激光选区熔化自由制造异质材料零件技术研究

为解决当前激光选区熔化成型过程难以按需在零件任意位置自由布置不同材料的难题,基于多漏斗供粉+柔性清扫回收粉末原理,对异质材料零件激光选区熔化增材制造技术展开了研究,详细探讨了成型机理、粉尘污染防范机制及异质材料数据处理方法。采用CuSn10、4340两种不同的合金材料进了工艺实验验证。实验表明该方法可以较有效解决激光选区熔化成型过程异质材料布置难题,实现异质材料零件成型：（1）能自由地在不同层间或同层内不同区域按需布置不同的材料;（2）所得块状异质材料零件的铜合金材料区域Fe元素平均质量百分含量可控制在2%以下,钢材料区域Cu元素平均质量百分含量可控制在1%以下;（3）成功成型了一个具有复杂外形及微细材料区域特征的异质材料齿轮零件,零件异质材料区域不受零件复杂外形限制,可自由按需布置材料,0.5mm宽的层内异质材料区域也能被较好地表达出来,尺寸误差不超过±0.1mm。     

CoCrMo合金激光选区熔化成型工艺及其性能研究

对CoCrMo合金激光选区熔化(SLM)直接制造成型工艺进行了研究,以便探索使用CoCrMo材料的个性化医用产品的更优化工艺。使用华南理工大学自主研发的Di-Metal100型SLM设备,在使用满足ASTM F75要求的CoCrMo合金进行SLM增材制造过程中,对激光功率、扫描速度、扫描间距3个关键工艺参数进行了工艺验证与分析,以便获得高致密度成型工艺参数,并对此工艺参数下成型件的性能进行测试。结果显示,在激光功率为170W,扫描间距为0.08mm,扫描速度为500mm/s时获得致密度为99.02%,此时CoCrMo合金SLM直接制造样件的抗拉强度、屈服强度σ0.2以及洛氏硬度均高于ASTM F75铸造标准,延伸率略低。通过对CoCrMo合金SLM增才制造工艺的优化,可以制造出性能上能够满足医用产品指标的CoCrMo合金个性化医用产品,从而为CoCrMo合金SLM个性化直接制造应用提供重要参考。     

预处理工艺对SLM成型CoCr合金牙冠牙桥金瓷结合机制及性能的影响（英文）

为了探究打磨喷砂预处理激光选区熔化(SLM)成型CoCr合金基底对修复体的金瓷结合的影响机制,进而为SLM成型具有良好力学性能的CoCr合金牙冠牙桥修复体提供参考。采用SLM优化工艺参数成型3组CoCr合金基底试样,分别进行不同的打磨、喷砂预处理以相互对照,之后以相同参数进行烤瓷烧结。采用三点弯曲试验、粗糙度测试、SEM及EDS等测试方法分析不同对照组试样。测试结果表明,经过打磨和喷砂预处理的a组试样的金瓷结合强度达到36.79±0.49 MPa,明显高于不打磨而保留SLM成型特征表面的b组试样,以及打磨处理而不喷砂的c组试样,3组试样的平均金瓷结合强度均高于ISO9693:1999标准规定的最小值25 MPa。a、c组的金瓷结合效果优于b组,3组试样的金瓷结合界面均发生元素扩散,分析还发现3组金瓷剥落面的残留物及其剥落面元素分布有显著差异;最终结论为:打磨、喷砂组合预处理获得的一定粗糙度的基底表面可保证金瓷间强大的化学结合以及可观的机械结合,可以显著提高SLM成型金瓷修复体的性能。     

基于激光选区熔化的功能零件结构设计优化及制造关键技术研究

为优化现有的门把手功能零件,采用了受力分析及拓扑优化的方法,设计出符合零件内部力场分布特点的功能件,通过激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)获得打印成型件,并经过尺寸精度、力学性能及质量等方面的测试,获得减重52.5%轻量化效果,力学性能达到传统铸锻件及尺寸精度符合需求的优化设计成品。SLM加工获得的功能件应用于密封舱门,在真空度-30 k Pa、氧含量浓度10 ppm条件下测试,模拟分析变形位移6.9μm。证明基于激光选区熔化技术进行优化设计能使得优化功能零件过程中拥有极高的自由度,故基于激光选熔化技术,采用拓扑与布局优化、结构类型优化等结构优化设计方法,达到减轻产品重量并改善性能等目标的思路是可行的。     

金属零件3D打印技术现状及研究进展*

简述了国内外的金属零件3D打印技术的研究现状及最新进展,包括选区激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)技术、激光近净成形(Laser Engineered Net Shaping, LENS)技术和电子束选区熔化(Electron Beam Selective Melting, EBSM)技术,并针对作者实验室的工作方向——SLM直接制造,具体分析了金属零件3D打印技术研究热点和难点以及具体应用.     

