热转印加工技术的优缺点是什么

第一篇：热转印加工技术的优缺点是什么

热转印加工技术的优缺点是什么？

在特种印刷行业当中，热转印加工能够取得如此强烈的市场反馈一切尽在预料之中，因为该机具备了以下优点：

一、印刷步骤异常简单

——它无需制版、晒版、重复套色的步骤，无需丝网印刷和热转印方式所需要的各式型号的工具、材料。采用万能打印机，只需要另外准备一台普通电脑。一个操 机人员就可以完全独立的进行印刷操作，省人力物力，并且方式简单，立等可取，对操机人员的经验要求低，只要了解简单的图片处理软件就可以了。

二、不会造成材质的损坏

——它不仅可以印刷在质地坚韧的水晶、石材、金属、玻璃等材质上，而且可以印刷在质地松软的皮革、布料、棉质等物料上；它可以印刷在无机物上，也可以印刷在成分复杂，变化多端的有机物上。对材质有了更多更好的兼容，使用春之晖数喷直印机避免了丝网印刷、水转印选材质的问题，也避免了热转印对皮革、布料、棉料等有机物材质的破坏问题。它迎合了市场多元化的需求，能更好的为用户提供更为全面的生产服务。

三、印刷位置准确

避免了手工印刷所遇到的位置偏移的问题

——万能打印机不再沿用传统的印刷模式和方法，不再是过去简单的人工操作和手艺印刷，它与技术含量较高的电脑合成以及自控技术进行了更好的有机结合，可以非常精确的对准需印刷的区域和位置，避免了手工印刷所遇到的位置偏移的问题。由于它是一次性进行多色印刷，也不会存在套色对位的问题。这些优势还可以和雕刻、蚀刻进行非常有效的结合，在雕刻的区域印刷出漂亮的画面，或者印刷后进行精确的蚀刻等，在雕刻行业中也能取得好的突破。

四、非常适合需要颜色过渡的图片印刷

——传统的印刷方式，如丝印无法根据图片做到所有颜色的过渡，所以丝印出来的效果会颜色界限分明，在两种色彩中间，很难根据画面本身而体现颜色过渡。但是很多产品都需要印刷商标、标识类等高精度、高复杂度的图案，礼品、工艺品行业应用就更加广泛。万能打印机能非常完美的满足该需求，充分体现出了强大的市场潜力。突破了丝网印刷，热转印等印刷方式带来的瓶颈，为客户找到了新的利润增长点。

五、适合更多生僻行业的专业运用

——万能打印机可以随时更改印刷的内容，改变印刷的效果，可以进行一对一的数字列印，而无制版的繁冗，很多产品后面的金属铭牌上有产品编码，且每组编码对应每一台产品；又例如工厂员工的工号胸牌以及工作证，也可以根据一对一的数字进行列印，还可加入头像照片等。制作程序简单，而且成本低廉。

六、适合多元材质的印刷

——就目前印刷行业来讲，存在比较专业的行业区分，比如皮革行业传统的印刷：丝网印刷颜色单

一、过渡色简单的；大型皮革印花机成本昂贵、对材质要求高；热转印会破坏材质。水晶行业传统的印刷方式是水晶贴膜工艺。有机玻璃行业则是网印，金属行业则比较多采用热转印等。所以一旦拥有了万能打印机，你就拥有了 比同行更强的竞争优势。

热转印分平面转印和曲面转印两种，平面转印仅仅能转印平面的东西，而曲面转印实现了转印的突破，实现了任何物体都可以印。美仑视界的曲面转印设备更是实现了任意规格可以定制的功能，突破了转印行业的瓶颈。

第二篇：热转印技术、经营注意事项

巴巴爸爸烫画科技热转印注意事项技术篇

热转印个性印像店需购买设备耗材：

1、电脑1台(要略懂ps图像简单处理、裁切、打印设置)

2、彩色喷墨打印机1-2台（最好是2个，一个装烫画墨印T恤，一个装热转印墨印杯子等）

（建议爱普生彩色喷墨打印机4色的 me33me3306色的 r230r270r290t50等）

改装好空连续供墨系统,不要带着任何其他墨水！打印机最高打印分辨率在5440dip以上的，不要买其他品牌型号的！

3、多功能7合一热转印机1台（能印杯子、盘子、帽子、瓷砖、鼠标垫、拼图、抱枕、t恤、金属板、珠光板等，性价比高）

或者单独的烤杯机、烫画机、烤帽机、烤盘机各一台等（单独的机器效率高，使用比多合一简单，烫画功能强大，价格偏贵）

4、热转印墨水一套和烫画墨一套（根据打印机是4色或者6色

来选择）

5、彩喷纸和热升华纸、浅色纸深色纸 等各1包

6、杯子、抱枕、拼图、t恤、鼠标垫等热转印原材料一宗

以上各种设备耗材的数量 均根据个人自身实际情况来选择！

一、个性杯印像

1、彩色喷墨打印纸或热升华纸（升华纸打印完要晾干再印）

2、热转印墨水(必须)

