计产品在增材制造中是逐层生长而成的，所以能够更为直观的反应出产品内部结构，帮助设计人员优化产品设计，提升产品的性能和可靠性。
4. 制造维护配件增材制造技术可以制造紧急情况下所需的维护零件，例如飞机零件、汽车零件等等，这些零件的供货周期相对较长和零件数量较少时，增材制造技术相对于传统制造技术更具有优势。
增材制造方案范文
增材制造方案范文增材制造是一种通过逐层堆叠材料来制造三维物体的技术，也被称为3D打印技术。
它的主要优点是可以直接从电脑辅助设计（CAD）文件中制造出物体，无需传统的制造工艺流程，如切削或铸造。
在过去几年里，增材制造技术已经取得了显著的发展，不仅在工业领域得到了广泛应用，也在医疗、航空航天和建筑等领域有着巨大的潜力。
然而，随着增材制造技术的不断发展，仍然存在一些挑战和问题需要解决。
首先，材料选择和性能仍然是一个问题。
目前，大多数增材制造技术仅适用于一些特定类型的材料，如塑料和金属。
对于其他材料，如陶瓷和复合材料，增材制造技术的应用还相对有限。
此外，由于增材制造过程的特点，制造出的物体的性能往往不如传统制造的物体，这限制了其在一些高要求领域的应用。
为了解决这些问题，我提出以下增材制造方案：1.开发新的增材制造材料：目前，大多数增材制造技术仅适用于一些特定类型的材料，因此需要开发新的增材制造材料，如陶瓷和复合材料。
这将有助于扩大增材制造技术的应用范围，并满足不同行业的需求。
此外，还需要提高已有材料的质量和性能，以改善制造出的物体的性能。
2.优化制造过程：目前，增材制造过程中的制造速度和精度仍然是一个挑战。
为了提高制造速度，可以采用多个打印头同时工作的方法，以减少时间。
此外，可以使用更精确的控制系统和传感器来提高制造精度。
优化制造过程可以显著提高增材制造的效率和质量。
3.加强材料研究和开发：随着对增材制造技术的广泛应用，对材料性能的要求也越来越高。
因此，需要加强对材料的研究和开发。
这包括对材料的力学、热学和电学性能等方面的研究，以改善制造出的物体的性能。
材料研究和开发可以帮助解决目前增材制造技术中存在的一些问题。
4.减少材料浪费：目前，增材制造过程中会产生大量的材料浪费。
为了减少材料浪费，可以采取一些措施，如改进材料的回收和再利用方法，设计更高效的支撑结构，以减少材料的使用量等。
减少材料浪费不仅可以提高制造效率，还有助于环境保护。
增材制造综合解决方案和生产服务方案(一)
增材制造综合解决方案和生产服务方案一、实施背景随着制造业的不断发展，产业结构改革正在推动着制造业向更高效、更灵活、更个性化的方向发展。
增材制造（AM）作为一种先进的制造技术，具有快速、灵活、个性化的特点，能够满足现代制造业的需求。
二、工作原理增材制造技术基于三维建模软件进行产品设计，然后使用激光束、热熔喷嘴等方式将材料逐层堆积，最终制造出产品。
这种技术可以快速地制造出复杂的几何形状，并且可以适应各种材料。
三、实施计划步骤1.需求分析：了解客户的需求和目标，包括产品的复杂性、材料要求、生产效率等。
2.方案设计：根据需求分析结果，制定增材制造综合解决方案和生产服务方案。
3.技术实施：根据设计方案，进行设备采购、安装、调试和员工培训等工作。
4.生产实施：在技术实施完成后，开始进行批量生产。
5.后期维护与优化：对设备和方案进行持续的维护和优化，提高生产效率和产品质量。
四、适用范围增材制造技术适用于各种行业，如航空航天、汽车、医疗、建筑等。
特别是对于需要小批量、多品种、高精度产品的制造企业来说，增材制造技术具有很大的优势。
五、创新要点1.个性化定制：通过增材制造技术，可以实现个性化产品的快速制造，满足客户的特殊需求。
2.降低成本：增材制造技术可以减少材料浪费和加工成本，提高生产效率。
3.提高效率：增材制造技术可以实现24小时不间断生产，提高生产效率。
4.可持续发展：增材制造技术可以减少能源消耗和环境污染，实现可持续发展。
六、预期效果通过实施增材制造综合解决方案和生产服务方案，企业可以获得以下预期效果：1.提高生产效率30%以上。
2.降低成本15%以上。
3.提高产品质量和精度。
4.提高企业的市场竞争力。
5.实现可持续发展。
七、达到收益通过实施增材制造综合解决方案和生产服务方案，企业可以在短时间内回收投资成本，并在后续的生产中获得持续的收益。
同时，增材制造技术还可以帮助企业提高生产效率和产品质量，从而增加销售额和市场份额。
“增才制造”：以增材原理推动个性化陶瓷材料“成型—成性一体化”设计
