2025年高性能制造3D打印專項練習(xí)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共30分）1.下列哪種材料通常不作為高性能金屬3D打?。ㄈ鏒MLS/SLM）的常用材料？A.鎳基合金B(yǎng).鈦合金C.碳纖維增強聚合物D.鋁合金2.電子束熔融（EBM）技術(shù)主要用于加工哪種類型的材料？A.粉末狀金屬B.塑料絲材C.光敏樹脂D.陶瓷泥漿3.在高性能3D打印零件的制造過程中，以下哪項不屬于常見的后處理環(huán)節(jié)？A.表面拋光B.智能涂層應(yīng)用C.激光應(yīng)力消除D.尺寸精度初步測量4.與傳統(tǒng)減材制造相比，3D打印在制造復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)方面最主要的優(yōu)勢是：A.效率更高B.材料利用率更高C.無需工具和模具D.成本更低5.用于航空航天領(lǐng)域的高性能3D打印零件，對其力學(xué)性能的要求通常不包括：A.高強度B.高剛度C.良好的耐腐蝕性D.極低的密度（非必需）6.以下哪種技術(shù)屬于多材料3D打印技術(shù)？A.光固化立體光刻（SLA）B.選擇性激光燒結(jié)（SLS）C.材料噴射（MaterialJetting）D.電子束熔融（EBM）7.高性能3D打印過程中，導(dǎo)致零件力學(xué)性能下降的主要原因可能包括：A.殘余應(yīng)力B.微觀裂紋C.氧化夾雜D.以上都是8.在評估高性能3D打印零件的疲勞性能時，以下哪個因素通常被認(rèn)為是關(guān)鍵？A.零件形狀的對稱性B.材料的抗拉強度C.零件表面粗糙度D.打印層厚度9.適用于制造高性能模具的3D打印技術(shù)通常是：A.FDM（熔融沉積成型）B.SLA（光固化立體光刻）C.DMLS（選擇性激光熔融）D.PolyJet（材料噴射）10.以下哪項措施可以有效提高金屬3D打印零件的表面質(zhì)量？A.提高激光掃描速度B.使用更細(xì)的粉末材料C.增加打印層間距D.降低送粉速率11.高性能陶瓷3D打印面臨的主要挑戰(zhàn)之一是：A.成本高昂B.打印速度慢C.成品力學(xué)性能難以達(dá)到預(yù)期D.以上都是12.增材制造工藝優(yōu)化通常關(guān)注的目標(biāo)不包括：A.提高零件密度B.增加打印失敗率C.縮短打印時間D.降低生產(chǎn)成本13.在高性能3D打印的質(zhì)量控制體系中，以下哪項屬于過程控制的關(guān)鍵指標(biāo)？A.零件的顏色均勻性B.激光功率穩(wěn)定性C.打印件的重量D.零件的金相組織（最終狀態(tài)）14.3D打印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)“按需制造”，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：A.減少庫存積壓B.降低模具成本C.靈活生產(chǎn)定制化產(chǎn)品D.以上都是15.智能材料（如形狀記憶合金、電活性聚合物）在3D打印中的應(yīng)用前景主要在于：A.制造具有自修復(fù)功能的零件B.實現(xiàn)結(jié)構(gòu)性能的動態(tài)調(diào)節(jié)C.開發(fā)新型仿生結(jié)構(gòu)D.以上都是二、填空題（每空2分，共20分）1.高性能3D打印材料的選擇需要綜合考慮其______、______、______等多種性能指標(biāo)。2.選擇性激光熔融（SLM）技術(shù)利用高能量密度的______選擇性地熔化金屬粉末，實現(xiàn)逐層建造。3.為了評估高性能3D打印零件的疲勞壽命，通常需要進行______測試。4.在3D打印過程中產(chǎn)生的______是導(dǎo)致零件性能下降和表面缺陷的重要原因。5.與傳統(tǒng)制造方法相比，3D打印在制造______結(jié)構(gòu)方面具有顯著優(yōu)勢。6.為了確保金屬3D打印零件的致密度和力學(xué)性能，需要精確控制打印過程中的______、______和______等參數(shù)。7.______技術(shù)能夠?qū)⒉煌N類的材料（如金屬與陶瓷）集成打印成同一零件。8.高性能3D打印零件的表面質(zhì)量直接影響其______和______。9.3D打印技術(shù)的應(yīng)用正在推動制造業(yè)向______、______的方向發(fā)展。10.除了傳統(tǒng)的金屬材料外，高性能3D打印技術(shù)也在探索使用______、______等先進材料。三、簡答題（每題8分，共24分）1.簡述高性能3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的主要優(yōu)勢。2.比較DMLS和EBM兩種金屬3D打印工藝在原理、材料和應(yīng)用方面的主要區(qū)別。3.提出至少三種提高高性能3D打印零件力學(xué)性能的方法。四、論述題（16分）結(jié)合當(dāng)前發(fā)展趨勢，論述高性能3D打印技術(shù)在未來制造業(yè)中可能扮演的角色以及它所面臨的機遇與挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.B4.C5.D6.C7.D8.B9.C10.B11.D12.B13.B14.D15.D二、填空題1.