第6章增材制造裝備設(shè)計6.1增材制造技術(shù)基礎(chǔ)增材制造原理模鍛毛坯:1500Kg銑削加工最終零件:100Kg傳統(tǒng)減材制造：鑄造鍛造增材制造原理增材制造：增材制造原理減材制造增材制造增材制造與減材制造原理的對比增材制造原理增材制造：是由計算機(jī)控制按照CAD模型，對材料進(jìn)行逐層添加制造，直接由三維模型一步完成構(gòu)件近凈成形。增材制造毛坯:150Kg逐層堆積增材制造原理逐層堆積：增材制造原理逐層堆積：地貌成形技術(shù)光固化成形技術(shù)增材制造原理數(shù)控逐層堆積：增材制造技術(shù)流程增材制造過程：一.數(shù)據(jù)處理，即采用切片軟件將CAD三維模型分切成一系列薄層。二.成形過程，即根據(jù)分層的數(shù)據(jù)，采用特定的堆積方法按順序逐層制作出相應(yīng)的薄片，疊加構(gòu)成三維實體。3D模型切片文件增材制造技術(shù)流程CAD分層切片、路徑規(guī)劃數(shù)控逐層堆積增材制造技術(shù)流程增材制造步驟：三維掃描系統(tǒng)建模3D打印增材制造技術(shù)優(yōu)勢

短周期（降低80%）、無模直接制造、可快速響應(yīng)增材制造技術(shù)優(yōu)勢

近凈成形、材料利用率高、無或少后續(xù)機(jī)械加工國外訂購：周期2年、模具1300萬激光增材制造：周期2月、成本120萬增材制造技術(shù)優(yōu)勢可成形任意形狀結(jié)構(gòu)件、實現(xiàn)設(shè)計制造一體化燃油噴嘴MorrisTechnologies點陣輕量化結(jié)構(gòu)

個性化定制、綠色制造增材制造技術(shù)優(yōu)勢定制助聽器外殼增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用增材制造技術(shù)分類：增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用增材制造技術(shù)分類：1.光固化：光固化成形（VPP），用特定波長與強(qiáng)度的激光聚焦到光固化材料表面，使之發(fā)生聚合反應(yīng)。光固化成形原理圖2.材料擠出：熔絲增材制造（FFF），將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時擠出噴頭，在計算機(jī)的控制下，涂敷在工作臺上。FFF打印過程增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用增材制造技術(shù)分類：3.材料噴射：以微滴的形式按需噴射沉積，有三維打?。?DP）、聚合物噴射（PJ）。PJ打印過程4.粉末床熔融：粉末床熔融（PBF）是指通過高能束熱源選擇性地融化或燒結(jié)粉末床中零件截面區(qū)域內(nèi)粉末。PBF打印過程增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用增材制造技術(shù)分類：5.定向能量沉積：定向能量沉積（DED）是指利用定向能量源將材料同步熔化沉積的增材制造技術(shù)。二者熔化后產(chǎn)生冶金結(jié)合。DED打印過程6.薄材疊層：薄材疊層通過逐層疊放薄片材料來構(gòu)建三維實體零件。將薄片材料（如紙張、金屬箔等）逐層粘合在一起。疊層打印過程第1類、非金屬材料增材制造：快速原型主要制造由樹脂、石蠟、紙張等材料組成的原型樣件及由陶瓷、金屬粉末組成的“非致密”原型樣件或模型增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用光固化成形熔融沉積選區(qū)激光燒結(jié)疊層制造3D打印

……新產(chǎn)品開發(fā)藝術(shù)娛樂文化教育創(chuàng)意創(chuàng)新大眾消費……增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用燈罩時尚服飾增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用吉他模型增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用房屋汽車增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用快速原型制造增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用材料擠壓式裝備原理材料擠壓式增材制造裝備：材料擠壓成形又稱為熔融沉積成形（FDM），塑料絲在擠壓噴頭內(nèi)部被加熱至熔融態(tài)，將材料擠出并沉積在工作臺上，材料在室溫下快速冷卻固化形成工件輪廓和支撐結(jié)構(gòu)。增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用光固化增材制造裝備：光固化成形過程如下：工作臺的上表面處于液面下一個高度，稱為分層厚度（通常為0.1mm左右），該層液態(tài)光敏樹脂被激光束掃描而固化，并形成所需第一層固態(tài)截面輪廓薄片層。光固化成形技術(shù)原理增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用粘結(jié)劑噴射增材制造裝備：噴頭在事先鋪好的一層粉末材料上，選擇性地噴射粘結(jié)劑，使部分粉末粘結(jié)，形成一層截面薄層；工作臺下降一個層厚，進(jìn)行鋪粉操作，繼而再噴射粘結(jié)劑進(jìn)行薄層成形。粘結(jié)劑噴射技術(shù)原理增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用薄材疊層增材制造裝備：以金屬薄材為原料，采用大功率超聲波能量，利用金屬層與層振動摩擦產(chǎn)生的熱量，使材料局部發(fā)生劇烈的塑性變形，達(dá)到原子間的物理冶金結(jié)合，實現(xiàn)同種或異種金屬材料間固態(tài)連接。薄材疊層技術(shù)原理增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用粉末床燒結(jié)增材制造裝備：與粉末床熔融增材制造裝備類似，不同之處在于其采用的粉末原材料是非金屬，包括塑料粉、鑄造用樹脂覆膜砂、陶瓷粉或金屬粉與粘結(jié)劑的混合物等，通過燒結(jié)實現(xiàn)材料的熔融沉積。粉末床燒結(jié)增材制造第2類、金屬材料增材制造：直接制造采用激光束（或電子束、離子束、電?。┑雀吣軣嵩磳饘俜勰┗蚪z材進(jìn)行逐層熔化/凝固堆積，直接制造出致密、高性能金屬零件增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用選區(qū)激光熔化激光快速成形電子束快速成形電弧增材制造

