选择性激光熔化

摘要： 背景:全冠形状多变、大小不一,被用于牙齿的修复,对这一类薄壁零件通常要求精度高、质量轻、壁厚薄,但是成形中易发生形变而降低工件精度。目的:探究不同能量密度对钛合金全冠变形的影响规律,得出钛合金全冠成形的最佳工艺参数组合。方法:采用选择性激光熔化成形Ti-6Al-4V钛合金全冠,研究能量密度(77.38,48.15,32.83,71.76,46.97,61.51,68.18,85.71,55.56 J/mm;)对变形的影响,对工艺参数进行优化,并将参数优化后打印的零件进行热处理。结果与结论:变形实验表明,合理的工艺参数组合能够减小成形件变形程度,当激光功率、扫描速度、扫描间距分别为180 W、800 mm/s、0.11 mm时,68.18 J/mm;能量密度下成形的单侧固定悬臂梁变形量平均值为1.594 mm,均小于其他能量密度下悬臂梁的变形量。在该优化组合工艺参数下,成形件热处理后的变形量平均值为0.355 mm,粗糙度平均值为8.306μm,硬度平均值为345 HV,符合行业标椎。该实验结果为成形高质量薄壁件提供实验数据和理论基础。

摘要： 随着数字化设计、制造技术的快速发展,个性化定制种植体已经成为可能。本研究实现面向磨牙区即刻种植的拟自然牙多根种植体的设计制造,并通过有限元方法评价其生物力学性能。依据磨牙的形态特征和承担的生物力学性能要求,设计了适用于磨牙区即刻种植的多根种植体,并采用选择性激光熔化技术进行加工制造;同时建立磨牙区的天然牙、单根种植体和多根种植体的有限元分析模型,并通过模拟静态咬合力下颌骨的应力分布情况评价多根种植体的生物力学性能。在模拟咬合力的状态下,拟自然牙多根种植体皮质骨的最大等效应力为25.2 MPa,松质骨的最大等效应力为6.9 MPa;皮质骨的最大剪切应力为3.9 MPa,松质骨的最大剪切应力值为1.5 MPa。应力分析结果表明,拟自然牙多根种植体骨界面应力与天然牙骨界面应力接近,而单根种植体骨界面的应力明显大于天然牙和多根种植体骨界面的应力,面向磨牙区的即刻种植,拟自然牙多根种植体在生物力学性能方面的表现比现有的单根种植体更具有优势。

摘要： 采用选择性激光熔化(selective laser melting,SLM)技术制备钴铬合金,通过金相显微镜、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)及电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)等对钴铬合金微观组织和力学性能进行研究,并对其形成机理进行分析。结果表明:SLM技术能制备具有细小均匀胞状组织的钴铬合金,其快速熔化、快速冷却的特点是钴铬合金微观组织形成的主要原因。由于基体中过饱和相及晶内亚结构的存在,SLM钴铬合金力学性能明显优于铸造钴铬合金,其屈服强度提高60.5%,抗拉提高54.4%、塑性提高109.5%。SLM技术不仅在加工柔性及个性化加工方面有着极大的优势,同时也能够显著提高其力学性能,减少备牙量,提高口腔修复体稳定性。因此,SLM技术在口腔修复体领域有着广阔的应用前景。

摘要： 目的确定多孔骨骼支架的最佳结构及孔隙率。方法建立不同孔隙率、不同结构的18个多孔支架模型,通过有限元对多孔支架分别进行应力、应变模拟分析,通过选择性激光熔化(SLM)技术制备A,B,C这3种不同结构、孔隙率范围相近(65%~90%)、支架直径相同(300μm)的多孔316L支架。通过压缩试验、微观组织分析、X射线衍射试验(XRD)对不同多孔支架进行表面微观组织分析及力学性能研究。通过有限元模拟获得适用于人体皮质骨及松质骨的不同多孔支架结构及孔隙率。结果 A类结构孔隙率为90%的多孔骨骼支架弹性模量为7.5 GPa,抗压强度为11.62 MPa,与人体松质骨相吻合;B类结构孔隙率为80%的多孔骨骼支架弹性模量为18.9 GPa,抗压强度为127.01 MPa,与皮质骨相吻合。结论通过模拟及试验,确定了适用于不同骨骼部位的最佳结构及孔隙率,并且多孔结构有利于营养物质及血液的运输,保证了骨骼替代物的生物力学性能,有助于患者的康复。

