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【研创基地·专题培训】走进3D打印技术——第133期专题培训成功举办!

发布时间:2021-09-23作者:点击次数:

走进3D打印技术

——第133期专题培训成功举办!

 

2021912日晚19:00,亚博出款到账速度快研究生创新实践基地第133期专题培训——“走进3D打印技术”线上讲座在腾讯会议顺利举办,参会60余人次,整个活动持续了近两个小时,讲座氛围十分热烈。本期专题培训主讲人——亚博出款到账速度快机械与运载工程学院博士生导师伊浩老师从什么是3D打印技术、3D打印技术的分类以及应用三个方面进行了分享。

一、什么3D打印技术?

3D打印又称增材制造技术,是依据CAD设计数据,采用离散材料逐层累加制造实体零件的技术,其颠覆了传统的减(去)材制造技术。

3D打印技术的基本原理是离散-堆积原理,核心思想是分层制造,即在计算机控制下,根据零件CAD模型的分层切片信息,通过材料的精确堆积,逐层制造零件原型。而3D打印技术的打印过程可以概述为逐点-逐线-逐面-逐体。

 

 

二、3D打印技术的分类

关于3D打印技术的分类,可以说是百花齐放,对于金属成形的技术,包括均匀微滴沉积制造、激光立体成形、激光选区熔化、选择性激光烧结;对于非金属成形的技术,包括选择性激光烧结、分层实体制造、熔融沉积制造、光固化成形。

1)熔融沉积制造(Fused Deposition Modeling,FDM),指将丝状热塑性材料(或石蜡、低熔点金属)从加热的喷嘴挤出,按照零件的每一层预定轨迹,以固定速率进行熔体沉积制造。其应用领域主要包括概念原型、模具制造、功能测试和零件制造。

 

2)光固化成形(Stereo Lithography Appearance,SLA),又称光造型、立体光刻、立体印刷。该工艺采用特定波长与强度的激光照射光固化材料(光敏树脂)表面。使之由点到线、由线到面、由面到体进行顺序凝固。

3)选域激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS),指利用激光束根据分层截面信息进行选择性分层烧结,全部烧结完成后去除多余粉末。烧结金属或陶瓷材料时,通常是烧结粉末间黏结剂使粉末黏结在一起。

4)层合实体制造LOM (Laminated Object Manufacturing),以片材为原材料,采用激光(CO2激光器)切割每一层的内外轮廓,切割完一层后,利用送料结构叠加上新一层材料(热粘压装置滚压粘合),再进行切割,层层进行,直至成为三维结构。

5)激光立体成形( Laser Solid Forming, LSF ),采用高能量激光器,使金属粉末熔化、沉积,层层堆叠,生成致密的几何形状的实体零件。结构件致密度可达99%以上,接近锻件性能。

6)电弧增材制造技术(Wire Arc Additive Manufacture,WAAM)是一种利用逐层熔覆原理,采用熔化极惰性气体保护焊接(MIG)、钨极惰性气体保护焊接(TIG)以及等离子体焊接电源(PA)等焊机产生的电弧为热源,通过丝材的添加,在软件程序的控制下,根据三维数字模型由线-面-体逐渐成形出金属零件的先进数字化制造技术。与传统的铸造、锻造工艺相比,它无需模具,整体制造周期短,柔性化程度高,能够实现数字化、智能化和并行化制造,对设计的响应快,特别适合于小批量、多品种产品的制造。WAAM技术的主要优势是效率高(4-8Kg/h)、质量高(化学成分均匀、致密度高)、成本低,但是其劣势为精度低,以mm级计算。WAAM打印精度低的根本原因主要在于其起弧飞溅、熔池大、基体热输入量大。

 

7)均匀金属微滴喷射打印技术,该技术借鉴廉价的喷墨打印技术原理,喷射金属微滴进行堆积成形,达到微小复杂金属件或非均质件的低能耗和低成本制造之目的。喷墨打印技术是通过均匀墨滴的可控喷射,逐点、逐行地打印复杂文字和图像;而均匀液滴喷射增材制造技术是通过均匀金属微滴的喷射沉积,逐点、逐线、逐面地打印复杂形状和成份的金属零件。

 

三、3D打印技术在钢铁行业的应用

1)模具镶件

芬兰公司VTT使用不锈钢316L在SLMR125设备上打印出六款模具镶件,为了达到最佳的优化效果,该模具镶件共设计了六种不同的随形冷却方案。其中—组使用了传统设计以用作参照,其余方案则根据SLMR技术的优势与要求,综合考虑了诸如无支撑角度、最小壁厚、流道尺寸及流道形状等因素进行设计,并对不同的方案进行了相应的优化。在进行实际冷却实验之前,测试人员根据水流量及热传导系数对各模具镶件进行了模拟,其结果显示不同的零件设计会呈现出不同的冷却性能。根据产品需求,对其进行了热处理,使镶件达到54HRC的目标硬度后,对其外部进行了相应的机加工处理。

2)不锈钢结构件

在轮胎模具制造中,3D打印最经典的应用案例非钢片莫属,无论是尖边、圆边、3D立体结构,或者用来固定钢片设计的细微纹理,都能透过3D打印来实现。此外,同一批次的生产可以打印多种尺寸、形状的钢片,使用3DXpert软件更可以修改钢片设计,真正意义上做到个性化的批量生产。使用GF增材制造设备生产的钢片,密度可达到99.50%,使用不锈钢材料打印钢片的强度达到1000MPa以上,使用模具钢打印钢片的强度达到1800MPa以上。

除此之外,3D打印技术在钢铁行业的应用还包括有不锈钢液压零件、不锈钢高压釜、不锈钢结构件以及新型刀片等等,由于时间的限制,老师简要的介绍到了这里,更多其他的应用还等待着同学们去开拓。

在伊浩老师结束内容讲解后,同学们纷纷留言向伊老师请教3D打印技术方面的问题,伊老师也就同学们所请教的问题一一进行了详细的解答,对此不少同学反馈通过这次活动收获匪浅,在活动最后还对老师进行了感谢。

 

此次线上活动的回放链接:

链接:https://pan.baidu.com/s/1JaAmZ-TSazjxjaa-Y6a9aw

提取码:i36c

如对本次专题培训讲座内容有相关疑惑可加入QQ群(群号:615660517)进行讨论,研究生创新实践基地将竭力为同学们提供更优质的培训服务。

 

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