3、图像大小为高度8.5*宽18-20厘米（根据具体杯子，图像大小自己

调节）

4、华氏初始220高温330度。倒计时30秒（杯子一开始放入）

5、将图打印反图（镜像图）

6．变色杯的温度华氏初始220高温320度。倒计时30秒）

7．个性杯制作过程：

卧式烤杯机温度时间设置流程：（多功能机器也是这样设置）先打开电源

按第二个键一次 是设定初始温度设置到220度

然后再按一下第二个键 设置最高温度，设置到330度

然后再按一下第二个键设定时间 设为30秒

再按一下第二个键返回待机状态（温度时间 设置完毕关机后，下次开机印制相同的物品时不用再重复设置了）

再按一下第四个键执行刚才的设定

杯子印像制作过程：

将图纸用热转印墨水打印到彩喷纸（光滑面）或者热升华纸上（有涂层的面，纸张往哪面卷就打印哪一面，打印完要晾干）后，裁切好图纸，包裹在杯子表面（图像面对着杯子），用高温胶带固定好4个角，将杯子放入烤杯垫内，压下手柄试试压力大小调节好压力（压力不要太小，用手往下压手柄要用些力气，并且松开手以后，手柄不会自己弹起，杯子在烤杯垫里面抱紧了即可），打开烤杯机电源（事先调好温度初始220高温320 时间30秒），然后按一下执行键（第四个键），等待温度升温到最高温度后倒计时完成机器发出长蜂鸣时，取出杯

子，撕掉图纸即可，不要马上用冷水冲，以免炸裂！

备注：烤杯温度、时间都不是死的，各种机器也基本都有上下5度-10度的温差，大家也可以根据印出的杯子效果来微调自己的机器，具体如下：1，如果印出的杯子色彩很淡，或者颜色深浅不一，这是温度过低或时间过短，压力过小或者不均导致，要相应的增加温度时间压力，温度要以每次5度调节最为合适！2，如果印出的杯子色彩不错，但是图像模糊，或者粘图纸等现象，这是温度过高或时间过长压力过大导致，要适当调整！3，如果印完后杯子表面出现纸张的纹理，这是压力过大，时间过长导致，要适当调整（注：用升华纸印杯的客户一定要打印完图之后晾干再印）！

4、印制图案有疤痕，是时间过长导致。印制图案局部模糊，是压力不均匀，或者烫印区域热量分布不均匀！总而言之，印出一个完美的杯子，打印机的型号及设置、墨水的质量、纸张的选择、烤杯机时间、温度、压力、杯子涂层质量等各个方面因素缺一不可

