中大型选择性激光熔化设备电气控制系统设计
发布时间：2021-10-10 05:44
选择性激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）是利用激光将三维模型的二维切片截面上的金属粉末熔化凝固,自下而上的逐层打印加工形成三维实体零件的一种金属增材制造（Additive Manufacturing,AM）技术,能够直接成型出精度高、致密度好、性能优越的复杂金属零部件,主要应用于航空航天、汽车、模具以及医疗领域高附加值的一体化复杂结构零部件的单件小批量快速制造。而现有的选择性激光熔化设备无论是在成形效率、成本和成形尺寸上都难以满足行业的需求,成为推动该技术在各个行业应用的一个重要限制条件,因此研制出高效高精度的大型SLM设备具有十分重要的意义。本论文对国家863计划课题“效高精度大型激光选区熔化成形装备研制及其在航天中的应用”（课题编号:2015AA042501）中预研制成形尺寸为750mm×750mm的选择性激光熔化设备的电气控制系统进行了详细的设计与研究,主要设计研究内容以及结论如下:（1）通过分析中大型选择性激光熔化设备的设备结构、运动方式、技术指标以及精度要求,设计了设备电气方案,提出了中大型选择性激光熔化设备对控制系统的要求、电气控制系统设计时...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
选择性激光熔化加工原理图
重庆大学硕士学位论文4如图1.2展示了SLM技术在航空航天中一些应用，其中图(a)为火箭发动机轻量化零件原型，火箭内壁带有随行冷却夹芯的轻量化零件，验证了零件的可行性；图(b)为火箭助推器喷嘴头，负责将燃料混合物输送入燃烧室，通过SLM一体化加工极大程度降低了零件加工损坏风险，缩短了加工周期；图(c)为轻量化卫星结构件，该部件是一个高负荷零件，相较于传统制造的插入件轻了近70%，其还提高了该部件的机械性能；图(d)为SLM成形的一体化天线，被广泛应用于商用飞机、军用飞机、卫星、无人机以及地面上电子终端中，比传统工艺制造的天线重量降低了95%，交货期由11个月减少为2个月，生产成本减少了20%-25%。(a)火箭发动机轻量化零件原型(b)火箭助推器喷嘴头(c)轻量化卫星连接结构件(d)一体化天线图1.2SLM技术在航空航天中的应用Fig.1.2ApplicationofSLMtechnologyinaerospace②汽车如图1.3展示了SLM技术在汽车上面的一些应用，目前主要应用方向是汽车轻量化和汽车上一些热交换器。图(a)为一款安装在悬架和转向系统中的汽车零部件与传统的锻造部件相比，SLM打印的转向节在颈部区域的重量减轻了40％，并
重庆大学硕士学位论文6图1.4SLM技术在医疗中的应用Fig.1.4ApplicationofSLMtechnologyinmedicine④模具SLM技术在模具市场上的应用主要是随行冷却流道的注塑模具或者压铸模具，由于可以在模具中设计内流道，故可以在使用过程中快速将热量带走，降低注塑或者压铸等工艺加工的冷却时间提高其生产效率。如图1.5所示为SLM技术打印的内流道模具以及汽车轮胎模具。图1.5SLM技术在模具中的应用Fig.1.5ApplicationofSLMtechnologyinmold1.3选择性激光熔化设备发展现状在过去几年中，金属3D打印设备的销售量实现了显著的增长，Wohlers2018年报告显示，2017年金属3D打印系统的销售额增长80％。驱动增长的力量主要来自于两个方面，一方面是像EOS，3DSystems和GEAdditive旗下ConceptLaser和Arcam这样的老牌品牌，而另一股驱动力量来自于金属3D打印的新的参与者，包括DesktopMetal、DigitalAlloys等初创公司。WohlersAssociates，Inc.发布了关于3D打印行业的年度Wohlers报告，指出3D打印行业整体增长21%，其中金属3D打印尤其突出，如图1.6所示。2017年全球共卖出1768台金属3D打印系统，而2016年这个数字为983，激增了近80%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国研制出大尺寸高精度金属零件3D打印装备[J]. 郑明桥. 表面工程与再制造. 2016(03)
[2]中空激光内送粉熔覆成形悬垂薄壁件[J]. 石拓,王伊卿,卢秉恒,石世宏,陆斌,傅戈雁. 中国激光. 2015(10)
[3]电子束选区熔化制备医用多孔钛合金研究[J]. 汤慧萍,杨广宇,刘海彦,刘楠,荆鹏,李增峰,黄愿平. 稀有金属材料与工程. 2014(S1)
[4]高性能大型金属构件激光增材制造:若干材料基础问题[J]. 王华明. 航空学报. 2014(10)
[5]基于PMAC的全自动数控平缝机控制系统设计[J]. 樊飞,郑相周,孙玉龙,李鹏,张潇麟,孙维方,王涛. 电气传动. 2014(03)
[6]选择性激光烧结制件冷等静压工艺及模拟[J]. 杜艳迎,史玉升,魏青松. 激光技术. 2014(01)
[7]3D打印技术及应用趋势[J]. 李小丽,马剑雄,李萍,陈琪,周伟民. 自动化仪表. 2014(01)
[8]增材制造（3D打印）技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘. 机械制造与自动化. 2013(04)
[9]金属零件3D打印技术现状及研究进展[J]. 杨永强,刘洋,宋长辉. 机电工程技术. 2013(04)
