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本發(fā)明公開了一種基于陶瓷材料的增材制造成形裝置，其特征 在于，該裝置包括：光固化機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)以及擠出回抽機(jī)構(gòu)，所述 光固化機(jī)構(gòu)設(shè)于所述擠出回抽機(jī)構(gòu)的一端，所述傳動機(jī)構(gòu)設(shè)于所述擠 出回抽機(jī)構(gòu)的另一端；其中，所述光固化機(jī)構(gòu)包括調(diào)光器(15)、紫外線 燈固定盤(16)和紫外固化燈(17)；所述擠出回抽機(jī)構(gòu)包括噴嘴(1)、噴嘴 連接件(2)、螺桿(3)、料筒(4)及料斗(6)；所述傳動機(jī)構(gòu)包括電機(jī)(12)和 聯(lián)軸器(11)

鋁及其合金是工程應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)材料之一。傳統(tǒng)的鋁合金零件通過鑄造、鍛造和粉末冶金等方法制造，與這些傳統(tǒng)制造過程相關(guān)的工具設(shè)備增加了制造成本和交付周期。3D打印技術(shù)由于為制造設(shè)計(jì)提供了豐富的自由度而廣泛應(yīng)用于工程零件的制造。現(xiàn)有3D打印技術(shù)中，選擇性激光熔化（SLM）是發(fā)展最為廣泛的方法之一。但是SLM工藝中的冶金缺陷如許多裂紋、球化和氣孔導(dǎo)致只有有限數(shù)量的金屬適合該種工藝，且具備滿足要求的密度、微觀結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。中南大學(xué)粉末冶金研究院李瑞迪研究員和新西蘭奧克蘭大學(xué)、中車工業(yè)研究院有限公司等單位合作通過對合金元素進(jìn)行調(diào)控和熱處理工藝的探索，發(fā)展了一種適用于SLM制備工藝，具有良好抗裂性和高強(qiáng)度Al-Mg-Si-Sc-Zr合金。相關(guān)論文以題為“Developing a high-strength Al-Mg-Si-Sc-Zr alloy for selective laser melting: crack-inhibiting and multiple strengthening mechanisms”于4月13日在金屬材料頂級期刊《Acta Materialia》在線發(fā)表。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.03.060在該項(xiàng)工作中，研究人員設(shè)計(jì)了一系列Al-Mg（-Si）-Sc-Zr合金，并用霧化合金粉末進(jìn)行3D打印制備。在沒有Si元素的情況下，Al-xMg-0.2Sc-0.1Zr（x=1.5,3.0,6.0wt.%）合金在制備過程中均易發(fā)生熱裂紋，平均裂紋密度隨Mg含量的增加而增大。發(fā)現(xiàn)在Al-6Mg-0.2Sc-0.1Zr合金中加入1.3wt%的Si能夠有效地抑制SLM過程中的熱裂紋，同時細(xì)化制備合金的微結(jié)構(gòu)，從而提高打印試樣的力學(xué)性能。圖1：不同成分的打印樣品晶粒尺寸和形貌EBSD分析結(jié)果：（a）1.5 wt%Mg，合金1；（b）3.0 wt%Mg，合金2；（c）6.0 wt%Mg，合金3；（d）6.0 wt%Mg+1.3 wt%Si，合金4。晶體學(xué)取向用倒極圖（IPF）表示。圖2：Mg和Si元素對試樣斷裂行為的影響。（a）不同合金成分（合金1，合金2，合金3，合金4）的拉應(yīng)力應(yīng)變曲線。（b-e）合金1（b）、合金2（c）、合金3（d）、合金4（e）的斷口SEM圖像。通過對合金成分的進(jìn)一步微調(diào)，研究人員設(shè)計(jì)了一種新型合金Al-8.0Mg-1.3Si-0.5Mn-0.5Sc-0.3Zr。這種新合金具有明顯的細(xì)化微觀組織，由亞微米胞體和胞體中存在的共晶Al3（Sc，Zr）納米粒子（2-15nm）和粒間Al-Mg2Si共晶（Mg2Si直徑10-100nm）組成。打印試樣中形成了高密度的層錯和獨(dú)特的9R相。試樣的拉伸強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到497MPa和11%。經(jīng)過時效處理后，試樣的拉伸強(qiáng)度達(dá)到550MPa，塑性在8%～17%之間。除了固溶強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化和納米顆粒強(qiáng)化外，高密度層錯也有助于強(qiáng)化。圖3：不同組分（a1-4）合金#4；（b1-4）合金#5的SLM打印樣品的細(xì)晶區(qū)TEM圖像：（a1-2）合金4的胞狀結(jié)構(gòu)；（a3-4）合金的柱狀結(jié)構(gòu)；（b1-5）合金（b2）的胞狀結(jié)構(gòu)是（b1）的暗場圖像；（b3-4）合金的柱狀組織#5；圖（a2），（a4），（b2）和（b4）顯示了晶間共晶組織；（b5）是SLM-printed Alloy#5細(xì)胞的干HAADF圖像和主要元素（Al、Mg、Si、Sc、Mn和Zr）的相應(yīng)EDX圖譜。圖4：（a）SLM打印合金#5時效前后的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。曲線“#5”表示打印合金#5；曲線“#5-HT1”表示360℃時效8h的合金#5；曲線“#5-HT2”表示300℃時效8h的合金#5。（b）在合金#5-HT2斷裂處拉伸試樣的透射電鏡顯示具有高密度位錯和SFs的變形組織。（c）沿[001]方向的變形亞晶中滑移帶和滑移方向的HRTEM圖像。（d）在（-100）面上用（c）圖中標(biāo)記區(qū)域的傅里葉逆變換圖像顯示出高密度位錯。這項(xiàng)研究成果通過在原有3D打印Al-Mg-Sc-Zr合金中添加Si元素，形成了精細(xì)打印微觀組織，獲得了無裂紋的打印合金成分。隨后通過熱處理時效工藝引入高密度層錯并細(xì)化晶粒，開發(fā)出了一種具有低熱裂敏感性和高強(qiáng)度的新型鋁鎂合金。這項(xiàng)工作提供了一種解決和消除SLM工藝中的冶金缺陷的鋁鎂合金成分設(shè)計(jì)方法和熱處理工藝，推動了SLM制造技術(shù)的工程應(yīng)用。