力學(xué)性能，物理化學(xué)性能，工藝性能2.激光束3.疲勞4.殘余應(yīng)力5.復(fù)雜6.激光功率，掃描速度，送粉速率7.多材料打印8.美觀，功能性9.智能化，定制化10.陶瓷，超高溫合金三、簡答題1.答：高性能3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的主要優(yōu)勢包括：*能夠制造形狀極其復(fù)雜的構(gòu)件，滿足氣動外形和結(jié)構(gòu)功能優(yōu)化的需求。*可以實現(xiàn)輕量化設(shè)計，通過拓?fù)鋬?yōu)化等手段去除冗余材料，減輕結(jié)構(gòu)重量，提高燃油效率或載荷能力。*支持集成化設(shè)計，將多個功能部件合并成一個整體打印，減少連接件，提高系統(tǒng)可靠性和壽命。*加速了新設(shè)計和新概念的原型驗證過程。*能夠制造具有特殊性能（如梯度材料、功能梯度）的部件，滿足極端工作環(huán)境的要求。2.答：DMLS和EBM是兩種主要的金屬3D打印工藝，其主要區(qū)別如下：*原理：DMLS（選擇性激光熔融）使用高能量密度的CO2激光束逐層熔化金屬粉末；EBM（電子束熔融）則使用高能量的電子束掃描熔化金屬粉末，通常在真空環(huán)境下進行。*材料：DMLS通常使用較常規(guī)的金屬粉末（如不銹鋼、鈦合金、鋁合金）；EBM常用于熔點極高的材料，如鈦合金（特別是β鈦合金）和鎳基超合金。*環(huán)境：DMLS在近環(huán)境壓力下工作；EBM需要在真空環(huán)境中進行以防止電子束與空氣分子碰撞。*速度與精度：EBM由于電子束能量高，熔化速度快，理論上可能獲得更高的致密度和更小的熔池，精度可能更高；DMLS技術(shù)成熟度較高，應(yīng)用更廣泛。3.答：提高高性能3D打印零件力學(xué)性能的方法包括：*優(yōu)化工藝參數(shù)：精確控制激光功率、掃描速度、層厚、保護氣流量等，以獲得最佳的熔池形態(tài)和致密度，減少缺陷。*選用優(yōu)質(zhì)材料：選擇具有良好加工性能和最終使用性能的合金粉末或其他高性能材料。*合理的后處理：進行熱等靜壓（HIP）以消除內(nèi)部孔隙和應(yīng)力，進行退火處理以調(diào)整組織相結(jié)構(gòu)和應(yīng)力，進行表面處理（如噴丸、涂層）以提高表面硬度和耐磨性。*結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化：利用增材制造的優(yōu)勢，進行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計，使材料分布更合理，從而在保證性能的前提下減輕重量。四、論述題答：高性能3D打印技術(shù)在未來制造業(yè)中扮演著日益重要的角色，它既是機遇也是挑戰(zhàn)。角色：*推動創(chuàng)新設(shè)計：3D打印的“無約束”制造能力使得過去難以實現(xiàn)或成本過高的復(fù)雜幾何形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如點陣結(jié)構(gòu)、梯度材料）成為可能，極大地促進了產(chǎn)品創(chuàng)新。*實現(xiàn)柔性化與定制化生產(chǎn)：能夠快速響應(yīng)小批量、多品種的市場需求，甚至實現(xiàn)按需、在需地生產(chǎn)，縮短供應(yīng)鏈，降低庫存成本，滿足個性化定制需求。*促進制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型：與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)結(jié)合，可以實現(xiàn)智能設(shè)計、智能制造和智能運維，提升制造業(yè)的整體智能化水平。*加速研發(fā)與迭代：快速原型制作能力顯著縮短了產(chǎn)品從概念到量產(chǎn)的周期，降低了研發(fā)風(fēng)險和成本，加速了技術(shù)和產(chǎn)品的迭代速度。*賦能特定領(lǐng)域：在航空航天、醫(yī)療植入物、模具制造、精密工具等高端制造領(lǐng)域，3D打印正成為不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)，解決特定難題，創(chuàng)造獨特價值。機遇：*巨大的市場潛力：隨著技術(shù)成熟和應(yīng)用拓展，高性能3D打印市場預(yù)計將持續(xù)高速增長。*提升效率與效益：通過減少模具依賴、優(yōu)化材料利用、縮短生產(chǎn)周期等，有望顯著提升生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。*創(chuàng)造新的商業(yè)模式：催生如“打印即服務(wù)”、共享制造平臺等新的商業(yè)模式。挑戰(zhàn)：*成本問題：高性能材料、設(shè)備購置、能耗以及復(fù)雜的后處理等環(huán)節(jié)，使得整體制造成本仍然偏高，尤其是在大規(guī)模生產(chǎn)時。*材料性能局限：雖然不斷進步，但部分高性能材料的打印性能（如高溫性能、疲勞性能）與傳統(tǒng)加工方法相比仍有差距，適用范圍有待擴大。*規(guī)