各种印像温度时间注意事项

（请注意自己的机器是摄氏还是华氏度，摄氏度*1.8+32=华氏度）

印T恤最佳纸张墨水搭配：

非纯棉的浅色类面料（含棉量低于50%）用升华纸+热转印墨水

纯棉浅色面料或者含棉量较高的 用浅色纸+烫画墨水

深色面料用 深色纸+烫画墨水

热转印墨水也能配合浅色纸 深色纸来印T恤 只是不如烫画墨

耐洗，颜色会偏黄！

各种热转印纸的用途：

1、彩喷纸 印白杯鼠标垫

2、升华纸 印白杯 变色杯鼠标垫拼图 抱枕热转印瓷板

金属板 非纯棉类面料

3、浅色纸 印 浅色纯棉面料

4、深色纸 印深色面料

1、普通化纤布料或含棉量低的布料温度为摄氏180度华氏380度

时间45-60秒（升华纸，热转印墨水，打反图）

2、化纤抱枕温度摄氏180度，华氏370度 时间60秒（热升华 纸。

热转印墨水.打反图）

3、珠光拼图摄氏175度，华氏365度时间60秒。磁性拼图165度，华氏365度时间60秒（彩喷纸或升华纸。热转印墨水.打反图）

1、丝巾的温度为摄氏130一140度华氏300度 9一12秒（彩色喷

墨打印纸或升华纸，热转印墨水打反图）/

2、鼠标垫温度为摄氏180度华氏360度60秒（彩色喷墨纸或热升华

纸。热转印墨水，打反图）先用热转印墨水打印到升华纸的粗糙

一面，图像设计的要比鼠标垫大一点点，打印好图纸后晾干一会，这时打开烫画机电源调试一下压力，将温度设置为最高温360度

时间60秒，然后按一下第4个执行键，让其慢慢升温待温度快到

360度时将鼠标垫白面朝上放着烫画垫上，上面盖上刚刚打印好的图纸，等温度到了360度后，将上平板压下去，压紧，，等时

间倒计时完了后，机器蜂鸣时，抬起面板，拿去纸张即可

瓷砖，抱枕、金属板、珠光板、金属板。非纯棉类的衣服都是这么

印，只是时间温度不同

3、纯棉衣服印像（深色纸和浅色转印纸只是根据衣服的颜色来选择

纸张）

（1）深色纸：深色的衣服用深色转印纸为摄氏高温160度25秒

（打印正图）（或者华氏330度 20秒）

深色转印纸：打印的时候打印纸的带膜的一面（用指甲刮刮纸的一

个角即可分辨哪是打印面）,打印完晾干1分钟，然后将图片多余的白边裁掉，将刚才打印的深色纸带图像的那一面的膜完整撕下，然后把T恤平铺在烫画硅胶垫上，等温度到了150度左右（华氏

300度）时候时先压下3秒先将衣服烫平，再将刚才撕下的带图像的膜 图像正面朝上的放在衣服上，上面盖防油纸和白色棉布，（油

纸光面朝下）等温度到了160度（华氏330度）时再压下去（重压），倒计时25秒后抬起，拿掉防油纸和棉布即可。

（2）浅色纸：摄氏高温185度时间25秒或者华氏365度20秒，（打印反图，镜像图），压力最大，浅色转印纸：打印在纸的有膜的一面，打印完晾干一分钟，然后将图片多余的白边裁掉，把T恤平铺在烫画硅胶垫上，先将衣服烫平，然后将纸张图像面查下放在衣服上，等温度到了最高温度时再压下去（重压，压力一定要大），倒计时25秒后抬起，立即撕掉底纸（此为热撕纸，撕纸必须迅速）（冷撕纸是指印完后等衣服凉了后撕去底纸），印完后24小时不可水洗，洗时注意不要暴力搓洗印像区域！

（3）平面的（金属板，珠光板，钥匙扣）温度为摄氏190度60秒，瓷砖温度为180度180秒，用热转印墨水打印，使用普通喷墨打印纸，打反图，热转印类印像店开店须知注意事项指导

热转印行业是属于一个经验累积型的行业，也是近几年刚刚兴起的个性时尚印像产业，市场潜力巨大。目前国内的印象产业只是刚刚起步，很多人还不知到这是什么东西，随着热转印产业的发展，耗材的日益丰富，可以说将来是想怎么印就怎么印。想印到哪里就印到哪里，很受年轻人追捧，也是送人很好的个性礼物。

由于印像行业进入门槛较低，2000元即可开个印象店，导致跟风现象严重，有的人买回机器耗材去，没做一个月便关门大吉，所以不管做什么行业，一定要有坚定地信念和经商头脑，事前先做些市场调查，了解当地的消费状况以及同行业的其他店铺状况，做好调查，以便后期给你的产品做一个合理推广和定位打好基础！

再就是这个行业选址非常关键，如果你是想把实体店做好，最重要就是选址，商业街，大型学校附近，商业圈，公园门口，饰品店内等等一切人流量大的地方，这些地方一般租金较高，但是回报也大。千万不要选择偏僻的位置（除非你是做网店），酒香不怕巷子深的观点不适合该行业！

找好了地址后也不要以为万事大吉了，还要给你的店起一个朗朗上口的好名字，建议2-3个字如：**个性印像、***印像店等，要做好宣传，多印些宣传单、优惠卡、积分卡等在学校或者附近发放，做生意不要死板，多些小恩小惠，会使你的回头客增多，提高该店的口碑宣传。

店经营起来后，一定要懂得走出去拉业务，要学会合作，懂得借鸡下蛋，与影楼（抱枕印像、情侣杯印像销售量很大）、学校、幼儿园（给小朋友做个性印像）、中小企业（印广告杯、广告衫、广告鼠

