鄂尔多斯3D打印

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金属3D打印轻量化技术研究现状

    

目前,国内外关于金属3D打印轻量化技术研究主要集中于镂空点阵轻量化结构成形工艺及应用。


在镂空点阵结构成形工艺研究方面,比利时鲁汶大学的Van B S等利用3D打印技术制备了Ti6Al4V合金镂空点阵结构,研究了实际制备的Ti6Al4V合金镂空点阵结构的孔径尺寸、孔隙率与预留孔径尺寸、预留孔隙率之间的差别;英国利物浦大学的Stamp R等采用3D打印技术制备出了孔径尺寸在100μm-700μm之间的多孔钛合金,并研究了多孔钛合金的孔径壁厚、孔隙率与其力学性能的关系;华中科技大学的Shen Y F等采用3D打印技术制备出了316L不镑钢的孔径尺寸为微米级的莲藕状镂空点阵结构,发现可通过调节激光工艺参数来控制镂空点阵结构的孔径尺寸、孔径分布和孔径排列,来得到所需几何形状的316L不镑钢的镂空点阵结构;Zhang S等利用3D打印技术制备了Ti6Al4V的多镂空点阵结构,通过改变扫描间距的方法来实现Ti6Al4V镂空点阵结构的孔径尺寸控制,孔径尺寸范围从250μm到450μm,还测量了Ti6Al4V镂空点阵结构的压缩性能,结果显示抗压强度和弹性模量随着孔径尺寸的增大而减小。


国内金属3D打印技术仍处于起步阶段,但经过近30年的发展在材料、工艺、成形性能和设备研发等方面化取得了一定的进展,并且已经在航空航天等领域实现了初步应用。清华大学、华南理工大学、华中科技大学、南京航空航天大学、北京航空航天大学、西安交通大学、西北工业大学、北京有色金属研究总院等都对金属3D打印技术进行了深入的研究。各研发团队的研究重点和优势不尽相同,其中清华大学以研究EBSM技术为主;华南理工大学以SLM成形设备研发、成形工艺和应用探索等方面为主;华中科技大学和南京航空航天大学以选区激光烧结为基础,对SLM在设备和工艺等方面有较多的研究;北京航空航天大学王华明团队在钛合金激光快速成形方面研究较为深入;西安交通大学卢秉恒团队在金属3D打印工艺与装备等方面研究较多;西北工业大学、北京有色金属研究总院在LENS技术上有较多研究。


对于镂空点阵结构的应用研究目前主要是在生物医学领域,德国学者Wamke P H等研究了SLM成形钛合金镂空点阵支架结构的生物相容性;德国SLM-Solutions公司采用SLM技术制造出了具有良好生物相容性的钛合金镂空点阵髋关节植入体华南理工大学杨永强教授团队在面向植入体的镂空点阵结构设计及SLM成形等方面也做了较多的研究工作。



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2020-01-15 14:54:45