……航空航天國防裝備汽車首飾模具……增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用航空航天結(jié)構(gòu)件增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用模具珠寶首飾超材料點陣結(jié)構(gòu)增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用激光粉末床熔融裝備：由零件三維CAD模型文件獲得二維截面信息；在工作缸的成形面上鋪一層粉末材料，采用激光對特定區(qū)域的粉末層進(jìn)行掃描，該區(qū)域的粉末顆粒發(fā)生熔化形成微熔池，凝固后形成實體層。激光粉末床熔融裝備原理增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用電子束粉末床熔融裝備：利用高能電子束流熔化粉末床上的金屬粉末顆粒，從而逐層融合材料完成零件實體的成形技術(shù)。電子束粉末床熔融裝備原理增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用同步送粉定向能量沉積技術(shù)：金屬粉末和激光的傳輸通道集成在一個噴嘴中，粉末通過氣體輸送，在噴嘴正下方匯聚后被激光熔化、沉積在基板上隨后凝固。同步送粉DED技術(shù)原理增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用同步送絲定向能量沉積裝備：采用金屬絲進(jìn)行逐層堆焊的方式制造致密金屬實體構(gòu)件，因以激光、電弧及電子束等為載能束，熱輸入高，成形效率高，適用于大尺寸復(fù)雜構(gòu)件低成本、高效快速近凈成形。同步送絲DED技術(shù)原理第3類、生物材料增材制造利用增材制造原理，制造（或者先制造出托體/假體后生物培育）人體組織和器官增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用硬組織制造軟組織培養(yǎng)增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用仿真醫(yī)學(xué)模型3D打印假肢3D打印義齒3D打印器官芯片增材制造技術(shù)分類與應(yīng)用增材制造材料：金屬材料：鋼鐵材料、鋁合金、高溫合金、鈦合金材料為主非金屬材料：各種聚合物、光敏樹脂、陶瓷、復(fù)合材料和生物材料增材制造技術(shù)發(fā)展多材料3D打印：可以實現(xiàn)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的一體化成型，在聚合物基功能梯度復(fù)合結(jié)構(gòu)制備領(lǐng)域展現(xiàn)了獨特的優(yōu)勢。在多材料3D打印過程中，需要根據(jù)多樣化的材料種類和材料組合選擇適配的成型技術(shù)。雙組份FFF3D打印原理多材料3D打印原理增材制造技術(shù)發(fā)展多材料3D打印的應(yīng)用：醫(yī)療定制牙齒模型鈦合金鉭金屬椎骨鎳鉻合金飛機(jī)發(fā)動機(jī)復(fù)合材料葉片鈦合金鉭金屬椎骨增材制造技術(shù)發(fā)展生物3D打印：實現(xiàn)仿生生物有機(jī)體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和成分異質(zhì)性，是生物3D打印的兩大技術(shù)難點。增材制造技術(shù)發(fā)展增材制造技術(shù)發(fā)展動物細(xì)胞3D打?。弘p材料打印可收縮心室模型細(xì)胞擠出式打印血管化氣管模型增材制造技術(shù)發(fā)展植物細(xì)胞3D打印：裝載羅勒愈傷組織細(xì)胞打印胡蘿卜愈傷組織打印增材制造技術(shù)發(fā)展微生物細(xì)胞3D打印：打印含有酵母細(xì)胞的水凝膠三維結(jié)構(gòu)增材制造技術(shù)發(fā)展多自由度3D打?。憾嘧杂啥鹊拇蛴∧Ｊ皆试S更靈活的打印軌跡設(shè)計和更豐富的機(jī)構(gòu)設(shè)計，打印軌跡可以是空間中的任意無干涉路徑。可解決支撐材料過多、可打印模型較小、打印模式單一和交互性差等問題。擠出機(jī)構(gòu)具有多自由度工件具有多自由度傳統(tǒng)層式打印增材制造技術(shù)發(fā)展六自由度機(jī)器人打印無支撐兔子模型通過多自由度3D打印技術(shù)在打印過程中改變打印方向能夠?qū)崿F(xiàn)部分模型的無支撐打印。增材制造技術(shù)發(fā)展多自由度3D打?。涸黾觾蓚€旋轉(zhuǎn)自由度的五自由度打印裝置打印系統(tǒng)的自由度由三自由度增加到了五自由度，在線打印系統(tǒng)的速度得到了提升。第6章增材制造裝備設(shè)計6.2增材制造裝備機(jī)械設(shè)計材料擠出裝備機(jī)械設(shè)計熔絲增材制造（FFF）技術(shù)原理圖裝備整體結(jié)構(gòu)材料擠出裝備的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分主要由機(jī)身主體框架、送絲機(jī)構(gòu)、熔融擠出機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)等部分組成。