第49卷第5期2021年5月硅酸盐学报Vol. 49，No. 5May，2021 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20200805“增才制造”：以增材原理推动个性化陶瓷材料“成型—成性一体化”设计宋路，王殿政，赵若时，马静，沈志坚(清华大学材料学院，新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京 100084)摘要：增材制造是近10年来全球范围内热议的话题。
相比于高分子和金属材料，陶瓷的增材制造技术突破较晚，但近年来的发展也使其成为了业界一大热点。
依据陶瓷增材制造发展现状与高分子和金属增材制造的发展历程，提出“增才制造”这一通过增材原理实现“成型—成性一体化”部件的理念。
首先剖析增材制造“个性化”内涵的演变及这一演变的根本原因，而后分析了当前各类陶瓷增材制造技术的技术瓶颈以及这些瓶颈中蕴含的陶瓷材料“成型—成性一体化”潜力，最后指出实现陶瓷“增才制造”的可能路径与关注点。
关键词：增材制造；陶瓷材料；个性化；跨尺度结构；结构—性能关联性；三维(3D)打印中图分类号：TQ175 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2021)05–0819–10网络出版时间：2021–04–13“Additive Materialization”: Promoting Customized Design in Ceramic Components with Integrated Structure & Performance via Additive ManufacturingSONG Lu, WANG Dianzheng, ZHAO Ruoshi, MA Jin g, SHEN Zhijian(State Key Laboratory of New Ceramics and Fine Processing, School of Materials Science and Engineering,Tsinghua University, Beijing 100084, China)Abstract: Additive manufacturing is a worldwide hot issue during the last decade. Compared with counterparts in polymer and metal, additive manufacturing for ceramic had a relatively late breakthrough, but the development in recent years has also make it a highlight as well. In this perspective, based on state-of-the-art of ceramic additive manufacturing and the development history of polymer & metal additive manufacturing, we propose the idea of “additive materialization”, that is, making additively manufactured components with customized structure and performance simultaneously. The evolution of the connotation in “customization” in additive manufacturing will be analyzed first together with its essential causes. Then current obstacles in various ceramic additive manufacturing techniques and corresponding embedded potentials to realize additive materialization in ceramic components would be pointed out and summarized. At last, possible approaches and related focuses towards “additive materialization” would be proposed. Keywords: additive manufacturing; ceramics; customization; multiscale structure; structure-performance relationship; three dimensional (3D) printing从“衔泥筑巢”到“添砖加瓦”，通过逐步添加材料实现成型与制造的例子在自然界与人类社会中并不鲜见。