[10]选择性激光烧结/冷等静压复合制造高密度Al2O3异形陶瓷件的研究[J]. 史玉升,刘凯,贺文婷,李晨辉,魏青松. 应用激光. 2013(01)
硕士论文
[1]高精度大型选择性激光熔化3D打印机的升降平台系统研制[D]. 梁志远.重庆大学 2017
[2]基于西门子802Dsl的四轴立式电解加工机床控制系统的研制[D]. 曹雪涛.合肥工业大学 2014
[3]开放式数控系统运动控制卡的设计与研究[D]. 郭军.江西理工大学 2010
本文编号：3427767
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
选择性激光熔化加工原理图
重庆大学硕士学位论文4如图1.2展示了SLM技术在航空航天中一些应用，其中图(a)为火箭发动机轻量化零件原型，火箭内壁带有随行冷却夹芯的轻量化零件，验证了零件的可行性；图(b)为火箭助推器喷嘴头，负责将燃料混合物输送入燃烧室，通过SLM一体化加工极大程度降低了零件加工损坏风险，缩短了加工周期；图(c)为轻量化卫星结构件，该部件是一个高负荷零件，相较于传统制造的插入件轻了近70%，其还提高了该部件的机械性能；图(d)为SLM成形的一体化天线，被广泛应用于商用飞机、军用飞机、卫星、无人机以及地面上电子终端中，比传统工艺制造的天线重量降低了95%，交货期由11个月减少为2个月，生产成本减少了20%-25%。(a)火箭发动机轻量化零件原型(b)火箭助推器喷嘴头(c)轻量化卫星连接结构件(d)一体化天线图1.2SLM技术在航空航天中的应用Fig.1.2ApplicationofSLMtechnologyinaerospace②汽车如图1.3展示了SLM技术在汽车上面的一些应用，目前主要应用方向是汽车轻量化和汽车上一些热交换器。图(a)为一款安装在悬架和转向系统中的汽车零部件与传统的锻造部件相比，SLM打印的转向节在颈部区域的重量减轻了40％，并
重庆大学硕士学位论文6图1.4SLM技术在医疗中的应用Fig.1.4ApplicationofSLMtechnologyinmedicine④模具SLM技术在模具市场上的应用主要是随行冷却流道的注塑模具或者压铸模具，由于可以在模具中设计内流道，故可以在使用过程中快速将热量带走，降低注塑或者压铸等工艺加工的冷却时间提高其生产效率。如图1.5所示为SLM技术打印的内流道模具以及汽车轮胎模具。图1.5SLM技术在模具中的应用Fig.1.5ApplicationofSLMtechnologyinmold1.3选择性激光熔化设备发展现状在过去几年中，金属3D打印设备的销售量实现了显著的增长，Wohlers2018年报告显示，2017年金属3D打印系统的销售额增长80％。驱动增长的力量主要来自于两个方面，一方面是像EOS，3DSystems和GEAdditive旗下ConceptLaser和Arcam这样的老牌品牌，而另一股驱动力量来自于金属3D打印的新的参与者，包括DesktopMetal、DigitalAlloys等初创公司。WohlersAssociates，Inc.发布了关于3D打印行业的年度Wohlers报告，指出3D打印行业整体增长21%，其中金属3D打印尤其突出，如图1.6所示。2017年全球共卖出1768台金属3D打印系统，而2016年这个数字为983，激增了近80%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国研制出大尺寸高精度金属零件3D打印装备[J]. 郑明桥. 表面工程与再制造. 2016(03)
[2]中空激光内送粉熔覆成形悬垂薄壁件[J]. 石拓,王伊卿,卢秉恒,石世宏,陆斌,傅戈雁. 中国激光. 2015(10)
[3]电子束选区熔化制备医用多孔钛合金研究[J]. 汤慧萍,杨广宇,刘海彦,刘楠,荆鹏,李增峰,黄愿平. 稀有金属材料与工程. 2014(S1)
[4]高性能大型金属构件激光增材制造:若干材料基础问题[J]. 王华明. 航空学报. 2014(10)
[5]基于PMAC的全自动数控平缝机控制系统设计[J]. 樊飞,郑相周,孙玉龙,李鹏,张潇麟,孙维方,王涛. 电气传动. 2014(03)
[6]选择性激光烧结制件冷等静压工艺及模拟[J]. 杜艳迎,史玉升,魏青松. 激光技术. 2014(01)
[7]3D打印技术及应用趋势[J]. 李小丽,马剑雄,李萍,陈琪,周伟民. 自动化仪表. 2014(01)
[8]增材制造（3D打印）技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘. 机械制造与自动化. 2013(04)
[9]金属零件3D打印技术现状及研究进展[J]. 杨永强,刘洋,宋长辉. 机电工程技术. 2013(04)
[10]选择性激光烧结/冷等静压复合制造高密度Al2O3异形陶瓷件的研究[J]. 史玉升,刘凯,贺文婷,李晨辉,魏青松. 应用激光. 2013(01)
硕士论文
[1]高精度大型选择性激光熔化3D打印机的升降平台系统研制[D]. 梁志远.重庆大学 2017
[2]基于西门子802Dsl的四轴立式电解加工机床控制系统的研制[D]. 曹雪涛.合肥工业大学 2014
[3]开放式数控系统运动控制卡的设计与研究[D]. 郭军.江西理工大学 2010
本文编号：3427767
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