金属增材制造若干关键力学问题研究进展

廉艳平 王潘 丁 高 杰 刘继凯 李取浩 刘长猛 贺小帆 高 亮 李 好 雷红帅 李会民 肖登宝 郭 旭 方岱宁

1 北京理工大学先进结构技术研究院,北京 100081

2 华中科技大学航空航天学院,武汉 430074

3 山东大学机械工程学院,济南 250100

4 北京理工大学机械与车辆工程学院,北京 100081

5 北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京 100191

6 华中科技大学机械科学与工程学院,武汉 430074

7 大连理工大学运载工程与力学学部,辽宁 116023

1 引言

增材制造(additive manufacturing,AM)是近30 多年发展起来的一种具有变革性的先进数字化制造技术.与传统减材制造(切削、磨削等)和等材制造(铸造、锻压等)加工材料方式的本质不同,增材制造依据三维CAD 设计数据,通过光源或高能热源等将离散材料(粉材、丝材等)逐层累加制造实体构件,是一种自下而上叠加材料成形的“自由制造”过程(王华明 2014,李涤尘等2015).自20 世纪80 年代逐步发展过程中,增材制造也因其工艺特性被称为“材料累加制造”(material increase manufacturing)、“快速成形”(rapid prototyping)、“分层制造”(layered manufacturing)、“实体自由制造”(solid freeform fabrication)、“3D 打印”(3D printing)等(魏青松等2016).AM 在材料性能局部调控、复杂结构零件快速制造、设计制造一体化、个性化定制、高附加值产品制造等方面具有独特的优势,从而保障了多材料多尺度结构拓扑优化构型的可制造性,是分离式设计制造向数字化设计制造一体化转变的有效实现手段之一,在航空、航天、交通和核电等领域有巨大的应用空间和广阔的发展前景.

目前,AM 受到了工业界和学术界的广泛关注和高度重视,各国政府也相继制……