3D增材制造科普

李滌塵西安交通大學(xué)機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室快速制造國(guó)家工程研究中心增材制造（3D打?。?-----現(xiàn)在與未來(lái)目錄O、原理與方法一、發(fā)展現(xiàn)狀二、應(yīng)用研究三、研究發(fā)展四、發(fā)展趨勢(shì)五、未來(lái)暢想莫比烏斯帶

O、原理與方法O、原理與方法3D打印---為什么能夠制造快速?gòu)?fù)雜結(jié)構(gòu)O、原理與方法3D打印---過(guò)程O、原理與方法工藝方法的大變革ΔM＜0（減材）材料去除（車、銑、磨）ΔM＝0（等材）材料成形（鑄、鍛、焊）ΔM＞0（增材）材料累加（3D打印、快速成型、快速制造、復(fù)材鋪層工藝）信息化制造的代表全數(shù)字化制造全柔性制造：任意形狀與內(nèi)部結(jié)構(gòu)控形控性：材料與外形一體化高度自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化O、原理與方法增材制造（AdditiveManufacturing，AM）ASTM定義：三維CAD數(shù)據(jù)自動(dòng)化分層連接材料制造物體技術(shù)名稱的變化材料累加制造MaterialIncreseManufacturing快速原型技術(shù)RapidPrototyping,RP分層制造LayeredManufacturing1990年代2000年代2010年代增材制造

AdditiveManufacturing3D打印3DPrinting快速成形制造RapidPrototyping&Manufacturing自由實(shí)體制造SolidFree-formFabricationO、原理與方法增材制造工藝過(guò)程示意圖O、原理與方法3D打印機(jī)O、原理與方法3D打印機(jī)--多種工藝方法激光固化（SL）-紫外光熔絲堆積（FDM）-電熱選擇燒結(jié)（SLS）-CO2，固體激光器3D打印（3DP）-粘接劑粘接金屬直接成形：金屬粉、絲激光（CO2、固體、光纖激光器）電子束、離子束、電弧材料與工藝特點(diǎn)劃分O、原理與方法主要工藝方法光固法：SL—Stereolithography材料：光固化樹(shù)脂特點(diǎn)：精度高價(jià)格：高O、原理與方法主要工藝方法疊層法：LOM—LaminatedObjectManufacturing材料：紙、塑料特點(diǎn)：精度低價(jià)格：高（退出市場(chǎng)）O、原理與方法主要工藝方法熔融沉積法：FDM—FusedDepositionModeling材料：熱塑性塑料特點(diǎn)：精度低價(jià)格：低O、原理與方法主要工藝方法激光選區(qū)燒結(jié)法：SLS—SelectiveLaserSintering材料：塑料、砂、金屬特點(diǎn)：精度低價(jià)格：高O、原理與方法主要增材制造工藝三維噴射法材料：塑料、陶瓷特點(diǎn)：精度低價(jià)格：低O、原理與方法金屬燒結(jié)：材料：金屬粉特點(diǎn)：精度較高