增材制造工艺(3篇)
第1篇随着科技的飞速发展，传统制造业面临着前所未有的挑战。
为了满足个性化、定制化生产的需求，增材制造（Additive Manufacturing，AM）作为一种新兴的制造技术，逐渐成为工业领域的研究热点。
本文将从增材制造工艺的定义、原理、应用及发展趋势等方面进行探讨。
一、增材制造工艺的定义增材制造，又称3D打印，是一种以数字模型为基础，通过逐层堆积材料的方式，制造出实体物体的技术。
与传统的减材制造（如切削、铸造等）相比，增材制造具有以下特点：1. 设计与制造一体化：增材制造可以实现复杂、异形零件的快速制造，缩短产品研发周期。
2. 定制化生产：根据用户需求，可快速调整产品结构，满足个性化定制。
3. 节约材料：增材制造可以实现材料的高效利用，减少材料浪费。
4. 减少中间环节：增材制造可直接从数字模型制造出产品，减少中间加工环节。
二、增材制造工艺原理增材制造工艺主要包括以下几种：1. 层积制造：通过逐层堆积材料，形成所需形状的实体。
如FDM（熔融沉积建模）、SLA（光固化立体打印）等。
2. 粉末床熔融：将粉末材料铺在平台上，利用激光、电子束等高温能量源将粉末局部熔化，形成所需形状的实体。
如SLS（选择性激光烧结）、DMLS（直接金属激光烧结）等。
3. 金属增材制造：利用激光、电子束等高温能量源，将金属粉末局部熔化，形成所需形状的实体。
如EBM（电子束熔融）、DMLS等。
4. 3D打印金属：采用高速离心力将金属粉末喷射到高速旋转的基板上，形成所需形状的实体。
如HSM（高速金属打印）等。
5. 光固化工艺：通过光敏树脂材料在紫外光照射下固化，形成所需形状的实体。
如DLP（数字光处理）、SLA等。
三、增材制造工艺应用增材制造工艺在各个领域都有广泛的应用，以下列举几个典型应用：1. 零件制造：在航空航天、汽车、医疗器械等领域，增材制造工艺可以制造出复杂、轻量化、高强度的零件。
2. 模具制造：增材制造工艺可以快速制造出各种复杂模具，提高模具设计、制造效率。
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增材与拓扑优化
提升拓扑价值
增材制造 拓扑优化
发挥增材优势
拓扑优化
数控机床加工
3D打印
增材制造生态系统
抛光 HIP
基于增材的研发
后处理
设计
EDM
热处理
质量控制
检测 传感器
制造
打印
设计
面向增材的设计 拓扑优化 生成设计 点阵结构
验证
分析 优化 多尺度
打印设计
方向 支撑位置 支撑设计 扫描路径
工艺模拟
2. 拓扑优化
• 目标 • 约束 • 拓扑优化
3. 后拓扑处理与几何输出
• 优化外形输出 • CAD工具进行几何清 理、修补、光顺化
增材工艺仿真解决方案
金属增材工艺参数
• 工艺参数控制
− 变形/应力 − 是否完全融化 − 孔隙率 − 微观结构
• 主要参数
− 激光功率 − 扫描速度
• 其它参数
− 激光光斑大小 − 扫描间距 − 层厚 − 扫描模式
Original Optimized
Deformation [%]
Stress [%]
点阵结构分析
• 点阵结构仿真解决方案：
− 宏细观结合多尺度算法
20 20
点阵结构多尺度分析
点阵结构设计
子胞数值试验
子胞局部分析
等效均质化分析
ANSYS拓扑优化与设计工作流
设计空间与力学模型
拓扑优化
后拓扑结构设计与验证
结构 热 流体 生物
轻量化 复合材料芯层
变形隔离 减振结构 热交换器 阻火器
隔热 催化剂载体
包装 浮体 骨融合 细胞生长 仿生
点阵结构建模-Spaceclaim
• SpaceClaim内置多种点阵结构
1. 点阵空间
2. 面片
3. 点阵参数
4. 点阵结构
拓扑优化到点阵结构设计
• 轻量化设计-选取合适区域填充点阵结构
金属增材制造需要解决的问题
过度变形 部件开裂
刮板碰撞
支撑断裂
孔隙率：图示显示了孔隙率形成机理，从不完全
融化，到气孔，到随着熔池尺寸和重叠深度增加 而出现的匙孔。
• 仿真成为设计
