2025年《增材制造》專項訓練沖刺押題卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、填空題（每空2分，共20分）1.增材制造的基本原理是______原理，與傳統(tǒng)的______制造方式有本質區(qū)別。2.SLA/DLP技術的成型材料主要是______，其成型精度通常較高，但力學性能相對______。3.SLS技術使用______作為成型材料，無需支撐結構，適用于制造______的零件。4.影響增材制造成型精度的因素主要有______、______和零件自身結構設計。5.增材制造常用的后處理方法包括______、______和表面強化處理。6.為了優(yōu)化增材制造的______性能，常采用DfAM（設計для增材制造）理念進行零件設計。7.金屬增材制造中，粉末床熔融技術（如DMLS/SLM）的核心工藝是______和______。8.與傳統(tǒng)制造相比，增材制造在______制造方面具有顯著優(yōu)勢。9.增材制造的材料除了金屬材料外，還包括______、陶瓷材料等。10.增材制造技術的發(fā)展趨勢之一是______制造和______能力的提升。二、名詞解釋（每題3分，共15分）1.增材制造（AdditiveManufacturing）2.激光粉末床熔融（LaserPowderBedFusion,L-PBF）3.光固化（Stereolithography,SLA）4.設計用于增材制造（DesignforAdditiveManufacturing,DfAM）5.成型精度（FormingAccuracy）三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述增材制造相較于傳統(tǒng)制造在材料利用率方面的優(yōu)勢。2.簡述影響金屬3D打?。ㄈ鏒MLS）零件力學性能的主要因素。3.簡述增材制造過程中支撐結構的作用及其去除的必要性。4.簡述增材制造在航空航天領域應用的主要優(yōu)勢。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述選擇某種增材制造技術（如SLM、SLS或SLA）時需要考慮的主要因素。2.論述增材制造技術未來可能面臨的主要挑戰(zhàn)以及相應的應對方向。五、計算題（每題10分，共20分）1.某件增材制造零件的體積為500cm3，采用某種金屬粉末材料進行DMLS成型，該粉末的密度為7.0g/cm3。假設粉床鋪展層厚為50μm，計算制造該零件大約需要多少時間？（假設理論成型速度為10mm3/s，不考慮粉末利用率、后處理等因素，結果保留一位小數(shù)）2.一件采用SLA技術成型的塑料零件，其設計尺寸為100mm×100mm×20mm，層厚設置為100μm。假設光源均勻覆蓋整個基板，不考慮光束直徑、曝光時間等因素，估算該零件在理論上至少需要多少層才能成型？（結果取整數(shù)）---試卷答案一、填空題（每空2分，共20分）1.增量累積基體材料2.光敏樹脂較低3.熔融粉末復雜結構4.層厚成型方向5.去除支撐熱處理6.強度7.激光熔化冷卻8.個性化定制9.塑料材料10.多材料高精度二、名詞解釋（每題3分，共15分）1.增材制造（AdditiveManufacturing）：一種基于數(shù)字模型，通過材料逐層堆積制造物體的制造技術，與傳統(tǒng)的減材制造方式相反。2.激光粉末床熔融（LaserPowderBedFusion,L-PBF）：一種增材制造技術，利用高能激光束在粉末床上逐層熔化粉末，并逐漸堆積形成三維零件。3.光固化（Stereolithography,SLA）：一種增材制造技術，利用紫外光束照射液態(tài)光敏樹脂，使其逐層固化，從而堆積形成三維零件。