材料擠出裝備機(jī)械設(shè)計熔融沉積成形（FDM）3D長絲擠壓工藝FDM打印逐層添加材料FDM打印過程FDM打印機(jī)材料擠出裝備機(jī)械設(shè)計裝備裝配與集成FFF增材制造裝備由機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)、熔融擠出系統(tǒng)、成形平臺、主體框架等部分組成。機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)：在控制器的作用下按照既定的速度，完成打印噴頭沿著X軸、Y軸、Z軸方向一定距離的移動。常用結(jié)構(gòu)可分為同步帶-帶輪結(jié)構(gòu)、滾珠絲杠結(jié)構(gòu)、直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。帶傳動機(jī)構(gòu)示意圖材料擠出裝備機(jī)械設(shè)計同步帶傳動結(jié)構(gòu)簡圖絲杠螺母傳動結(jié)構(gòu)簡圖材料擠出裝備機(jī)械設(shè)計熔融擠出系統(tǒng)：FFF系統(tǒng)的重要組成部分，增材制造裝備的核心裝置。完成原材料的添加和加熱熔融塑化，繼而從微小孔徑的噴嘴中擠出絲狀熔融材料，制造實體件的堆積成形。擠出機(jī)構(gòu)：成型工作的執(zhí)行部分，主要包括噴嘴、喉管、測溫電偶、加熱棒、加熱鉛塊及散熱裝置。擠出原理圖材料擠出裝備機(jī)械設(shè)計送絲機(jī)構(gòu)：送絲機(jī)構(gòu)對擠出機(jī)構(gòu)持續(xù)進(jìn)行送絲工作。對絲材的輸送速度可通過程序進(jìn)行精確控制，保證穩(wěn)定擠出量。下圖通過摩擦送絲的方式進(jìn)行絲材輸送，送絲摩擦輪與驅(qū)動電機(jī)連接，通過輪齒配合輔助摩擦輪將絲材抽送至加熱區(qū)。材料擠出裝備機(jī)械設(shè)計加熱裝置：3D打印機(jī)加熱裝置主要由加熱棒（電熱管）、測溫電偶及加熱塊組成。其中加熱棒充當(dāng)加熱裝置的熱源，加熱塊起導(dǎo)熱作用，分散熱源熱量分布。測溫電偶起到探測加熱溫度，反饋調(diào)控的作用。加熱棒硅膠加熱片打印噴頭材料擠出裝備機(jī)械設(shè)計常用的熔融擠出系統(tǒng)：柱塞式：材料首先經(jīng)過擠出工藝制取成絲狀，然后絲狀材料由送絲驅(qū)動裝置夾持、驅(qū)動、傳送至熔腔中加熱熔融，并在后端未熔融絲狀材料推桿驅(qū)動力作用下，經(jīng)由噴嘴擠出。材料擠出裝備機(jī)械設(shè)計常用的熔融擠出系統(tǒng)：螺桿式：利用擠壓螺桿，對進(jìn)入機(jī)筒內(nèi)的物料，依靠于螺桿與機(jī)筒內(nèi)壁的螺旋剪切、塑化、擠壓作用，進(jìn)行加熱、剪切和拉伸，物料逐漸軟化、熔融而后被壓實，最終經(jīng)噴嘴擠出。材料擠出裝備機(jī)械設(shè)計常用的熔融擠出系統(tǒng)：氣壓式：在融腔中直接升溫加熱熔化材料，不用預(yù)先制作成絲材，對材料也沒有拉伸、壓縮強(qiáng)度方面的限制，且壓縮空氣構(gòu)成的壓力系統(tǒng)具微動力、高柔性、易控制等特點，可以提供近似于靜壓的壓力。材料擠出裝備機(jī)械設(shè)計實訓(xùn)案例小型FFF增材制造裝備材料擠出裝備機(jī)械設(shè)計實訓(xùn)案例熔融擠出系統(tǒng)：主要由送絲機(jī)構(gòu)與加熱模塊組成。選用了雙輪對擠的柱塞式送絲機(jī)構(gòu)。送絲時，首先由步進(jìn)電機(jī)帶動主動齒輪轉(zhuǎn)動，預(yù)緊力使得齒輪和絲材緊密接觸，從動輪結(jié)構(gòu)有助于絲材的平穩(wěn)傳送。材料擠出裝備機(jī)械設(shè)計實訓(xùn)案例機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)：選用傳動精度不高但安裝簡便、占用空間小、成本較低的帶輪傳動機(jī)構(gòu)。組成牢固的龍門架結(jié)構(gòu)，可以極大提高噴頭運(yùn)動的平穩(wěn)性。材料擠出裝備機(jī)械設(shè)計實訓(xùn)案例制造平臺：選擇鋁基板材質(zhì)托架和鋼質(zhì)柔性可彎曲平臺，能夠滿足高溫?zé)岽驳男枨螅X基板材質(zhì)升溫較快且不易變形，鋼質(zhì)柔性可彎曲平臺在取件時保證零件底部質(zhì)量的完好。主體框架：FFF的主體框架設(shè)計需要具備一定的承重能力，保證在裝備工作過程中框架不發(fā)生變形、斷裂等故障。光固化裝備機(jī)械設(shè)計立體光固化增材裝備結(jié)構(gòu)圖裝備整體結(jié)構(gòu)立體光固化增材裝備主要包括激光掃描系統(tǒng)、托板升降系統(tǒng)、真空吸附刮平系統(tǒng)、液位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)和樹脂自動補(bǔ)液系統(tǒng)等。光固化裝備機(jī)械設(shè)計制造數(shù)據(jù)獲?。篊AD模型轉(zhuǎn)換成增材制造裝備識別的STL文件格式，分層切片形成類似等高線的薄片。分層準(zhǔn)備：完成樹脂涂鋪并維持液面穩(wěn)定。分層固化：用特定波長的紫外激光束按分層所獲得的片層信息照射樹脂液面使其固化為一個薄層。層層堆積：該過程是前兩步的不斷重復(fù)，使當(dāng)前層與前一層粘結(jié)到一起。后處理：對零件進(jìn)行的輔助處理工藝，包括零件的取出、去除支撐、清洗、磨光、表面噴涂等再處理過程。主要階段光固化裝備機(jī)械設(shè)計立體光固化打印步驟光固化裝備機(jī)械設(shè)計立體光固化打印過程紫外激光源逐層掃描成型光固化裝備機(jī)械設(shè)計立體光固化打印機(jī)光固化裝備機(jī)械設(shè)計立體光固化裝備組成及功能裝備裝配與集成光固化裝備機(jī)械設(shè)計立體光固化裝備典型的光路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)激光掃描系統(tǒng)：光學(xué)系統(tǒng)要完成光束的動態(tài)聚焦、靜態(tài)調(diào)整，滿足光斑質(zhì)量要求，由紫外激光器、擴(kuò)束鏡、振鏡和場鏡組成。