摘要： 近日,南方科技大学机械与能源工程系逯文君助理教授团队、德国马普钢铁所Dierk Raabe教授团队和新加坡先进制造技术研究院Sharon Mui Ling Nai团队在Materials Today联合发表论文,报道了一种通过选择性激光熔化(SLM)技术制备的兼具高强度、高韧性的铝合金材料。

摘要： 为了改善选择性激光熔化(selective laser melting,SLM)过程的层间温度分布、降低层间热积累,采用移动热源法和生死单元技术对激光光斑定向移动和金属粉末逐层铺设过程进行数值模拟,研究了不同层间时间间隔和扫描策略对各层扫描路径及其特征点温度的影响.研究结果表明:层间时间间隔越小,各扫描路径层间热积累越多,且高速、高功率条件下的层间热积累要少于低速、低功率条件下的层间热积累;采用层间异向扫描策略时扫描路径末端会出现较明显的局部高温区域,且高速、高功率条件下的局部热积累要少于低速、低功率条件下的局部热积累;层间同向正交扫描策略能够使各扫描路径间的温度分布更均匀,是低搭接率下SLM过程的最优层间扫描策略.

摘要： 目的:通过有限元分析对比评价不同设计的选择性激光熔化(selective laser melting,SLM)打印钴铬、纯钛、钛合金(Ti-6Al-4V)可摘局部义齿圆环形卡环的固位力,并分析卡环在脱位过程中的应力分布。方法:设计A(体部宽度/厚度为1.9 mm/1.1 mm,卡环臂聚合度为0.8)和B(尺寸A的1.2倍)两种圆环形卡环尺寸,再针对上述尺寸分别设计进入0.25 mm(A1,B1)和0.50 mm(A2,B2)两种倒凹深度,建立上述4种形态的卡环和基牙的有限元模型,将测量得到的SLM金属(钴铬、纯钛、钛合金)的密度和弹性模量赋予卡环,将釉质的密度、弹性模量、泊松(Poisson)比赋予基牙。设置卡环臂尺寸为A且进入0.25 mm倒凹的铸造钴铬合金卡环为对照组(C),并在有限元模型中赋予铸造钴铬合金的密度和弹性模量。所有金属的泊松比设定为0.33。在有限元模型中,沿脱位方向对卡环施加5 N的初始载荷,计算卡环沿脱位方向的最大位移,若卡环没有完全脱位,则每次在卡环上重新施加比上一次多5 N的载荷,直至卡环能够完全脱位,从而得出不同组卡环的固位力区间。经过上述有限元模型测试,筛选出与对照组卡环固位力区间相同的SLM金属卡环,进一步进行实体的就位/脱位实验验证,并通过有限元分析其von Mises应力分布。结果:有限元分析发现B1、B2形态的SLM金属(钴铬、纯钛、钛合金)卡环,A2形态的SLM钴铬卡环的固位力均大于对照组卡环。A1形态的SLM纯钛和钛合金卡环的固位力小于对照组卡环。A1形态的SLM钴铬卡环、A2形态的SLM纯钛和钛合金卡环的固位力与对照组卡环相当(15~20 N),进一步的实体测试表明,这3组SLM金属卡环固位力分别为(21.57±5.41)N、(19.75±4.47)N、(19.32±2.04)N,差异无统计学意义(P>0.05),这3组卡环中,除SLM钛合金卡环外,SLM钴铬和纯钛卡环的最大von Mises应力均超过各自的屈服强度。结论:对于SLM工艺加工制作的卡环,卡环臂尺寸和进入倒凹深度均相同的钴铬卡环的固位力大于纯钛和钛合金卡环,可通过调整进入倒凹深度和卡环臂尺寸来调整SLM金属卡环的固位力。考虑到义齿在患者口内的长期稳定使用,如采用SLM工艺加工卡环,建议设计卡环臂尺寸为A,进入倒凹量为0.50 mm,并采用钛合金材料制作。

