国内外增材制造

跟踪增材制造技术1直接沉积增材制造技术•直接制造工艺是结合了添加剂制造原理、计算机辅助设计(CAD)和电子束焊接技术•其全铰接式移动电子束枪根据CAD设计的3D模型来逐层沉积金属，将打印材料直接送进打印头，用电子束在机头熔融并打印材料•沉积速率为3～9kg/h，直至部件加工完成•打印出的物品精度高，且基本不产生任何废料，节省了大量的原材料，还能降低成本•美国的Sciaky公司，在宾夕法尼亚大学公开宣布了其突破性的技术——“创新金属加工-直接数字化沉积”(CIMP-3D)制造（EBDM）解决方案•用于生产美国第五代隐形战斗机F-35的多个零件2激光选区熔化技术•德国Frauhofer研究所•1995年最早提出•在金属粉末选择性烧结基础上发展起来的•2002年该研究所在激光选区熔化技术方面取得巨大成功，可一次性地直接制造出完全致密性的零件•利用高亮度激光直接熔化金属粉末材料，无需粘结剂，由3D模型直接成形出与锻件性能相当的任意复杂结构零件，其零件仅需表面光整即可使用德国EOSGmbH公司设备：EOSINTM280采用束源质量高的Yb光纤激光器，将激光束光斑直径聚焦到100μm，大幅提高激光扫描的速度，减少成形时间，其成形零件性能与锻件相当，其典型应用如图所示。3人牙髓细胞共混物三维生物打印技术•北京大学口腔医学院•清华大学机械工程系生物制造工程研究所•清华大学先进成形制造教育部重点实验室•Imageware11.0软件设计出了由圆柱状微丝逐层交错堆积构成的具有网格结构的三维结构体数字模型；•制备海藻酸钠-明胶水溶胶，与体外分离、培养的hDPCs共混，共混物中hDPCs的密度为1×106个／mL，海藻酸钠和明胶的终浓度分别为20g／L和80g／L；进行hDPCs共混物的三维生物打印•主要控制参数：•成形室温度为4℃，打印喷头内径为0.1min，打印速率为7mm／s，挤出速度为9mm3／min。•打印后即刻，依次用100mmol／L的CaCl溶液和0．25％(体积分数)的戊二醛液进行交联，交联时间分别为5min和15S，交联后，用生理盐水漂洗3次。•将最终获得的三维生物打印结构体浸入完全培养基培养。•结构体中hDPCs的存活率为87％士2％•CCK一8检测观察了打印后10d内hDPCs在三维结构体中的增殖情况，证明hDPCs在三维结构体内可增殖。4•D5气压式熔融沉积快速成形系统•西安交通大学2003•该项技术可以作为制造具有模拟人体器官生理结构特点的人造器官模型的方法，适合于人工骨的制造•目前正在实验阶段•经压力传感器测压后进行挤压,制造原型零件。控制系统能使整个AJS系统实现自动控制,其中包括气路的通断、喷头的喷射速度以及喷射量与原型零件整体制造速度的匹配等。•压力、温度、速度是决定出丝质量好坏的主要参数•扫描速度和出丝宽度则决定了制造效率和制造精度特点：•工作时只需将热塑性材料直接倒入喷头的腔体内•避免了传统FDM由于送丝滚轮的往复运动致使挤出过程不连续,和因振动产生的运动惯性对定位精度的影响,提高了成形精度6粒状材料熔融沉积成型系统的开发•颗粒材料依靠重力从加料筒圆孔滑入机筒,同时步进电机驱动螺旋轴旋转,基于摩擦学原理,螺旋轴产生一定推送力,将颗粒材料向前输送至成型机构。•改变电机的转速,即可改变送料速度,达到控制材料输送量的目的。•试验材料为类ＡＢＳ室温成型细颗粒材料•螺杆挤压腔温度为135℃,喷嘴温度为145℃,螺杆转速为0.2ｒ/ｓ,送料速度与螺杆转速的匹配系数Ｋ取1.5,填充速度为28ｍｍ/ｓ,成型的原型件如图7所示•试验表明:开发的成型系统能保证送料均匀连续,原型件成型稳定可靠,从运行效果来看,系统的整体性能达到了预期设计目标。