3D打印增材制造技術(shù)潘家敬課后參考答案

增材制造中的三維模型及數(shù)據(jù)處理一、填空1.增材制造技術(shù)目前采用的數(shù)據(jù)是（STL格式）2.點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理工作包括去（除噪商點(diǎn)）、（數(shù)據(jù)插補(bǔ)）、（數(shù)據(jù)平滑）、（數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)）、（數(shù)據(jù)分割）、（多視點(diǎn)云的對(duì)齊）。3.常見的通用切片軟件有（Cura）、(Simplity3D)、（RepetierHost）。4.STL文件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)有（ASCII格式）和（二進(jìn)制格式）兩種格式。5.（切片技術(shù)）是三維打印中最重要的組成部分之一。二、簡(jiǎn)答1.計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)是指什么？計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)是指以計(jì)算機(jī)軟、硬件為依托，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中借助計(jì)算機(jī)參與新產(chǎn)品的開發(fā)研制的一種新型的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方式，它以提高效率、增強(qiáng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、提高設(shè)計(jì)的可靠性、適應(yīng)信息化社會(huì)的生產(chǎn)方式為目的。2.GeomagicStudio提供了四個(gè)處理模塊分別是什么？掃描數(shù)據(jù)處理（Capture）、多邊形編輯(Wpp)、NURBS曲面建模(Shape）、CAD曲面建模(Fashion)。3.常見的STL文件錯(cuò)誤類型有哪些？遺漏（間隙）、退化面——孤立面(OrphanSurface)、模型錯(cuò)誤、法向矢景錯(cuò)誤、重疊面。第二章增材制造材料及制備一、填空1.3D打印所使用的金屬材料一般包括（金屬粉末）和（金屬絲材）。2.（系統(tǒng)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的蒸發(fā)-凝聚法(PVD）），（氣相化學(xué)反應(yīng)法(CVD)）是由氣相生成微粉的兩種方法。3.磷酸三鈣陶瓷（TCP）又稱磷酸三鈣，存在多晶型轉(zhuǎn)變，主要分為（B-TCP和a-TCP）。4.低聚物和稀釋劑的分子聚合得到的不是線性聚合物，而是一種交聯(lián)的體形結(jié)構(gòu)，其過程可以表示為5.常用的高分子打印材料有：（ABS）、（Pc）、（尼龍類材料）、（PS）、（PLA）、（PVA）、（PETG）、（TPU）、（PEEK）。二、簡(jiǎn)答1.3D打印常用的金屬打印材料有哪些？其特點(diǎn)是什么？鈦合金材料：鈦合金因具有強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性好等特點(diǎn)而被廣泛用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)部件，以及火箭、導(dǎo)彈和飛機(jī)的各種結(jié)構(gòu)件。鈦合金材料抗腐蝕性能優(yōu)良，生物相容性良好。不銹鋼材料：不銹鋼以其耐空氣、燕氣、水等弱腐蝕性介質(zhì)和酸、破、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)的腐蝕而得到廣泛應(yīng)用。鋁合金材料：具有熔點(diǎn)低，重最輕、負(fù)重強(qiáng)度大的優(yōu)點(diǎn)。