增材制造技术概要PPT课件

.1，增材制造(3D打印)自适应制造(3-dprinting)，钢铁研究总院科学技术运营部2013.4，2，背景：3D打印备受关注，奥巴马总统发表了美国的“制造革新国家网络”计划，建立了15个制造革新中心，形成了网络，每年投资10亿美元。经过5个多月的辩论，最终选定了“增材制造”为第一中心的研究方向。经济学人“第三次工业革命”。南方周末，“野蛮的辛格”想要皮革制造业的生命。助理国务卿苏博表示，将推进3D打印的产业化。科学技术部表示，正在制定3D打印的战略计划。3，3D打印概念，“沉积制造”=“3d打印”=“快速原型制造技术”，根据零件的形状，一次生成稍厚、特定形状的截面，然后按层组合，生成所需的立体零件。3D打印机是“按图层，按图层叠加”。4，3D打印工艺1。熔胶成型FDM(FusedDepositionModeling)石蜡、金属、塑胶、低熔点合金线材2。选择性激光烧结。SLS(SelectiveLaserSintering)尼龙、蜡、ABS、金属和陶瓷粉末。3.立体光固化成形法立体成形术(SLA)液体感光材料，5，1。复杂的物品制造。(当前显示)2。产品多样化不会增加成本。3.生产周期短。(最大优点)4。零技术制造。不占空间的便携式制造。(战场、灾区)6。节约材料。7.精确复制对象。(3D照片库)，3D打印机的优点，6，民用3D打印机，印刷品：塑料导线，少量导线特征：结构简单，精度低，表面粗糙，机械性质不考虑。分层厚度：0.1-0.5毫米市场范围：80%的市场属于民间消费水平。售价：3000-20000RMB消费者：设计爱好者、中小企业、学校、民间消费等级使用的流程主要是熔融成型FDM。7，最新的CAD/CAM技术CAD技术设计要打印的各种项目的3D数字模型。计算机数控技术软件或系统切片3D数字模型。根据各自的形状，分解为一个的打印命令被传送到伺服电动机和管口，每个伺服电动机都正确对齐。8、精密伺服驱动器技术伺服电动机按照说明精确控制打印头的移动位置和平台移动，确保每分钟都打印在正确的位置。精度必须达到0.1mm。甚至20um。9，开发新材料技术印刷材料尚处于初期阶段。10，商业3D打印机，印刷材料：树脂、金属、石膏、尼龙、玻璃等。特征：结构复杂，精度高，物品表面质量好，机械性能基本不考虑。层厚度：0.1-0.5毫米市场范围：20%的市场属于商业评级。售价：100-400万RMB消费者人口：仅限于大中型制造企业的研发设计部门、打印项目、通常不销售的外观设计、模型研究和开发，缩短研发周期。11，生物工程级3D打印机，印刷：钛合金，特殊和生物能源兼容材料。市场范围：打印机使用量极低。主要产品：人体植入物、假肢、假牙、骨骼等。在欧洲和美国已经被广泛使用。消费者：医疗企业和医院。特征：一对一满足有需求的人。用3D打印生产的假肢在欧洲和美国已经应用了3万多人。12，工业级3D打印机，涡轮发动机部件钛合金，13，3D打印可以用3D打印(不是泡沫或“上帝”)制作的物品往往令人惊讶！但是，这些印刷品属于没有生产标准、质量检查、安全认证的“三无”产品。大部分外观、质量、性能都不落后于传统生产方式制作的东西。142011年全球3D打印产业产值为17亿美元，国内为3亿元。年增长率25%。，3D打印市场情况，15，当前3D打印产品的主要应用领域，1 .快速模具制造(汽车)2。高端部件(航空部件)3。产品设计(电子消费品等，apple手机)4。医疗保健(牙科、假肢、骨头)，重点是免费设计行业、尖端制造、一对一定制服务。16，金属部件辅料制造，Since1985，17，国外金属材料增材制造主要研究机构，美国洛斯阿拉莫斯美国SandiaAeroMetGE，罗(英国)，IBM，波音，罗马，诺格韦斯特豪斯原子力-斯特拉塔sys公司(占世界3D打印机销售的一半，2011年为2万台)，18，美国国防部资助了一系列计划。这个研究机构制造了很多飞机零部件。例如：Sandia实验室创建aeroengine刀片式服务器。泵壳大小约为300mm，Losalamos制造高温合金管。使用Aeromet激光快速成型技术制造的几种钛合金主要大型轴承结构件；尺寸达2.5米，重量达130千克的大型整体加强板强化钛合金发动机框架、机翼拼接接头等已批量应用于F22和F-18E/F。19但是美国激光快速成型全部集中在小型高附加值零件上，还包括表面修复、表面涂层。1.激光散了，温度迅速下降，容易产生缺陷，不能制造大零件。2.机械性能差，激光成型再加热等静压性能不如锻造，激光成型再锻造不如锻造。大型设备不足。美国人不能提出“损害容限”的概念。在大型复合钛合金整体结构件F18中，测试失败3年后，Aeromet破产。20，国内增材制造研究机关，国内增材制造简单摘要：5大派系，3种技术，21，王和明，北上诉材料工程学院。1995年进入金属激光增强材料制造领域。