南京理工大学增材制造已有SLM激光陶瓷3D打印等成果

3D打印人物
2019
09/20
16:14
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2019年9月19-21日,IAME中国(西安)国际3D打印博览会暨高峰论坛将在西安高新国际会议中心举办。2019IAME旨在搭建增材制造(3D打印)科技创新的开放合作共享交流平台,汇聚全球顶尖的增材制造(3D打印)领域成果及人才,促进行业各环节、产业链的衔接融合。南极熊作为战略合作媒体,到西安现场全程报道。

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△南极熊采访南京理工大学贺老师(左)

南极熊:贺老师您可以给我们介绍一下南京理工大学在3D打印领域做了哪些研究,取得哪些进展吗?

贺老师:我们南京理工大学在3D打印领域有几个特色,第一个是我们的研究涵盖了增材制造的全流程,从制粉到设计,从成型过程,工艺仿真到工艺研究,再到我们的陶瓷工艺,以及我们做整体装备。在制粉这方面,我们已经形成了一定的产业化,可以实现小批量制粉,能够开发一些新材料,用于做一些新工艺的开发。

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在设计方面,我们提出了拓扑晶格联合优化的一个新方法,能有效地减轻重量,可以做一些功能性质的结构,比如说隔热、减震等。其中有一项变密度晶格设计,根据结构要实现的功能,受力情况不同,我们实现变密度晶格。我们还提出了一个光顺算法,实现了大晶格和小晶格之间的平滑过渡。此外,还提出了晶格和拓扑联合优化,需要拓扑优化的地方进行拓扑优化,需要晶格的地方设计成晶格。

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在仿真方面,我们从底层开发了熔池成型过程仿真,这也是比较有特色的。
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在陶瓷方面,我们研发了一个基于SLM工艺的陶瓷3D打印平台,初步的取得了一些探索性结果。
此外,我们还提出了一个整体增材制造的工艺,3D打印出的部件,不但要是实现功能结构、机械性能、而且还可以实现电信号传输等。关于整体化制造方面,我们最初主要是用于制造微纳卫星,在一个很小的尺寸内实现整个卫星的功能,里面需要用到很多PCB板,板与板之间的线路很容易产生冗余。我们通过3D打印的方式,将导线做到结构里面,一体化成型,有效减小了卫星的体积。目前,这方面国内做的很少,国外有一些探索性的研究。

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在交流合作方面,我们比较有特色的就是我们拿到了国家的111引智基地,与国外著名大学,比
比利时鲁纹大学,美国德克萨斯大学合作,成功举办了第一届RAAM 2019国际会议,在明年的3月15日到17日,我们会举办第二届。
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南极熊:创新设计和仿真是基于什么样的一些软件来做的?

贺老师:实际上我们开发了一些底层的软件,我们开发了自己的路径规划、自己的切片软件,然后到输出。但是我们现在做的拓朴优化还是基于现有的一些平台,然后仿真的话也是基于公用的平台。熔池仿真方面,我们开发了一些底层的架构。

南极熊:SLM工艺3D打印陶瓷的话在业界是很少见的。

贺老师:这个确实比较难,目前打印陶瓷大部分是通过添加粘接剂的方式,需要在高温炉中做脱脂后处理,我们的想法是使用陶瓷粉,然后激光打上去进行烧结,但问题确实比较多,陶瓷在打印过程中形成裂纹是最大的问题。


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后来我们就提出来一个MAX陶瓷方案,在陶瓷粉里面加入定量的金属粉,然后再用这种工艺做会好很多。

南极熊:后期处理的话需要把金属粉再去掉吗?

贺老师:暂时不需要,我们做的不是纯陶瓷,而是一种混合陶瓷,是陶瓷和金属的混合。

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