金属零件激光选区熔化技术的现状及进展

杨永强 陈杰 宋长辉 王迪 白玉超

华南理工大学机械与汽车工程学院

[摘要]激光选区熔化(SLM)是利用高能量激光束将设计好的二维截面上的金属合金粉末熔化, 由下而上逐层打印实体零件的一种金属增材制造(AM)技术,具有尺寸精度高、表面质量好、致密度高和材料浪费少的优势, 已经成为AM技术在金属零件成型领域中的重要技术之一。阐述了SLM技术的原理和研究现状, 总结了其在航空航天、医学、汽车、模具等方面的应用现状, 并展望了其未来的发展趋势。

高强铝合金的激光选区熔化成形研究现状

朱海红 廖海龙

华中科技大学武汉光电国家实验室

[摘要]随着轻量化、结构功能一体化的强劲需求, 高强铝合金复杂精密零件在航天航空等领域应用广泛, 但因其焊接性能和铸造性能差, 传统加工方法难以制备。激光选区熔化成形(SLM)技术是制备该类零件的最有前景的新方法。高强铝合金对激光吸收率低、热导率高、易氧化、含大量易烧损合金元素, 有很强的热裂倾向, 成形难度极大, 因此目前其SLM成形技术远落后于其他材料。但是由于其广阔的应用前景, 近几年发展迅速。总结了国内外高强铝合金激光选区熔化成形的研究现状、发展趋势及存在的主要问题。

钛及钛合金激光选区熔化技术的研究进展

李俊峰 魏正英 卢秉恒

西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室

[摘要]激光选区熔化(SLM)作为一种直接制造金属构件的增材制造技术, 可实现复杂结构件的高精度制造。介绍了SLM技术的发展现状及原理, 从材料体系、成形工艺、显微组织及力学性能方面论述了国内外钛及钛合金SLM技术的研究及应用现状, 总结了SLM技术加工钛及钛合金过程中存在的问题,及对其未来的发展趋势进行了展望。

激光选区熔化成形模具钢的发展现状及前景

文世峰 季宪泰 周燕 魏青松

华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室；武汉工程大学机电工程学院

[摘要]激光选区熔化(SLM)能够实现由粉末到零件的自由制造, 成形件尺寸精度高、表面粗糙度低, 特别适合具有复杂结构的模具的成形。重点介绍了SLM成形模具钢的研究现状、成形材料、工艺特点、组织演变和性能优化等, 并简要介绍了其应用现状,如随形冷却流道的应用案例等。总结了现阶段SLM成形模具钢存在的问题, 并对其未来的研究方向进行了展望与探讨。

铝合金增材制造技术研究进展

苗秋玉 刘妙然 赵凯 马广义 吴东江

大连理工大学机械工程学院精密与特种加工教育部重点实验室；上海航天设备制造总厂

[摘要]介绍了铝合金增材制造的相关技术研究进展。着重阐述了选区激光熔化、电弧填丝增材制造、激光-电弧复合增材制造在铝合金增材制造领域的优势与发展前景。研究结果表明, 选区激光熔化的研究主要集中在成形件致密度的改善、微观组织控制和力学性能提升等方面, 现阶段的成形件的致密度已接近100%, 微观组织和力学性能优于铸件的但差于锻件的；电弧填丝增材制造的研究主要集中在大型结构的尺寸控制, 但较大的热输入量限制了成形结构的性能提升；激光-电弧复合铝合金增材制造的相关研究较少, 完善相应的工艺技术及激光与电弧的耦合行为是其发展方向。

激光增材制造技术在眼科中的应用

段沐森 吴凡 刘瑞雪

黑龙江大学物理科学与技术学院；山东省立医院皮肤科；视网膜健康中心科研部

[摘要]总结了增材制造技术在个性化眼科医疗、精准眼科医疗、移动眼科医疗、眼视光学和眼科仿生领域的近期应用与未来发展前景。激光增材制造技术凭借易于定制和高效率的优势, 有望令病人获得更具人性化、更有针对性、更加普及化的眼科医疗服务。

