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解决悬垂结构难题的新突破

更新时间: 2024-07-19 09:33:54  查看次数: 67    
增材制造技术,也叫 AM 技术,这可是个集多种高科技于一身的先进制造技术,像计算机信息、激光技术、材料科学等技术都融合在里面了。它厉害得很,被当成“对未来经济有重大影响的颠覆式技术之一”,还是“能让世界发生变化的技术”,在世界各国开展的新工业革命以及中国的“中国制造 2025”行动中,都有着至关重要的战略意义。传统制造技术和它比起来可就差远啦,增材制造技术是一层一层把材料堆起来,不用模具就能做出复杂的构件。这样做的优点可太多啦,能自由设计结构,制造过程不复杂,还能节省材料呢。
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激光选区溶化技术,也就是 SLM 技术,在金属增材这个领域里是很关键的。它能做出精度特别高、性能特别好的复杂结构零件。在那些形状复杂的零件里,有一种叫悬垂结构的。在 SLM 成形的时候,悬垂结构下表面底部支撑的地方是粉末,这就容易产生粘粉挂渣、翘曲变形等问题。这些问题会让金属零部件的成形质量变得很差,如果悬垂结构接近能成形的最大角度,零件可能就打印不出来了。

现在大家通常会用加支撑、改变成形方向这些办法来解决悬垂结构的缺陷。但加的支撑会留下来,这会降低悬垂面的质量,还得做更多后续处理。就算改变成形方向,也不能完全避免悬垂表面的问题。而且,关于极限成形角度的悬垂结构成形工艺怎么优化,还有尺寸特征对极限成形的悬垂结构变形有啥影响,这些方面的研究都还不太成熟。
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改变能量密度输入配比的多重曝光工艺。通过有限元仿真这种方式,去预测和分析不同的能量密度输入以及尺寸特征对悬垂结构成形的影响。并且还通过做实验,进一步研究多重曝光工艺的优化,还有分析尺寸特征和极限成形悬垂结构翘曲变形之间的关系。激光选区熔化(SLM)作为增材制造技术的重要分支,是德国的 Fraunhofer 研究所在 1995 年提出来的,到 2002 年,在这方面的研究有了重大进展。打个比方,传统制造就像是用一块块砖头砌墙,增材制造就像是用沙子直接堆出墙的形状。再比如说,零件上有个悬空的部分,就像伸出的树枝,普通方法做不好,容易出问题,这篇文章就是要研究怎么把这问题解决好。