金属颗粒冷态高速微喷射增材制造工艺研究

针对金属零件三维自由直接成形工艺中普遍存在的高能耗、高热残余应力等问题,提出了金属颗粒冷态高速微喷射增材制造新工艺。以常温下的高压氮气作为加速气流,利用微喷枪将微米级的金属粒子加速至其临界速度以上形成沉积。针对高速微喷射增材制造平台搭建、具有高加速性能与高分辨率的微喷枪设计展开了研究,并在此基础上,进行了单点成形与单线成形的试验研究,通过最小特征尺寸的大小与稳定度分析新工艺成形精度与成形质量,通过微观结构与显微硬度分析新工艺成形件的基本力学性能。试验结果表明:在一定范围内,通过喷射压力的变化可以实现单点成形尺寸的线性可控,通过喷射压力与导轨移动速度可以实现直线成形线宽与层厚的线性可控;试验中的0.9 mm的最窄线宽与低于8%的线宽波动量保证了该工艺一定的加工精度与成形质量;致密的微观组织结构与较高的显微硬度值保证了该工艺成形件良好的力学性能;多层扫描时层与层之间致密结合保证了该工艺逐层累加制造的能力。研究表明,金属颗粒冷态高速微喷射是一种稳定可控,可行的增材制造新工艺。

三维超材料制造技术现状与趋势

三维超材料是具有三维空间特定排布的亚波长人工周期结构,具有自然材料不具备的超常规物理性能。本文以三维超材料的电磁调控技术为线索,简要论述了近年来三维超材料在基础研究和制造工艺方面的研究现状;梳理了目前三维超材料的制造方法,包含印刷电路板及组装的方法、机械加工方法、3D打印技术、微纳制造工艺;选取电磁隐身罩、透镜天线、吸波器、柔性超材料等代表性应用类别,简述了三维超材料器件的电磁调控方法与实现手段,所涉及的超材料种类包括左手超材料、渐变折射率超材料、智能超材料等。基于目前三维超材料研究领域待解决的问题,对今后三维超材料的发展趋势进行了探讨。

空间3D打印技术现状与前景

空间制造能力对太空探索具有重要意义,空间3D打印是实现空间制造的一项关键技术。阐述了空间制造的起源以及空间3D打印的技术现状,围绕着3D打印材料、工艺及空间环境适用性等问题,分别讨论了面向空间舱内环境、在轨原位环境、星球基地环境下空间3D打印技术的研究进展,提出了面向空间应用的高性能复合材料3D打印、多自由度3D打印等工艺方法,以应对空间环境的多重需求。分析并指出了实现空间3D打印技术面临着空间极端温差环境、能源利用、材料来源与性能等技术挑战;围绕我国空间站建设与月球探索工程,讨论了我国空间3D打印技术的发展前景与可能的实施途径。

连续碳纤维增强尼龙复合材料预浸丝制备与3D打印性能研究

为了提升连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTPCs)3D打印技术中树脂对纤维的浸渍能力,实现良好浸渍界面结合性能,利用自主研发的熔融浸渍纤维预处理装置进行碳纤维增强尼龙预浸丝制备,并以预浸丝为原材料进行复合材料3D打印研究。研究了浸渍过程与挤出成型过程中关键工艺参数对预浸丝及复合材料性能的影响。结果表明,经充分浸渍的预浸丝极限拉力和拉伸强度分别为118.2N和813.9MPa;当扫描间距为1.5mm,分层厚度为0.1mm时,拉伸强度和模量分别为558MPa和56GPa;利用微米X射线三维成像系统测得复合材料的孔隙率约为0.15%;准正交各向同性纤维铺层结构改善了复合材料的抗冲击性,能够达到的峰值载荷约为4.63kN。

高性能纤维增强树脂基复合材料3D打印及其应用探索

纤维增强树脂基复合材料具有优异的力学性能,能够实现轻质、高性能结构的制造,但传统的成型工艺过程复杂、成本高,难以实现纤维回收利用,限制了纤维增强树脂基复合材料的广泛应用。3D打印技术是一种新兴的零件成形工艺,将3D打印技术应用于纤维增强树脂基复合材料的制造,为实现复合材料低成本、绿色制造提供了可能性。综述了纤维增强树脂基复合材料3D打印技术研究的发展现状,提出了一种高性能连续纤维增强热塑性复合材料3D打印工艺及其回收再制造策略。