尺寸小價(jià)格：高O、原理與方法金屬熔覆材料：金屬粉特點(diǎn)：精度較高

尺寸大價(jià)格：高O、原理與方法電子束成形：材料：金屬粉特點(diǎn)：精度較高

效率高

尺寸小價(jià)格：很高概念驗(yàn)證和呈現(xiàn)工業(yè)設(shè)計(jì)交易會(huì)/展覽會(huì)投標(biāo)組合包裝設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)驗(yàn)證和測(cè)試設(shè)計(jì)驗(yàn)證/分析反復(fù)設(shè)計(jì)和優(yōu)化成型、裝配和功能性測(cè)試生產(chǎn)與制造直接制造金屬零件制造陶瓷或復(fù)合材料零件制模和二次操作熱成型砂型鑄造金屬鍍層EDM加工小批量生產(chǎn)、大批量生產(chǎn)失蠟鑄造吹塑制模塑料擠塑環(huán)氧制模O、原理與方法O、原理與方法可能引發(fā)生產(chǎn)方式和社會(huì)生活變革適應(yīng)個(gè)性化產(chǎn)品趨勢(shì)將一個(gè)車間簡(jiǎn)化為一個(gè)設(shè)備O、原理與方法中國(guó)未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的出路郭臺(tái)銘---如果真的能顛覆產(chǎn)業(yè)，那我的‘郭’字倒過(guò)來(lái)寫富士康公司---產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)不開(kāi)放產(chǎn)品代工生產(chǎn)利潤(rùn)來(lái)源：降低成本負(fù)面問(wèn)題：勞工利益中國(guó)企業(yè)發(fā)展普遍模式能持續(xù)下去嗎？出路---自主研發(fā)產(chǎn)品一、發(fā)展現(xiàn)狀一、發(fā)展?fàn)顩r行業(yè)發(fā)展報(bào)告WohlersReport—國(guó)際增材制造行業(yè)發(fā)展報(bào)告2012年全球直接產(chǎn)值--22.04億美元2012年增長(zhǎng)率28.6%設(shè)備材料：10.03億美元，增長(zhǎng)20.3%服務(wù)產(chǎn)值：12.00億美元，增長(zhǎng)36.6%特點(diǎn)：服務(wù)超過(guò)設(shè)備產(chǎn)值一、發(fā)展?fàn)顩r全球發(fā)展歷年發(fā)展發(fā)展預(yù)測(cè)：2021年—預(yù)計(jì)100多億美元設(shè)備服務(wù)

USD（Million)一、發(fā)展?fàn)顩r技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域---2013年報(bào)告消費(fèi)商品和電子：23.7%→20.3%→21.8%航空器：9.9%→12.1%→10.2%醫(yī)學(xué)：：13.6%→15.1%→16.4%車輛飛行器工業(yè)/商用機(jī)器消費(fèi)電子產(chǎn)品醫(yī)療/口腔醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)研究政府/軍事建筑其他一、發(fā)展?fàn)顩r

應(yīng)用功能直接生產(chǎn)零件：14.9%→19.2%→28.1%展示模型功能模型裝配實(shí)驗(yàn)視覺(jué)教具其他研究教育直接生產(chǎn)零件模具零件鑄造模型模具原型增材制造設(shè)備的數(shù)量比例一定程度上表現(xiàn)了國(guó)家的經(jīng)濟(jì)活力與創(chuàng)新能力中國(guó)

6.5%→8.6%美國(guó)41.1%→38.3%

一、發(fā)展現(xiàn)狀1988－2011主要國(guó)家與地區(qū)的AM設(shè)備量一、發(fā)展現(xiàn)狀最新發(fā)展個(gè)人三維打印機(jī)2011年增長(zhǎng)290%一、發(fā)展現(xiàn)狀日常生活與日常生活結(jié)合創(chuàng)新更加簡(jiǎn)單人人可以做到一、發(fā)展現(xiàn)狀日常生活新技術(shù)融入日常生活一、發(fā)展現(xiàn)狀日常生活一、發(fā)展現(xiàn)狀設(shè)備小型化低成本工業(yè)品向消費(fèi)品發(fā)展一、發(fā)展現(xiàn)狀產(chǎn)品創(chuàng)新一、發(fā)展現(xiàn)狀產(chǎn)品創(chuàng)新一、發(fā)展現(xiàn)狀醫(yī)療領(lǐng)域一、發(fā)展現(xiàn)狀金屬零件一、發(fā)展現(xiàn)狀

科發(fā)與服務(wù)基地快速成形應(yīng)用服務(wù)中心－2000年西安交通大學(xué)－西北生產(chǎn)力促進(jìn)中心華中科技大學(xué)－武漢生產(chǎn)力促進(jìn)中心全國(guó)個(gè)省市服務(wù)中心寧波溫州河南新疆深圳貴州一、發(fā)展現(xiàn)狀寧波合創(chuàng)服務(wù)中心產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期時(shí)間縮短1/3～1/10費(fèi)用比傳統(tǒng)方法節(jié)約30%～50%已服務(wù)當(dāng)?shù)仄髽I(yè)800余家，服務(wù)百?gòu)?qiáng)企業(yè)80余家，共計(jì)做件12萬(wàn)多件，其中服務(wù)：一、發(fā)展現(xiàn)狀

問(wèn)題企業(yè)應(yīng)用應(yīng)用面窄大型企業(yè)：逐漸增加運(yùn)用汽車企業(yè)，航空企業(yè)中小企業(yè)：應(yīng)用程度高南方企業(yè)：活躍技術(shù)發(fā)展新技術(shù)與新產(chǎn)品不足3DPrinter2005年：增長(zhǎng)35%高性能制件與材料金屬直接成型精度與材質(zhì)一、發(fā)展現(xiàn)狀