銅基合金：銅基合金具有良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能，耐盛與誠磨性能好。鈷鉻合金：鈷鉻合金是一種以鉆和路為主要成分的高溫合金，它的抗腐蝕性能和機(jī)械性能都非常優(yōu)異，用其制作的零部件強(qiáng)度高、耐高溫。鎳基合金：鎳基合金的綜合性能良好，抗氧化、抗腐蝕能力優(yōu)良。2.金屬絲生產(chǎn)工藝的流程是什么？生產(chǎn)工藝流程：盤條精整一檢驗(yàn)一固溶處理一沒沾潤(rùn)滑涂層一烘干一拉拔一酸洗一精整一檢驗(yàn)一固溶處理一沒沾潤(rùn)滑涂層一烘干-拉拔一酸洗一固溶處理一檢驗(yàn)一包裝一入庫。3.金屬基復(fù)合材料主要包括什么？顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、連縷纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、短纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、晶須增強(qiáng)金展基復(fù)合材料、混雜增強(qiáng)金屬基復(fù)合材。第三章材料擠出打印技術(shù)一、填空1.3D打印機(jī)主要由（軟件部分）、（機(jī)械部分和電子部分構(gòu)成）。2.目前有兩種碳纖維打印方法分別是（短切碳纖維打印法）和（連續(xù)碳纖維打印法）。3.打印機(jī)控制系統(tǒng)作為打印機(jī)的重要組成部分，主要包括（上位機(jī)）、（下位機(jī)）、（擠出控制模塊）、（運(yùn)動(dòng)控制模塊）及（手動(dòng)控制模塊）。4.RDM掃描方式有（平行掃描）、（螺旋掃描）、（偏置掃描）及（回轉(zhuǎn)掃描）等。5.凝固過程中，由材料的收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力變形會(huì)影響成型件精度，其主要的原因是（熱收縮）和（分子取向的收縮）。二、簡(jiǎn)答1.什么是FDM，其特點(diǎn)是什么？烙融沉積成型(FusedDopositionModeling，PDM）也稱熔融沉積制造、熔融堆積成型、熔融擠出成型、熔絲堆積成型及熔融噴絲成型等，是增材制造-領(lǐng)城中應(yīng)用較廣的快速成型工藝方式。FDM系統(tǒng)價(jià)格和技術(shù)成本低、體積小、無污染，能直接做出ABS制件，但生產(chǎn)效率低，精度不高，成型件表面有較明顯的條紋或者臺(tái)階效應(yīng)，成型件存在各向異性的力學(xué)特點(diǎn)，沿豎直疊加方向的黏結(jié)強(qiáng)度相對(duì)較弱。2.3D打印工藝過程可分為前處理、打印及后處理三個(gè)階段，這三個(gè)階段分別包括什么？前處理階段包括成型件三維模型的構(gòu)造、三維模型的近似處理、模型成型方向的選擇、三維模型的切片處理和生成支撐結(jié)構(gòu)。打印階段一般都是設(shè)備根據(jù)設(shè)定的制作參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行的。后處理階段主要包括消洗、去除支撐、打磨及改性處理等。3.在熔融沉積制造技術(shù)中，對(duì)成型質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素主要有哪些？材料性能的影響、噴頭溫度和成型室溫度的影響、填充速度與擠出速度的交互影響、分層厚度的影響、成型時(shí)間的影響、掃描方式的影響第四章光固化增材制造技術(shù)一、填空1.通常的光固化成型系統(tǒng)由（數(shù)控系統(tǒng)）、（控制軟件）、（光學(xué)系統(tǒng)）、（樹脂容器）及（后固化裝置）等部分組成。2.DLP技術(shù)的加工尺寸精度可以達(dá)到（20~30Чm）。3.SLA技術(shù)成型時(shí)多采用（方向平行路徑）進(jìn)行實(shí)體填充，也稱為（Z字形（Zig-Zag））或（光柵式掃描方式）。4.激光束掃描裝置有兩種形式，分別是（振鏡掃描系統(tǒng)）和（X-Y軸掃描儀系統(tǒng)）。