增材制造试题答案教学文案

1. 增材制造技术的优点 （1） 自由成型制造； （2） 制造过程快速； （3） 添加式和数字化驱动成型方式； （4） 突出的经济效益； （5） 广泛的应用领域。 2. 增材制造技术国内外发展现状 国外发展现状 1 欧美发达国家纷纷制定了发展和推动增材制造技术的国家战略和规划，增材制造技术已受到政府、研究机构、企业和媒体的广泛关注。 2 德国建立了直接制造研究中心，法国增材制造的专项协会致力于增材制造技术标准的研究。西班牙启动了一项发展增材制造技术的专项，研究内容包括增材制造共性技术、材料、技术交流及商业模式等四方面内容。 澳大利亚、日本等国已经开始将其运用到航空领域，制造精密零件。 对于公司而言：以快速成型技术为主的增材制造设备已发展20多年，大量的增材制造装备的知名企业快速发展，其中以3D Systems 公司为代表，发展的SLA、SLS及3DP装备都备受关注。 美国Stratasys公司率先推出FDM装备，推广Dssignjet 3D 和Dssignjet Color 3D 两款产品。 除了以上具有代表性的外，还有LENS装备生产商、SLM装备生产商英国MIT公司等等。 国内： 我国增材制造技术研究已经经历20多年，以华科、西安交大、清华等大学为代表的科研院所开展了多项技术研究，其中涉及航空、汽车、生物、电子等各个行业。 西安交大：从1993年开始发展SLA技术研究，到现在已经有了成套的技术设备 华科：开展LOM技术，以及SLS\SLM技术，并且已经开发出相应的成套设备，且已经投入到市场使用。 清华大学跟西北工大已经研究多系列低成本FDM装备，并投入使用。并已经广泛使用到了航空领域，制造精密的成型技术。经过多年研究，我国增材制造技术得到飞快发展，精度等到极大提高。 3. 增材制造技术的发展趋势。 （1） 从快速原型与翻模制造向零部件直接制造转变 （2） 学科交叉融合，应用领域不断扩大 （3） 装备向零部件直接制造和专业化方向发展 （4） 增材制造装备从高端型走向普及型 （5） 成型材料开发及其系列化、标准化 4. 增材制造技术面临的挑战 （1） 进度控制技术； （2） 高效制造技术； （3） 复合材料零件增材制造技术。 5. 增材制造技术面临的伦理安全问题。 （1） 增材制造技术制造枪支。通过互联网下载枪支设计数据，借助增材成型工艺制造出来； （2） 增材成型技术克隆人体器官。 6. 箔材粘结工艺的原理 它由计算机、原材料存储及送进机构、热粘压机构、切割系统（激光或切刀）、可升降工作台、数控系统和机架等组成。 计算机用于接收和存储工件的三维模型，沿模型的高度方向提取一系列的横截面轮廓线，发出控制指令。原材料存储及送进机构将存于其中的原材料（如底面有热熔胶和添加剂的纸或塑料薄膜）逐步送至工作台的上方。热粘压机构将一层层材料粘接在一起。切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线，逐一在工作台上方的材料上切割出轮廓线，并将无轮廓区切割成小方网格以便在成型之后能剔除废料。网格的大小根据被成型件的形状复杂程度选定，网格越小，越容易剔除废料，但切割网格花费的时间较长，否则反之。可升降工作台支撑成型的工件，并在每层成型之后，降低一个材料厚度（通常为0.1-0.2mm），以便送进、粘合和切割新的一层材料。数控系统执行计算机发出的指令，控制材料的送进，然后栈和、切割，最终形成三维工作原件。 7. 纸材粘结工艺（16页） 纸材粘接工艺过程大致分为前处理、叠层和后处理三个主要阶段。 前处理过程：（1）CAD模型及STL文件； （2）三维模型的切片处理； 分层叠加过程： （1）纸材粘接工艺参数 （2）原型制造过程 1）基底制作 2）原型制作 后处理过程：（1）余料去除 将成型过程中产生的废料、支撑结构与工件分离 （2）后置处理 使原型表面状况或机械强度等方面完全满足最终需要，保证其尺寸稳定性及进度等方面的要求。 8. 塑料薄膜粘结工艺的优点。 （1） 制作的制品精度较高且较为耐用； （2） 系统操作简单； （3） 适于室内办公室环境使用； （4） 设备稳定耐用，维护成本低； （5） 成本低廉。 9. 光固化快速成型工艺（SLA）的基本原理、主要优点和缺点 基本原理：液槽中盛满光敏树脂，氦-镉激光器或氩离子激光器发出的紫外激光束，在控制系统的的控制下按零件的各分层截面信息在光敏树脂表面进行逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。一层固化完毕后，工作台下移一个层厚的距离，以使在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然后进行下一层的扫描加工，新固化的一层牢固地粘接在前一层上，如此重复直至整个零件制造完毕，得到一个三维实体原型。当实体原型完成后，首先将实体取出，并将多余的树脂排净；之后去掉支撑，进行清洗，然后再将实体原型放在紫外激光下整体后固化 优点;（1）成型过程自动化程度高。（2）尺寸精度高。（3）优良的表面质量。（4）可以制作结构十分复杂、尺寸比较精细的模型。