研發(fā)基地西安交通大學(xué)制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室快速制造國(guó)家工程研究中心華中科技大學(xué)材料成形與模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 清華大學(xué)先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京隆源公司北京航空航天大學(xué)－金屬直接制造西北工業(yè)大學(xué)－金屬直接制造一、發(fā)展現(xiàn)狀

我們工作應(yīng)用發(fā)展－高附加值應(yīng)用復(fù)雜零件制造－發(fā)動(dòng)機(jī)空冷葉片生物醫(yī)療航空領(lǐng)域－飛機(jī)風(fēng)洞模型研究發(fā)展－新技術(shù)低成本－LED金屬直接成形陶瓷材料成形復(fù)合材料成形研究應(yīng)用二、應(yīng)用研究快速鑄造生物醫(yī)療風(fēng)洞模型二、應(yīng)用研究－快速鑄造技術(shù)陶瓷型鑄造鑄型外殼、內(nèi)芯和漿料包裹層一體化設(shè)計(jì)為許多帶內(nèi)腔復(fù)雜件提供技術(shù)途徑陶瓷型鑄造空心渦輪葉片－東方氣輪機(jī)廠,西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司日本三菱進(jìn)口，價(jià)格極高（一個(gè)葉片＝一個(gè)奧迪車）一級(jí)葉輪：90多個(gè)二、應(yīng)用研究－快速鑄造技術(shù)無(wú)需鑄型型芯和型殼的裝配保證相對(duì)精度：壁厚位置精度二、應(yīng)用研究－快速鑄造技術(shù)陶瓷型鑄造空心渦輪葉片－東方氣輪機(jī)廠鑄造：西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司二、應(yīng)用研究－快速鑄造技術(shù)陶瓷型鑄造空心渦輪葉片－東方氣輪機(jī)廠二、應(yīng)用研究－快速鑄造技術(shù)快速精鑄技術(shù)光固化原型精鑄二、應(yīng)用研究－快速鑄造技術(shù)快速精鑄技術(shù)光固化原型精鑄燒蝕工藝－TGA曲線－確定鑄型燒蝕工藝參數(shù)熱解速度在375.71℃時(shí)達(dá)到峰值在553.94℃時(shí)，殘留物僅為0.2066％二、應(yīng)用研究－快速鑄造技術(shù)快速精鑄技術(shù)嘉陵集團(tuán):摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)缸頭研制數(shù)量：2件材料：ZL101A時(shí)間周期：10天傳統(tǒng)：鑄型多次組合新技術(shù)：一次完成二、應(yīng)用研究－快速鑄造技術(shù)快速鑄造技術(shù)光固化原型與砂型結(jié)合鑄造技術(shù)綿陽(yáng)新晨動(dòng)力機(jī)械有限公司－新型四缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋CAD數(shù)據(jù)原型二、應(yīng)用研究－快速鑄造技術(shù)快速鑄造技術(shù)光固化原型與砂型結(jié)合鑄造技術(shù)綿陽(yáng)新晨動(dòng)力機(jī)械有限公司－新型四缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋制芯缸體二、應(yīng)用研究－快速鑄造技術(shù)壓蠟?zāi)＞呖焖僦圃煨∨烤T技術(shù)－增材制造原型直接制造蠟型模具傳統(tǒng)金屬模具3萬(wàn)元，1－2個(gè)月增材制造模具0.8萬(wàn)元，2天壽命：30件無(wú)損傷二、應(yīng)用研究－快速鑄造技術(shù)壓蠟?zāi)＞呖焖僦圃煅芯苛怂淞鞯赖脑O(shè)計(jì)規(guī)范水流道模型截面圓：半徑4.5mm四流道溫度場(chǎng)對(duì)比溫度點(diǎn)4溫度點(diǎn)3二、應(yīng)用研究－快速鑄造技術(shù)壓蠟?zāi)＞呖焖僦圃旖⒘藢?shí)驗(yàn)系統(tǒng)二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療骨替代物制造－頜面修復(fù)2001年首例定制化修復(fù)圖象處理CT圖象輪廓數(shù)據(jù)提取頜面外科定制化骨骼設(shè)計(jì)與制造個(gè)體化頜面替代物三維數(shù)據(jù)構(gòu)造病變區(qū)設(shè)計(jì)（1）三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）切除病變區(qū)數(shù)據(jù)個(gè)體化頜面替代物三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）右側(cè)數(shù)據(jù)右側(cè)數(shù)據(jù)鏡像映射到左側(cè)（病變區(qū)）設(shè)計(jì)（2）三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）主體結(jié)構(gòu)連接翼板假牙樁位個(gè)體化頜面替代物加工數(shù)據(jù)處理制造（1）快速成型制造出模型個(gè)體化頜面替代物鑄造出的鈦合金替代骨制造（2）個(gè)體化頜面替代物病人術(shù)后20天的情況康復(fù)個(gè)體化頜面替代物二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療骨替代物制造－優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)力屏蔽－影響骨生長(zhǎng)0.001～0.0015處于骨平衡狀態(tài)0.0015～0.005之間促進(jìn)骨增加0.005以上骨損傷，生成編織骨0.03則引起骨斷裂*彈性結(jié)構(gòu)*DucanRLTurnerCHMechanotransductionandthefunctionalresponseofbonetomechanicalstrainCalcifTissueInt199557344~358二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療骨替代物制造－半關(guān)節(jié)置換定制化鈦合金半膝關(guān)節(jié)假體復(fù)合大段骨移植患者，男性，14歲，再診單位：第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院骨科。