5.氫-鎘（Hc-Cd）激光器，輸出功率為（15~-50mW），輸出波長(zhǎng)為（523nm）。二、簡(jiǎn)答1.什么是SLA技術(shù)，其特點(diǎn)是什么？光固化成型，也常被稱為立體光刻成型，英文名稱為StereoLithograpby，簡(jiǎn)稱SL，有時(shí)也被簡(jiǎn)稱為SLA(StereoLithograpApparatus)。是最早發(fā)展起來的3D打印技術(shù)之一。SLA技術(shù)在概念設(shè)計(jì)的交流、單件小批量精密鑄造、產(chǎn)品模型、快速工裝模具直接面向產(chǎn)品的模具等。2.DLP技術(shù)與SLA技術(shù)的異同是什么？相同點(diǎn)：打印材料同為光敏樹脂；工作原理都是利用液態(tài)光敏樹脂在紫外光照射下固化的特性。二者本質(zhì)的差別在于照射的光源：SLA技術(shù)采用激光點(diǎn)聚焦到液態(tài)光聚合物，而DLP技術(shù)是先對(duì)影像信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理，然后把光投影出來固化光聚合物。由于每層固化時(shí)通過幻燈片似的片狀固化，DLP速度比同類型的SLA速度更快。3.描述液晶顯示（LCD）光固化3D打印機(jī)的工作原理。液晶顯示（LCD）光固化3D打印機(jī)的工作原理是利用液晶屏的成像原理，在計(jì)算機(jī)及顯示屏電路的驅(qū)動(dòng)下，由計(jì)算機(jī)程序提供圖像信號(hào)，在液晶屏幕上出現(xiàn)選擇性的透明區(qū)域，紫外光透過透明區(qū)城，照射樹脂槽內(nèi)的光敏村脂耗材進(jìn)行曝光固化，每一層固化時(shí)間結(jié)束后，平合托板將固化部分提起，讓樹脂液體補(bǔ)充回流，平臺(tái)再次下降，模型與離型膜之間的薄層再次被紫外光曝光。由此逐層固化上升打印成精美的立體模型。第五章粉末床熔融增材制造技術(shù)一、簡(jiǎn)答1.燒結(jié)成型件經(jīng)不同的后處理工藝具有什么功能？結(jié)合滲樹脂工藝，進(jìn)一步提高其強(qiáng)度，可作為成型件及功能零件。經(jīng)滲蠟后處理，可作為精鑄蠟?zāi)Ｊ褂茫ㄟ^熔模精密鑄造，生產(chǎn)金屬鑄件。2.描述SLS技術(shù)制造金屬功能件的方法。SLS技術(shù)制造金屬功能件的方法有直接法和間接法。直接法就是直接燒結(jié)單一金屬粉末或金屬合金粉木，將兩種或多種熔點(diǎn)相差明顯的金屈粉末混合成金屬合金粉末。SLS直接金屬粉末成型即直接金屬粉木激光燒結(jié)，SLS直接金屬粉末成型技術(shù)所使用的金屬粉末中不含任何有機(jī)黏結(jié)劑。其中，高熔點(diǎn)成分稱為結(jié)構(gòu)材料，成型過程中低熔點(diǎn)成分首先熔化并作為黏結(jié)劑得到金展功能件。間接法速度較快，精度較高，技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣泛。3.在利用SLS技術(shù)制造成型件的過程中，容易影響成型件精度的因素有哪些？SLS設(shè)備精度誤差、CAD模型切片誤差、掃描方式、粉末顆粒、環(huán)境溫度、激光功率、掃描速度、掃描間距、單層層厚等。4.簡(jiǎn)述EBSM150-I系統(tǒng)的子系統(tǒng)分別是什么？分別是成型機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)、電子束掃描子系統(tǒng)、電子槍子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、觀察檢測(cè)子系統(tǒng)和環(huán)境保障子系統(tǒng)。其中，成型機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)、電子束掃描子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)為EBSM技術(shù)的核心部分。5.簡(jiǎn)述SLM的工藝原理。