【摘 要】
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3D打印技术是通过利用三维软件进行建模设计操作,采用材料逐层累加的方法制造实体零件的一种技术,相对于传统的材料去除(切削加工)技术,是一种“自下而上”材料累加的制造方法。3D打印技术尤其适用于小批量、个性化定制零件的加工生产过程。3D打印概念的提出始于20世纪80年代后期,我国则于90年代初开始研究。经过短短20余年的时间,这-技术已取得了飞速发展,在生物医学工程、微纳制造、航空航天等诸多领域的应
【基金项目】
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国家工信部绿色系统集成重大专项:机床绿色再制造关键工艺技术及应用示范(201675514); 沈阳市重点实验室课题:基于逆向工程与增材制造技术复杂异性零件优化设计与快速制造关键技术研究(F15153100);
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3D打印技术是通过利用三维软件进行建模设计操作,采用材料逐层累加的方法制造实体零件的一种技术,相对于传统的材料去除(切削加工)技术,是一种“自下而上”材料累加的制造方法。3D打印技术尤其适用于小批量、个性化定制零件的加工生产过程。3D打印概念的提出始于20世纪80年代后期,我国则于90年代初开始研究。经过短短20余年的时间,这-技术已取得了飞速发展,在生物医学工程、微纳制造、航空航天等诸多领域的应用前景十分广阔,对于某些几何形状的模型,采用3D打印的生产方式会比传统的加工方式电经济快捷。多孔结构近年来在工程实践中得到了广泛的重视和应用,是因为它具有独特的机械性能、传播性能、光电性能、选择渗透性以及选择吸附性,在夹合件的芯材、飞机起落架、空降保护设备等结构中有着广泛的应用。国内外许多研究者从多孔结构的性能入手,以理论、实验或数值模拟的方法研究了多孔结构材料的力学性能。本文的研究内容为基于3D打印技术制造的多孔结构的成型及力学性能特点,主要完成以下工作:(1)研究在轴向力作用下不同多孔结构的仿真力学性能。通过建立不同孔隙形状和不同孔隙率的多孔结构模型,借助ANSYS静力学仿真,分析了小同多孔结构的力学性能变化规律及力学性能特点,并根据Gibson-Ashby公式,建立了不同多孔结构模型的理论弹性模量模型。(2)研究多孔结构成型过程的误差来源及误差解决方案。通过利用树脂材料打印小试样件,测量其尺寸,分析其产生尺寸误差的原因,并采取优化的误差解决方案,减小模型的尺寸误差,最终控制模型尺寸误差并制造出树脂实体多孔结构模型。(3)多孔结构在实现减材减重的前提下,抗压强度及弹性模量也要满足相关的力学要求,才能满足其应用要求,对基于3D打印技术制造出的多孔结构进行压缩实验,得到多孔结构抗压强度、弹性模量的变化规律及特点,并对理论推导及仿真分析的结果进行验证,通过实验得到的数据对Gibson-Ashby的多孔结构弹性模量的模型进行修正。(4)用金属粉末作为3D打印的材料,用激光熔覆的方法制造通孔金属多孔结构成型件,证明本文研究的树脂多孔结构是能够用金属制造的,并对其进行了压缩实验,通过实验数据验证本文修正的弹性模量计算公式是有效的。
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