膝關(guān)節(jié)整體裝配

圖術(shù)后一周X光片

患者股骨CT數(shù)據(jù)

術(shù)后12月二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療人工骨支架制造基于光固化原型的支架制作-TCP材料光固化快速成形制備負(fù)型樹(shù)脂原型填充生物材料800℃去?？煽匚⒐艿澜Y(jié)構(gòu)支架微管道負(fù)型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療人工骨支架制造輪廓算術(shù)平均偏差Ra＝2.16輪廓最大高度Ry＝18.47Ra值在0.30～6.66范圍內(nèi)有利二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療人工骨支架制造快速原型主管＋造孔球TCP燒結(jié)制備的支架結(jié)構(gòu)二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療人工骨支架制造－臨床應(yīng)用研究定制化人工脛骨半關(guān)節(jié)大段骨重建術(shù)患者：女性，14歲，左脛骨上端骨肉瘤內(nèi)管道髓腔鈦合金定制化設(shè)計(jì)制作復(fù)合結(jié)構(gòu)TCP：微結(jié)構(gòu)二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療骨-軟骨支架制造骨－軟骨支架設(shè)計(jì)界面設(shè)計(jì)多孔復(fù)合流道骨支架設(shè)計(jì)軟骨/骨梯度組織工程支架二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療骨-軟骨支架制造陶瓷直接快速成形SPS450B陶瓷激光光固化激光光固化β-TCP生物陶瓷坯體多孔+界面二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療骨-軟骨支架制造-動(dòng)物實(shí)驗(yàn)

(a)(b)(c)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物6月取材大體標(biāo)本(a)復(fù)合支架組，(b)Ⅰ型膠原支架組，(c)β-TCP支架組

新生軟骨彈性模量檢測(cè)試驗(yàn)裝置軟骨應(yīng)力-應(yīng)變曲線取曲線接近于直線的應(yīng)變10%處為研究對(duì)象，計(jì)算軟骨彈性模量。結(jié)果顯示，新生軟骨的彈性模量為2.43MPa，自然軟骨的彈性模量為1.33MPa。

二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療骨-軟骨支架制造-彈性模量二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療肝組織支架制造微結(jié)構(gòu)－血管分布的規(guī)律肝臟內(nèi)血管間的夾角呈正態(tài)分布，平均夾角約為78°13425BloodinBloodout

78二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療肝組織支架制造雙結(jié)構(gòu)系統(tǒng)制造壓?。鞴艿览鋬龈稍铮圃鞚B透孔二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療肝組織支架制造體外培養(yǎng)與生物反應(yīng)器養(yǎng)分的供給生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器系統(tǒng)在培養(yǎng)箱內(nèi)運(yùn)行二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療肝組織支架制造體外動(dòng)態(tài)培養(yǎng)微流道內(nèi)肝細(xì)胞可保持長(zhǎng)久活性