本發(fā)明屬于增材制造領(lǐng)域，并公開了一種異質(zhì)多材料增材制造 系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括關(guān)節(jié)臂機(jī)器人、打印裝置、減材裝置和監(jiān)測反饋裝 置，通過采用旋轉(zhuǎn)式多噴頭切換打印裝置，以多個送絲打印機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn) 切換的方式進(jìn)行多材料多工藝實(shí)時切換打印，實(shí)現(xiàn)了多材料多工藝的 高效 3D 打印成形；雙目立體視覺在線實(shí)時監(jiān)測反饋裝置及時反饋加工 零部件的層層溫度信息及三維輪廓信息并與原始模型對比標(biāo)定，確定 減材加工時機(jī)及相應(yīng)減材加工參數(shù)。通過本發(fā)明，高精

該項(xiàng)目通過產(chǎn)學(xué)研用的創(chuàng)新合作，已研制出水下機(jī)器人焊接與增材制造系統(tǒng)，可應(yīng)用于核乏燃料池、核構(gòu)件池、核島等強(qiáng)輻射環(huán)境水下焊接與增材修復(fù)，也可以應(yīng)用于海洋資源開發(fā)裝備以及海洋維權(quán)裝備的遠(yuǎn)程遙操作水下自動焊接與增材修復(fù)。自動化程度高，水下電弧穩(wěn)定性，在水深壓力作用下仍具備非常優(yōu)異的蓋面搭橋能力，獲得的焊縫成形美觀，接頭力學(xué)性能好。該套技術(shù)裝備已于2016年通過中廣核研究員組織的現(xiàn)場驗(yàn)收。該技術(shù)成果被科技日報以35項(xiàng)“卡脖子技術(shù)”專題進(jìn)行了深度報道（第28項(xiàng)），入選劉亞東主編的《是什么卡住了我們的脖子》一書。

本發(fā)明公開了一種用于増材制造的變胞成形裝置，包括第一連桿機(jī)構(gòu)、第二連桿機(jī)構(gòu)、中間上下移動機(jī)構(gòu)、中間旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、電機(jī)支座、絲桿支撐架、連接板，第一連桿機(jī)構(gòu)設(shè)置于絲桿支撐架的左側(cè)，第二連桿機(jī)構(gòu)設(shè)置于絲桿支撐架的右側(cè)，中間上下移動機(jī)構(gòu)設(shè)置于絲桿支撐架的中下部，中間旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置于絲桿支撐架的中上部，第一連桿機(jī)構(gòu)包括第一驅(qū)動電機(jī)、第一滾珠絲桿、第一驅(qū)動連桿、第一傳遞連桿、第一擠壓執(zhí)行部件、導(dǎo)軌、第一連接塊、第一滑塊，第二連桿機(jī)構(gòu)包括第二驅(qū)動電機(jī)、第二滾珠絲桿、第二驅(qū)動連桿、第二傳遞連桿、第二擠壓執(zhí)行部件、第二連