成型時(shí)先由鋪粉工具在工作臺(tái)面上鋪上一層金屬粉木材料，激光束在計(jì)算機(jī)的控制下，投照械面輪廊的信息，對(duì)制件的實(shí)心部分所在的粉木進(jìn)行掃描，在高能量密度的激光作用下金屬粉末完全熔化，經(jīng)冷卻凝固與前一層固體金屬發(fā)生焊合成型，原理類似于激光焊。一層完成后，工作紅帶動(dòng)工作合下降一個(gè)層厚，再進(jìn)行后一層的鋪粉烙化。如此術(shù)環(huán)，最終形成三維制件。第六章定向能量沉積增材制造技術(shù)一、簡(jiǎn)答1.對(duì)自由電孤進(jìn)行的壓縮作用稱為壓縮效應(yīng)。壓縮效應(yīng)有哪些方式？機(jī)械壓縮效應(yīng)、熱收縮效應(yīng)、磁收縮效應(yīng)。2.簡(jiǎn)述激光近凈成型技術(shù)及其特點(diǎn)。激光近凈成型技術(shù)是一種迅猛發(fā)展的數(shù)字化離散堆積增材制造技術(shù)，是一種以激光為能量源，采取預(yù)鋪粉或同軸送粉的方式，在基體上逐層熔材料粉末，從而得到立體金屬工件的新型制造技術(shù)。激光近凈成型技術(shù)結(jié)合了激光熔發(fā)技術(shù)和快速成型技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)中難以加工的復(fù)雜零件直接成型。3.簡(jiǎn)述電子束熔絲沉積快速制造技術(shù)的成型工藝流程的步驟。建模、切片、逐層沉積、近凈成型、熱加工處理、最終部件。4.簡(jiǎn)述等離子熔覆制造技術(shù)的工藝特點(diǎn)。噴焊熔覆合金層與工件基體呈冶金結(jié)合態(tài)，結(jié)合強(qiáng)度高。噴焊熔覆速度快，稀釋率低。噴焊層組織致密，成型美觀：堆焊過程易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化?？稍阡P蝕及油污的金屬零件表面不經(jīng)復(fù)雜的前處理工藝，直接進(jìn)行等離子噴焊。與其他等離子噴焊相比設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，節(jié)能易操作，維修維護(hù)容易。等離子弧溫度高，能量集中，穩(wěn)定性好。可控性好。5.激光近凈成型系統(tǒng)可以分為硬件和軟件兩大部分，簡(jiǎn)述這兩部份分別包括什么。硬件系統(tǒng)主要包括激光器、數(shù)控系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)和輔助裝置（冷卻、供氣、檢測(cè)、保護(hù)裝置等），軟件系統(tǒng)主要由造型軟件、數(shù)據(jù)檢驗(yàn)與處理軟件、監(jiān)控系統(tǒng)軟件組成。第七章三維噴射打印技術(shù)一、簡(jiǎn)答1.簡(jiǎn)述噴墨式3D打印及其工作流程與特點(diǎn)。噴墨式3D打印技術(shù)是數(shù)字印刷技術(shù)的一種，它是一種特殊的無壓力、無印版、非接觸式的半色調(diào)印刷方式。其工作流程是先將計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的圖文信息輸入噴墨打印機(jī)中，再通過特殊的裝置，在計(jì)算機(jī)的控制下，利用噴嘴向承印物表面噴射墨滴，借助電荷效應(yīng)在承印物的表面直按成像，形成最終的印刷品。噴墨式3D打印結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性也高，但是，因受射流慣性的影響墨滴噴射速度慢。2.三維噴射打印技術(shù)使用的原材料主要是什么？三維噴射打印技術(shù)使用的原材料主要是粉末村料，如陶瓷、金屬、石旁、塑料粉末等。3.簡(jiǎn)述冷噴涂增材制造技術(shù)的特點(diǎn)。安全無損修復(fù)、原位修復(fù)能力、涂層強(qiáng)度提升。4.簡(jiǎn)述PolyJet聚合物噴射技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量高、精確度高、易清潔、快捷、多用途。