KZF-96控制洗井防砂阀的研制与应用

为提高分注管柱有效期,解决注水井出砂影响有效分注的问题,研制了KZF-96控制洗井防砂阀。该阀结构合理,操作简单,具有防砂、反洗井功能,洗井通道大,满足正常管理要求;解决了砂埋控制活塞的问题,提高了投捞成功率,延长了管柱有效期,并能延长注水井的注水有效期。该阀在河南油田现场试验5井次,管柱顺利下到位,密封良好,工艺一次成功率100%;投捞洗井10井次,成功率100%,平均有效期达到14月,具有较强的实用性和良好的推广应用前景。     

基于数字化3D技术的股骨假体再设计与激光选区熔化制造

研究了基于数字化3D技术的全膝置换股骨假体再设计并通过激光选区熔化(SLM)技术直接制造了股骨假体,以满足医学上对全膝置换股骨假体的高适配性要求。对一名患者的全膝关节CT连续断层图像提取股骨3D模型,根据骨科医生手术规划进行了数字化3D解剖与测量,并据此对目前商业化的假体进行了重新设计。然后,利用SLM技术直接制造了再设计完成的3D股骨假体模型,并讨论了制造工艺参数、机械性能、空间优化摆放位置以及成型精度等关键技术。实验结果显示:依据患者股骨远端解剖参数可完成股骨假体的3D模型再设计并可利用SLM技术直接制造出股骨假体,单个股骨假体成型时间为5.2h,成型精度标准偏差为0.030mm,成型致密度达到99.02%;热处理后成型性能优于美国实验材料学会(ASTM)F75的铸造标准。得到的结果表明该项技术可以快速制造完成患者所需要的股骨假体,且成型性能优良。     

3D打印设备国内产业化可行性分析

近年来，3D打印概念逐渐进入人们的视线，并掀起了一股讨论和发展的热潮。2011年2月，英国《经济学人》杂志在一篇题为《3D打印如何改变世界》的封面文章中指出：“3D打印技术未来的发展将使大规模的个性化生产成为可能，这将会带来全球制造业经济的重大变革”。2012年初，美国总统奥巴马就恢复美国制造业提出了一系列的发展方案，将3D打印技术确立为11项重要发展技术之一，并联合科研机构、高校和企业建立了美国国家3D打印研究所，     

膝关节股骨假体的个性化设计与匹配程度分析

为了验证个性化设计方法在股骨假体匹配性上的合理性,并为股骨假体的个性化设计提供参考,提出以截骨面覆盖率和假体重合度为指标来分析股骨假体匹配性的方法.首先参考胫骨平台覆盖率的概念给出股骨假体截骨面覆盖率的定义,并引入假体重合度来分别量化股骨假体在截骨面和外形上的匹配程度;然后基于CT扫描数据重建人体膝关节三维模型,提取模型表面特征并完成股骨假体的个性化设计.将个性化股骨假体与Nex Gen,GEMINI和LEGION这3种标准型股骨假体一起进行模拟植入实验,测量并计算4种股骨假体截骨面覆盖率和假体重合度的值,结果表明,个性化股骨假体在截骨面和外形上的匹配性均优于3种标准型股骨假体;而截骨面覆盖率和假体重合度能够对假体匹配性进行系统的分析和评价,其结果可以作为膝关节假体个性化设计的重要参考.     

数字化牙科修复体的快速制造技术及其进展

随着现代制造技术的发展,计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)、快速原型及快速制造(RP/RM)越来越多地应用于口腔修复领域.由于CAD/CAM的加工材料浪费,成本高,制约了该技术的普及.增材堆积快速成型方式可实现柔性加工,有效避免材料浪费,在个性化修复体制造中有较大优势,因此在近年来得到快速发展.本文综述了数字化牙科...