激光光束通過紫外激光器發(fā)出，經(jīng)擴(kuò)束鏡放大后，再經(jīng)過振鏡和場鏡將光束投射到光敏樹脂液面上。光固化裝備機(jī)械設(shè)計托板升降系統(tǒng)：托板升降系統(tǒng)的作用是支撐固化零件、帶動已固化部分完成每一分層厚度的步進(jìn)和快速升降，以及用于零件成形后的快速提升。采用伺服電機(jī)驅(qū)動，精密滾珠絲桿傳動及精密導(dǎo)軌導(dǎo)向。光固化裝備機(jī)械設(shè)計樹脂刮平系統(tǒng)：完全依靠樹脂的自流平來達(dá)到液面的平整，需要較長的時間。而借助刮板沿液面的刮平運(yùn)動，輔助樹脂液面快速流平，可提高效率。刮刀采用不銹鋼制作，距液面高度可微調(diào)，內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)，可以形成負(fù)壓以消除氣泡。光固化裝備機(jī)械設(shè)計液位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)液位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)：該系統(tǒng)在制作過程中對當(dāng)前液面高度進(jìn)行實時檢測，檢測精度達(dá)到0.02mm，當(dāng)超過預(yù)先設(shè)定的高度值時控制程序會自動進(jìn)行補(bǔ)償。樹脂自動補(bǔ)液系統(tǒng)：當(dāng)樹脂減少到一定量之后液位系統(tǒng)就無法實現(xiàn)自動調(diào)整，這時系統(tǒng)就會自動提示用戶添加樹脂。光固化裝備機(jī)械設(shè)計實訓(xùn)案例中尺寸iSLA880光固化裝備圖光固化裝備機(jī)械設(shè)計托板升降系統(tǒng)激光掃描系統(tǒng)激光掃描系統(tǒng)：包括激光器、反射鏡、功率計、擴(kuò)束鏡、掃描振鏡和F-theta鏡（場鏡）等。托板升降系統(tǒng)：包括電機(jī)、電機(jī)座、絲桿、導(dǎo)軌、軸承座、吊梁、成形托板和安裝立板等，位于激光掃描系統(tǒng)正下方。采用吊梁式結(jié)構(gòu)，相對下托式結(jié)構(gòu)。光固化裝備機(jī)械設(shè)計樹脂刮平系統(tǒng)：采用真空吸附式裝置，安裝時先升降調(diào)節(jié)螺母與螺母座指示刻度零位對齊，此為樹脂刮平系統(tǒng)的初裝位置，將其裝入機(jī)架上并連接好真空裝置導(dǎo)管。樹脂自動補(bǔ)液系統(tǒng)：包括樹脂桶、蠕動泵和導(dǎo)管等。樹脂自動補(bǔ)液系統(tǒng)樹脂刮平系統(tǒng)光固化裝備機(jī)械設(shè)計液位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)：包括立板、液位調(diào)節(jié)塊（浮塊）、驅(qū)動單元（電機(jī)、導(dǎo)軌和絲桿）、檢測單元（液位傳感器）等。采用容積調(diào)節(jié)式液位控制方式。驅(qū)動單元與液位調(diào)節(jié)塊和檢測單元相連接，根據(jù)檢測值控制液位調(diào)節(jié)塊。粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計選區(qū)激光熔化（SLM）裝備整體結(jié)構(gòu)示意圖裝備整體結(jié)構(gòu)以選區(qū)激光熔化裝備機(jī)械設(shè)計為例講解粉末床熔融裝備原理與結(jié)構(gòu)。粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計利用掃描裝備獲得三維模型。使用前處理軟件進(jìn)行分析，然后進(jìn)行模型修復(fù)、懸空區(qū)域添加支撐等處理。利用分層軟件對模型進(jìn)行切片處理，得到大量單層數(shù)據(jù)。導(dǎo)入裝備軟件中，軟件自動規(guī)劃激光掃描路徑，輸出高能激光束掃描粉末床上的金屬粉末材料。粉末在極短時間內(nèi)達(dá)到高溫并熔化，快速凝固，形成實體。成形缸向下運(yùn)動一個層厚的距離，粉料缸上升，鋪粉系統(tǒng)在該層上鋪設(shè)新一層的粉末。工藝流程粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計激光選區(qū)燒結(jié)（SLS）打印過程SLM裝備原理粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計SLM打印過程SLM打印機(jī)粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計粉末床激光熔融裝備主要由光學(xué)系統(tǒng)、工作艙室、供料系統(tǒng)、鋪粉系統(tǒng)、循環(huán)過濾系統(tǒng)、氣氛保護(hù)系統(tǒng)組成。粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)：粉末床激光熔融加工的能量源。由激光器、擴(kuò)束鏡或者準(zhǔn)直鏡、振鏡和場鏡（f-θ鏡）組成。光束通過光纖激光器發(fā)出，經(jīng)擴(kuò)束鏡放大2-8倍后，再經(jīng)過振鏡和聚焦鏡將光束投射到基板上，提供能量束。SLM裝備的典型光路系統(tǒng)示意圖裝備裝配與集成粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計工作艙室：工作艙室由成形室和下艙室組成，成形缸和粉料缸安裝在下艙室中，鋪粉系統(tǒng)安裝在成形室內(nèi)，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的激光在成形室內(nèi)進(jìn)行掃描加工。工作艙室的結(jié)構(gòu)示意圖成型缸進(jìn)給系統(tǒng)部件成型缸結(jié)構(gòu)圖粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計供料系統(tǒng)：提供成形粉末的重要機(jī)構(gòu)。