模块三单元四 增材制造技术 - 副本

模块三现代制造加工技术单元四增材制造技术现代制造技术与检测学习目标知识目标了解增材制造技术的发展及特点；掌握增材制造技术原理及制造工艺；了解增材制造技术的发展方向能力目标能理解增材制造技术的发展及特点；能阐述增材制造技术原理；能说明增材制造技术的趋势。素养目标通过本单元的学习培养学生敢于尝试、不断创新的科学精神。一、增材制造技术概述•1902年，CarloBaese提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理，这是现代第一种快速成形技术——光敏树脂成形的初始设想•1940年，Perera提出了在硬纸板上切割轮廓线，然后将这些纸板黏结成三维地形图的专利•1979年东京大学的中川威雄教授利用分层技术制造了金属冲裁模、成形模和注塑模•快速成型是一种新型的成型技术，它基于离散堆积成型思想，集计算机、数控技术、激光技术、材料科学等多种技术于一体的产品设计于制造技术图3-14增材制造技术的原理一、增材制造技术概述•3）增材制造技术加工设计高度一体化，加工模型由CAD建模直接驱动使用•其直观性和易改性为产品的后续设计改良提供了优异的设计环境•4）增材制造技术在加工过程中无需人员干预，是一种自动化程度很高的加工技术•5）增材制造技术的加工周期短，成本低，特别是对于复杂形状的零件加工来说其一般制造费用降低50%，加工周期节约70%以上图3-15SLA工艺原理一、增材制造技术概述•其基本原理如图3-14•图3-14增材制造技术的原理•增材制造技术的制造工艺根据实现路线的不同主要有：立体光固化成型法SLA（StereolithographyAppearance）、选择性激光烧结SLS（SelectiveLaserSintering）、分层实体制造法LOM（Lami...•（1）立体光固化成型法SLA图3-16SLS工艺原理三、增材制造技术的发展方向•增材制造技术已经在很多领域获得了广泛的应用，从增材制造技术的应用现状及研究发展来看，其进一步研究发展方向主要有以下几个方面：1.开发性能更好的快速成型材料•快速成型材料有金属、陶瓷、塑料等材料,从形态上有液态材料、薄层材料、粉末材料以及丝状材料等•对成型材料的研究一直是一个热门问题，快速成型材料的性能要满足：有利于快速精准的加工出成型零件三、增材制造技术的发展方向•满足成型零件用途对于强度、刚度、稳定性、精度等要求2.提高快速成型系统的加工速度•目前即便最快的快速成型机也难以完成象注塑和压铸成型的快速大批量生产•快速成型机的研发在往快速和多材料的制造系统发展，目标是直接面向产品制造三、增材制造技术的发展方向•3.开发高性能快速成型软件•目前快速成型系统采用的分层切片算法都是基于STL文件格式进行转换，这种数据转换存在数据丢失等问题，同时由于平面分层造成的台阶效应降低了零件的表面质量和成形精度•对此应开发研究新的模型切片方法，如基于特征的模型直接切片法、曲面分层法，即不进行STL格式文件转换，利用CAD原始数据直接切片的方法，提高数据处理速度和精度，减少由STL格式转换和切片处理过程所产生精度损失•4.改善快速成型精度三、增材制造技术的发展方向•增材制造技术的基本原理决定了该工艺难以达到与传统机械加工所具有的表面质量和精度指标，其精度一般处于±0.1mm的水平•把快速成型的成型方法与传统机械加工方法集成，比如同车铣系统复合，改善快速成型制造的零件尺寸精度及表面质量•【拓展阅读】“我们的技术将在先进制造领域掀起新一轮的革命•”华中科技大学机械科学与工程学院教授张海鸥携其研发的“智能微铸锻铣复合制造技术”，与法国空客公司举行了技术合作签约仪式，这是法中两国在先进制造领域的一项重要合作三、增材制造技术的发展方向•这位年过60岁的老人和夫人王桂兰一起，带领团队用14年的时间，破解了困扰金属3D(三维）打印的世界级技术难题，实现了我国首超西方的微型边铸边锻的颠覆性原始创新•十几年科研路，就是不断试错的过程•“唯有创新才有未来，跟在别人后面是不会有太大出路的•”1998年，张海鸥被引进到华中科技大学，致力于高效低成本无模快速制造技术研究，4年后开始主攻金属3D打印三、增材制造技术的发展方向•十几年前，金属3D打印做出的制件非常粗糙，经过后期机械加工后才能当做零件使用，而要打印复杂制件，则几乎不可能实现•张海鸥带领团队反复实验，在金属3D打印中加入了铣削环节，边打印边进行机械加工，攻克了此项难题，获得国家发明专利•选择铸锻合一的方向是更大的创新•在反复实验、不断试错之后，2010年，大型飞机蒙皮热压成形模具的诞生，验证了在金属3D打印中复合锻打的可行性三、增材制造技术的发展方向•铸锻一体化3D打印技术在航空航天、核电、舰船、高铁等重点支柱领域的应用前景广阔，比如对于长寿命、高可靠性的航空发动机关键部件的制造有显著优势•在我国研制的新型战斗机上，一种新型复杂钛合金接头的制造也已经开始和张海鸥团队合作，用该技术打印出来的钛合金抗拉强度、屈服强度、塑性、冲击韧性均超过传统锻件•目前，该技术正在西航动力公司、西安飞机制造公