增材制造技術(shù)第13章【目錄】10.3鬼斧神工——3D打印10.3.1快速打印——3D成型技術(shù)10.3.23D打印的原理——擠牙膏10.3.3飛機(jī)制造需要3D打印技術(shù)10.3鬼斧神工——3D打印這個(gè)麥當(dāng)勞可以食用嗎？玲瓏球、鬼工球：由整塊象牙逐層鏤空雕刻成，球內(nèi)套球，層層轉(zhuǎn)動(dòng)，圖案精美。出現(xiàn)在宋代或更早。宋代鏤3層，乾隆達(dá)14層，清末28層，今天最多雕出60層。3D打印也可制作這樣的工藝品（實(shí)物）。（2015.8）

鈦合金整體葉輪中船重工七O五所金屬直接燒結(jié)快速成型技術(shù)（DirectMetalLaser-Sintering，DMLS）零件，設(shè)備千萬(wàn)元，世界第四個(gè)掌握設(shè)備和技術(shù)《鈦合金激光快速成形技術(shù)的3D打印技術(shù)》——鈦合金是難加工金屬，激光成形技術(shù)能直接將金屬燒結(jié)成毛坯，再少量加工即可成為飛機(jī)零件。原理是高能量激光束規(guī)則地在金屬粉末表面游走，在軌跡上金屬粉末熔融沉積、燒結(jié)固化，層層堆疊，“生長(zhǎng)”出致密復(fù)雜形狀實(shí)體零件?！统杀?、快速、高效、數(shù)字化大型金屬結(jié)構(gòu)件增材制造，材料工程與先進(jìn)制造技術(shù)交叉學(xué)科。

10.3.13D打印——快速成型技術(shù)3D打印機(jī)示意圖10.3.23D打印的原理——擠牙膏行星減速器3D打印視頻【快速原型制造】——設(shè)計(jì)中有些計(jì)算機(jī)無(wú)法表達(dá)的元素，須靠其他方式，如試驗(yàn)、實(shí)物等驗(yàn)證。短時(shí)間低成本制作試制品實(shí)物（立體模型），是3D打印機(jī)的初衷，稱為“快速原型制造”。后來(lái)技術(shù)發(fā)展了，它可以被用來(lái)直接制造零件了。這是一種“以截面形狀集合體形式表現(xiàn)立體模型的方法”，即片狀截面形狀一層層疊在一起，實(shí)現(xiàn)“3D積層造型”，最終制成立體模型。【兩種主要的造型方法】——（1）仿照截面形狀，噴嘴直接噴射“光硬化性樹(shù)脂、蠟”等材料，紫外線燈則與噴嘴同步掃描，促使樹(shù)脂硬化，堆積成立體模型；——擠牙膏的方式（2）噴射粘合劑使粉末狀的結(jié)構(gòu)材料固化，或者高能量激光束熔化和燒結(jié)金屬粉末。激光掃描（逆向、反求工程）與3D打印技術(shù)的結(jié)合

激光掃描

三維建模

3D打印原型仿制品

。10.3.3飛機(jī)制造需要3D成型技術(shù)2012年奧巴馬宣布創(chuàng)立《制造創(chuàng)新國(guó)家網(wǎng)絡(luò)》計(jì)劃，投資10億$。經(jīng)過(guò)五個(gè)月論證“增材制造”列為第一個(gè)方向增材，材料利用率要達(dá)80%。發(fā)動(dòng)機(jī)葉盤(pán)，傳統(tǒng)“雕刻”，僅剩7%材料。翼根某零件，1706kg鍛件加工剩136kg廢棄90%洪都公司整體數(shù)控加工制造飛機(jī)座艙蓋骨架。從很大一塊實(shí)體材料“摳出來(lái)”，大部分材料被廢棄。洪都數(shù)控座艙骨架C919鈦合金主風(fēng)擋雙曲面整體窗框，歐洲模具公司周期2年，預(yù)付200萬(wàn)$，王華明55天，成本不足歐洲模具費(fèi)1/103D打印鈦合金機(jī)頭窗框骨架整體葉盤(pán)是高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向傳統(tǒng)裝配葉盤(pán)，榫齒根部漏氣，易有裂紋，徑向尺寸大榫頭榫槽沉積激光燒結(jié)過(guò)程的一般原理基于三維模型定義MBD

(ModelBasedDefinition)的控制技術(shù)金屬粉末沉積激光熔化燒結(jié)鈦金屬粉末鋪展激光光束鈦合金構(gòu)件激光快速成形技術(shù)【鈦合金構(gòu)件激光快速成形技術(shù)】：以鈦合金粉末為原料，通過(guò)激光熔化逐層沉積（“生長(zhǎng)制造”），直接由零件CAD模型一步完成高性能鈦合金構(gòu)件的“近凈成形”，這是一種變革性的短周期、低成本、無(wú)模、數(shù)字化、先進(jìn)的制造技術(shù)（增材制造技術(shù)）。與整體鍛造等鈦合金傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，鈦合金構(gòu)件激光快速成形技術(shù)具有組織細(xì)小均勻、綜合力學(xué)性能優(yōu)異，無(wú)需鍛造加工及鍛造模具，材料利用率高、機(jī)械加工余量小、數(shù)控加工時(shí)間短、柔性高效等突出優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)近10年的攻關(guān)，我國(guó)已率先實(shí)現(xiàn)激光快速成形大型鈦合金主承力構(gòu)件的裝機(jī)應(yīng)用。NASA測(cè)試3D打印火箭噴射器該發(fā)動(dòng)機(jī)部件是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的氧化物噴射器，為火箭起飛提供動(dòng)力。NASA與一家定向制造公司合作，采用選擇性激光熔化工藝，使用鎳鉻合金粉末逐層打印該部件。2014年進(jìn)行了測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)原噴射器由115個(gè)零件組成，用3