主流的供料裝置有兩種：粉料缸送粉和落粉漏斗落粉。中小型裝備常采用粉料缸，而大尺寸裝備多采用落粉漏斗。SLM裝備常用的供料系統(tǒng)落粉漏斗裝置粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計鋪粉系統(tǒng)：鋪粉系統(tǒng)主要由直線導(dǎo)軌和刮刀組成。刮刀可以將粉末鋪展至粉床表面，刮平表面的不規(guī)則顆粒，同時刮去多余的粉末，以確保粉末層厚度的均勻性。成形缸逐層下降，兩邊送粉缸上升進(jìn)給供粉,然后由鋪粉輥鋪平粉末。鋪粉裝置示意圖粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計刮刀機(jī)構(gòu)輥筒刮刀完成鋪粉粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計成形缸：支撐基板及成形零件，控制粉末層厚，并存儲部分多余粉末，以保證零件的順利成形。循環(huán)過濾系統(tǒng)裝配：密封成形室內(nèi)成形環(huán)境的控制非常重要，其中關(guān)鍵指標(biāo)為金屬粉塵顆粒濃度。循環(huán)凈化裝置包括凈化柱、除塵濾芯和風(fēng)機(jī)等，可以微調(diào)氧氣含量和除塵。粉末床激光熔融裝備氣體循環(huán)系統(tǒng)粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計氣氛保護(hù)系統(tǒng)：向加工區(qū)域提供保護(hù)性氣氛的系統(tǒng)，其作用是防止加工區(qū)域的熔池受到氧化或其他污染物的影響，從而保證加工件的質(zhì)量和精度。常用的氣體有氮氣、氬氣等。系統(tǒng)集成：注意零件選型和尺寸、裝備布局和安裝、控制系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)管理和處理、安全措施和應(yīng)急預(yù)案。機(jī)械系統(tǒng)的穩(wěn)定性設(shè)計原則：考慮到整個裝備的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛性和穩(wěn)定性；選擇高強(qiáng)度、高剛性、高耐熱等特性的材料；設(shè)計合理的粉末輸送方式和鋪展結(jié)構(gòu)；設(shè)計合理的清理機(jī)構(gòu)和清理參數(shù)。粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計實訓(xùn)案例小型SLM裝備設(shè)計圖粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計100H激光光學(xué)系統(tǒng)（部分）設(shè)計示意圖100H鋪粉系統(tǒng)設(shè)計示意圖光學(xué)系統(tǒng)：包括但不限于：激光器、場鏡、保護(hù)鏡、準(zhǔn)直鏡/擴(kuò)束鏡、掃描振鏡等。鋪粉系統(tǒng)：包括但不限于：電機(jī)、同步帶、同步帶輪、直線滑軌、鋪粉車、刮條等。采用雙側(cè)同步帶，一個電機(jī)同時控制兩側(cè)的同步帶輪轉(zhuǎn)動，帶動刮板作直線運(yùn)動，實現(xiàn)刮平功能。粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計100H的成形缸設(shè)計示意圖成形缸及供料系統(tǒng)：采用粉料缸送粉，包括但不限于：電動升降模組、固定導(dǎo)向光桿、連接缸、基臺。粉料缸的升降距離一般大于成形缸，保證能提供充足粉末。升降模塊采用同步帶驅(qū)動絲杠進(jìn)行升降。100H的粉料缸和成形缸設(shè)計示意圖粉末床熔融裝備機(jī)械設(shè)計循環(huán)過濾系統(tǒng)用風(fēng)機(jī)和過濾裝置100H裝備整體鈑金設(shè)計圖氣氛保護(hù)與循環(huán)過濾系統(tǒng)：通過持續(xù)提供保護(hù)性氣體，保證氧氣濃度低于100ppm。動力源主要使用高壓漩渦風(fēng)機(jī)，將成形室與過濾裝置相連，以有效過濾產(chǎn)生的飛濺和粉塵。鈑金框架設(shè)計：鈑金框架除了能夠承受部分零件的重量外，還起到了美化裝備、散熱等作用。定向能量沉積裝備機(jī)械設(shè)計送粉式激光增材裝備示意圖裝備整體結(jié)構(gòu)以送粉式激光增材裝備機(jī)械設(shè)計為例。定向能量沉積裝備機(jī)械設(shè)計工藝流程三維模型獲?。豪脪呙柩b備獲得三維模型。加工路徑規(guī)劃：使用送粉式激光增材分層切片及路徑規(guī)劃工藝軟件，獲得完整加工路徑。成形路徑優(yōu)化：可使用模擬軟件進(jìn)行運(yùn)動仿真，進(jìn)一步優(yōu)化軌跡。參數(shù)設(shè)置與制造：導(dǎo)入軌跡，設(shè)置參數(shù)，開始制造。實體構(gòu)件生成：金屬粉末在激光束的作用下，與基體迅速加熱、融化，并快速凝固后形成與基體材料成冶金結(jié)合的金屬層，逐層堆疊，形成模型實體。定向能量沉積裝備機(jī)械設(shè)計定向能量沉積打印示意圖定向能量沉積裝備機(jī)械設(shè)計定向能量沉積成型原理圖定向能量沉積打印定向能量沉積修復(fù)航空發(fā)動機(jī)主軸定向能量沉積打印設(shè)備定向能量沉積裝備機(jī)械設(shè)計裝備裝配與集成定向能量沉積裝備主要由機(jī)械系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、氣體循環(huán)凈化系統(tǒng)、粉末輸送系統(tǒng)等組成機(jī)械系統(tǒng)：通常以機(jī)床或機(jī)器人為載體，傳統(tǒng)機(jī)床式機(jī)械結(jié)構(gòu)一般分為懸臂式與龍門式。小型裝備一般采用懸臂式結(jié)構(gòu)，中大型裝備采用龍門式結(jié)構(gòu)。龍門式懸臂式定向能量沉積裝備機(jī)械設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)：金屬粉末熔融的能量源，選擇合適功率的激光器與配套加工頭，加工頭由光學(xué)鏡組、送粉噴嘴等組成，送粉噴嘴是光粉耦合的重要部件，可分為環(huán)路送粉噴嘴、四路送粉噴嘴等。