增材制造过程工艺模拟-立项报告

关键技术：1. 增材制造过程工艺模拟激光增材制造技术（俗称激光 3D 打印）是融合了激光、计算机软件、材料、机械、控制等多学科知识的系统性、综合性技术。采用离散化手段逐点或逐层“堆积”成型原理，根据零件的 CAD 模型进行切片分层处理，采用数控系统控制工作台按照分层软件设定的路径进行扫描，通过激光熔化金属粉末层层叠加获得近净成形零件，增材制造技术彻底改变了传统金属零件，特别是高性能难加工、构型复杂等金属零件的加工模式。增材制造是结合计算机辅助设计来生产制造三维物体的过程。在增材制造过程中，物体的创建是通过连续铺设材料层直至创建出整个物体来实现的。图 1 说明了典型的增材制造工作流程。第 1 步到第 7 步展示的是物体从设计直至生产的整个工作流程。图 1：标准增材制造工作流程从历史上看，传统或常规的制造方法主要是利用消减工艺将各种形式的基础原材料转变为成品。这些技术采用沿用已久的设计/加工方法、工具、设备（例如铸造车间、车床、CNC 等）、生产活动及步骤。增材制造（AM）是常规制造方法的伟大变革。增材制造以 3D 打印而广为人知，是一种现代制造技术。图 2--图 4 展示了这两种类型的制造工艺。 图 2. 传统制造 图 3. 增材制造（激光送粉） 图 4.增材制造（激光铺粉）澳大利亚联邦科学与工业研究组织的未来制造技术主管 Swee Mak 博士在 2014 年 6 月 4 日的 Hunter 研究基金会会议上展示了图 5。他总结道：“与对一整块成品材料进行加工以制造出产品的传统消减制造方法相比，增材制造方法不仅速度快、能耗低，而且减少了废料。”图 5 增材与消减制造对比全球增材制造市场包括 3D 打印机、材料及服务提供商。到 2020 年，整个市场（不包括材料）的价值有望达到 114 亿美元；2016 至 2020 年间，预计年增长率为 21.0%。图 6（a）和图 6（b）列出了全球增材制造市场近年的发展及主要行业的市场占有率。 图 6（a）：全球主要增材制造市场 图 6（b）：采用增材制造技术的行业二十世纪末，制造技术的发展产生了对新类别工艺（即“增材制造”）的需求。2016 年 3 月 3 日，在美国南卡罗莱纳州查尔斯顿举办的 SHIPTECH 2016 会议中，Concurrent Technologies 公司的 Kenneth Sabo 介绍了增材制造工艺的优势与挑战。表 1 给出了增材制造工艺的优势/挑战概览。优势挑战1. 制造复杂部件1. 材料研发，数据积累滞后2. 产品多样化，不增...