1 航发优材（镇江）增材制造有限公司，中国航发增材制造技术创新中心，江苏 镇江 212132
2 中国航发北京航空材料研究院，北京 100095
激光选区熔化成形技术作为一种近净成形的增材制造技术，可实现复杂结构零部件高精度成形。为此，结合激光选区熔化实际应用中发现的问题，总结了激光选区熔化成形工艺的零部件设计准则，包括变形、粉料去除、支撑去除、扫描策略、设备加工能力、加工余量等，同时，结合实际应用情况，进一步分析了应力收缩线形成机理及常规应力分布规律。该研究为设计人员进行零部件设计、模型优化提供了依据。
激光技术 激光选区熔化 激光成形 结构设计 增材制造 三维打印 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0514010
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics and Optoelectronics Engineering, Faculty of Science, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
2 Beijing Engineering Research Center of Precision Measurement Technology and Instruments, Beijing 100124, China
The converging lens is one of the key components in high-resolution terahertz imaging. In this Letter, a binary diffractive lens is proposed for the scanning imaging system working at 278.6 GHz, in which a convergent beam with a waist diameter of 0.65 mm is generated, and 1 mm lateral imaging resolution is realized. This low-cost terahertz lens, constituted by concentric rings with different radii, is optimized by stimulated annealing algorithm and fabricated by three-dimensional printing. Compared with the conventional transmissive convex lens, higher resolution and enhanced imaging quality are achieved via smaller focal spot of the illumination beam. This type of lens would promote terahertz imaging closer to practical applications such as nondestructive testing and other scenarios.
terahertz imaging binary diffractive lens phase modulation three-dimensional printing Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 030501
西安工业大学电子信息工程学院，陕西 西安 710021
为了摆脱传统显微镜操作繁杂、体积巨大、光源严格等问题，提出了一种小型Wi-Fi智能显微镜系统。采用常见网络相机的CMOS电路作为显微镜的成像电路，并合理利用网络摄像头感光性强的优势。通信模块采用ESP8266模块的AP功能实现电脑与显微镜的网络通信，可将图像传输在上位机软件上执行相机参数设置、图像保存等操作。利用NX12.0软件设计显微镜的机械结构并通过三维打印技术实现，成本低廉。最终实现了整个系统的配合运转，并通过该显微镜采集到了细胞图像。
成像系统 显微镜 ESP8266模块 Wi-Fi通信 网络相机 三维打印技术 激光与光电子学进展
2022, 59(22): 2211002
北京印刷学院印刷与包装工程学院, 北京 102600
为研究现有国际照明委员会(CIE)色差公式(基于平面色建立)对三维(3D)打印球体模型色差评价的适用性,基于Sailner J400彩色3D打印机,围绕CIE推荐的5个颜色中心(灰、红、黄、绿、蓝)制作了200对(150对哑光和50对光泽)直径4 cm的球体模型。组织了59名年龄分布在19~26岁的色觉正常观察者,使用灰梯尺法开展色差评价实验。检验了基于CIELAB、CIECAM02和CAM16共3个颜色空间、8个色差公式的表现性能,并对色差公式进行了幂指数和明度因子的优化计算。结果表明,各原始色差公式对3D球体色差的预测性能较为一致,标准化残差平方和(STRESS)值为32.5~34.7;对光泽球体样本的预测性能优于哑光球体样本。F检验表明,针对3D球体样本建立的幂指数色差计算方法较原始色差公式的性能均有显著改善,优化后的STRESS值降为24.5~27.3;经过明度因子优化后的改善不显著。
视觉与色彩 三维打印 色差公式 幂指数优化 标准化残差平方和 光学学报
2021, 41(23): 2333001
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 江苏省中医院, 江苏 南京 210029
3 金陵科技学院视光工程系, 江苏 南京 211169
针对人眼个性化差异,建立符合我国人眼数据的晶体光学模型,并实现相应的数字化加工工艺,具有十分重要的价值与意义。三维打印技术可根据晶状体的三维数字模型进行加工制造,步骤简单,成本低廉。依据实测角膜参数、眼内间距、各介质折射率以及人眼像差,重构晶体光学模型,建立以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乳酸(PLA)为材料,1 mm厚的渐变折射率晶体模型,和以光敏树脂为材料,1 mm厚的单一折射率晶体模型。利用光固化成型(SLA)工艺打印单一折射率晶体模型,熔融沉积成型(FDM)工艺打印渐变折射率晶体模型。结果表明:FDM工艺打印的渐变折射率晶体模型台阶效应严重;SLA工艺打印的单一折射率晶体模型,应力大小为87.9 nm/mm,焦距与理论值偏差4.98%,表面粗糙度达120 nm量级。
视觉光学 人工晶体 三维打印技术 人眼模型 激光与光电子学进展
2020, 57(21): 213301
苏州大学机电工程学院激光加工中心, 江苏 苏州 215021
镁合金材料作为轻型结构材料,在汽车、航天、电子、医学领域的需求日益增大。激光增材制造技术的发展使得制备复杂结构和高性能的镁合金零件成为可能。本文详细介绍了国内外学者在激光增材制造镁合金领域的研究方向和现状,介绍了激光工艺参数和粉末材料参数对表面形貌、球化、缺陷、孔隙率的影响,以及激光增材制造在元素烧损、显微组织、力学性能和数值模拟方面的研究成果。最后,总结了当前镁合金研究中存在的问题和空白,并对未来的镁合金研究和应用进行展望。
材料 激光增材制造 镁合金 3D打印 激光与光电子学进展
2019, 56(19): 190006
1 沈阳工业大学材料科学与工程学院, 辽宁 沈阳 110870
2 沈阳工业大学机械工程学院, 辽宁 沈阳 110870
采用激光三维(3D)打印技术制备了TC4厚壁件,利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及电子万能试验机等研究了正火温度对激光3D打印TC4钛合金显微组织、相组成、室温拉伸性能的影响规律。结果表明:当在α-Ti相单相区内正火处理时,α-Ti相再结晶生长,长、宽均增加;组织主要由α-Ti相组成,含有少量(或微量)β-Ti相;合金的室温拉伸性能一般。当在α+β两相区内正火处理时,沉积态下的细长状初生α-Ti相由于β-Ti相析出而被截断,变成短棒状初生α-Ti相;β-Ti相不仅与次生α-Ti相共存于短棒状初生α-Ti相之间,还会在短棒状初生α-Ti相内部呈网状析出。经990 ℃/2 h/AC处理后,合金的室温抗拉强度为960 MPa,屈服强度为835 MPa,断后伸长率为17%,达到了锻件国标要求。拉伸试样断口上均布满韧窝,均为延性断裂。
激光技术 激光三维打印 TC4钛合金 正火温度 显微组织 力学性能
武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 湖北 武汉 430081
选区激光熔化(SLM)技术是增材制造技术的一个重要分支。该方法基于离散/堆积原理,通过高能量的激光束熔化金属粉末的方式直接制备致密的三维块状材料。SLM技术在制备高精度的复杂结构零件、缩短生产周期和降低成本等方面展现出巨大优势,已被广泛用于各种合金材料的制备。综述了国内外采用SLM技术制备铝基、钛基、镍基及铁基材料的研究现状及其存在的问题,展望了SLM技术在未来金属材料制备领域的发展趋势。
激光技术 三维打印 增材制造 选区激光熔化 金属基合金材料 激光与光电子学进展
2019, 56(10): 100003