環(huán)路送粉噴嘴四路送粉噴嘴定向能量沉積裝備機(jī)械設(shè)計光路示意圖光路設(shè)計結(jié)構(gòu)定向能量沉積裝置定向能量沉積裝備機(jī)械設(shè)計氣體循環(huán)凈化系統(tǒng)：氣體循環(huán)凈化系統(tǒng)主要由惰性氣氛成形艙、壓力控制系統(tǒng)、凈化除塵系統(tǒng)組成。粉末輸送系統(tǒng)：送粉器的功能是向加工部位均勻、準(zhǔn)確地輸送粉末，氣載式送粉器應(yīng)用廣泛。粉末由料斗經(jīng)漏粉孔流到轉(zhuǎn)盤上，形成一個自然堆積角為α的圓臺。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時，刮板就會將粉末不斷刮下流至接粉斗，在保護(hù)氣體的作用下，通過輸送管將粉末送出。刮板式送粉器原理示意圖定向能量沉積裝備機(jī)械設(shè)計其他粉末輸送系統(tǒng)：沸騰式輥輪式螺旋式定向能量沉積裝備機(jī)械設(shè)計粉末輸送系統(tǒng)：送粉結(jié)構(gòu)圖定向能量沉積裝備機(jī)械設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)組成實訓(xùn)案例以小型激光送粉裝備為例。激光光學(xué)系統(tǒng)：包括但不限于：激光器、激光熔覆頭、水冷機(jī)、穩(wěn)壓電源等。定向能量沉積裝備機(jī)械設(shè)計運(yùn)動機(jī)構(gòu)：以三軸機(jī)床作為主機(jī)，采用懸臂結(jié)構(gòu)，主要由底座、床身、立柱、懸臂梁、工作臺等組成。采用滾珠絲杠+直線導(dǎo)軌組合傳動方式。懸臂式機(jī)床運(yùn)動機(jī)構(gòu)定向能量沉積裝備機(jī)械設(shè)計氣氛循環(huán)凈化系統(tǒng)：氣體凈化系統(tǒng)由氣氛箱體、壓力控制系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、氣體冷卻循環(huán)系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、過渡艙組成。惰性氣氛加工室作為實現(xiàn)激光增材制造的工作室。凈化除塵系統(tǒng)定向能量沉積裝備機(jī)械設(shè)計送粉系統(tǒng)：攪拌模塊針對特定粉末使用，如非球形高粒度的粉末或者粘連性較強(qiáng)的粉末。保溫模塊采用電阻絲加熱，利用電位器調(diào)節(jié)電阻絲熱度變化，配備溫度傳感器在線檢測溫度變化。續(xù)粉模塊在送粉器不停機(jī)的狀態(tài)下，將粉末補(bǔ)充到送粉桶內(nèi)。稱重模塊配有大粉量精細(xì)檢測的平衡機(jī)構(gòu)。粘接劑噴射裝備機(jī)械設(shè)計3DP原理圖裝備整體結(jié)構(gòu)三維噴印技術(shù)的工作原理：利用計算機(jī)技術(shù)對三維CAD模型進(jìn)行切片處理并導(dǎo)入到3DP裝備中，3DP噴頭根據(jù)每層截面信息選擇性噴射粘接劑，將粉末粘結(jié)起來，工作缸下降一個層厚距離并重新鋪粉。粘接劑噴射裝備機(jī)械設(shè)計整個制造過程可分為前處理、粘結(jié)過程和后處理三個階段。1.前處理：通過ProE、UG等三維CAD軟件進(jìn)行三維建模獲取STL文件。將信息導(dǎo)入3DP裝備中進(jìn)行自動切片。2.粘接過程：鋪粉完成后，噴頭在計算機(jī)控制下根據(jù)界面輪廓信息選擇性噴射粘結(jié)劑，每層粘結(jié)完成后，工作缸下降一個層厚距離，送粉缸上升一定距離并完成新一層的鋪粉和壓實，多余粉末被粉末回收缸回收。3.后處理：在3DP技術(shù)中，后處理可以增強(qiáng)零件的表面性能和機(jī)械性能，常見的后處理工藝有清粉、涂覆、燒結(jié)、浸滲等。粘接劑噴射裝備機(jī)械設(shè)計3DP打印工藝流程：粘接劑噴射裝備機(jī)械設(shè)計粘結(jié)劑噴射加熱固化打印成型3DP打印過程：粘接劑噴射裝備機(jī)械設(shè)計裝備裝配與集成噴射系統(tǒng)：3DP裝備的噴射系統(tǒng)可分為打印噴頭和供墨裝置兩個部分。供墨裝對噴頭持續(xù)提供粘結(jié)劑。噴頭根據(jù)工作模式可分為連續(xù)式噴射和按需式噴射兩種。在連續(xù)微滴噴射模式中，液滴發(fā)生器在振蕩器發(fā)出振動信號，使射流斷裂并生成均勻的液滴；液滴在極化電場獲得定量的電荷，當(dāng)通過外加偏轉(zhuǎn)電場時，液滴落下的軌跡被精確控制。連續(xù)噴射模式噴頭粘接劑噴射裝備機(jī)械設(shè)計而按需微滴噴射模式是根據(jù)需要有選擇地噴射微滴，即根據(jù)系統(tǒng)控制信號，系統(tǒng)給驅(qū)動裝置一個激勵信號，噴射裝置產(chǎn)生響應(yīng)的壓力或位移變化，從而產(chǎn)生所需要的微滴。在3DP裝備中，大多采用按需噴射方式的噴頭。按需噴射方式又可分為熱氣泡式和微壓電式兩大類。按需噴射模式噴頭粘接劑噴射裝備機(jī)械設(shè)計熱泡式噴射裝置工作原理圖熱發(fā)泡噴射技術(shù)的工作原理是：利用薄膜電阻器，在液體噴出區(qū)域中將體積小于5μL的液體瞬間加熱至300℃以上，液體受熱迅速氣化形成微小氣泡，氣泡以極快的速度聚集成為大氣泡并擴(kuò)展，迫使液體從噴嘴噴出。粘接劑噴射裝備機(jī)械設(shè)計徑向壓電式噴射裝置壓電式噴射技術(shù)屬于常溫常壓成形技術(shù)，它是將許多微小的壓電陶瓷放置到打印頭噴嘴附近，當(dāng)成形信息電壓加到壓電陶瓷上時，壓電陶瓷的伸縮振動形變將隨著成形信息電壓的變化而變化，并使噴頭中的液體在常溫常壓的穩(wěn)定狀態(tài)下均勻準(zhǔn)確地噴出。粘接劑噴射裝備機(jī)械設(shè)計壓電按需噴射裝置壓電打印頭粘接劑噴射裝備機(jī)械設(shè)計粉末送給系統(tǒng)：粉末送給系統(tǒng)主要由工作缸、送粉缸、粉末回收缸和鋪粉輥四個部分組成。