留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

金属零件自动超轻结构化设计及激光增材制造

吴伟辉 肖冬明 毛星

吴伟辉, 肖冬明, 毛星. 金属零件自动超轻结构化设计及激光增材制造[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1106009-1106009(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1106009
引用本文: 吴伟辉, 肖冬明, 毛星. 金属零件自动超轻结构化设计及激光增材制造[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1106009-1106009(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1106009
Wu Weihui, Xiao Dongming, Mao Xing. Automatic design and laser additive manufacturing of supe-light structure of metal part[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(11): 1106009-1106009(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1106009
Citation: Wu Weihui, Xiao Dongming, Mao Xing. Automatic design and laser additive manufacturing of supe-light structure of metal part[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(11): 1106009-1106009(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1106009

金属零件自动超轻结构化设计及激光增材制造

doi: 10.3788/IRLA201645.1106009
基金项目: 

国家自然科学基金(51405156);广东省高等学校优秀青年教师培养计划(Yq2013149);广东高校优秀青年创新人才培养计划(2013LYM_0083)

详细信息
    作者简介:

    吴伟辉(1979-),男,副教授,博士,主要从事激光增材制造方面的研究。Email:wuweihui_068@163.com

  • 中图分类号: TH122;TG665

Automatic design and laser additive manufacturing of supe-light structure of metal part

