增材制造中的三維模型及數據處理一、填空1.增材制造技術目前采用的數據是（STL格式）2.點云數據處理工作包括去（除噪商點）、（數據插補）、（數據平滑）、（數據精簡）、（數據分割）、（多視點云的對齊）。3.常見的通用切片軟件有（Cura）、(Simplity3D)、（RepetierHost）。4.STL文件對數據進行存儲有（ASCII格式）和（二進制格式）兩種格式。5.（切片技術）是三維打印中最重要的組成部分之一。二、簡答1.計算機輔助產品設計是指什么？計算機輔助產品設計是指以計算機軟、硬件為依托，設計師在設計過程中借助計算機參與新產品的開發研制的一種新型的現代化設計方式，它以提高效率、增強設計的科學性、提高設計的可靠性、適應信息化社會的生產方式為目的。2.GeomagicStudio提供了四個處理模塊分別是什么？掃描數據處理（Capture）、多邊形編輯(Wpp)、NURBS曲面建模(Shape）、CAD曲面建模(Fashion)。3.常見的STL文件錯誤類型有哪些？遺漏（間隙）、退化面——孤立面(OrphanSurface)、模型錯誤、法向矢景錯誤、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.（系統不發生化學反應的蒸發-凝聚法(PVD）），（氣相化學反應法(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，而是一種交聯的體形結構，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、簡答1.3D打印常用的金屬打印材料有哪些？其特點是什么？鈦合金材料：鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性好等特點而被廣泛用于制作飛機發動機的壓氣機部件，以及火箭、導彈和飛機的各種結構件。鈦合金材料抗腐蝕性能優良，生物相容性良好。不銹鋼材料：不銹鋼以其耐空氣、燕氣、水等弱腐蝕性介質和酸、破、鹽等化學浸蝕性介質的腐蝕而得到廣泛應用。鋁合金材料：具有熔點低，重最輕、負重強度大的優點。銅基合金：銅基合金具有良好的導熱導電性能，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械性能都非常優異，用其制作的零部件強度高、耐高溫。鎳基合金：鎳基合金的綜合性能良好，抗氧化、抗腐蝕能力優良。2.金屬絲生產工藝的流程是什么？生產工藝流程：盤條精整一檢驗一固溶處理一沒沾潤滑涂層一烘干一拉拔一酸洗一精整一檢驗一固溶處理一沒沾潤滑涂層一烘干-拉拔一酸洗一固溶處理一檢驗一包裝一入庫。3.金屬基復合材料主要包括什么？顆粒增強金屬基復合材料、連縷纖維增強金屬基復合材料、短纖維增強金屬基復合材料、晶須增強金展基復合材料、混雜增強金屬基復合材。第三章材料擠出打印技術一、填空1.3D打印機主要由（軟件部分）、（機械部分和電子部分構成）。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（連續碳纖維打印法）。3.打印機控制系統作為打印機的重要組成部分，主要包括（上位機）、（下位機）、（擠出控制模塊）、（運動控制模塊）及（手動控制模塊）。4.RDM掃描方式有（平行掃描）、（螺旋掃描）、（偏置掃描）及（回轉掃描）等。5.凝固過程中，由材料的收縮而產生的應力變形會影響成型件精度，其主要的原因是（熱收縮）和（分子取向的收縮）。二、簡答1.什么是FDM，其特點是什么？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-領城中應用較廣的快速成型工藝方式。FDM系統價格和技術成本低、體積小、無污染，能直接做出ABS制件，但生產效率低，精度不高，成型件表面有較明顯的條紋或者臺階效應，成型件存在各向異性的力學特點，沿豎直疊加方向的黏結強度相對較弱。2.3D打印工藝過程可分為前處理、打印及后處理三個階段，這三個階段分別包括什么？前處理階段包括成型件三維模型的構造、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構。打印階段一般都是設備根據設定的制作參數自動進行的。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中，對成型質量產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、成型時間的影響、掃描方式的影響第四章光固化增材制造技術一、填空1.