增材制造综合应用技术教材大纲

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放射性肾病的诊断
• 病因 • 发病机制 • 临床表现 • 诊断
放射性肾病（radiation nephropathy）是 由于肾脏暴露于大剂量的放射线后出现缓慢 进展的非炎症性的肾脏疾病。临床上表现有 蛋白尿、镜下血尿、水肿、氮质血症、高血 压和程度不等的贫血。放射性损伤的程度与 组织接受放射线剂量及放射线的性质有关。
发病机理
• 放射性诱导的损伤涉及肾小球，肾小管， 和肾间质细胞之间复杂和动态的相互反应， 通过自分泌和旁分泌的作用产生生物性介 质，通过相应的靶点介导肾单位的损伤和 修补。
发病机理
• 肾小球毛细血管内皮损伤是放射性肾损伤 的重要机理，射线诱发内皮细胞释放一系 列的趋化因子，通过抑制纤维蛋白介导的 基质降解，促进肾纤维化的形成。 内皮细胞损伤---前列腺素Ⅰ2产生减少---血 管性血友病因子释放增高---高凝状态---肾 小球毛细血管和肾小动脉栓塞
• 王华明利用增材制造技术生产的飞机次承力结构 件,几十公斤,成本120万.
• 外国记者John Newman 报道，中国用于增材制造 的国防研发费用约在8000万美元。
增材制造技术生产的家用金属用具成本是传 统生产成本的1000倍。
为什么增材制造航空零部件还能 降低成本
传统方法制造航空结构件：
1.开模具费用昂贵。一个很小的零件，宝钢做一套 等温锻造模具，费用7000万，每一个零件的模具 分摊费就是几十万。
商用级3D打印机
• 打印材料：树脂、金属、石 膏、尼龙、玻璃等。
• 特点：结构复杂、精度高、 物品表面质量好、基本不考 虑力学性能。
• 分层厚度：0.1mm-0.5mm • 市场范围：市场20%的3D打
印机属于商用级。

《增材制造实训技术》专业课程建设内容《增材制造实训技术》课程内容第一部分：《增材制造实训技术》课程教学大纲 (4)一、课程介绍 (4)二、课程教学总体安排 (5)（一）学时分配建议表（课程安排） (5)（二）推荐教材及参考书目（课程选书） (5)（三）课程考核方式 (5)三、教学内容和基本要求 (6)四、课程设计与要求 (9)五、实验要求 (9)第二部分：《增材制造实训技术》课程教案 (13)第三部分：《增材制造实训技术》课程教学进度计划表 (18)第四部分：《增材制造实训技术》课程实验教学大纲 (19)一、课程介绍 (19)二、实验教学目的及要求 (19)三、实验项目设置表 (20)四、推荐教材及参考书目（课程选书或自编） (25)五、单项实验的内容和要求 (25)第五部分：《增材制造实训技术》课程考试大纲模板 (28)一、考试要求 (28)二、考试范围与内容： (28)三、命题指导思想： (28)四、试卷结构 (28)（一）考试时间要求: 120分钟 (28)（二）考试满分分值：100分 (28)（三）题型结构 (28)（四）参考书目 (28)五、考试试题 (28)第六部分：教材《增材制造实训技术》 (30)第七部分：课件 (33)第八部分：视频录课 (34)第一部分：《增材制造实训技术》课程教学大纲课程代码：课程英文名称：Additive Manufacturing Training Technology课程类型：必修适用专业：机械设计制造及自动化，智能制造等相关专业学分： 3 总学时：56学时讲课学时：20 实验学时：36 上机学时：0适用学期：大学三年级下学期先修课程要求: 机械原理、机械设计、CAD/CAM 适用对象：本教材可作为相关专业本科生实训教材，也可作为相关企业、培训机构等培训教材一、课程介绍通过本课程的学习使学生了解增材制造主要工艺原理、增材制造主要工艺实训操作。

使学生掌握增材制造建模方法及模型分析技术，了解常用的塑料3D打印技术、金属增材制造技术、及复合材料加工方法，使学生具备下列能力：1、能够准确理解增材制造模型设计及分析方法；2、能够具备基本的塑料增材成型方法操作常识：熔融挤压成型法、材料喷射成型法；3、能够具备基本的金属材料增材成型方法操作常识：激光选区熔化成型、定向能量沉积成型；4、能够了解基本的其他材料增材成型方法操作：复合材料成型过程，电子线路板增材成型过程等；5、能够运用增材制造基本知识和解决增材制造中的技术问题。