  • 摘要: 为解决金属超轻结构零件设计技术复杂、设计周期长、难添加蒙皮进行增材制造等难题,提出一种基于激光选区熔化增材制造工艺的金属零件自动超轻结构化设计方法:根据激光选区熔化工艺特点,编制程序将原始零件CAD模型自动转化为设定孔隙率的带蒙皮类蜂窝状超轻结构零件模型,且其数据可直接驱动设备实现零件增材制造。研究了带蒙皮超轻结构的构造形式及设计方法;探讨了合适的成型棱长及合理蒙皮结构形式;成功实现复杂零件自动带蒙皮超轻结构化设计及增材制造,所得零件孔隙率误差2.79%,表明能较准确按预期减重。该方法能根据原始零件CAD模型自动、快速地构建带蒙皮金属超轻结构零件模型,大大减轻该类零件设计负担及提高其实用性。
  • [1] Yan Jun. Multiscale analysis and concurrent optimization for ultra-light metal structures and materials[D]. Dalian:Dalian University of Technology, 2007:1-5. (in Chinese)阎军. 超轻金属结构与材料性能多尺度分析与协同优化设计[D]. 大连:大连理工大学, 2007:1-5.
    [2] Yang Yongqiang, Wu Weihui. Manufacturing changes design-3D printing direct manufacturing technology[M]. Beijing:China Science and Technology Press, 2014:20-21. (in Chinese)杨永强, 吴伟辉. 制造改变设计-3D打印直接制造技术[M]. 北京:中国科学技术出版社, 2014:20-108.
    [3] Wehmoller M, Warnke T P H. Implant design and production a new approach by selective laser melting[J]. International Congress Series, 2005, 12(81):690-695.
    [4] Rehme O, Emmelmann C. Rapid manufacturing of lattice structures with selective laser melting[C]//Proceedings of SPIE, Laser-based Micropackaging, 2006:1-12.
    [5] Yadroitsev I, Shishkovsky I, Bertrand P, et al. Manufacturing of fine-structured 3D porous filter elements by selective laser melting[J]. Applied Surface Science, 2009, 255(10):5523-5527.
    [6] Van Bael S, Kerckhofs G, Moesen M, et al. Micro-CT-based improvement of geometrical and mechanical controllability of selective laser melted Ti6A14V porous structures[J]. Materials Science and Engineering A, 2011, 528(24):7423-7431.
    [7] Sun Jianfeng. Research on fabrication and forming mechanism of controllable porous structure of ti6a14v based on selective laser melting[D]. Guangzhou:South China University of Technology, 2013:70-78. (in Chinese)孙健峰. 激光选区熔化Ti6Al4V可控多孔结构制备及机理研究[D]. 广州:华南理工大学, 2013:70-78.
    [8] Smith M, Guan Z, Cantwell W J. Finite element modeling of the compressive response of lattice structures manufactured using the selective laser melting technique[J]. International Journal of Mechanical Sciences, 2013, 67(10):28-41.
    [9] Xiao Dongming. Modeling of porous structure of implants and direct manufacturing by selective laser melting[D]. Guangzhou:South China University of Technology, 2013:30-45. (in Chinese)肖冬明. 面向植入体的多孔结构建模及激光选区熔化直接制造研究[D]. 广州:华南理工大学, 2013:30-45.
    [10] Lorna J. Gibson, Michael F. Ashby. Cellular solids:structure and properties[M]. 2nd ed. Cambridge:Cambridge University Press, 1999:20-47.
    [11] Zhang Sheng. Research on the forming processes and properties in selective laser melting of medical alloy powders[D]. Wuhan:Huazhong University of Science and Technology:90-100. (in Chinese)张升. 医用合金粉末激光选区熔化成形工艺与性能研究[D]. 武汉:华中科技大学, 2014:90-100.
    [12] Wu Weihui, Yang Yongqiang, He Xingrong, et al. All--digital rapid design and manufacture of metal customized surgical guide plate[J]. Opt Precision Eng, 2010, 18(5):1135-1143. (in Chinese)吴伟辉, 杨永强, 何兴容, 等. 金属质个性化手术模板的全数字化快速设计及制造[J]. 光学精密工程, 2010, 18(5):1135-1143.
    [13] Wang Di, Liu Ruicheng, Yang Yongqiang. Clearance design and process optimization of non-assembly mechanisms fabricated by selective laser melting[J]. Chinese J Lasers, 2014, 41(2):0203004. (in Chinese)王迪, 刘睿诚, 杨永强. 激光选区熔化成型免组装机构间隙设计及工艺优化[J]. 中国激光, 2014, 41(2):0203004.
    [14] Kruth J P, Deckers J, Yasa E. Experimental investigation of laser surface remelting for the improvement of selective laser melting process[C]//14th European Forum on Rapid Prototyping, 2009:321-332.
    [15] Yasa E, Kruth J P. Microstructural investigation of selective laser melting 316L stainless steel parts exposed to laser re-melting[J]. Procedia Engineering, 2011, 19(11):389-395.
  • [1] 蔡家轩, 石拓, 石世宏, 张荣伟, 刘广, 王宇, 庄锐.  变截面薄壁空心弯扭结构件激光熔化沉积成形工艺与精度研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220436-1-20220436-12. doi: 10.3788/IRLA20220436
    [2] 王素琴, 陈太钦, 张峰, 石敏, 朱登明.  面向复杂机械零件形貌测量的高精度三维重建方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210730-1-20210730-11. doi: 10.3788/IRLA20210730
    [3] 宋栓军, 邱成鸿, 徐微, 任晓飞, 张安莉.  红外热像下激光熔丝成形过程冷却速率实时监测 . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220074-1-20220074-9. doi: 10.3788/IRLA20220074
    [4] 张亚平, 张绍裕, 刘炼, 舒恂, 孔金丞, 徐世春, 徐冬梅, 龚晓丹, 邱杰.  零件表面钝化处理对杜瓦放气率的影响 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20200321-1-20200321-6. doi: 10.3788/IRLA20200321
    [5] 曾寿金, 吴启锐, 叶建华.  选区激光熔化成型316L不锈钢多孔结构的力学性能 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190523-1-20190523-9. doi: 10.3788/IRLA20190523
    [6] 刘奉昌, 李威, 董吉洪, 赵伟国, 赵海波, 李晓波.  深空探测相机超轻主支撑结构优化设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1214003-1214003(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1214003
    [7] 严惠, 王霄, 梁绘昕, 田宗军, 谢德巧, 徐国建.  选区顺序对激光直接制造TC4残余应力及变形的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 242002-0242002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0242002
    [8] 李晓捷, 王佳, 耿磊, 叶琨.  边缘恢复的大尺寸平面零件测量方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 417006-0417006(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0417006
    [9] 徐滨士, 董世运, 门平, 闫世兴.  激光增材制造成形合金钢件质量特征及其检测评价技术现状(特邀) . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 401001-0401001(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0401001
    [10] 张国庆, 李晋, 李俊鑫, 张成光, 王安民.  热处理对激光选区熔化成型CoCrMo合金性能影响研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 106004-0106004(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0106004
    [11] 朱进前, 凌泽民, 杜发瑞, 丁雪萍, 李慧敏.  激光熔丝增材制造温度场的红外热像监测 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 604002-0604002(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0604002
    [12] 黄勇, 孙文磊, 陈影.  激光熔覆再制造复杂轴类零件的轨迹规划 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 506005-0506005(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0506005
    [13] 杜道中, 刘婷婷, 廖文和, 张长东, 张凯.  激光选区熔化熔池光强监测系统设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1206002-1206002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1206002
    [14] 耿磊, 叶琨, 肖志涛, 李月龙, 邱玲.  上下边缘区分的平面钣金零件尺寸测量方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 617010-0617010(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0617010
    [15] 樊超楠, 刘巍, 刘阳, 王灵丽, 贾振元.  激光辅助的大型回转类零件直径实时测量方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1106006-1106006(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1106006
    [16] 肖志涛, 朱莎莎, 耿磊, 李月龙, 刘文超, 叶琨.  深度约束的零件尺寸测量系统标定方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2831-2836.
    [17] 蒋帅, 李怀学, 石志强, 王玉岱, 黄柏颖, 周永强.  热等静压对激光直接沉积Ti60 合金组织与拉伸性能的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 107-111.
    [18] 肖冬明, 何宽芳, 王迪.  基于多层有限元模型的激光选区熔化多层瞬态温度场演化规律研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2672-2678.
    [19] 唐淑君, 刘洪喜, 张晓伟, 王传琦, 蔡川雄, 蒋业华.  H13钢表面激光选区熔覆Ni-Al金属间化合物涂层的组织与性能 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1621-1626.
    [20] 任维彬, 董世运, 徐滨士, 王玉江, 闫世兴, 方金祥.  FV520(B)钢叶片模拟件激光再制造成形试验分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3303-3308.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  377
  • HTML全文浏览量:  42
  • PDF下载量:  211
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-24
  • 修回日期:  2016-04-27
  • 刊出日期:  2016-11-25