通常的光固化成型系統由（數控系統）、（控制軟件）、（光學系統）、（樹脂容器）及（后固化裝置）等部分組成。2.DLP技術的加工尺寸精度可以達到（20~30Чm）。3.SLA技術成型時多采用（方向平行路徑）進行實體填充，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）和（X-Y軸掃描儀系統）。5.氫-鎘（Hc-Cd）激光器，輸出功率為（15~-50mW），輸出波長為（523nm）。二、簡答1.什么是SLA技術，其特點是什么？光固化成型，也常被稱為立體光刻成型，英文名稱為StereoLithograpby，簡稱SL，有時也被簡稱為SLA(StereoLithograpApparatus)。是最早發展起來的3D打印技術之一。SLA技術在概念設計的交流、單件小批量精密鑄造、產品模型、快速工裝模具直接面向產品的模具等。2.DLP技術與SLA技術的異同是什么？相同點：打印材料同為光敏樹脂；工作原理都是利用液態光敏樹脂在紫外光照射下固化的特性。二者本質的差別在于照射的光源：SLA技術采用激光點聚焦到液態光聚合物，而DLP技術是先對影像信號進行數字處理，然后把光投影出來固化光聚合物。由于每層固化時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打印機的工作原理。液晶顯示（LCD）光固化3D打印機的工作原理是利用液晶屏的成像原理，在計算機及顯示屏電路的驅動下，由計算機程序提供圖像信號，在液晶屏幕上出現選擇性的透明區域，紫外光透過透明區城，照射樹脂槽內的光敏村脂耗材進行曝光固化，每一層固化時間結束后，平合托板將固化部分提起，讓樹脂液體補充回流，平臺再次下降，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一、簡答1.燒結成型件經不同的后處理工藝具有什么功能？結合滲樹脂工藝，進一步提高其強度，可作為成型件及功能零件。經滲蠟后處理，可作為精鑄蠟模使用，通過熔模精密鑄造，生產金屬鑄件。2.描述SLS技術制造金屬功能件的方法。SLS技術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單一金屬粉末或金屬合金粉木，將兩種或多種熔點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，SLS直接金屬粉末成型技術所使用的金屬粉末中不含任何有機黏結劑。其中，高熔點成分稱為結構材料，成型過程中低熔點成分首先熔化并作為黏結劑得到金展功能件。間接法速度較快，精度較高，技術最成熟，應用最廣泛。3.在利用SLS技術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設備精度誤差、CAD模型切片誤差、掃描方式、粉末顆粒、環境溫度、激光功率、掃描速度、掃描間距、單層層厚等。4.簡述EBSM150-I系統的子系統分別是什么？分別是成型機構子系統、電子束掃描子系統、電子槍子系統、控制子系統、觀察檢測子系統和環境保障子系統。其中，成型機構子系統、電子束掃描子系統和控制子系統為EBSM技術的核心部分。5.簡述SLM的工藝原理。成型時先由鋪粉工具在工作臺面上鋪上一層金屬粉木材料，激光束在計算機的控制下，投照械面輪廊的信息，對制件的實心部分所在的粉木進行掃描，在高能量密度的激光作用下金屬粉末完全熔化，經冷卻凝固與前一層固體金屬發生焊合成型，原理類似于激光焊。一層完成后，工作紅帶動工作合下降一個層厚，再進行后一層的鋪粉烙化。如此術環，最終形成三維制件。第六章定向能量沉積增材制造技術一、簡答1.對自由電孤進行的壓縮作用稱為壓縮效應。壓縮效應有哪些方式？機械壓縮效應、熱收縮效應、磁收縮效應。2.簡述激光近凈成型技術及其特點。激光近凈成型技術是一種迅猛發展的數字化離散堆積增材制造技術，是一種以激光為能量源，采取預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。激光近凈成型技術結合了激光熔發技術和快速成型技術的優勢，可以對傳統工業中難以加工的復雜零件直接成型。3.簡述電子束熔絲沉積快速制造技術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.簡述等離子熔覆制造技術的工藝特點。噴焊熔覆合金層與工件基體呈冶金結合態，結合強度高。噴焊熔覆速度快，稀釋率低。噴焊層組織致密，成型美觀：堆焊過程易實現機械化、自動化。