王和明，2012年凭借“大型复杂的整体钛合金结构激光成型制造技术和设备”荣获国家技术发明奖一等奖。为国内C919、J15、J20、J31提供航空救援部件。主要包括钛合金、镍基高温合金、少量高强度钢的少量aeroengine全叶盘。22、王和明激光快速成型设备，制造了五代。23，激光成型技术的主要工艺参数为：激光束功率：3.0 10kw激光束斑直径： 3 6mm扫描速度：5 10mm/min粉末流动范围：10 30g/min单层沉积厚度：0.8mm以下。99.99-99.999%的高纯度氩或氦是保护气氛。24、经过板材、棒材或锻件加工后，由细棒氩雾化真空罐供应的粉末中，70%为球形粉末、筛分和干燥，粒度为100-300网状。激光增强材料制造金属粉末，25，激光增强材料制造技术工艺优势，1 .增强材料制造技术部件组织和非常均匀；锻造有均匀的压力问题。铸造中心分离，粗颗粒，组织不均。周期短，成本低，灵活高效。3.节约材料，比传统制造方法提高5倍以上。1 .冷却速度太快，内部应力大，容易出现内部缺陷。裂缝形成后高速扩张。粒子组织很难控制。激光增强材料制造技术的难点，26，高性能、困难的大型复合整体核心组件激光直接制造技术，“F22钛框架，面积5.53平方米。3万吨液压压力机锻件可达0.8平方米，8万吨可达4.5平方米。传统方法，铸锭，胚胎，模具，模锻。美国的一个飞机部件用一个3吨的蛋糕挤压，到最终加工完成为止只有144公斤，材料利用率不到5%。增材制造，材料利用80%左右。我们用增材技术制造的最大的整体结构体5平方米，美国做不到。超过或相当于锻件性能的激光成型零件，疲劳强度比锻件高32-53%，疲劳裂纹扩散速度低一级。常规性能与锻件基本相似，但高温、耐久性、耐疲劳性远优于锻件。“，27，高性能、困难的大型复合整体关键组件激光直接制造技术，28，我国目前是世界上唯一的飞机钛合金大型主轴承结构部件激光快速成型技术，实现安装基础应用。零件经过8000小时以上的抗疲劳测试。，“翅膀根部的压力为136公斤，锻造为1706公斤，材料节约90%。2010年已经完成了性能测试，比锻件好。05年，制作图标部件花了5天时间，现在只需要几个小时。”，29，C919大型客机主防风玻璃窗框，“双表面窗框，Ti-6Al-4V钛合金，有只在欧洲做的公司，周期为2年，先支付模具费用200万美元，零件很贵。我们55天就做到了，4辆，2辆已经上了飞机。”，30，飞机起落架，300米超高强度钢起落架制造方法专利号码：2008100308发明(设计)人：王允角；王祥明；王和明，06年一架飞机起落架核心部件现已起飞和降落2000多个。31，航空引擎叶盘，高温合金涡轮盘“未来引擎是船的整个叶盘，叶片和盘太重。现在我们可以同时出来叶子和盘子，刀片我们可以随心所欲地控制组织，将其培养成柱状晶，他的高温性很好。在这里，用等轴晶体生长，低周耐阴道性好，温度再高也可以改变材料，一个零件可以用多种材料制成。”，32、王化明完成直径550mm，快速凝固径向微柱状晶梯度组织的镍基高温合金发动机涡轮盘样品，叶片900度疲劳强度比第二代单晶信息高40%。33，对王华明的增材制造技术的整体评价为1。在内部缺陷控制、组织控制和定向凝固等关键技术上取得了突破。大多数组件都经过了安装检查。零件性能的一部分，锻造铸造的材料制造。4.发动机叶盘整体制造，尚未测试安装，但显示出很大的潜力。5.目前使用的原料粉末是已冶炼的钢的粉末。6.现有的文献、新闻、专利、报告都没有提到废品率。好像不会太低。34、华中科技大学设备成型空间：1.2米1.2米；EOS公司：0.73米0.38米；3D系统公司：0.55米0.55米。引领我国在激光烧结快速制造领域达到世界最高水平。广西玉柴利用此技术生产6缸发动机气缸盖，7天内完全可以形成4阀6缸发动机气缸盖砂芯。以现有的砂型铸造试生产方式，需要5个月左右。为空中客车和欧洲航天局制造飞机、卫星、航空发动机用大型复合钛合金零件的铸造蜡模具。华中科技大学赠材制造技术进步。35，C919中央凸缘带长3米以上，西北工业大学，飞机主要轴承梁长5米，36，金属增强技术发展方向，1 .飞机结构部件集成制造(机翼体)2。主要设备大锻件制造(原子力锻造)，金属沉积制造技术，难处理，高性能，昂贵，适合用其他方法不能做到的部件，在成本、周期、性能方面，我们到达了美国前面，-王和明。37，增材制造金属部件有多贵，增材制造的金属部件每克10-100韩元，价格介于黄金和银之间。王和明使用增材制造技术制造的飞机次承付款结构部件，数十公斤，费用120万韩元。外国记者JohnNewman报道说，用于制造中国增材的国防研究开发费用约达8000万美元。以增材制造技术生产的家用金属器具费用是现有生产成本的1000倍。38，为什么能降低制造增援的航空零部件的成本，用现有方法制造的航空结构：1。模具开放费用很高。Baosteel是一个小部件，