缺點(diǎn)：需要支撐材料、耗材成本相對(duì)高、強(qiáng)度較低。5.描述氣溶股噴射打印技術(shù)的工作原理。氣溶股噴射打印技術(shù)是先通過超聲振蕩或氣流的方式將納米導(dǎo)電墨水制成氣溶股，然后通過傳輸載氣（霧化）將氣溶膠傳輸至噴墨口，最后用打印的方式將導(dǎo)電墨水印制在需要的基底上。同時(shí)，氣溶膠噴射打印系統(tǒng)會(huì)利用一束遮蓋氣體蓋在導(dǎo)電墨水的外部，來控制打印氣流的方向，保證打印的精確性。第八章薄材疊層增材制造技術(shù)一、填空1.LOM技術(shù)自（1991年）問世，得到迅速發(fā)展。2.19世紀(jì)30年代（超聲波金屬焊接技術(shù)）被偶然發(fā)現(xiàn)。3.超聲波固相增材制造過程的初始溫度是（150℃）。4.LOM模型一般由（薄片材料）和（黏結(jié)劑）兩部分組成。5.LOM技術(shù)多用（紙張）作為原材料。二、簡(jiǎn)答1.簡(jiǎn)述LOM技術(shù)及其特點(diǎn)。疊層實(shí)體制造(LaminatedObijectManufacturing)，LOM技術(shù)也被稱為分層實(shí)體制造技術(shù)。LOM技術(shù)是幾種最成熟的快速成型制造技術(shù)之一。LOM技術(shù)成型速度快，制造成本低，成型時(shí)無須特意設(shè)計(jì)支撐，材料價(jià)格也較低。LOM技術(shù)適合制造較大的工件。2.什么是超聲波固相增材制造技術(shù)？超聲波固相增材制造技術(shù)是基于“超聲波焊接”，這種傳統(tǒng)制造工藝的技術(shù)，即利用超聲波振動(dòng)所產(chǎn)生的能量讓兩個(gè)需要焊接的表面摩擦，最終形成分子間融合的一種焊接方式。而超聲波固相增材制造技術(shù)則是將這種焊接方式應(yīng)用到3D打印機(jī)上形成的一種新的3D打印工藝。3.簡(jiǎn)述超聲波固相增材制造技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：原材料水源廣泛。節(jié)省能源。與數(shù)控系統(tǒng)相結(jié)合，易實(shí)現(xiàn)三維復(fù)雜形狀零件的疊層制造和數(shù)控加工一體化，可制作形狀復(fù)雜的金屬零件，使材料結(jié)構(gòu)性能提高。缺點(diǎn)：自換能器的功率問題。數(shù)控加工精度限制了制造精度。第九章新型3d打印技術(shù)一、填空1.典型的導(dǎo)電墨水通常分為三類：（碳系）、（高分子）及（納米金屬顆粒）。2.納米銀顆粒的粒徑尺寸在納米級(jí)別，一般在（50nm）左右。3.（噴墨導(dǎo)電墨水）是DIW3D打印技術(shù)的重要元素之一。4.液態(tài)金屬通常指的是熔點(diǎn)低于（200℃）的低熔點(diǎn)合金。5.Bauer等人受（人類骨骼）的啟發(fā)使用基于雙光子聚合激光3D直寫打印技術(shù)開發(fā)了一種高強(qiáng)度輕質(zhì)材料。二、簡(jiǎn)答1.簡(jiǎn)述直接墨水書寫3D打印技術(shù)工藝流程。借助注塑或壓鑄工藝首先成型三維結(jié)構(gòu)載體，通過噴印導(dǎo)電墨水或激光活化處理在載體表面形成導(dǎo)電線路，然后經(jīng)過電鍍或化學(xué)鍍?cè)黾訉?dǎo)電線路的金屬層厚度，最后在三維結(jié)構(gòu)表面貼裝電子元件，形成將三維空間和電子功能結(jié)合在一起的立體電路。2.什么是雙光子聚合激光3D直寫打印技術(shù)？雙光子聚合(TWo-PhotonPolymerization，TPP）是物質(zhì)在發(fā)生雙光子吸收后所引發(fā)的光粢合過程?；陔p光子聚合激光3D直寫打印技術(shù)可以突破經(jīng)典光學(xué)行射的限制，制造分辨率高的納米尺度的任意形狀三維結(jié)構(gòu)。3.簡(jiǎn)述波態(tài)金屬懸浮3D打印技術(shù)的特點(diǎn)。波態(tài)金屬懸浮3D打印技術(shù)的特點(diǎn)：可成型任：藏復(fù)雜形狀的三維結(jié)構(gòu)、集打印封裝于一體、室溫制造金屬構(gòu)件、可實(shí)現(xiàn)立