宽频大角度新型龙勃透镜设计与快速制造

传统龙勃透镜是一种具有梯度介电常数的球状介质天线，其功能是实现电磁波的球面会聚与定向发射，可广泛用于移动卫星通信。然而由于梯度介电常数分布、球面汇聚等特征，使得其制造尤为困难，且不易于集成。根据一种新型底面扁平龙勃透镜天线的设计方案，提出采用混合液体介质与3D打印技术相结合的制造方法，采用3D打印技术实现二维、三维透镜框架的快速制造，制备出介电常数大范围可调的混合液体介质（2．2～40．0）填充于框架中，所制备液固耦合的龙勃透镜天线在12．4～18．0GHz范围内具有宽频特性，并能实现全场扫描（-90°～90°）。所提出的方法为梯度介电常数透镜天线创新设计提供了一个新的实现手段，并将会进一步推动高性能透镜天线的实际应用。

渐变折射率人工电磁介质设计与3D打印制造

提出一种以物理性能驱动的人工电磁介质宏/微结构一体化设计与制造方法;以超材料尺度的光子晶体结构为研究对象,建立超材料单胞结构特征参数与等效介电常数及折射率之间的映射关系,实现渐变折射率人工电磁介质的可控设计;在理论计算的基础上,采用基于渐变折射率超材料结构设计了＂地毯式隐形罩＂、＂电磁黑洞＂等器件;以光固化3D打印技术为制造手段,光敏树脂为基体材料,实现具有复杂结构的三维电磁器件,并对其性能进行研究;结果表明,所设计器件在Ku波段（12-18 GHz）具有宽频性能,且能够在自由空间实现电磁波的可控传播。研究验证了利用3D打印技术进行人工电磁介质器件制造的可行性,为其进一步推广应用奠定了基础。

石墨烯超材料吸波结构3D打印

石墨烯增强树脂基复合材料密度低,具有优良的电磁波吸收性能,是极具应用前景的雷达隐身吸波材料,传统的石墨烯吸波复合材料制备工艺复杂,难以灵活制备复杂结构。超材料作为一种人工电磁介质,以材料自身电磁特性为基础,通过单胞结构设计,可实现高性能超材料微波吸收结构(MetaMaterial Absorber,MMA)的设计,利用3D打印技术复杂结构零件快速成型的优势,可实现树脂基MMA功能结构一体化制造。综述了石墨烯增强树脂基复合材料、3D打印超材料吸波性能的研究进展,提出一种基于木堆结构的3D打印石墨烯增强聚乳酸复合材料梯度超材料吸波结构,该结构在4.5～40GHz频段内,具有35.5GHz的超宽频带微波吸收性能(反射损耗低于–10dB)。

可控变形复合材料结构4D打印

4D打印技术是一种采用3D打印工艺方法实现具有对外界刺激响应功能、可变形状或性能的智能结构增材制造技术。综述了4D打印技术的基本工艺方法,如形状记忆材料4D打印、仿生复合材料结构4D打印、外场驱动智能结构4D打印等;分析了现有4D打印技术在变形过程不连续、制备难度较大、难以实现变形过程可控等方面存在的问题;提出了连续纤维增强复合材料的4D打印策略,展示了任意可展曲面结构的设计与4D打印流程;分析了4D打印技术未来在航空航天、生物医疗及软体机器人等领域的潜在应用价值。

高性能树脂基复合材料轻质结构3D打印与性能研究

树脂基复合材料轻质结构具有轻质、高性能等优点,广泛应用于航天航空、高速列车和船舶等领域。通过对传统树脂基复合材料轻质结构制造工艺的综述分析,发现传统制造工艺具有过程复杂、周期长和生产成本高等缺陷,限制了树脂基复合材料轻质结构的发展。3D打印是一种先进的零件成形工艺,可实现复杂结构零件的快速制造,为高性能复合材料轻质结构的一体化制造提供了可能。介绍了树脂基复合材料轻质结构3D打印的研究进展,提出了基于连续纤维增强热塑性复合材料3D打印的高性能复合材料轻质结构的一体化制造工艺,并对其性能开展了初步研究。

复杂刀具三维造型方法

讨论了复杂刀具的三维造型方法。采用布尔运算方法完成了复杂刀具型面的三维造型 ,获得了刀具的三维实体并可形成工程上需要的二维图或直接给出数控加工的代码。

液体介质三维光子晶体禁带可调性能研究

研究了宽频折射率可调液体介质在三维光子晶体上的应用。设计了完美结构的液体光子晶体,采用平面波展开法和有限时域差分法研究了液体介质的介电常数对光子晶体带隙的影响规律;采用光固化快速成型技术制造了完美结构光子晶体模型,通过灌注不同介电常数的液体介质,发现液体光子晶体的电磁带隙频率随液体媒介介电常数的升高而向低频移动,其禁带相比于传统液晶可调光子晶体有所拓宽。