4.設計用于增材制造（DesignforAdditiveManufacturing,DfAM）：一種設計理念，旨在充分利用增材制造技術的特點（如復雜幾何、輕量化、一體化等）進行零件設計，以優(yōu)化其性能和功能。5.成型精度（FormingAccuracy）：指增材制造獲得的零件尺寸和形狀與原始數(shù)字模型的符合程度。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述增材制造相較于傳統(tǒng)制造在材料利用率方面的優(yōu)勢。解析思路：對比傳統(tǒng)切削加工（減材制造）的材料浪費情況。增材制造按需添加材料，幾乎只使用設計所需的材料，幾乎沒有材料廢料。答案要點：增材制造是按需堆積材料，只需制造零件本身所需的材料，幾乎沒有材料浪費；而傳統(tǒng)制造（如切削加工）是去除多余材料，會產生大量切屑和廢料，材料利用率低。2.簡述影響金屬3D打?。ㄈ鏒MLS）零件力學性能的主要因素。解析思路：從成型過程出發(fā)，分析影響最終零件組織結構和性能的關鍵環(huán)節(jié)。包括粉末質量、工藝參數(shù)、冷卻速度、殘余應力等。答案要點：①粉末質量（純度、粒度分布、球形度）；②激光工藝參數(shù)（功率、掃描速度、層厚、掃描策略）影響熔池大小和冷卻速度；③冷卻速度直接影響晶粒大小和微觀組織（如枝晶形態(tài)）；④成型方向和鋪層角度影響零件的各向異性；⑤殘余應力（熱應力）及其釋放方式（如熱處理）影響變形和開裂傾向；⑥后處理（如熱處理、表面處理）對性能的改善作用。3.簡述增材制造過程中支撐結構的作用及其去除的必要性。解析思路：說明支撐結構解決什么問題（懸垂部分），然后說明去除的原因（影響外觀、尺寸、性能、后續(xù)工序）。答案要點：作用：支撐結構在增材制造過程中用于支撐懸空或懸垂的零件幾何特征，防止其在制造過程中變形或塌陷。必要性：①支撐結構通常是額外的、非零件主體的材料，去除后才能得到最終的、完整的零件形狀；②零件表面存在支撐結構痕跡會影響零件的外觀質量；③未去除的支撐結構會影響零件的尺寸精度；④支撐結構可能難以去除，或殘留的支撐結構會妨礙后續(xù)的裝配、使用或功能性測試。4.簡述增材制造在航空航天領域應用的主要優(yōu)勢。解析思路：結合航空航天零件的特點（輕量化、復雜結構、高性能要求），闡述增材制造如何滿足這些需求。答案要點：①實現(xiàn)復雜內部結構（如點陣結構、內部通道）和優(yōu)化拓撲結構，制造輕量化零件，提高燃油效率或載荷能力；②一體化制造復雜裝配部件，減少零件數(shù)量和連接，提高結構整體性和可靠性；③制造具有特殊性能（如功能梯度）的零件；④快速制造原型件進行測試和驗證，縮短研發(fā)周期；⑤材料利用率高，減少稀有貴金屬材料的使用成本（通過制造復雜結構實現(xiàn)材料高效利用）。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述選擇某種增材制造技術（如SLM、SLS或SLA）時需要考慮的主要因素。解析思路：從應用出發(fā)，逆向思考選擇技術需要評估哪些方面。應涵蓋材料、成本、性能、零件結構、生產規(guī)模、設備條件等。答案要點：選擇增材制造技術是一個綜合決策過程，主要考慮以下因素：①應用材料：首先要確定所需零件的材料種類（金屬、塑料、陶瓷等）。不同技術對材料的適用性不同，例如SLM適用于多種金屬粉末，SLS適用于尼龍等工程塑料粉末，SLA適用于光敏樹脂。選擇的材料應能滿足零件的性能要求。②零件結構與性能要求：復雜的幾何形狀（如內部通道、點陣結構）更適合SLM或SLS等粉末床技術。對零件精度、表面質量、力學性能（尤其是強度）的要求也影響技術選擇。例如，SLA精度高但強度相對較低，SLM強度高但精度相對較低。