本項(xiàng)技術(shù)融合3D打印、半固態(tài)快鍛、柔性機(jī)器人3項(xiàng)重大技術(shù)，將金屬增材-等材-減材合三為一，實(shí)現(xiàn)3D打印鍛態(tài)等軸細(xì)晶化、高均勻致密度、高強(qiáng)韌、形狀復(fù)雜的金屬鍛件，全面提高金屬制件強(qiáng)度、韌性、疲勞壽命及可靠性，解決鍛件增材制造世界性難題。

以周廉院士為帶頭人的中心研究團(tuán)隊(duì)，面向航空、航天、海洋工程和生物醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅堋⒔Y(jié)構(gòu)-功能一體化材料及其面向性能制備的高端制造技術(shù)的迫切需求，圍繞高性能鈦合金、鎳基高溫合金、難熔金屬及鐵基合金粉體材料的制備與應(yīng)用，開展了高性能合金成分設(shè)計(jì)與優(yōu)化、高均勻高潔凈母合金制備、高性能金屬粉體材料制備、增材制造構(gòu)件后處理集成技術(shù)及裝備、粉末冶金近凈成形技術(shù)的系統(tǒng)研究，形成了增材制造領(lǐng)域用高性能金屬粉末材料制備及應(yīng)用的成套專用技術(shù)。

本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于激光增材制造的鋪粉裝置，該裝置包含儲粉組件、選區(qū)鋪粉組件和輔助移動組件。鋪粉時，首先利用儲粉組件為選區(qū)鋪粉組件提供適宜數(shù)量的金屬粉末，然后選區(qū)鋪粉組件在輔助移動組件帶動下選擇性地在特定位置鋪置金屬粉末。應(yīng)用該裝備，可根據(jù)金屬零件與隨形缸體的切片截面靈活調(diào)整粉末床的形狀與位置，極大提升了同步送料與預(yù)置鋪粉相結(jié)合的激光增材制造技術(shù)的粉末原料利率。與此同時，該裝置亦可應(yīng)用于常規(guī)的激光選區(qū)熔化技術(shù)。

本發(fā)明屬于高能束增材制造相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，并公開了一種基于粉末床的傾斜結(jié)構(gòu)增材制造工藝方法，其包括：(a)選擇作為待加工對象的傾斜結(jié)構(gòu)，并生成對應(yīng)的原始模型；此外，將該原始模型中保留有傾斜結(jié)構(gòu)下表面附近區(qū)域的部位予以分離，由此還獲得反映該下表面傾斜特征信息的特性模型；(b)根據(jù)所述特征模型，采用低能量密度增材制造熱源來預(yù)加工形成粉末燒結(jié)體；然后在所形成的粉末燒結(jié)體基礎(chǔ)上，繼續(xù)根據(jù)所述原始模型采用高能量密度增材制造熱源行加

機(jī)器人打印3D工作站六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人，數(shù)字化焊接電源，推拉絲焊槍與防碰撞裝置、3D離線編程軟件、銑削減材系統(tǒng)、移動式煌接除塵器、3D柔性連接平臺、控制系統(tǒng)、防碰撞焊槍、移動煙塵凈化器、安全圍欄等組成一套智能3D增材制作機(jī)器人打印工作站，可廣泛用于有色金屬的3D成型打印及工藝試驗(yàn)。滿足教學(xué)需求，方便實(shí)際應(yīng)用的高配置型機(jī)器人3D接工作站。本工作站按照企業(yè)應(yīng)用要求:標(biāo)準(zhǔn)模快化設(shè)計(jì)，通過學(xué)習(xí)機(jī)器人工作站結(jié)構(gòu)，配置選型、控制原理，PLC控制原理與編程，以及系統(tǒng)之間的通訊、3D打印工藝分析、工藝評定，工裝設(shè)計(jì)原則、機(jī)器人外部軸的添加與聯(lián)動。安全防護(hù)、1/0通訊、程序數(shù)據(jù)、程序編寫、硬件連接、通訊方式設(shè)定。掌握機(jī)器人編程操作、M參數(shù)設(shè)定、工裝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、變位機(jī)選型與通訊。適合中高職、本科院校自動化、焊接及材料成型類相關(guān)專業(yè)《金屬3D打印技術(shù)》、《工業(yè)機(jī)器人與控制技術(shù)》、《焊接自動化技術(shù)》《自動化技術(shù)》《金屬3D打印技術(shù)》等課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，提供機(jī)器人的編程、維護(hù)、焊接工藝的編制、工作站的項(xiàng)目設(shè)計(jì)及項(xiàng)目管理全方位實(shí)訓(xùn)與工藝試驗(yàn)論證。使用KRL結(jié)構(gòu)模式設(shè)置可快速編寫打印程序。將零件的三維模型輸入到計(jì)算機(jī)3D打印制造軟件中，由軟件通過幾何層面的分析，確定增材制造的策略，數(shù)模分層切片，多種加工策略，包括增材和減材制造的交善時機(jī)，并生成多種加策路和加工代碼。