粉末的送粉方式包括粉缸送粉和上落粉兩種方式。對輥子施加一定的自轉(zhuǎn)速度和振動頻率，可以將各層顆粒之間拱架形成的孔洞消除。粉末送給系統(tǒng)示意圖鋪粉輥示意圖粘接劑噴射裝備機(jī)械設(shè)計控制系統(tǒng)：三維噴印成形裝備的控制系統(tǒng)主要包括運(yùn)動控制、成形環(huán)境控制等。運(yùn)動控制主要包括成形腔活塞運(yùn)動、儲粉腔活塞運(yùn)動、Y向運(yùn)動、鋪粉輥運(yùn)動等。成形環(huán)境控制主要包括成形室內(nèi)溫度和濕度的調(diào)節(jié)。軟件系統(tǒng)：3DP裝備的軟件系統(tǒng)主要包括幾何建模單元與信息處理單元。幾何建模單元借助三維軟件，來完成實體模型的構(gòu)造，并以STL格式輸出模型的幾何信息。信息處理單元主要完成STL文件處理、截面層文件生成、填充計算、數(shù)控代碼生成和對成形系統(tǒng)的控制。粘接劑噴射裝備機(jī)械設(shè)計實訓(xùn)案例以噴墨式增材制造裝備小尺寸3DP裝備為例。1.鋪粉系統(tǒng)：采用振動鋪粉原理，將成形用的專用粉料均勻地鋪平到成形平面上。它由精密直線導(dǎo)軌、鋪粉車及高精度伺服電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器等組成。2.成形缸及供料系統(tǒng)：成形缸系統(tǒng)作為噴墨增材制造成形產(chǎn)品的載體。自動上料系統(tǒng)的作用是將專用粉料按需實時輸送到設(shè)備上，供應(yīng)鋪粉系統(tǒng)實現(xiàn)砂料鋪粉。粘接劑噴射裝備機(jī)械設(shè)計實訓(xùn)案例3.負(fù)壓供墨成形系統(tǒng)：負(fù)壓供墨成形系統(tǒng)由負(fù)壓供墨系統(tǒng)和噴墨成形系統(tǒng)組成。負(fù)壓供墨系統(tǒng)的作用是為噴墨成形系統(tǒng)提供循環(huán)粘結(jié)劑，噴墨成形系統(tǒng)將粘結(jié)劑選區(qū)噴射到粉料表面。4.電氣控制系統(tǒng)：負(fù)責(zé)與工控機(jī)通訊，控制各運(yùn)動部件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，采集位置開關(guān)等傳感器信號。第6章增材制造裝備設(shè)計6.3增材制造裝備核心功能部件增材制造熱源系統(tǒng)激光器與光學(xué)系統(tǒng)(一)激光器：激光器由工作物質(zhì)（被激勵后能產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作介質(zhì)為增益介質(zhì)）、激勵源、光學(xué)諧振腔三部分組成。工作物質(zhì)吸收激勵源產(chǎn)生的能量，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，將釋放能量回歸到基態(tài)的穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生出光子，在光學(xué)諧振腔內(nèi)不斷反射，從而不斷放大，最終通過反射鏡射出激光，形成激光束。增材制造中使用的熱源，主要有三種常見類型：激光器、電子束和電弧或等離子束。激光器的構(gòu)成及工作原理增材制造熱源系統(tǒng)激光器：增材制造熱源系統(tǒng)光纖激光器選區(qū)激光熔融裝備主要采用光纖激光器作為熱源。光纖激光器是一種利用光纖作為增益介質(zhì)來產(chǎn)生激光的激光器。光纖激光器主要由以下幾個部分組成：激光介質(zhì)光纖：光纖激光器的核心，也稱為增益光纖。由摻雜了特定的激活離子的光纖組成。泵浦源：外部泵浦光源激活光纖中的摻雜離子。耦合器：用于將泵浦光源的光束與光纖相耦合。反射鏡或光柵：光學(xué)腔產(chǎn)生激光振蕩。波長選擇元件：如光柵或光柵耦合器。冷卻系統(tǒng)：穩(wěn)定激光器的溫度?？刂葡到y(tǒng)：控制泵浦光源的功率、激光輸出功率、頻率等。增材制造熱源系統(tǒng)光纖激光器光纖激光器典型結(jié)構(gòu)示意圖光纖激光器增材制造熱源系統(tǒng)CO2激光器在激光定向能量沉積過程中，

CO2激光器是主要的熱源。CO2激光器是一種基于二氧化碳分子的氣體激光器，主要由以下幾個關(guān)鍵組成部分組成：激光介質(zhì)：二氧化碳分子的激活態(tài)通過受激輻射而產(chǎn)生激光。激光諧振腔：產(chǎn)生激光振蕩和放大的空腔結(jié)構(gòu)。由兩個高反射鏡和一個半透鏡組成。放電電極：通常使用直流（DC）放電或射頻（RF）放電。激勵源：激發(fā)CO2激光器的放電裝置。冷卻系統(tǒng)：穩(wěn)定激光器的溫度?？刂葡到y(tǒng)：調(diào)整激光器的輸出功率、頻率和其他參數(shù)。增材制造熱源系統(tǒng)CO2激光器射頻電源原理圖CO2激光器封離式CO2激光器結(jié)構(gòu)示意圖增材制造熱源系統(tǒng)(二)光學(xué)系統(tǒng)：掃描振鏡系統(tǒng)：原理：振鏡頭由兩個振鏡(反射鏡、掃描電機(jī))和伺服電路組成。反射鏡安裝在掃描電機(jī)的主軸上，電機(jī)偏轉(zhuǎn)來帶動反射鏡旋轉(zhuǎn)。激光光束進(jìn)入振鏡頭后，先投射到沿X軸偏轉(zhuǎn)的反射鏡上，然后經(jīng)反射到沿Y軸旋轉(zhuǎn)的反射鏡上，最后投射到工作平面XOY內(nèi)。增材制造熱源系統(tǒng)分類：振鏡分為前聚焦振鏡（二維振鏡）和后聚焦振鏡（動態(tài)聚焦振鏡、三維振鏡）。前聚焦振鏡是在XY偏置鏡前聚焦，后聚焦振鏡是掃描后聚焦。前聚焦振鏡后聚焦振鏡增材制造熱源系統(tǒng)失真：x-y二維振鏡掃描系統(tǒng)存在不可避免的變形。振鏡的偏轉(zhuǎn)角與掃描點的坐標(biāo)為非線性的映射關(guān)系，如果依據(jù)常規(guī)線性映射算法策略控制振鏡偏轉(zhuǎn)，就會產(chǎn)生枕形失真。枕形失真增材制造熱源系統(tǒng)場鏡（F-Theta透鏡）：工作在物鏡聚焦面附近的透鏡稱為場鏡，克服上訴掃描振鏡產(chǎn)生的枕形畸變。