（2）激光功率 ①由于激光具有方向性，热量沿激光方向传播，当激光功率增大，在宽度方 向上会将更多的粉末烧结在一起。因此，尺寸误差沿正方向增大，厚度方向 的尺寸误差增大趋势要比长宽方向大。
②在激光功率增大时，烧结件强度也会随着增大。当激光功率比较低时，粉 末颗粒只是边缘熔化而黏结在一起，颗粒之间存在大量间隙，使得强度不会 很高；但是激光功率过大会加剧因热收缩而导致的制件翘曲变形。
平面，相邻两道扫描线的合理搭接是必不可少的。一般来说，搭接率高的层 面质量优于搭接率低的层面质量。随着搭接率的增加，能量密度增加，表面 粗糙度值增大，表面质量下降。
5.1 增材制造材料的工艺参数
（2）扫描路径 扫描路径是指零件每层内部的填充方式。扫描路径将影响层面质量。采
用先扫描零件的长边的方式，前几条线形成的层面质量较好，但随着扫描的 进行，由于真空中散热条件较差，热量累积严重，因此导致熔池过热沸腾， 金属小液滴飞溅而出，冷却后形成小球落在未扫描的粉层上，从而影响了层 面的表面质量。在电子束扫描过程中，如果先扫描短边会使热量的积累更加 严重，层面的后半部分由于金属小球的“污染”，因此质量更差。
5.1 增材制造材料的工艺参数
（2）铺放压力 即压辊加载于预浸丝上的压力，可以将单位宽度的预浸丝所受压力载荷
大小作为铺放压力。铺放压力选择太小会导致树脂面积变化率太小，树脂扩 散不充分，此时预浸丝与基底的粘结性不足、贴合状态不佳；而选择铺放压 力过大会导致预浸丝横向变形程度加大。
（3）铺放速率 直接决定载荷作用时间，铺放速率过大将导致载荷作用时间过短，树脂扩
5.2 增材制造零件的微观结构特性
（3）纹理的变化条件 纹理的变化可通过改变增长条件来实现，例如改变层与层之间扫描图
案的旋转方式。研究人员通过改变扫描速度和激光功率，使平面上蜂窝状 结晶和混合凝固模式之间产生变化，形成了图5-4所示的结构，这种结构 肉眼是不可见的，一般可通过晶体取向的电子反向散射衍射（EBSD）成像 得到。如图5-5所示为通过调节工艺参数对局部纹理的控制图。

第一节 增材制造在航空工业中的应用
如图7-5所示，由空客公司提出 的利用增材制造技术来打造概 念飞机。据悉，要想利用3D打 印飞机，需要一台大小如同飞 机库房一样的3D打印机方可完 成，至少这台3D打印机约为 80m×80m的规格才可以实现打 印要求。
图7-5 3D打印概念飞机
图7-6 3D打印的导弹模型
德国Fraunhofer研究所于1995年提出
SLM技术，2002年该研究所在SLM技术取得
实质性的突破。国际各大航空航天企业将
可制备精密复杂金属构件的SLM列为首要
发展技术之一。NASA，波音公司，GE公司
等均大量发展运用增材制造技术。
图7-1 采用SLM技术制造的发动机喷油嘴
第一节 增材制造在航空工业中的应用
（a）虚拟电子钻和截骨平面 （b）截骨后的模拟图 图7-11 打印技术构建三维立体模型拟定手术方案
第三节 增材制造在生物医学中的应用
❖7.3.2 定制植入物和假体
（1）器官3D打印
图7-12 3D打印的仿生耳 利用3D打印技术制造生物器官，只要将支架材料、细胞、细胞所需营养、药 物等重要的化学成分在合理的位置和时间同时传递，就可形成生物器官。 国外的很多研究团队也进行了相关的实验和研究。已有研究团队采用生物细 胞结构和纳米电子元素，以水凝胶作为基质，根据人耳的解剖形状，利用3D打印 技术制作出了仿生耳，能实现听觉，甚至能听立体声音乐，例如图7-12所示，为 3D打印的仿生耳。为了制造复杂的器官，必须保证器官的正常供血，这就需要一 个三维树状的血管网络。
在新车开发过程中，通常通过制作小比例模型，用来模拟汽车造型的实际 效果，供设计人员和决策者评审与确定。通常模型比例为1：4或1：5，经审定 后再制作1：1的大模型，继而进行各项试验测试。在1：1模型的基础上，可以 用增材制造技术制作和安装车灯、座椅、方向盘和轮胎等汽车零部件。