1天4天8天二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療肝組織支架制造仿生流道+定向多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)肝細(xì)胞向支架內(nèi)生長(zhǎng)區(qū)域1區(qū)域2區(qū)域3區(qū)域4二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療肝組織支架制造—細(xì)胞打印+壓印仿生流道+定向多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)肝細(xì)胞向支架內(nèi)生長(zhǎng)針頭式噴頭多孔支架二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療肝組織支架制造工程化肝臟的體內(nèi)構(gòu)建支架/細(xì)胞復(fù)合體在體內(nèi)細(xì)胞種植密度、體外培養(yǎng)時(shí)間對(duì)體內(nèi)工程化肝臟影響研究支架/細(xì)胞復(fù)合體用于修復(fù)肝缺損的有效性大鼠肝臟支架細(xì)胞復(fù)合體體內(nèi)植入二、應(yīng)用研究－生物醫(yī)療肝組織支架制造工程化肝臟的體內(nèi)構(gòu)建血管的形成血管二、應(yīng)用研究－飛機(jī)風(fēng)洞模型

形狀復(fù)雜外形曲面，薄壁內(nèi)部測(cè)壓孔制造速度快難點(diǎn)材料強(qiáng)度復(fù)合結(jié)構(gòu)光固化原型＋鍍鎳強(qiáng)度提高3倍10％40％60％85％一體化鍍鎳樹(shù)脂模型工藝流程圖設(shè)計(jì)階段制造階段鍍鎳復(fù)合工藝附著力強(qiáng)化研究鍍鎳工藝研究二、應(yīng)用研究－飛機(jī)風(fēng)洞模型一體化測(cè)壓模型制造工藝成型性研究最佳成型孔道尺寸孔道設(shè)計(jì)變半徑設(shè)計(jì)布局設(shè)計(jì)多層布局共用流道最佳成型孔道尺寸孔道類型流道長(zhǎng)度L/mm推薦最小設(shè)計(jì)半徑/mm等半徑設(shè)計(jì)L＝00.20-0.400<L≤500.4050<L≤1500.45L>1500.50變半徑設(shè)計(jì)流道半徑≥0.500.30變半徑設(shè)計(jì)變半徑孔道設(shè)計(jì)測(cè)壓孔道布局二、應(yīng)用研究－飛機(jī)風(fēng)洞模型二、應(yīng)用研究－飛機(jī)風(fēng)洞模型氣動(dòng)彈性風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ兔鲤I碳纖維制造－難度大－國(guó)內(nèi)無(wú)法制造我們的方法－增材制造二、應(yīng)用研究－飛機(jī)風(fēng)洞模型優(yōu)勢(shì)實(shí)踐表明：測(cè)力－時(shí)間縮短30－50％，成本降低10－30％測(cè)壓－時(shí)間縮短60－70％，成本降低40－50％時(shí)間優(yōu)勢(shì)成本優(yōu)勢(shì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)成型優(yōu)勢(shì)

模型越復(fù)雜，增材制造的優(yōu)勢(shì)越明顯二、應(yīng)用研究－創(chuàng)意產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

創(chuàng)意產(chǎn)品新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展點(diǎn)藝術(shù)＋技術(shù)《滿城盡帶黃金甲

》藝術(shù)模型建筑模型部分參展單位：RURRUR事務(wù)所

BIAD事務(wù)所

CrystalDesign事務(wù)所

ZahaHadidArchitects事務(wù)所三、研究發(fā)展低成本設(shè)備金屬直接成形陶瓷直接制造復(fù)合材料制造三、研究發(fā)展－LED紫外成形系統(tǒng)UV-LED光源的優(yōu)點(diǎn)—綠色光源能源利用率高、耗電量低、體積小、成本低可瞬時(shí)開(kāi)關(guān)，壽命長(zhǎng)單色性好，與CPS樹(shù)脂匹配光譜主要集中在365nm;CPS樹(shù)脂感光波段：325nm與365nm;UV-LED激光器紫外汞燈LED耗電功率（W）50003002光功率（mW）500300250光斑功率（mW）3503.88能源利用率0.1%0.1%12.5%壽命（h）20000300040000~100000價(jià)格（美元）300003000150表：激光器、紫外汞燈與LED的性價(jià)比對(duì)比三、研究發(fā)展－LED紫外成形系統(tǒng)聚焦鏡的設(shè)計(jì)聚焦鏡的設(shè)計(jì)尺寸86mm×?31mm6塊球面透鏡組成的透鏡組聚焦鏡的聚焦效果光斑大0.44mm光暈分布范圍大且強(qiáng)——主要問(wèn)題LED光學(xué)系統(tǒng)光斑與暈環(huán)聚焦鏡結(jié)構(gòu)閥體葉輪大雁塔海豚三、研究發(fā)展－LED紫外成形系統(tǒng)三、研究發(fā)展－金屬直接制造建立了制造系統(tǒng)三、研究發(fā)展－金屬直接制造建立多層激光直接成形的自穩(wěn)定機(jī)制利用粉末負(fù)離焦制造的薄壁側(cè)面平均粗糙度約Ra=10.04μm掃描速度(mm/s)送粉量(g/min)激光功率(W)粉末負(fù)離焦(mm)△Z載氣量(l/min)6-108.8250-200-20.08-0.18葉片高度:70mm;壁厚:0.80mm;總層數(shù):840