可在銹蝕及油污的金屬零件表面不經復雜的前處理工藝，直接進行等離子噴焊。與其他等離子噴焊相比設備構造簡單，節能易操作，維修維護容易。等離子弧溫度高，能量集中，穩定性好。可控性好。5.激光近凈成型系統可以分為硬件和軟件兩大部分，簡述這兩部份分別包括什么。硬件系統主要包括激光器、數控系統、送粉系統和輔助裝置（冷卻、供氣、檢測、保護裝置等），軟件系統主要由造型軟件、數據檢驗與處理軟件、監控系統軟件組成。第七章三維噴射打印技術一、簡答1.簡述噴墨式3D打印及其工作流程與特點。噴墨式3D打印技術是數字印刷技術的一種，它是一種特殊的無壓力、無印版、非接觸式的半色調印刷方式。其工作流程是先將計算機存儲的圖文信息輸入噴墨打印機中，再通過特殊的裝置，在計算機的控制下，利用噴嘴向承印物表面噴射墨滴，借助電荷效應在承印物的表面直按成像，形成最終的印刷品。噴墨式3D打印結構簡單，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使用的原材料主要是什么？三維噴射打印技術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.簡述冷噴涂增材制造技術的特點。安全無損修復、原位修復能力、涂層強度提升。4.簡述PolyJet聚合物噴射技術的優缺點。優點：質量高、精確度高、易清潔、快捷、多用途。缺點：需要支撐材料、耗材成本相對高、強度較低。5.描述氣溶股噴射打印技術的工作原理。氣溶股噴射打印技術是先通過超聲振蕩或氣流的方式將納米導電墨水制成氣溶股，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電墨水印制在需要的基底上。同時，氣溶膠噴射打印系統會利用一束遮蓋氣體蓋在導電墨水的外部，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一、填空1.LOM技術自（1991年）問世，得到迅速發展。2.19世紀30年代（超聲波金屬焊接技術）被偶然發現。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（黏結劑）兩部分組成。5.LOM技術多用（紙張）作為原材料。二、簡答1.簡述LOM技術及其特點。疊層實體制造(LaminatedObijectManufacturing)，LOM技術也被稱為分層實體制造技術。LOM技術是幾種最成熟的快速成型制造技術之一。LOM技術成型速度快，制造成本低，成型時無須特意設計支撐，材料價格也較低。LOM技術適合制造較大的工件。2.什么是超聲波固相增材制造技術？超聲波固相增材制造技術是基于“超聲波焊接”，這種傳統制造工藝的技術，即利用超聲波振動所產生的能量讓兩個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則是將這種焊接方式應用到3D打印機上形成的一種新的3D打印工藝。3.簡述超聲波固相增材制造技術的優缺點。優點：原材料水源廣泛。節省能源。與數控系統相結合，易實現三維復雜形狀零件的疊層制造和數控加工一體化，可制作形狀復雜的金屬零件，使材料結構性能提高。缺點：自換能器的功率問題。數控加工精度限制了制造精度。第九章新型3d打印技術一、填空1.典型的導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別，一般在（50nm）左右。3.（噴墨導電墨水）是DIW3D打印技術的重要元素之一。4.液態金屬通常指的是熔點低于（200℃）的低熔點合金。5.Bauer等人受（人類骨骼）的啟發使用基于雙光子聚合激光3D直寫打印技術開發了一種高強度輕質材料。二、簡答1.簡述直接墨水書寫3D打印技術工藝流程。借助注塑或壓鑄工藝首先成型三維結構載體，通過噴印導電墨水或激光活化處理在載體表面形成導電線路，然后經過電鍍或化學鍍增加導電線路的金屬層厚度，最后在三維結構表面貼裝電子元件，形成將三維空間和電子功能結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？雙光子聚合(TWo-PhotonPolymerization，TPP）是物質在發生雙光子吸收后所引發的光粢合過程。基于雙光子聚合激光3D直寫打印技術可以突破經典光學行射的限制，制造分辨率高的納米尺度的任意形狀三維結構。3.簡述波態金屬懸浮3D打印技術的特點。波態金屬懸浮3D打印技術的特點：可成型任：藏復雜形狀的三維結構、集打印封裝于一體、室溫制造金屬構件、可實現立