利用光固化快速成型及凝胶注模工艺制备电磁带隙晶体

本研究提出了一种利用光固化快速成型技术及凝胶注模工艺成功制备电磁带隙晶体的工艺路线。根据我们已有的研究,设计电磁带隙晶体的结构是晶格常数为7mm的球形金刚石负型结构。然后,采用光固化快速成型技术制备得到金刚石结构的树脂模型,将氧化铝浆料注入到该树脂模型中,经凝胶固化、冷冻干燥及两次烧结等工艺步骤,最终获得了收缩率为4%的氧化铝陶瓷的电磁带隙晶体。通过扫描电镜观察,经该工艺制备的氧化铝电磁带隙晶体微观形貌较均匀,且空隙较小。电磁波传输特性结果显示,该电磁带隙晶体能够在30.38GHz到39.06GHz波段形成完美带隙。

增材制造：实现宏微结构一体化制造

增材制造技术是基于分层制造原理发展而来的先进制造技术,是信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的产物,是当今世界各制造强国竞相发展的热点技术。基于增材制造材料逐点累积的成形过程,提出宏微结构一体化制造的学术观点。该方法在金属、陶瓷与复合材料的成形制造中有着其他制造方法难以替代的优势,可以实现制造短流程化,并推动大批量制造模式向个性化制造模式发展。列举近年在金属零件定向晶组织制造、光子晶体制造、生物组织器官支架制造方面的研究成果,论述宏微结构一体化增材制造技术的实现方法与工程应用,解决了传统制造技术难以解决的宏微结构一体化制造难题,给制造技术展示出全新的发展前景,为相关学科和产业发展提供有力的制造技术支撑。

连续纤维增强热塑性复合材料3D打印的研究进展

结合连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTPCs)熔融沉积成型(FDM)工艺的最新发展情况,将该工艺按照原材料初始状态划分为在线预浸与离线预浸两类,并分别介绍各自使用的材料要求及关键打印设备的运行原理;同时综述了CFRTPCs的FDM工艺改进与应用结构及潜在的应用领域。同时针对CFRTPCs打印产品力学性能低的缺点,对包括工艺固有属性、材料种类等方面的原因进行了分析。最后,提出了目前面临的问题,为CFRTPCs的3D打印技术进一步发展提供新思路。

基于TMS320C55x DSP的代码优化

与传统的软件开发不同,DSP软件开发不仅要求软件能够满足具体的功能需求,而且对软件的内存需求和MIPS需求有着严格的要求。为了满足这些性能方面的要求,软件开发之后通常还需要进行代码优化。本文根据作者在TMS320C55xDSP算法开发方面的经验,着重介绍了一些能够有效地减少程序内存需求,加快程序执行(节约MIPS资源)的代码优化方法。这些方法对其它一些类似的DSP代码优化仍旧适用。

烟草氮肥运筹知识模型系统的设计与实现

采用数据库和多媒体技术建立了烟草氮肥运筹知识模型系统,用于确定不同地区和生产条件下的烟草氮肥运筹方案.系统包括数据管理、生长动态、氮肥运筹和生产技术4个部分,可根据烟草发育时期和长势长相为管理者提供烟田氮肥丰缺状况、烟株氮素分布情况等有效信息,同时还具有智能学习,实时掌握根系生长时空分布等功能.

增材制造技术的发展

增材制造技术是近30年快速发展的特种加工技术,其优势在于三维结构的快速和自由制造,被广泛应用于新产品开发、单件小批量制造。通过对增材制造技术设备和应用情况的介绍,阐述了我国增材制造技术的发展趋势和关键技术。未来增材制造技术将向着三个方向发展:一是日常消费品制造方向;二是功能零件制造方向;三是组织与结构一体化制造方向。

陶瓷增材制造

陶瓷的脆性和高硬度使得传统陶瓷成型工艺不易制备具有复杂形状和结构的陶瓷制件。本文总结了目前发展较快的激光选区熔融、激光选区烧结、三维打印、立体光固化、自由挤出成型等增材制造工艺在陶瓷领域的研究进展。面向复杂结构和高性能陶瓷制品的定制化快速制造需求,陶瓷增材制造技术展现出极大优势,在传统陶瓷行业、生物医疗等领域得到了应用。但是,陶瓷增材制造仍面临着打印材料及大尺寸、高致密度复杂结构陶瓷零件制造等难题,这些也将是增材制造技术未来发展的重要研究方向。

基于StarCore SC140混合编程的方法

在DSP软件开发中 ,C语言开发效率高 ,但其代码的执行效率低 ,汇编语言代码的执行效率高 ,但开发难度大 ,效率低。为了适应DSP软件市场快速发展的需要 ,工程中通常使用C和汇编的混合编程方法 ,既提高了开发效率 ,又兼顾了代码的执行效率。文中以StarCoreSC14 0为例 ,详细介绍了这种混合编程的方法。