(a)為掃描振鏡產(chǎn)生的畸變，(b)為F-Theta透鏡產(chǎn)生的畸變，(c)為激光經(jīng)過掃描振鏡和F-Theta透鏡產(chǎn)生的疊加效果，經(jīng)過校正后枕形失真得到有效改善。枕形畸形桶形畸形枕形與桶形疊加f-?透鏡校正原理場鏡增材制造熱源系統(tǒng)光路傳輸系統(tǒng)：主要包括激光器、準(zhǔn)直器（擴(kuò)束鏡）、振鏡、場鏡等。其工作原理是激光光束通過光纖激光器發(fā)出，先經(jīng)準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后再經(jīng)擴(kuò)束鏡放大2-8倍，再經(jīng)過振鏡和場鏡將光束按照特定的位置投射到基板上。增材制造熱源系統(tǒng)準(zhǔn)直器工作原理：準(zhǔn)直器的主要功能是將光纖內(nèi)的傳輸光轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)直光(平行光)，從激光器發(fā)射出來的激光通過準(zhǔn)直器后光束轉(zhuǎn)換為發(fā)散角較小的光束，而后進(jìn)入掃描振鏡。增材制造熱源系統(tǒng)擴(kuò)束鏡工作原理：擴(kuò)束鏡的作用為：第一，擴(kuò)大激光束的直徑。第二，能夠壓縮光路的發(fā)散角，使其衍射效率降低。激光的擴(kuò)束有兩種方法：伽利略法和開普勒法。通常采用伽利略法的擴(kuò)束鏡，能夠減小聚焦光斑直徑、提高能量效率、加快成形速度。伽利略法擴(kuò)束示意圖開普勒法擴(kuò)束示意圖增材制造熱源系統(tǒng)光學(xué)參數(shù)設(shè)計準(zhǔn)則：在增材制造過程中，對最終的零件質(zhì)量起到關(guān)鍵性作用的兩個參數(shù)就是光斑大小和能量密度，這兩個參數(shù)由光學(xué)傳輸系統(tǒng)設(shè)置的參數(shù)決定。從理論上來說，越小的光斑直徑所能夠達(dá)到的掃描精度也越高，而能量密度大的就能加工一些高熔點的金屬，加工掃描的效率也較高。光斑直徑還與最后聚焦前最后一個透鏡的焦距和直徑有關(guān)，在選區(qū)激光熔融裝備中，一般選用動態(tài)聚焦或者F-θ透鏡的方式增材制造熱源系統(tǒng)光學(xué)校正：光路準(zhǔn)直與垂直：確保光線在沿著光學(xué)系統(tǒng)的軸線傳輸，使其不偏離軸線，同時保證光束的質(zhì)量。從激光器發(fā)射出來的激光經(jīng)過掃描振鏡和場鏡后，最終照射到光敏紙上，當(dāng)激光準(zhǔn)直與垂直時，不同光敏紙上光斑的光斑中心是重合的。激光照射光斑比對增材制造熱源系統(tǒng)掃描尺寸校準(zhǔn)：激光掃過測試膠片后，通過測量測量膠片上掃描激光實際掃描尺寸x1和y1，與理論設(shè)計尺寸x,y進(jìn)行比對，生成對應(yīng)的修正方案進(jìn)行修正從而校準(zhǔn)掃描尺寸。聚焦問題是導(dǎo)致掃描尺寸產(chǎn)生偏差的常見原因之一，可以通過調(diào)整激光器的聚焦距離來解決。掃描尺寸示意圖增材制造熱源系統(tǒng)振鏡精度校準(zhǔn)：校準(zhǔn)精度較高的主要是CCD圖像校準(zhǔn)法，在掃描工作面上放測試膠片，激光在測試膠片上不同位置成形出許多點陣圖案，利用CCD校準(zhǔn)平臺對測試膠片上成形的點陣圖案的位置大小進(jìn)行圖像識別。振鏡成形偏移示意圖增材制造熱源系統(tǒng)多激光校準(zhǔn)對齊：掃描振鏡和測量平面之間的任何距離變化都會引起相應(yīng)的對齊偏移。多激光掃描示意圖激光器的對準(zhǔn)狀態(tài)出現(xiàn)漂移增材制造熱源系統(tǒng)多激光校準(zhǔn)對齊：目前有效的解決方案是原位激光校準(zhǔn)。關(guān)閉自動檢查激光對準(zhǔn)的成形樣件中間部分出現(xiàn)了非常明顯的偏移。原位監(jiān)控自動校準(zhǔn)開啟前后的激光對準(zhǔn)狀態(tài)對比關(guān)閉自動檢查激光對準(zhǔn)開啟自動檢查激光對準(zhǔn)增材制造熱源系統(tǒng)電子束電子束是另一種增材制造常用的高能束熱源。主要用于電子束選區(qū)熔化和電子束熔絲增材制造。電子束由電子槍、真空系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、電子光學(xué)系統(tǒng)和控制驅(qū)動系統(tǒng)等關(guān)鍵部分組成，以實現(xiàn)電子發(fā)射、聚焦、偏轉(zhuǎn)以及束流強(qiáng)度的控制。電子束系統(tǒng)構(gòu)成圖電子束熔絲增材制造增材制造熱源系統(tǒng)電子束系統(tǒng)的主要構(gòu)成：電子槍：用于發(fā)射和加速電子的電子束源，一般由陰極、柵極和陽極組成。真空系統(tǒng)：電子束通常需要工作在真空或低真空環(huán)境，以防止電子束與空氣中的氣體分子發(fā)生碰撞而消耗能量。電子光學(xué)系統(tǒng)：電子發(fā)射和電子束整形、聚焦、偏轉(zhuǎn)控制等。聚焦掃描控制系統(tǒng)：實現(xiàn)電子束以設(shè)定的聚焦?fàn)顟B(tài)在粉末床上按設(shè)定的速度、方向和位置進(jìn)行掃描。增材制造熱源系統(tǒng)目前電子束校準(zhǔn)或標(biāo)定的方式有人工校準(zhǔn)、打點校準(zhǔn)、光學(xué)校準(zhǔn)、X射線校準(zhǔn)和電子輻射校準(zhǔn)等。增材制造熱源系統(tǒng)電弧/等離子弧熱源通常以金屬絲作為基材，利用非熔化極氣體保護(hù)焊接（TIG）、熔化極氣體保護(hù)焊接（MIG）、以及等離子弧焊接（PA）等焊機(jī)產(chǎn)生的電弧為熱源，使絲材熔化并逐層堆積。TIG電弧和MIG電弧利用鎢極與工件直接起弧進(jìn)行制造。a)TIG電弧b)MIG電弧c)等離子弧裝備打印頭材料擠出噴頭組件材料擠出噴頭組件系統(tǒng)主要是柱塞式。主要分為兩個部分：擠出機(jī)和打印頭。擠出機(jī)主要負(fù)責(zé)為絲材的進(jìn)料、退料過程施加下壓、上拉的力；打印頭自上而下由散熱體、喉管、加熱塊和