摘要： 选择性激光熔化技术具有一次成形、节省原材料、可成形任意复杂结构工件及性能优良等特点,是17-4PH不锈钢成形研究的新方向。本文综述了近几年选择性激光熔化制备17-4PH不锈钢研究现状,包括工艺参数对17-4PH不锈钢性能的影响,热处理和热等静压对17-4PH不锈钢力学性能的改善,不同成形方式和不同后处理17-4PH不锈钢的显微组织变化,以及在选择性激光熔化成形17-4PH不锈钢过程中出现的问题和发展趋势。

摘要： 超高温氧化物共晶陶瓷具有优异的高温强度、高温蠕变性能、高温结构稳定性以及良好的高温抗氧化和抗腐蚀性能,成为1400°C以上高温氧化环境下长期服役的新型候选超高温结构材料之一,在新一代航空航天高端装备热结构部件中具有重要的应用前景。基于熔体生长技术,以选择性激光熔化和激光定性能量沉积为代表的激光增材制造技术具有一步快速近净成形大尺寸、复杂形状构件的独特优势,近年来已发展成为制备高性能氧化物共晶陶瓷最具潜力的前沿技术。本文从工作原理、成形特点、技术分类等方面概述了基于熔体生长的两种典型激光增材制造技术,综述了激光增材制造技术在超高温氧化物共晶陶瓷制备领域的研究现状和特点优势,重点介绍了选择性激光熔化和激光定向能量沉积超高温氧化物共晶陶瓷在激光成形工艺、凝固缺陷控制、凝固组织演化、力学性能等方面的研究进展。最后,指出了实现氧化物共晶陶瓷激光增材制造工程化应用亟需突破的关键瓶颈,并对该领域未来的重点发展方向进行了展望。

摘要： 通过热处理试验、金相检验、扫描电镜观察、X射线衍射分析和硬度测试,分析了热处理温度对选择性激光熔化TC4钛合金板不同成形面的相组成、显微组织和硬度的影响。结果表明:随热处理温度由750°C升高至950°C,选择性激光熔化TC4钛合金板顶面和侧面的针状马氏体α'相不断减少;当热处理温度为850°C时,针状α'相完全转变为α+β相,当热处理温度(950°C)超过α相转变温度时,β相含量升高;钛合金板顶面基本没有柱状β相,形成了等轴状β相,其侧面仍存在柱状β相;钛合金板顶面和侧面的硬度随着温度的升高呈先减小后增大的趋势。

摘要： 对TC4钛合金选择性激光熔化(SLM)成型及退火处理后显微组织和拉伸性能进行研究.研究表明,SLM成型后的组织较细小,但排列无序、分布不均匀;拉伸性能最低,表现为沿晶断裂,主要由残余应力及孔隙引起.经退火处理后,组织变得均匀,同时有细小次生α相在晶界析出.经920°C退火处理的拉伸强度最高,为1206MPa,伸长率为10.25％,断口有较大韧窝,主要表现为穿晶断裂.在1050°C热处理的情况下,沿晶断裂和穿晶断裂均存在.提出了改善SLM成型TC4钛合金显微组织、提高材料综合力学性能的途径,在对试样进行退火处理后,显微组织得以改善.

摘要： 通过选择性激光熔化(SLM)制备了高致密Cu10Sn试样,研究了试样的微观结构和力学性能.研究发现,CuSn10合金可以一次性成功地通过SLM工艺成型,激光功率能够对成型件的致密度和力学性能产生决定性的影响.结果表明,最佳的工艺参数为:激光功率47.5W,扫描速度140mm/s,扫描间距70μm,铺粉层厚30μm.最佳工艺参数条件下成型零件的致密度在99％以上,拉伸强度为502MPa,屈服强度为458MPa,延伸率在19％左右,维氏硬度值可以达到156Hv.SLM成型过程中较高的冷却速率可以极大地改善微观组织结构提高成型性能;若减少成型缺陷,SLM成型件的拉伸强度可以更高.