③生產成本：包括設備購置成本、材料成本、運行維護成本、能耗成本等。不同技術的成本結構差異較大。SLS通常材料成本較高但無需昂貴金屬粉末。SLA設備相對較便宜，但樹脂材料可能較貴且存在環(huán)保問題。④生產規(guī)模與速度：SLM和SLS通常具有較高的成型效率，更適合中等規(guī)模的生產。SLA速度較快，但大型零件制作時間較長。SLS的粉末回收再利用技術也降低了單件成本，適合小批量、多品種生產。⑤后處理要求：不同的技術需要不同的后處理步驟（如去應力退火、表面拋光）。選擇時應考慮后處理的復雜性和成本。⑥設備可獲得性與操作技能：考慮現(xiàn)有設備條件或采購能力，以及操作和維護技術人員的能力。綜合以上因素，權衡利弊，選擇最適合特定應用場景的技術。2.論述增材制造技術未來可能面臨的主要挑戰(zhàn)以及相應的應對方向。解析思路：識別當前增材制造存在的痛點和限制，并思考如何克服這些挑戰(zhàn)?？梢詮男省⒊杀?、材料、精度、標準化、規(guī)?；瘧玫确矫嫒胧?。答案要點：增材制造雖然發(fā)展迅速，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)，主要及應對方向如下：①挑戰(zhàn)：生產效率與速度有待提高，難以滿足大規(guī)模工業(yè)化生產的需求。應對：①開發(fā)更高功率、更快的激光/光源系統(tǒng)；②優(yōu)化掃描策略和粉末鋪展技術；③發(fā)展多噴嘴、多工位并行制造技術；④提升自動化和智能化水平，減少人工干預。②挑戰(zhàn)：材料種類和性能仍需拓展，特別是高性能金屬材料的應用。應對：①開發(fā)新型高性能粉末材料（如高溫合金、高強鋼、功能梯度材料）；②改進工藝以提升現(xiàn)有材料性能（如改善力學性能、耐腐蝕性）；③發(fā)展增材制造專用材料的設計方法學。③挑戰(zhàn)：制造成本仍然較高，尤其是設備投資和材料成本。應對：①降低設備制造成本，發(fā)展更經濟的制造設備；②提高材料利用率，完善粉末回收技術；③優(yōu)化工藝流程，降低能耗和生產時間；④標準化生產流程和部件，實現(xiàn)規(guī)模經濟。④挑戰(zhàn)：成型精度、表面質量和力學性能的一致性與穩(wěn)定性仍需提升。應對：①精確控制工藝參數(shù)（如激光功率、速度、層厚）和過程監(jiān)控；②改進冷卻系統(tǒng)，控制殘余應力；③開發(fā)在制造過程中進行質量檢測的技術；④優(yōu)化后處理工藝。⑤挑戰(zhàn)：缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標準和規(guī)范，影響互換性和規(guī)模化應用。應對：①積極參與和推動制定增材制造相關的國際、國家和行業(yè)標準（涵蓋材料、工藝、測試、軟件等方面）；②建立完善的質量保證體系和認證制度。⑥挑戰(zhàn)：設計能力有待提升，需要更多懂增材制造的工程師。應對：①推廣DfAM理念，開發(fā)面向增材制造的設計工具和方法；②加強跨學科人才培養(yǎng)，培養(yǎng)既懂材料、工藝又懂設計的復合型人才。⑦挑戰(zhàn)：大型復雜零件的制造和工業(yè)化應用尚不成熟。應對：①開發(fā)適用于大型零件的制造工藝和裝備；②建立大型零件的質量控制和驗證體系；③探索面向特定行業(yè)（如航空航天、能源）的定制化增材制造解決方案。五、計算題（每題10分，共20分）1.計算制造該零件大約需要多少時間？（假設理論成型速度為10mm3/s，不考慮粉末利用率、后處理等因素，結果保留一位小數(shù)）解析思路：零件體積除以理論成型速度得到時間。注意單位換算。答案：零件體積V=500cm3。理論成型速度v=10mm3/s=10×10?3cm3/s。所需時間t=V/v=500cm3/