为了提高航空发动机热端部件的热障涂层(TBCs)与基体的结合强度、延长涂层使用寿命,利用激光快速成型技术在高温合金基体上制备了网状结构的衬垫,用等离子喷涂法制备了陶瓷涂层,并通过实验比较该陶瓷涂层与传统两层结构涂层的抗热震性能。基于热弹塑性力学理论,建立了二维有限元数值模型,分析了热震中网状衬垫对热障涂层应力分布的影响。结果表明,传统两层结构与具有网状衬垫的热障涂层分别在经历45和111次热震后失效,且由于陶瓷层和粘结层之间生长的热氧化层(TGO),边缘位置的陶瓷层均发生剥落。数值分析结果表明,网状衬垫的加入使得涂层边界区域的应力集中得到改善,涂层剥落被有效抑制,从而使得热障涂层抗热震性能提高。

为了进一步研究寻找3D打印技术在医疗方面的研究领域, 例如口腔正畸方面多为传统钢丝结合金属或陶瓷托槽的方式进行牙齿矫正, 不仅给患者带来语言交流障碍及各种不适感, 而且在美观度等问题上均存在劣势。3D打印技术具有成型精度高, 制件周期短, 可应对各种复杂结构的特点以及其的快速发展, 在口腔正畸学中得以快速应用。目前可应用口腔正畸中的3D打印技术可分为光固化快速成型技术与选区激光熔化技术, 并对口腔正畸过程中包括正畸模型的制作, 个性化舌侧托槽的制作与转移托盘的制作方面对国内外的研究现状做一综述与分析, 分析了不足, 指出了未来在口腔正畸过程中可应用3D打印技术的研究方向。

目前，虽然各种自适应分层方法层出不穷，但针对模型特征偏移和丢失的自适应分层方法还相对较少。针对此点，提出一种以体积误差为基础的自适应分层方法。首先，在成型方向上将单个切片层对三角面片的切割分为未跨越、跨越到相邻、跨越到不相邻三角面片3种情况，并建立了数学模型。分析了模型特征的保留特性，并结合3种情况依照体积误差公式给出了具体的算法流程。最后，为验证方法的有效性，对一零件应用3种不同方法进行分层，得到相应的模拟成型件，并与CAD原件进行对比。结果表明，体积自适应算法较其余2种方法与CAD模型轮廓最为接近，在采样点处的偏离距离分别为0.09 mm和0.10 mm，形状精度最高。

为了探寻选区激光烧结工艺参量对聚苯乙烯粉烧结质量影响的规律, 并通过工艺参量的优化来提高其烧结精度与强度, 采用对聚苯乙烯粉进行热重/差示扫描量热法实验分析、利用SLS300快速成型机对聚苯乙烯粉烧结等方法, 进行了理论分析和实验验证, 发现烧结温度在150℃~260℃之间时,试样烧结尺寸精度较高。结果表明, 聚苯乙烯粉烧结件的x向和y向尺寸精度受工艺参量影响较小, 而z向尺寸精度受工艺参量影响较大; 弯曲强度表现为随激光功率、扫描间隔、分层厚度的增大而减小的变化趋势。这对于工艺参量优化选择来提高聚苯乙烯粉的烧结质量提供了实验依据。

为了开发应用于食品、医药及生物工程的新型选择性激光烧结快速成型材料，采用热重/差示扫描热法对蔗糖进行了热重-差热分析；利用SLS300快速成型机对蔗糖粉末以及淀粉-蔗糖混合粉末进行烧结实验分析，并评价了烧结质量。结果表明，蔗糖的最终升温温度在187℃～220℃时能保证良好的成型质量，利用淀粉对蔗糖改性后的混合材料烧结成型质量优于单一蔗糖粉的烧结，其尺寸精度为2.1%，最大弯曲强度为0.5620MPa,满足一般食品强度要求，这对于3-D打印技术在食品领域应用具有一定意义。

为了开发碳水化合物类的新快速成型材料, 对蔗糖的物化材料性质和影响选择性激光烧结的成型因素进行了分析。利用SLS-300成型机进行实验, 并制作出蔗糖模型。得到一些初步的工艺参量以及能量密度对成型质量(强度、颜色、表面粗糙度)的影响规律。结果表明, 蔗糖是可以作为选择性激光烧结材料的, 这为后续研制专用蔗糖3-D打印机提供了实验依据。

激光电路板直写技术避免了传统化学沉积方法高昂的价格与环境的污染, 也同时大大增加了电路设计的灵活性。重点研究聚合物金属粉掺杂材料的激光电路直写, 使用不同参数的激光束对样本表面活化处理后采用同一的方式进行化学沉积, 测试了激光电路板直写中激光参数对结果的影响。最后采用SEM对材料表面微观形貌及电阻值进行观察, 发现在一定的功率与光斑覆盖率下, 通过优化加工参数可获得最佳导通率和表面平整度。

散乱点云数据由于其海量及无拓扑关系等特点，难以直接提取特征线。采用基于快速成型技术提取点云轮廓线算法，首先对点云进行分层，将分层切片内的点云投影到切片平面上，转化为网格图像，采用直线段结构判断连通性，从而生成轮廓线。直线段判断建立连通链表，可快速生成轮廓线，有效解决多连通域问题；网格内点云压缩解决了数据冗余、分布不均匀等问题。实验表明该算法能快速有效生成轮廓线。

基于“光束中空,光内送粉”的专利技术，采用新型光内同轴送粉装置，在45#钢基体上进行变径回转体堆积。分别对变径回转体斜度、Z轴增量及功率进行控制，并分析各自的影响：斜面堆积中倾斜角度与偏移量、扫描速度成正相关，与送粉速度和粉末利用率成负相关，极限倾斜角度与偏移量成正相关，与熔覆层高度成负相关；随着堆积的进行，粉末利用率降低，离焦量变大；在高层熔覆堆积过程中，熔池由三维散热变为二维散热，散热降低，熔池温度上升，应相应减小功率。得到的成型件外观光滑、粗糙度低、成型质量较高，为变截面的三维堆积试验提供参考。

悬垂结构是选区激光熔化成型存在的固有几何限制, 其容易导致成型件形状与尺寸精度变差。为了掌握悬垂面成型出现缺陷的原因, 在自主研发的选区激光熔化成型设备上, 采用316L不锈钢粉末, 进行了高速与低速条件下成型不同倾斜角度和不同扫描线长度的悬垂结构实验。结果表明, 倾斜角越小和扫描速度越小, 翘曲变形越严重, 理论分析了最小成型角度与可靠成型角度分别与高速扫描、低速扫描的实验结果吻合。高速扫描可成型具有最小成型角度的悬垂面, 而低速扫描下只能成型可靠成型角度的悬垂面。悬垂面沿着长线扫描方向更容易发生翘曲变形。通过对悬垂面进行局部成型参量控制, 可以明显改善成型质量。本研究从工艺与设计的角度为选区激光熔化技术成型悬垂面提供了依据, 并给出了初步解决方法。