激光增材制造钢粉体材料研究现状

董世运 闫世兴 冯祥奕 李永健 陈岁元

陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室；东北大学材料与冶金学院

[摘要]随着激光增材制造金属件的质量和性能的提高, 金属粉体材料已成为金属激光增材制造技术应用的制约因素, 激光增材制造专用金属粉体材料成为了近年来的研究热点之一。针对激光增材制造钢粉体材料, 从材料设计、粉体制备、表征评价、样件实例等方面综述了激光增材制造钢粉体材料的国内研究现状, 提出了激光3D粉体材料研究和应用中存在的主要问题及发展方向。

陶瓷材料激光增材制造的研究现状及展望

倪荣萍 钱滨 刘畅 邱建荣

浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室；浙江大学材料科学与工程学院

[摘要]近年来, 激光在增材制造技术中的应用丰富了增材制造技术类别, 拓宽了精度范围和应用领域。概括了激光增材制造(LAM)陶瓷材料技术的类别、原理和特点, 介绍了其应用和研究现状。另外, 分析了各种技术存在的不足, 并对陶瓷材料的LAM的发展前景进行了展望。

激光3D打印玻璃研究进展

杨玥 钱滨 刘畅 邱建荣

浙江大学材料科学与工程学院；浙江大学光电科学与工程学院

[摘要]简要介绍3D打印技术的原理, 以数字模型文件为基础, 运用可黏合材料, 通过逐层打印的方式构造物体。重点介绍3D打印玻璃的研究现状, 包括非激光式3D打印玻璃和激光式3D打印玻璃, 分析3D打印玻璃研究目前存在的问题。通过对原理与应用的详细介绍进一步加深对激光3D打印玻璃技术的认知。最后对激光3D打印玻璃技术进行了总结与展望。

3D飞秒激光纳米打印

刘墨南 李木天 孙洪波

吉林大学物理学院；吉林大学电子技术与科学学院, 集成光电子学国家重点实验室

[摘要]现今各个应用领域的器件微型化、功能化和集成化的发展趋势, 对微纳加工技术提出了巨大挑战。越来越多器件的核心设计都依赖于高度图案化的三维复杂微纳结构。3D飞秒激光纳米打印(FsLNP)是一种无掩模的、利用飞秒激光直写进行加工的三维增材加工技术。其高度可设计性和远超光学衍射极限的高加工精度能够充分满足复杂技术需求。基于3D飞秒激光纳米打印独特的双光子聚合机制, 只要合理设计所需材料的光聚合方案和微纳结构, 可以制备一系列效率高且性能优越的微纳器件。简要介绍了3D飞秒激光纳米打印的技术要点、基本原理和目前所涉及的典型应用。

激光微纳三维打印

杨栋 刘力谱 杨宏 龚旗煌 李焱

北京大学物理学院

[摘要]立体光固化成型、选择性激光烧结和双光子聚合是具有代表性的激光微纳三维(3D)打印技术。其中双光子聚合的特征尺寸能够突破衍射极限, 使得在亚波长尺度上精密制造微光学元件成为可能。对这三种激光微纳3D打印技术进行了综述。

骨科数字化3D打印技术及应用

陈继民 张成宇 曾勇 徐仰立

北京工业大学北京市数字化医疗3D打印工程技术研究中心

[摘要]综述了近年来3D打印在骨科中的应用和研究的几个层次：3D打印出用于术前模拟手术的模型, 可以形象直观地制定手术方案, 省去手术中多余的步骤, 减少手术时间和风险, 减轻医生的劳动强度；3D打印出基于计算机辅助设计、实现精准化手术的医疗导板和量身定做的植入物, 利用医疗导板可保证手术位置、方向及角度的准确性, 并提高手术的安全性和可预见性；个性化3D打印植入物能更好地满足患者的需要, 但在进入临床前仍面临政策上的挑战。与国外技术相比较, 我国在骨科3D打印方面还存在一定差距, 通过分析指明了我国需要着重发展的技术和对策。最后, 对3D打印在骨科上的应用进行了展望。