（5）可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消失型。（6）制作的原型可以一定程度地替代塑料件。 缺点：（1）成型过程中伴随着物理和化学变化，制件较易弯曲，需要支撑，否则会引起制件变形（2）液态树脂固化后的性能尚不如常用的工业塑料，一般较脆，易断裂。（3）设备运转及维护费用较高（4）使用的材料较少（5）液态树脂有一定的气味和毒性,并且需要避光保存（6）有时需要二次固化。 10. 光掩膜法成型技术 基本原理：同SLA一样，该系统同样利用紫外线来固化光敏树脂，但光源和具体的工艺方法与SLA不同，曝光是采用光学掩模技术，电子成像系统先在一块特殊玻璃上通过曝光和高压充电过程产生与截面形状一致的静电潜像，并吸附上碳粉形成截面形状的负像，接着以此为“底片”，用强紫外线灯对涂覆的一层光敏树脂同时进行曝光固化，把多余的树脂吸附走以后，用石蜡填充截面中的空隙部分，接着用铣刀把这个截面修平，在此基础上进行下一个截面的固化 优点：（1）不需要设计支撑结构（2）零件的成型速度不受复杂程度的影响，只与体积有关（3）精度高（4）最适合制作多件原型，制作过程中可以随意选择不同零件的制作次序（5）模型内应力小、变形小，适合制作大型件（6）制作过程中如发现错误，可以把错误层铣掉，重新制作此层 缺点：（1）树脂与石蜡的浪费比较大，且工序复杂（2）设备占地大，噪声大，维护费用昂贵（3）可选材料少，使用材料有毒，且需密封避光保存（4）制作过程中，感光过度会使树脂材料失效（5）后处理过程需要除蜡 11. 熔融沉积成型工艺的特点 优点：1 由于采用了热熔挤压头的专利技术，使整个系统构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全。2 可以使用无毒的原材料，设备系统可在办公环境中安装使用。3 有蜡成型的零件原型，可以直接用于熔模铸造。4 可以成型任意复杂程度的零件，常用于成型具有很复杂的内腔、孔等零件。5 原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形下。6 原材料利用率高，且材料寿命长。7 支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易。8 可直接制作彩色原型。 缺点：1 成型件的表面有较明显的条纹。2 沿成型轴垂直方向的强度比较弱。3 需要设计与制作支撑结构。4 需要对整个截面进行扫描涂覆，成型时间较长。5 原材料价格昂贵。 12. 新型熔融沉积快速成型工艺(FDM)设备采用了双喷头，这样做的好处 双喷头优点：节省材料成本和提高沉积效率，还可以灵活地选择具有特殊性能的支撑材料，以便于后处理过程中支撑材料的去除 13. SLS、SLA；两者有什么异同？ SLS工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末）在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成型。SLS的原理与SLA十分相像，主要分别在于所使用的材料及其形状不同。SLA所用的材料是液态的紫外线光敏可凝固树脂，而SLS则使用粉状的材料。 14. 粉末激光烧结工艺的特点 优点：1 可采用多种材料2 可制造多种原型3 高精度4 无需支撑结构5 材料利用率高 缺点:1 表面粗糙2 烧结过程挥发异味气体3有时需要比较复杂的辅助工艺。 15. 三维喷涂粘结快速成型工艺对粉末材料的基本要求有哪些？ 对粉末材料基本要求：1 颗粒小，尺度均匀。 2 流动性好，确保供粉系统不堵赛。 3 熔滴喷射冲击时不产生凹坑、溅散和空洞等。 4 与粘接剂作用后固化迅速。 16. 激光束、电子束、离子束和高压水射流等高能量密度的束流，通常具有哪些常规加工方法无可比拟的优点？ 高能束优点： 1 能量密度极高，可以实现厚板的深穿透加工、焊接和切割，一次可焊透 300mm厚的钢板 2 可聚焦成极细的束流，达到微米级的焦点，用于制造微孔结构和精密刻蚀。 3 可超高高速扫描（速度达900m/s），实现超高速加热和超高速冷却（冷却速度达到104℃/s），可以进行材料表面改性和非晶体态化，实现新型超细、超薄、超纯材料的合成和金属基复合材料的制备。4 能量密度可在很大范围内进行调节，束流受控偏转柔性好，可进行全方位加工。 5 适合于金属、非金属材料加工，可实现高质量、高精度、高效率和高经济性加工。 17. 高能束熔覆技术 高能束流加工技术是利用激光束、电子束、离子束和高压水射流等高能量密度的束流（其中高压水射流是冷切割加工技术），对材料或构件进行特种加工的技术。 18. 激光熔覆工艺 激光熔覆工艺是在激光束的作用下将合金粉末或陶瓷粉末与基本表面迅速加热并熔化，光束移开后自激冷却形成稀释率极低，与基体材料呈冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体表面耐磨、耐腐、耐热、抗氧化及电气特性等的一种表面强化方法。 19. 提出一项新型增材制造工艺方案，说明其可行性、优点及可能面临的主要问题。