增材制造技术教学内容.ppt

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1、增材制造（3D打印）AdditiveManufacturing（3-Dprinting）钢铁研究总院科技运营部2013.4背景:3D打印成为关注热点奥巴马宣布美国“制造创新国家网络”计划，成立15个制造创新中心组成网络，每年投资10亿美元。经过5个多月的论证最后选了“增材制造”作为第一个中心的研究方向。经济学人“第三次工业革命”。南方周末“野蛮神器”要革制造业的命。工信部副部长苏波表示将推动3D打印产业化；科技部表示在制定3D打印的战略规划。3D打印概念“增材制造”=“3D打印”=“快速原型制造技术”根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形

2、状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。3D打印机，都是“分层制造，逐层叠加”。3D打印的工艺1.熔积成型FDM(FusedDepositionModeling)石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝2.选择性激光烧结。SLS（SelectiveLaserSintering）尼龙、腊、ABS、金属和陶瓷粉末。3.立体光固化成型法SLA(StereoLithographyAppearance)液态光敏材料1.制造复杂物品。（目前已显现）2.产品多样化不增加成本。3.生产周期短。（最大的优点）4.零技能制造。5.不占空间、便携制造。（战场

3、、灾区）6.节省材料。7.精确的实体复制。（3D照相馆）3D打印机的优势民用消费级3D打印机打印材料：塑料丝、少量金属丝特点：结构简单、精度低、物品表面粗糙、不考虑力学性能。分层厚度：0.1mm-0.5mm市场范围：市场80%的3D打印机属于民用消费级。售价：3000-20000RMB消费人群：设计爱好者、小企业、学校民用消费级采用的工艺主要为熔积成型FDM。现代CAD/CAM技术CAD技术设计要打印的各种物品的3D数字模型。计算机数控技术软件或系统把3D数字模型切片。并根据每片的形状，分解成一条条的打印指令传给伺服电机和喷头，并保证各个伺服电机精确确

4、配合。精密伺服驱动技术伺服电机根据指令要精确控制打印头的移动位置和平台移动，使每个时刻都在精确的位置打印。精度要达到0.1mm。甚至20um.新材料技术打印材料的研发目前还在初级阶段。商用级3D打印机打印材料：树脂、金属、石膏、尼龙、玻璃等。特点：结构复杂、精度高、物品表面质量好、基本不考虑力学性能。分层厚度：0.1mm-0.5mm市场范围：市场20%的3D打印机属于商用级。售价：100万-400万RMB消费人群：大中型生产制造企业研发设计部门打印出来的物品，一般不出售，只作外观设计、模型研发用，缩短研发周期。生物工程级3D打印机打印材料：钛合金、特殊

5、与活体能相容的材料。市场范围：打印机的用量很少。主要产品：人体植入物、假肢、假牙、骨骼等。在欧美已经有很广泛的应用。消费人群：医疗保健企业和医院。特点：一对一满足有需求的人。3D打印生产的假肢在欧美已经有30000人以上在应用。工业级3D打印机涡轮引擎部件钛合金3D打印不是泡沫也非“神器”PBS塑料陶瓷不锈钢纸树脂尼龙玻璃生物墨水高强钢铝钛钛合金钴铬合金镍铝合金青铜合金ABS塑胶木材细胞黄金钨3D打印能制造的物品，常常令人惊叹！，但这些打印件没有生产标准，没有质量检测，没有安全认证，属于“三无”产品。大部分外观、质量、性能都赶不上常规生产方法制造出的物

6、品。2011年全球3D打印产业产值为17亿美元，国内为3亿人民币。年增长率25%。3D打印市场情况目前3D打印产品的主要应用领域1.快速模具制造（汽车）2.高端零部件（航空零部件）3.产品设计（电子消费品等，苹果手机）4.医疗保健（牙科、假肢、骨骼）这些应用集中在不计成本的设计行业、尖端制造、以及一对一的个性化服务方面。金属零部件增材制造Since1985国外金属材料增材制造的主要研究机构美国LosAlamos美国SandiaAeroMetGE、罗罗(英国)、IBM、波音、洛马、诺格西屋核电-------------------------------

7、------------------------------------------------Stratasys公司（占世界3D打印机销量的一半，2011年为2万台）Objet公司（世界最大的商用3D打印机）3Dsystems公司EOS、ArcamAB、GmbH美国国防部资助了一系列的计划。这些研究机构做出了大量的飞机零部件。例如：Sandia实验室做航空发动机叶片；泵壳体尺寸300mm左右，Losalamos作出高温合金管。Aeromet利用激光快速成型技术制造的多个钛合金关键大型承力结构件；如尺寸达到2.5m、重达130kg的大型整体筋板加强钛合

8、金发动机框、机翼拼接接头等已经在F22及F-18E/F上得到批量应用。但美国激光快速成型全都集