摘要： 选择性激光熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)是20世纪80年代发展起来的一种新型技术,该技术无需模具和夹具,利用零件三维模型可以直接制造出复杂的金属零部件.零件的致密度高,相对密度接近100％,并且具有高精度、高的表面精度、良好的力学性能和化学性能.在航空航天、医疗、磨具方面具有广阔的应用前景.从选择性激光熔化技术的原理、技术特点、国内外发展现状三个方面进行综述,最后对选择性激光熔化技术的发展前景进行展望.

摘要： 探讨退火对选择性激光熔化(SLM)高熵合金成形零件的影响.采用3D SystemsProX100型金属激光SLM成形设备,在不同工艺参数下制备CoCrFeNiMn试样,通过扫描电子显微镜和XRD设备对直接成形和退火处理后的试样成形质量进行观测与分析,对比700°C、900°C和1000°C下进行2h退火处理后成形试样的形貌、组织和显微硬度.退火处理可以显著改善成形过程中的成形缺陷;SLM成形组织以柱状树枝晶结构为主;退火处理后显微硬度明显增加,故退火可以明显提高SLM成形零件的力学性能.在900°C的退火温度下,成形试样的裂纹和孔隙缺陷最少,具有最佳的力学性能.

摘要： 选择性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)快速成型作为金属增材制造技术之一,可以根据三维模型直接成型任意复杂结构,在单件、小批量的制造上有传统方法无可比拟的优势.SLM零件的摩擦学性能对其在工程上的应用至关重要,但是相关研究较少.试验使用盘-环试验机在油润滑条件下,研究SLM Ti6Al4V(TC4)与软材料黄铜和硬材料38CrMoAl配对时的摩擦学性能,并与传统方法制造(Traditional Process,TP)的试件进行比较.结果表明,SLM试件存在球化、孔隙和细晶等现象,经热处理的SLM试件熔池消失、硬度变大;SLM试件与TP试件相比具有更低的摩擦系数和磨损率;当与38CrMoAl接触时,TC4发生了严重的磨损,且只有TP试件出现了明显的塑性变形.

摘要： 选择性激光熔化(Selective laser melting,SLM)是一种增材制造技术.在成型过程中,受成型工艺与材料本身因素的影响,会产生孔隙、裂纹、夹杂、未熔化、球化等缺陷,对成品的使用埋下安全隐患.通过查阅收集了各篇关于SLM打印金属构件中存在的主要的缺陷类型，其中包括了孔隙、裂纹、夹杂、未熔化及球化等缺陷，分析了各缺陷的成形原因、空间形貌、物理特征等，为下一步进行超声无损检测提供了数据基础。

摘要： 利用光学显微镜、扫描电镜等手段分析了选择性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)钛合金成形单道、单层及块体成形规律.采用不同激光功率与扫描速度的组合进行成形,研究了激光功率、扫描速度对单道熔池形貌及宽度的影响规律;通过单层试验,研究了扫描间距与熔池形貌的关系;通过块体试验,研究了致密度与线能量密度的关系,确定了最优工艺窗口.

摘要： 支撑结构生成在选择性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)增材制造数据预处理过程中耗时漫长,为提高3D模型的打印效率,提出一种十字支撑结构快速计算方法.该方法首先采用深度优先搜索算法对被支撑区域进行快速识别;其次采用二维网格标识算法快速获取与支撑射线相关的待支撑三角面片编号并求交获得支撑线段上端点;然后基于八叉树数据结构建立空间均匀标识网格,利用该均匀网格可快速获取与支撑射线首次相交的三角面片编号从而求解支撑线段下端点;最后基于支撑线段生成十字支撑结构,并通过一系列测试模型验证了该方法的有效性及高效性.

摘要： 选择性激光熔融作为金属3D打印技术的一种,可直接成型传统加工方式难以制造的复杂结构,因此在液压元件制造领域有着广阔的应用前景.该种技术成型件在材料微结构、残余应力以及表面形貌与传统制造方式有较大不同,将会导致材料的空蚀性能存在差异,亟需对其特性与机理进行研究.本文主要研究选择性激光熔化AlSi10Mg材料在不同加工参数下对于空蚀性能的影响及其机理.主要研究内容如下:采用选择性激光熔化技术(SLM)在不同的激光扫描速度下制备AlSi10Mg试件作为实验组,采用锻造AlSi10Mg试件作为对照组,在基于ASTM G134标准的空蚀试验台上对试件进行空化射流.主要实验结果:实验组与对照组试件在质量损失速率-时间曲线以及表面形貌变化上存在明显差异,表明不同制造方式影响了AlSi10Mg的空蚀性能与机理.