激光冲击强化对电弧增材2319铝合金微观组织及残余应力的影响

孙汝剑 朱颖 李刘合 郭伟 彭鹏

北京航空航天大学机械工程及自动化学院

[摘要]利用激光冲击强化(LSP)与电弧增材制造(WAAM)复合技术, 改善增材构件微观组织及应力状态, 并研究LSP前后WAAM 2319铝合金的微观组织、显微硬度以及深度方向残余应力分布。研究结果表明, LSP能够减小WAAM 2319铝合金的晶粒尺寸, 优化残余应力分布。LSP后, 增材构件的平均晶粒直径由冲击前的68.86 μm减小到34.32 μm, 显微硬度由冲击前的67.8 HV增大到100.6 HV；残余压应力的最大值约为90 MPa, 影响深度为0.65 mm。

四波长激光准六自由度激光增材制造异形永磁件

王涛 朱惠芳 张翠亭 姚建铨 马俊杰 何晓阳 吕雪亮 牛世兴

河北工业大学机械学院；天津大学精密仪器与光电子工程学院；南京津淞涵电力科技有限公司

[摘要]拉制了两种低损耗、单模、近红外宽带传输的空芯反谐振光纤，并用于高功率超短皮秒脉冲传输。利用无节点结构的空芯反谐振光纤实现了平均功率为74 W、单脉冲能量为185 μJ、峰值功率为10.8 MW的超短脉冲传输，且输出激光在频域和时域上均没有发生明显变化。

基于三维打印技术的太赫兹波段的柱透镜

张涵祎 王可嘉 张玉立 叶曦 刘劲松 杨振刚 汪盛烈

华中科技大学武汉光电国家实验室；华中科技大学光学与电子信息学院

[摘要]设计了一种工作在太赫兹波段的柱透镜, 并且使用三维(3D)打印技术制作出了样品。对样品进行了测试, 将测试结果与数值仿真结果以及商用太赫兹柱透镜的测试结果进行了对比。结果表明, 两种柱透镜的焦距均在100 mm左右, 与仿真结果相符, 且打印的柱透镜在不同传播距离下的光斑半峰全宽与商用柱透镜的很接近, 证明了3D打印技术可以用于制作太赫兹波段的柱透镜等光学器件。

封接玻璃预制件的激光选择性烧结制备技术

徐博 殷先印 祖成奎 韩滨 高锡平 陈玮

中国建筑材料科学研究总院, 建材行业特种玻璃制备与加工重点实验室

[摘要]3D打印技术可实现产品的快速无模制备, 有望解决封接玻璃预制件生产过程中模具加工、维护成本高的难题。以玻璃造粒粉和固化剂为原料, 将激光选择性烧结技术用于封接玻璃预制件的制备。实验结果表明：封接玻璃造粒粉适用于逐层铺粉的激光选择性烧结成型；制备造粒粉的黏结剂为聚乙二醇, 用于激光烧结成型的固化剂为聚苯乙烯, 其适宜的添加质量分数为20%；将固化剂与玻璃造粒粉均匀混合, 经激光选择性烧结后得到尺寸规则的预成型体, 再经加热排胶处理以充分去除黏结剂和固化剂, 获得强度符合要求的封接玻璃预制件；该技术可用于封接玻璃预制件等产品的快速无模生产。

内嵌类蜂窝石墨骨架导电复合材料的制备与性能

吴海华 肖林楠 王俊 王亚迪

三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室

[摘要]提出了一种制备填充型导电复合材料的新方法。基于选择性激光烧结技术, 快速制备了类蜂窝多孔石墨骨架坯体；对坯体进行浸渍、干燥、炭化处理后, 获得了预制体；将预制体与酚醛树脂粉末复合在一起, 获得了新型导电复合材料。研究结果表明, 当蜂窝数量为18个时, Y型导电复合材料电导率达0.104 S·cm-1, 抗弯强度达20.61 MPa。可通过不同的多孔石墨骨架结构和后处理工艺来调控填充型导电复合材料的力学和电学性能。