金属零件自动超轻结构化设计及激光增材制造

doi: 10.3788/IRLA201645.1106009
    作者简介:

    吴伟辉(1979-),男,副教授,博士,主要从事激光增材制造方面的研究。Email:wuweihui_068@163.com

基金项目:

国家自然科学基金(51405156);广东省高等学校优秀青年教师培养计划(Yq2013149);广东高校优秀青年创新人才培养计划(2013LYM_0083)

  • 中图分类号: TH122;TG665

摘要: 为解决金属超轻结构零件设计技术复杂、设计周期长、难添加蒙皮进行增材制造等难题,提出一种基于激光选区熔化增材制造工艺的金属零件自动超轻结构化设计方法:根据激光选区熔化工艺特点,编制程序将原始零件CAD模型自动转化为设定孔隙率的带蒙皮类蜂窝状超轻结构零件模型,且其数据可直接驱动设备实现零件增材制造。研究了带蒙皮超轻结构的构造形式及设计方法;探讨了合适的成型棱长及合理蒙皮结构形式;成功实现复杂零件自动带蒙皮超轻结构化设计及增材制造,所得零件孔隙率误差2.79%,表明能较准确按预期减重。该方法能根据原始零件CAD模型自动、快速地构建带蒙皮金属超轻结构零件模型,大大减轻该类零件设计负担及提高其实用性。

English Abstract

参考文献 (15)

目录

    /

    返回文章
    返回