摘要： 新一代航天系统结构遵循着轻量化—功能一体化—智能化的发展趋势,基于多尺度构型—多材料融合的功能结构增材制造技术日益成为研究焦点.针对新一代航天系统的需求,以激光选区熔化增材制造Mn-Cu高阻尼抑振合金、激光立体成型Fe-Ni低热膨胀系数热稳定合金为牵引,开展了基于宏微观多尺度构型与多相材料的功能结构优化设计、增材制造工艺、控性/控形技术等内容的探索性研究.形成了异种材料功能结构设计—工艺—成型—质量控制一体化体系,为多尺度构型—多材料融合的新概念多功能增材制造构件工程化应用提供了重要技术基础.

摘要： 本发明涉及通过高能束选择性熔化或选择性烧结粉末床制造部件的方法，该方法包括以下步骤：a)提供以粉末颗粒(60)形式的材料；b)将第一粉末层(10)沉淀在构造支撑件(80)上；c)用高能束(95)扫描第一层(10)的至少一个区域，以局部地加热区域的粉末到高于粉末的烧结温度的温度，使得在区域中被熔化或烧结的粉末的颗粒至少形成第一单件元件(15)；d)将第二粉末层(20)沉淀在第一粉末层(10)上；e)用高能束(95)扫描第二层(20)的至少一个区域，以加热区域的粉末到高于该粉末的烧结温度的温度，使得被熔化或烧结的粉末的颗粒形成至少一个第二单件元件(25)；f)对于被放置在前一层上的每个新粉末层重复步骤d)和e)，直到部件完全形成。通常，粉末具有多峰的粒度分布。

摘要： 一种用于激光选区熔化成形大型薄壁件的选择性铺粉装置。包括：料斗、导轨和支撑梁。支撑梁固定安装在导轨上，料斗吊装在支撑梁下面；支撑梁能够沿导轨滑动；料斗能够沿支撑梁滑动；料斗成型腔的底部沿长度方向开有多个通孔；料斗能够绕吊点在水平面内进行圆周运动；料斗用于盛装结构件的增材制造粉末材料。本发明能够提高粉末材料的利用率，节省大型薄壁件增材制造成形成本。

摘要： 本发明公开了一种选择性激光熔化过程中温度分布及翘曲变形预测方法，该方法主要由热分析和力学分析组成。热分析包括以下步骤：Step1，确定加工参数并进行工艺规划；Step2，获取金属材料热相关属性并依据SLM构件尺寸建立模型；Step3，加载温度边界条件；Step4，瞬态分析得SLM构件的温度场。力学分析包括以下步骤：Step5，根据材料力学属性修改模型；Step6，添加边界条件并以Step4分析得到的温度场作为载荷，分析得到构件的应力场及变形。本发明通过热固耦合，将热分析与力学分析结合，建立温度及变形预测系统，为优化工艺参数减小SLM构件翘曲变形提供技术支持。

摘要： 本发明涉及一种基于选择性激光熔化成形技术的复合金属发泡粉体材料及其制备方法，是以各种可进行选择性激光熔化成形制备多孔金属材料的金属粉末为基体材料，加入占金属粉末质量8～35%的固体有机发泡剂和3～15%的混合无机盐发泡剂得到复合金属粉末，再将所述复合金属粉末以可挥发性有机发泡剂溶液充分浸渍，干燥得到复合金属发泡粉体材料。本发明复合金属发泡粉体材料容易在高温下产生致密而均匀的气体，以其利用选择性激光熔化成形技术可以制备出稳定性好、孔隙分布均匀的多孔金属材料。