負(fù)離焦負(fù)離焦b8mm三、研究發(fā)展－金屬直接制造空心葉片掃描路徑的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)掃描路徑的規(guī)劃STL數(shù)據(jù)CAD模型RPData/Magics切片輪廓PMR/SLC路徑信息激光金屬成形設(shè)備激光金屬直接成形數(shù)據(jù)流程法算路徑空心葉片掃描路徑設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究輪廓+光柵(方向優(yōu)化)+分區(qū)→掃描復(fù)雜空心葉片分區(qū)的優(yōu)點(diǎn)：每層掃描時(shí)間從930s降到650-850s減少激光器光閘開(kāi)關(guān)次數(shù)，延長(zhǎng)激光壽命空行程減少，節(jié)約粉末三、研究發(fā)展－金屬直接制造①②③④三、研究發(fā)展－金屬直接制造高溫合金葉片制作140mm(L)×120（H）三、研究發(fā)展－金屬直接制造空心葉片定向晶組織控制液氮控制冷卻梯度液氬冷卻實(shí)驗(yàn)臺(tái)

液氬冷卻噴嘴

三、研究發(fā)展－金屬直接制造定向晶組織控制大段定向晶組織控制鈦合金關(guān)節(jié)柄和關(guān)節(jié)灸杯制造關(guān)節(jié)柄制造：20小時(shí)關(guān)節(jié)灸杯制造：3小時(shí)可以根據(jù)需要制造多孔表面三、研究發(fā)展－金屬直接制造鈦合金定制化膝關(guān)節(jié)制造時(shí)間：32小時(shí)三、研究發(fā)展－金屬直接制造帶工藝支撐的膝關(guān)節(jié)三、研究發(fā)展－激光燒結(jié)設(shè)備雙激光器選區(qū)激光燒結(jié)加工尺寸1200*800*800效率高單工作箱，可移動(dòng)表面加熱三、研究發(fā)展－激光燒結(jié)設(shè)備雙激光器選區(qū)激光燒結(jié)三、研究發(fā)展面曝光光固化設(shè)備逐層面光照固化大幅度提高效率三、研究發(fā)展－激光燒結(jié)設(shè)備為醫(yī)院定制的專用成形機(jī)三、研究發(fā)展－陶瓷零件制造成形原理及設(shè)備成形原理示意圖（下圖）光固化成型機(jī)（右上）陶瓷樹(shù)脂鋪層裝置（右下）磁力攪拌再涂層刮刀：聚四氟乙烯三、研究發(fā)展－陶瓷零件制造陶瓷固化特性研究單線固化厚度及寬度固化層厚光敏樹(shù)脂單線固化斷面形態(tài)陶瓷樹(shù)脂單線固化斷面形態(tài)固化厚度隨工藝參數(shù)的變化規(guī)律三、研究發(fā)展－陶瓷零件制造光固化直接制造陶瓷鑄型三、研究發(fā)展－陶瓷零件制造光子晶體制造工藝研究熱重與差熱分析（右上）陶瓷零件后處理升溫工藝（右下）燒結(jié)所得光子晶體零件（下圖）三、研究發(fā)展－陶瓷零件制造缺陷光子晶體制造面缺陷光子晶體及其傳輸性能分析單面缺陷樣件雙缺陷樣件光子晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與帶寬變化漸變半徑光子晶體的可控帶隙性質(zhì)為制造寬帶隙調(diào)控提供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造方法三、研究發(fā)展－陶瓷零件制造光子晶體變結(jié)構(gòu)r/α比變化到0.28、0.26和0.24r:單胞半徑，a:晶格尺寸實(shí)驗(yàn)結(jié)果三、研究發(fā)展－陶瓷零件制造負(fù)折射三維全介質(zhì)超材料---隱身用途全介質(zhì)可有效避免金屬材料在高頻段的色散和損耗三維結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)工藝難以制造實(shí)驗(yàn)使用材料及試樣結(jié)構(gòu)Ba0.5Sr0.5TiO3,ε=750；模板結(jié)構(gòu)為14120樹(shù)脂，ε=3.5諧振單元（下左），三維超材料（下右）負(fù)折射三維全介質(zhì)超材料三維圓柱交叉超材料的能量分布測(cè)試結(jié)果在10.6到10.625之間觀察到了負(fù)折射現(xiàn)象在10.6G處的能量分布如下圖所示，折射角=13.3三、研究發(fā)展－陶瓷零件制造根據(jù)Snell定律：nsin=n0sinn，分別為超材料結(jié)構(gòu)的折射率和入射角，n0，分別為在空氣中的折射率和折射角。得出：折射率n=-0.73負(fù)折射測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)負(fù)折射測(cè)試實(shí)驗(yàn)圖三、研究發(fā)展－復(fù)合材料制造

