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金属增材制造技术研究热点分析
汇报人：
2024-01-22
引言
金属增材制造技术原理与工艺
金属增材制造材料体系及性能研究
金属增材制造过程仿真与优化控制
金属增材制造后处理技术及装备发展
金属增材制造技术应用领域拓展与产业前景展望
contents
目
录
01
引言
01
02
该技术具有制造自由度高、材料利用率高、生产周期短等优点，被广泛应用于航空航天、医疗、汽车等领域。
金属增材制造技术，也称为金属3D打印技术，是一种通过逐层堆积金属材料来构建三维物体的先进制造技术。
随着制造业的快速发展，传统加工方法已无法满足复杂结构件和高性能零部件的制造需求，金属增材制造技术应运而生。
金属增材制造技术的研究对于推动制造业转型升级、提高生产效率和降低成本具有重要意义。
国内研究现状
01
近年来，我国在金属增材制造技术领域取得了显著进展，涌现出一批优秀的科研团队和企业。在设备研发、工艺优化、材料制备等方面取得了一系列重要成果，部分技术已达到国际先进水平。
国外研究现状
02
欧美等发达国家在金属增材制造技术领域起步较早，拥有较为成熟的技术和产业体系。在高端装备研发、新材料应用、工艺控制等方面具有明显优势。
发展趋势
03
未来，金属增材制造技术将朝着高精度、高效率、智能化方向发展。同时，随着新材料和新工艺的不断涌现，金属增材制造技术的应用领域将进一步拓展。
02
金属增材制造技术原理与工艺
采用高功率激光束按照三维模型数据逐层扫描金属粉末，使其熔化并凝固成形。具有高精度、高表面质量等优点，适用于复杂结构零件的制造。
激光选区熔化（SLM）
利用高能电子束扫描金属粉末，使其熔化并凝固成形。具有高效率、高材料利用率等优点，适用于大型零件的制造。
电子束选区熔化（EBM）
采用电弧作为热源，将金属丝材或粉末逐层堆积并熔化成形。具有高效率、低成本等优点，适用于大型、简单结构零件的制造。
电弧增材制造（WAAM）
01
02
三维模型数据处理技术
将三维模型数据进行切片处理，生成逐层堆积的路径和参数信息。
精密铺粉技术
实现金属粉末的均匀、致密铺设，保证制造精度和表面质量。
高精度定位与运动控制技术
保证制造过程中的高精度定位和稳定运动，实现复杂结构零件的精确制造。
高效能热源技术
研发高效能、高稳定性的热源设备，提高制造效率和成形质量。
在线监测与质量控制技术
实时监测制造过程中的温度、应力等参数变化，实现质量控制和缺陷预防。
03
04
05
03
金属增材制造材料体系及性能研究
钛合金
铝合金
钢铁材料
镍基高温合金
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02
03
04
具有优异的力学性能和生物相容性，广泛应用于航空航天、医疗等领域。
具有低密度、高强度和良好的耐腐蚀性，适用于轻量化结构件和功能性零部件的制造。
具有高强度、高韧性和耐磨性，常用于制造大型零部件和工具钢。
具有优异的高温力学性能和耐腐蚀性，适用于航空航天、能源等领域的高温部件制造。
力学性能
物理性能
化学性能
加工性能
包括强度、韧性、硬度等，是评价金属材料性能的重要指标。
包括耐腐蚀性、抗氧化性等，对于保证材料长期稳定性和使用寿命至关重要。
如密度、热导率、电导率等，对于特定应用场景下的材料选择具有重要意义。
金属增材制造过程中材料的可加工性、成形性等，直接影响制造效率和成本。
高熵合金
具有优异的力学性能和耐腐蚀性，可应用于极端环境下的零部件制造。
纳米材料
通过纳米化技术改善金属材料的力学性能、物理性能和化学性能，为金属增材制造提供新的材料选择。
复合材料
结合不同材料的优势，开发出具有优异综合性能的金属基复合材料，满足复杂应用场景下的多样化需求。
生物医用材料
针对生物医用领域的需求，开发具有生物相容性、力学相容性和功能性的金属增材制造材料，推动个性化医疗和精准医疗的发展。
04
金属增材制造过程仿真与优化控制
有限元法（FEM）
通过建立物理模型的数学方程，对金属增材制造过程中的温度场、应力场等进行模拟分析。
有限差分法（FDM）
将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互联结在一起的单元的组合体，通过求解每个单元的数值解来逼近真实解。
离散元法（DEM）
基于牛顿第二定律，通过追踪每个离散单元的运动和相互作用来模拟金属增材制造过程中的物理现象。
综合考虑温度场、应力场、流场等多物理场的影响，实现金属增材制造过程的多尺度仿真，为缺陷预测和质量控制提供更为准确的依据。
多尺度、多物理场耦合仿真
利用机器学习、深度学习等算法对历史数据进行分析，建立缺陷预测模型，实现缺陷的实时监测和预警。
基于数据驱动的缺陷预测
通过调整金属增材制造工艺参数（如激光功率、扫描速度、送粉速率等），降低缺陷产生的概率，提高产品质量。
工艺参数优化
通过模拟自然选择和遗传机制，对金属增材制造工艺参数进行
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