摘要： 本发明提供了一种选择性激光熔化设备激光振镜的误差校准系统及方法，属于选择性激光熔化领域。本发明的误差校准系统，包括校准平面板、标准网格尺、高精度二维成像系统和图像数据处理模块，高精度二维成像系统和图像数据处理模块提取标准网格线点阵、十字阵列中心点，图像数据处理模块利用网格点坐标修正校准平面板上十字中心点坐标，再计算修正后的坐标Cell‑B′与理论坐标之间的误差，对比原始的误差补偿文件，制作新的误差补偿文件。本发明提供的校准系统及方法，可以在客户现场快速的对振镜进行误差校准，同时降低了校准成本、提高了校准精度。

摘要： 本发明公开了一种基于选择性激光熔化的双螺旋式宏微观随形冷却水道，其中，所述冷却水道包括：壳体结构；双螺旋结构，设置于所述壳体结构内部，所述双螺旋结构包括第一螺旋结构、第二螺旋结构和衔接结构，所述第一螺旋结构与衔接结构的一端连接，第二螺旋结构与衔接结构的另一端连接；其中，所述双螺旋结构随所述壳体结构侧壁形状的改变而变化。在本发明中，通过双螺旋结构随壳体结构侧壁形状的改变而变化，从而使双螺旋结构距离壳体结构侧壁的最短距离均保持一致，进而实现对塑料制品冷却更均匀的目的，达到提高冷却效率的效果。

摘要： 本发明适用于增材制造技术领域，提供了一种金属选择性激光熔化成型中铺粉质量监测及控制方法，该方法包括：获取金属选择性激光熔化成型设备的粉末床初始图像；对粉末床图像进行畸变矫正和光照均匀矫正预处理，得到预处理后的粉末床图像；基于训练后的深度学习目标检测网络模型检测粉末床图像，生成检测结果；基于检测结果调整金属选择性激光熔化成型设备的铺粉操作。本发明提供的金属选择性激光熔化成型中铺粉质量监测及控制方法可以及时发现并处理铺粉缺陷，避免因铺粉缺陷引起的零件成型缺陷，提高金属选择性激光熔化成型的效率。

摘要： 本发明提供一种透平空心静叶的选择性激光熔化制造方法，包括以下步骤：模型前处理：在打印基板基准面上对空心静叶模型进行排样，使空心静叶模型的根部端面平行于打印基板基准面；打印前准备：烘干待打印的金属粉末并且将金属粉末加入至打印设备，随后往打印设备内充入惰性保护气体；打印成形：采用预设激光扫描方式和预设打印参数打印出空心静叶；打印件后处理：对空心静叶进行去应力退火处理，使空心静叶分离于打印基板，对空心静叶的表面进行喷砂处理和抛磨处理。本发明能够批量生产更高质量的空心静叶，使得空心静叶的整体生产工艺更加简单。

摘要： 本发明提供一种选择性激光熔化制造工艺的支撑结构，用于支撑所需制造的零件，零件包括件本体和承接块体，件本体的下端与承接块体的上端连接；承接块体的下表面的竖向截面为向下突出的圆弧形；支撑结构设置在基板的顶面上，支撑结构的顶面上具有供零件的承接块体插入的凹槽，凹槽的形状与承接块体的轮廓形状相同；当承接块体插入于凹槽中时，承接块体与凹槽的槽壁之间有间隙。本发明是一种在保证产品合格性的前提下，能够简化支撑结构去除工艺的选择性激光熔化制造工艺的支撑结构。

摘要： 本实用新型公开了一种选择性激光熔化三维打印设备，涉及激光熔化领域，包括成型箱体，所述成型箱体的顶部固定连接有固定架，所述成型箱体的顶部设置有透明窗口，所述成型箱体顶部的右侧设置有供粉器，所述成型箱体顶部的右侧固定连接有进粉管，所述固定架顶部的右侧设置有丝杆，所述丝杆的前后两侧对称固定连接有固定座，所述固定架顶部的左右两侧对称设置有第一导向杆，两个所述第一导向杆的前后两侧对称固定连接有限位块，所述固定架的顶部设置有第二导向杆。本实用新型所述的一种选择性激光熔化三维打印设备，通过设置的固定架与透明窗口的配合，可以实现激光振镜系统对成型箱体的内部进行激光扫描。