的前端技术
• 从设计的最早
期发现并解决 设计缺陷
• 增材制造为正
向设计提供了 工艺基础
6. 批量生产
5. 制造与测试 •工艺设计 •工艺仿真与优化 •3D打印 •物理原型测试
4. 性能验证 •拓扑与仿真流程 集成 •仿真模型建立 • 性能分析与评估
1. 前处理
• 设计空间 • 网格 • 载荷 • 边界条件 • 连接关系
变形 残余应力 变形补偿 微观结构 工艺参数
增材先进设计与制造一体化解决方案
增材先进设计与制造关键技术
仿真驱动的增材先进设计技术
拓扑优化
• 基于有限元网格（而非几何）
• 确定可以移除的不承载或者承载量小的材料（单元）
• 设计变量是单元密度:
−单元密度=0 去除 −单元密度=1 保留 −单元密度=0~1：用户选择
增材先进设计与制造一体化解决方案
寇晓东 安世中德（北京）咨询有限公司
内容
• 增材先进设计与制造概述 •仿真驱动的增材先进设计技术
拓扑优化 后拓扑结构设计 设计评估
•增材工艺仿真解决方案
产品设计者：Workbench Additive 工艺工程师：ANSYS Additive Print 工艺与材料专家：ANSYS Additive Science
大)
• 最大构件尺寸
• 固有频率最大
• 拔出方向
• 单一频率和多个频 • 挤出方向
率
• 对称
• 质量最小
• 循环
• 体积最小
拓扑优化必须解决的问题
• 三个挑战
− 拓扑优化转换到CAD模型 − 拓扑优化与仿真流程的结合 − 拓扑优化设计的制造
• 解决方案
− ANSYS SpaceClaim − ANSYS Workbench − 3D打印
完整流程在 2小时内完成
拓扑优化应用：卫星支架
• Eurostar E3000 通讯卫星上的支架结构
经过拓扑优化的再设计，去掉了44个铆 钉成为一体化结构，重量减轻了35%， 而刚性却提高了40%
原支架结构
再设计的支架结构
这是用3D打印的铝合金支 架，这种结构用传统工艺 是无法制造的
增材先进设计理念-正向设计流程
已知
目标
条件
设计空间
刚度最大、质 量最小的几何 形状
载荷工况, 频率限制 , 或者其它工程要求
应力、位移约 束
拓扑优化价值
原始设计
优化
设计定型
机加工
需求提出
Load = 5,000 N , Cycles = 1,000,000 Temp = -30o
拓扑优化
产品
3D打印
这是我的设计，请告诉我性能如何
以下流程在ANSYS Workbench中无缝实现
概念
优化
STL几何
仿真
3D打印
拓扑优化到CAD
• 后拓扑模型处理技术
− 拓扑优化结果（保留材料区域）输出STL格
式
− 片体模型处理(清理、修复、光顺、零件过
渡、…)
− STL模型到CAD实体几何转换 − 实体模型直接建模操作 − 参数化（用于参数优化）
− 例如：质量密度0.4~0.6
拓扑优化到点阵结构设计
• ANSYS Topology提供点阵结构优化
1. 点阵优化
2. 点阵密度（填充率）
3. 基于点阵密度的 Spaceclaim点阵生成
4. 变密度点阵
设计验证
• ANSYS Topology与仿真验证流程无缝集成
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Mass [%]
• ANSYS SpaceClaim
CAD
拓扑优化到CAD
• 后拓扑模型处理流程示例
1. 拓扑优化结果
2. 进入模型处理环境
3. 表面蒙皮
4. 尖锐角修复
5. 规则化网格
6. 局部表面光顺
7. 表面细化光顺
8. 模型合并
拓扑优化与点阵结构设计
• 增材制造技术 使得复杂点阵
结构的大量应 用成为可能。
这是我的性能要求，请告诉我如何设计
ANSYS Topology-拓朴优化
力学行为
• 结构线性静力
• 静态载荷、惯性 载荷、热载荷
• 模态 • 绑定接触
• 单载荷工况和多 载荷工况
约束条件
• 质量、体积 • 全局和局部应力 • 位移 • 反力 • 固有频率
优化目标
Байду номын сангаас
制造约束
• 柔度最小(刚度最 • 最小构件尺寸
增材制造带来设计的革命
• 制造传统工艺所不能 • 轻量化 • 多件融合 • 个性化 • 按需生产，旧件替换 • 分布式生产 • 全新材料
• 增材制造为自由设计/创新设计提供了更大 的可能性
− 增材制造不仅仅是制造手段，它是将设计想法转化为产品的途径 − 从工艺约束的设计转变为基于性能的设计 − 改变设计理念成为必然，面向增材的设计（DfAM）是先进设计的