Разработка и исследование процесса послойного лазерного синтеза армированных объемных изделий

• Автор: Вальтер, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Юрга
• Количество страниц: 174 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1 Аналитический обзор
1.1 Классификация методов формообразования
1.2 Терминология в области аддитивного формообразования
1.3 Классификация методов аддитивного формообразования
1.4 Техническая реализация методов формообразования послойным синтезом
1.4.1 Стереолитография
1.4.2 Селективное лазерное спекание
1.4.3 Характеристики современных установок послойного синтеза и сферы их применения
1.5 Структура технологического процесса послойного синтеза
1.5.1 Этап подготовки цифровой модели изделия
1.5.2 Этап подготовки процесса послойного синтеза
1.5.3 Этап формирования изделий
1.6 Характерные черты, преимущества и проблемы послойного синтеза
1.7 Обобщенный анализ исследований в области послойного лазерного спекания порошков
1.8 Подходы к повышению производительности и снижению энергоемкости процессов послойного синтеза
1.8.1 Формирование изделий с адаптивной толщиной слоя
1.8.2 Формирование изделий с аппроксимацией высших порядков
1.8.3 Разнонаправленное рассечение
1.9 Цель и задачи исследований
Глава 2 Сущность процесса послойного лазерного синтеза
армированных объемных изделий
2.1 Послойный синтез армированных объемных изделий
2.1.1 Схемы подачи порошка в рабочую зону в технологиях послойного лазерного спекания
2.1.2 Схема процесса послойного синтеза армированных объемных изделий
2.2 Суспензия как технологическая среда послойного синтеза изделий
2.3 Требования к дисперсионной среде суспензий
2.4 Порошки для использования в качестве дисперсной фазы технологической среды
2.5 Соотношение между дисперсионной средой и дисперсной фазой в слоях технологической среды
2.5.1 Случай седиментационной устойчивости
2.5.2 Случай седиментационной неустойчивости
2.6 Теплофизические свойства суспензий
2.7 Выводы по главе
Глава 3 Моделирование тепловых полей при послойном спекании
суспензий
3.1 Тепловое воздействие лазерного излучения на материалы
3.2 Модель квазистационарного теплового поля для подвижного источника тепла
3.3 Вычисление геометрических характеристик спекаемой области..
3.4 Производительность и энергоемкость спекания отдельных треков
3.5 Выводы по главе
Глава 4 Экспериментальные исследования процесса послойного
лазерного синтеза армированных объемных изделий
4.1 Экспериментальный стенд для исследования процесса послойного лазерного синтеза армированных изделий
4.2 Спекание единичных треков
4.3 Оценка адекватности модели квазистационарного теплового поля

4.4 Спекание единичных слоев
4.4.1 Методика эксперимента и результаты
4.4.2 Математическая модель зависимости вероятности получения бездефектных слоев от коэффициента перекрытия
4.4.3 Результаты моделирования
4.5 Спекание объемных образцов
4.6 Получение образцов армированных изделий
4.7 Влияние предшествующей механической обработки армирующего элемента на качество его соединения со сформированными слоями
4.7.1 Подготовка армированных образцов для испытаний
4.7.2 Испытания по определению прочности скрепления сформированных слоев с армирующим элементом
4.7.3 Обработка результатов испытаний
4.8 Выводы по главе
Глава 5 Характеристики послойного синтеза армированных
объемных изделий
5.1 Структура и программное обеспечение процесса послойного синтеза армированных объемных изделий
5.2 Оценка производительности формообразования послойным лазерным синтезом армированных объемных изделий
5.3 Оценка энергоемкости процесса послойного лазерного синтеза армированных объемных изделий
5.4 Выводы по главе
Общие выводы
Список литературы
Приложение 1 Листинги функций системы МАТГАВ для расчета
температурных полей и геометрических характеристик спекаемой области
Приложение 2 Протокол измерений высоты Ь и ширины Ь треков и
1.8 Подходы к повышению производительности и снижению энергоемкости процессов послойного синтеза
Одним из наиболее важных направлений развития технологий послойного. синтеза является разработка методов повышения
производительности и снижения энергоемкости процессов послойного, синтеза. Производительность ПС зависит от скорости формирования отдельных слоев и от их количества. В соответствии с этим можно выделить две группы подходов к повышению производительности:
1. Повышение скорости формирования слоев;
2. Уменьшение количества формируемых слоев (увеличение их толщины).
Первая группа подходов в целом основана на совершенствовании техники послойного синтеза и реализуется посредством таких решений как:
1. Увеличение скоростей воздействия на строительный материал, например, увеличение скорости сканирования поверхности порошка лазером при CJIC;
2. Реализация параллельного использования нескольких источников воздействия, например, использование двух лазеров в установках EOSINT Р 700 фирмы EOS GmbH (Германия) [72];
3. Замена схемы построчного (line-wise) формирования на послойную (layer-wise) (см. [47]), как, например, в технологии Selective Inhibition of Sintering (SIS) [87,91].
Подобные подходы имеют определенные ограничения, связанные с объективными техническими сложностями и с экономической обоснованностью усложнения конструкции установок послойного синтеза.
Повышение производительности послойного синтеза путем уменьшения количества формируемых слоев вступает в противоречие с