疊層制造其結構力學模型-金屬樣品分析圖像顯微鏡
疊層制造的定義及其結構力學模型
“疊層制造”為廣義的工件逐層制備技術的總稱,既包括傳統(tǒng)的狹義
上的分層實體成形技術,又包括表面改性在基體上制備涂層的技術,以三
維打印為代表的增材制造技術,以及按功能性要求使性能不同的組分材料
逐層制備的梯度功能材料多層結構。這些技術和工藝之所以歸類為廣義的
疊層制造,在于它們有一個共同的工藝特征——工件逐層制備而成。就結
構特征而言,疊層制造表現(xiàn)為單一材料或多種材料的多層結構;就制備環(huán)
境而言,疊層制造大多都是在高溫下成形,有的也可能在高溫下使用。因
此,在溫變狀態(tài)下,需要考慮其熱彈性響應。另一方面,高溫成形后工件
需冷卻至室溫,因為各層材料性能的差異和制備過程產(chǎn)生的溫度梯度,致
使工件冷卻后可能出現(xiàn)一定的熱殘余變形和應力,這樣既是影響產(chǎn)品質量
的關鍵因素,又是影響疊層制造技術的成熟度的關鍵。
雖然上述工藝制備的工件在工藝上均表現(xiàn)為逐層制備,在幾何上均表
現(xiàn)為多材料多層結構,但因具體制備工藝的差異,在做多層結構處理時各
有其差異,具體舉例如下。
三維打印技術改變了傳統(tǒng)的零件設計模式,真正實現(xiàn)了由概念設計向模
型設計的轉變。三維打印是以數(shù)字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑
料等可黏合材料,按一定的路徑逐層堆積成形的快速成形技術。其成形原
理類似于激光打印機,將零件數(shù)字化模型進行空間網(wǎng)格化,通過像素分解
成為一個個空間點陣,噴頭在計算機的控制下,按照截面輪廓的信息,在
鋪好的粉末材料上噴射出液態(tài)微滴,將零件一層層堆積而成。經(jīng)過近三十
年的發(fā)展,無論是工藝還是三維打印機研發(fā),均取得積極進展,技術日臻
成熟。
(本文由上海光學儀器廠編輯整理提供, 未經(jīng)允許禁止復制http://www.sgaaa.com)
合作站點:http://www.xianweijing.org/