激光选区熔化数据前处理的回顾与展望

选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)数据前处理主要包括支撑设计、切片方法、路径规划等内容。首先总结了支撑生成算法及自支撑中的模型拓扑优化和悬垂结构拓扑优化算法,提出了对自支撑优化算法的展望,然后回顾了传统的STL模型切片和当前热门的无STL切片方法,针对路径规划环节总结了常用的路径规划算法的生成方法及优缺点。在此基础上,结合目前激光选区熔化的研究热点:梯度材料打印、仿生结构打印、非传统光源打印、热/力性能定制打印等,对当前路径规划的新需求——路径评估与检测、单层路径优化、多层路径协同优化进行了分析与展望。最后,给出了支撑设计、切片方法和路径规划未来的研究方向。

提升分区搭接质量的激光选区熔化扫描策略

多激光束并行打印需要对当前打印层进行分区扫描。分区扫描策略对激光选区熔化制造成形件的表面质量、残余应力与变形量、力学性能有着很重要的影响。通过分析传统分区扫描策略的局限性,本文提出一种三角波条带扫描策略,利用实验对比分析了三角波条带扫描策略和传统的条带和棋盘分区扫描策略打印的316L不锈钢样品的致密度、残余应力与变形量、拉伸强度、维氏硬度和表面搭接区成形质量。结果表明,三角波条带扫描策略改善了搭接区质量,提高了试样的拉伸强度与维氏硬度,316L不锈钢样品的致密度达99.74%。因此,三角波条带扫描策略有利于改善激光选区熔化成形质量,为多激光束并行打印提供了一种新思路。

复杂结构的多轴无支撑3D打印的工艺规划算法研究最新进展和展望

3D打印已被广泛应用于汽车、航空航天、船舶、医药等领域。但是,传统2.5轴沉积方式在大型复杂结构的制造中面临阶梯效应、需要支撑结构,甚至无法制造的困难。多轴沉积方式为复杂结构的制造打开了新局面,克服了传统方法需要支撑结构的问题,显示出极高的制造灵活性,但目前缺少对多轴无支撑制造的研究总结。因此,本文首先回顾了多轴无支撑制造的工艺规划方法,根据各方法处理复杂模型的能力,将其分为基于悬垂结构分解、基于骨架化、基于约束优化、基于曲面层分解和基于内/外体积分解等方法;然后,讨论了多轴无支撑打印在表面质量、悬垂区域制造、精度控制、路径规划等方面存在的问题和挑战;最后,针对目前存在的问题和挑战,展望了未来多轴无支撑打印的发展方向。