增材制造技术基础 课件 单元1、2 增材制造技术概述； 增材制造典型工艺.pptx

单元1增材制造技术概述

任务一什么是增材制造？

广义增材制造：以材料累加为基本特征，以直接制造零件为目标的大范畴技术群。

狭义增材制造：不同能量源与CAD/CAM技术结合、分层累加材料的技术体系。广义与狭义定义一、增材制造技术定义

1）制造原理、2）加工过程、3）材料利用效率、4）适用材料、5）制造精度和表面质量、6）设计自由度、7）生产周期和成本、8）应用领域增材制造和减材加工的主要不同之处：二、增材制造与减材制造

1）设计自由度高2）节约资源3）生产周期短4）良好的力学性能5）易于实现远程制造和分布式制造6）适合复杂零件修复三、增材制造技术的优势

任务二增材制造发展方向

方向一：增材制造优化设计提升设计效率促进创新设计

1）节约材料、2）轻量化、3）吸收能量、4）增大表面积、5）美观性晶格结构优化优势

1）设计创新2）高效制造3）材料优化拓扑结构优化优势

方向二：增减材复合加工增材制造减材加工

增减材复合加工流程图

增减材复合加工优点显著提升生产效率更高的加工质量节省材料，降低成本促进设计优化与创新

3D打印铣床的复合加工流程

方向三：机器人增材制造通过专业的3D打印软件来编写多轴工具的加工路径，操作人员为3D打印头和机械臂编写对应指令，从而实现复杂结构的3D打印。

优点一突破传统3D打印工艺在尺寸上的限制，使大型构件构建成为可能。

优点二无需添加额外支撑结构，进一步提高设计自由度，节省材料成本

机器人AM在建筑业的应用

机器人AM在制造业的应用电弧增材制造工艺大型和超大型金属零件增材制造

方向四：多材料3D打印1）相同类型材料的结合2）不同类型材料的结合3）不同材料的分层结合多材料结合方式

多材料3D打印的优势设计灵活性的提高（产品创意无限）产品功能性的提升（一体化功能）生产效率的提高（组装过程简化）多材料3D打印的挑战材料匹配问题打印精度挑战打印速度问题打印工艺调整材料选择与改进

多材料3D打印的应用医疗领域工业领域

单元2增材制造典型工艺

任务一FDM熔融沉积工艺

FDM3D打印机及其组成FDM打印系统由五个主要部分构成，分别是喷头、送丝机构、运动机构、打印床和控制系统。

FDM3D打印工作原理FDM3D打印成型材料（丝材）

FDM打印工艺的后处理(1)去除支撑（手动拆除、溶解）(2)打磨（砂纸）

FDM打印工艺的后处理(3)喷漆（模型漆）(4)表面平滑化（丙酮）

FDM打印工艺的后处理(5)抛光（抛光机）

FDM3D打印应用案例建筑模型影视动漫

任务二LOM薄材叠层工艺

LOM3D打印机及其组成LOM加工系统主要包括如下几个关键部分：原料送进机构、计算机、激光切割系统、可升降的工作台以及热压滚轴。

LOM3D打印成型材料（薄材）LOM3D打印工作原理

LOM3D彩色打印将传统的二维喷墨打印技术与LOM增材制造技术相结合

LOM复合材料打印使用片状的碳纤维复合材料作为LOM3D打印的原材料

LOM3D打印应用案例发动机LOM3D打印模具LOM3D打印

任务三SLA立体光固化工艺

SLA3D打印机及其组成采用激光一点点照射光固化液态树脂，工作台不断下移，使其固化成型。

SLA3D打印成型材料（光敏树脂）SLA3D打印工作原理

SLA的“自上而下”和“自下而上”打印工艺传统自由液面式（Topdown）结构约束液面式（Bottomup）结构

SLA3D打印应用案例

任务四SLS选择性激光烧结工艺

SLS3D打印机及其组成利用高强度激光器在材料粉末上扫描和烧结出零件截面，层层粘接，得到零件。

SLS3D打印成型材料（金属粉末）SLS3D打印工作原理

金属SLS3D打印应用案例铝材料SLS热交换器钛材料SLS涡轮叶片不锈钢SLS阀门硌钴合金SLS牙床支架

SLS与FDM工艺之比较SLS3D打印FDM3D打印

SLS与SLA工艺之比较SLS3D打印SLA3D打印

任务五DED直接能量沉积工艺

DED3D打印机及其组成通过安装在多轴（通常为四轴或者五轴）机械臂上的喷嘴，将材料逐层直接沉积到正在制造或修复的零件上。

DED工艺参数DED3D打印工作原理激光功率扫描速度材料进给速度激光扫描策略激光束直径气体控制

DED3D打印与数控加工DED工艺用于增材制造DED工艺与数控加工之间紧密联系且具有很强的互补性CNC工艺用于减材加工

DED3D打印应用案例DED工艺用于航空叶片修复

DED工艺用于复杂模具型芯打印DED打印后的合金刀片

任务六BJ粘合剂喷射工艺

BJ3D打印机及其组成先将粉末材料铺设在打印机平台上，打印头根据电脑指令喷洒粘合剂形成固体层；然后逐层下降平台，铺设新粉末并喷洒粘合剂，无需支撑结构，直至打印完毕。

BJ