碳化硅復(fù)合材料基于載荷的組織設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)手段－支撐結(jié)構(gòu)中組織的變化根據(jù)承載設(shè)計(jì)組織載荷－組織匹配克服均質(zhì)材料的不足三、研究發(fā)展－復(fù)合材料制造

碳化硅復(fù)合材料光固化原型－>制作碳化硅復(fù)合材料零件傳統(tǒng)思想－先制材料－后成型陶瓷材料難以加工我們的設(shè)想－先成型－宏觀結(jié)構(gòu)與微觀組織－轉(zhuǎn)化材料光固化原型－碳支架－碳硅反應(yīng)－碳化硅復(fù)合構(gòu)件控制微結(jié)構(gòu)SiC/C比例控制強(qiáng)韌性四、發(fā)展趨勢(shì)第三次工業(yè)革命-----標(biāo)志？正在重塑全球制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局美國(guó)《時(shí)代》周刊將3D打印列為“美國(guó)十大增長(zhǎng)最快的工業(yè)”英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志則認(rèn)為它將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動(dòng)實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命”改變未來(lái)生產(chǎn)與生活模式社會(huì)化制造(SocialManufacturing)那么每個(gè)人都可以成為一個(gè)工廠它將改變制造商品的方式并改變世界的經(jīng)濟(jì)格局進(jìn)而改變?nèi)祟惖纳罘绞剿?、發(fā)展趨勢(shì)制造業(yè)未來(lái)發(fā)展—技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)美國(guó)奇點(diǎn)大學(xué)教授發(fā)文－2012年1月華盛頓郵報(bào)為何該輪到中國(guó)為制造業(yè)擔(dān)憂-美國(guó)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的三大利器人工智能機(jī)器人數(shù)字3D制造

美國(guó)發(fā)展高端制造的優(yōu)勢(shì)中國(guó)如何競(jìng)爭(zhēng)？高層領(lǐng)導(dǎo)關(guān)注四、發(fā)展趨勢(shì)2013年科學(xué)美國(guó)人將“三維打印技術(shù)步入實(shí)用階段”作為2012年十大科學(xué)新聞制造業(yè)將徹底擺脫集中式管理模式人們將不再需要工廠每個(gè)人：生產(chǎn)出以前被認(rèn)為制作起來(lái)太復(fù)雜而不經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）課程“如何制造任何東西”讓學(xué)生在那里隨意設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)品美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬計(jì)劃為美國(guó)1000所學(xué)校配備這樣的實(shí)驗(yàn)室使得他們?nèi)巳硕汲蔀閯?chuàng)造者四、發(fā)展趨勢(shì)美國(guó)奧巴馬總統(tǒng)：美國(guó)振興制造業(yè)計(jì)劃—2012-3-9向美國(guó)國(guó)會(huì)提出“制造創(chuàng)新國(guó)家網(wǎng)絡(luò)”(NNMI)NationalNetwor