标垫等）搞好合作，价格给他们适当优惠，薄利多销，量大了自然利润就上去了！

总而言之，想做好一个店，就要坚持用心的去做，三天打渔两天晒网只会加速店的倒闭！

印像产品定价指导：

（产品的成本价+纸张墨水+运费+电费）*3=售价

例如一个进价7元的变色杯+印一个杯子的纸张墨水成本为3-5毛+运费3毛+电费1毛=8元*3=该变色杯售价24元左右。也就是说你印个变色杯子利润就是14元左右，（当然这些不是死的，要根据你们当地的市场消费情况来决定，有的人变色杯卖40-50元还生意很好呢）其他像鼠标垫。抱枕、拼图。T恤等可以这样计算定价！

最后祝大家生意兴隆 万事如意

山东巴巴烫画科技

第三篇：浅析焊接加工的优缺点

浅析焊接加工的优缺点

焊接加工技术在机械领域中属于常见技术，但是它也同时是机械领域中最重要的部分，好的焊接加工技术决定了最根本的机械制造。焊接主要用于制造金属结构件，也可用于机器的零部件的制造。世界上一些工业发达国家，其焊接结构的年产量大约占钢产量的45%左右。焊接能得到广泛的应用是由于它具有以下优点：

1、连接性能好。可以方便地将板材、型材或铸锻件根据需要进行组合焊接，因而对于制造大型、特大型结构（如机车、桥梁、轮船、火箭等）有重要意义。同时，焊接还可以将不同形状及尺寸（板厚、直径）甚至不同材料（异种材料）连接起来，从而达到降低重量，节约材料，资源优化等目的。

2、焊接结构刚度大，整体性好。同时又容易保证气密性及水密性，所以特别适合制造高强度、大刚度的中空结构（如压力容器、管道、锅炉等）。

3、焊接方法种类多，焊接工艺适应性广。焊接生产可适应不同要求及批量的生产。另外，由于焊接规范参数的电信号容易控制，所以焊接自动化比较容易实现（如汽车制造业中广泛使用了点焊机械手、弧焊机器人等）。

当然，焊接加工也存在一些不足之处。临猗县永鑫机械制造有限公司是专业从事焊接加工的企业，拥有多年的生产经验。公司技术人员表示在焊接过程中容易发生以下几种情况：

1、焊接往往导致焊接接头组织和性能改变，如控制不当会严重影响结构件的质量。

2、焊缝及热影响区因工艺或操作不当会产生多种缺陷，使结构承载的能力下降。

3、焊接使工件产生残余应力和变形，影响产品质量。

实践表明，上述缺陷的产生及影响程度取决于材料（母材、焊材）的选用，设计和制造工艺水平等。通过优化设计，合理选材和施工，以及严格管理可以使焊接件达到很高的质量水平。

第四篇：先进加工技术

工程训练报告

先进加工技术----3D打印

学院：机械与汽车工程学院

班级：机械13--4 姓名：姜晖

学号：201301011215

先进加工技术--------3D打印

众所周知，传统的打印技术及其所配套的打印设备只能进行简单或者稍微复杂的二维平面打印。然而，随着时代的发展，特别是对于加工效率，加工精度的要求日益增长的情况下，传统的二维打印越来越力不从心，在一次次高科技革命的推动下，3D打印应运而生。

3D打印，也称为3D立体打印技术，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印技术最早出现于20世纪90年代，是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。原理方面与传统的二维打印机相同，打印盒内装有粉末等打印材料与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物的一种快速成型技术。

相对于传统打印机，3D打印机所用原理基本相同，但是所用的原料并不相同，传统打印机所用的材料是墨粉和各种纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，当打印机与电脑连接后，在电脑进行控制下，按照设计人员设定的三维立体模型，将原材料一层一层叠加起来，将计算机的立体模型变为一个实实在在的立体产品。

3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。

介绍了3D打印技术，就不得不介绍3D打印的工作过程.3D打印最重要的一个过程就是设计过程，3D打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。

其次便是相切面包一样，对模型进行切片处理：打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。

打印机打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米来计算的。一般的厚度为100微米，即0.1毫米，也有部分打印机如ObjetConnex 系列还有三维 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天，根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时，当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。

传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品，而三维打印技术则可以以更快，更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的三维打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。

完成以上步骤后，便只剩下完成打印了：三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够（在弯曲的表面可能会比较粗糙，像图像上的锯齿一样），要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法：先用当前的三维打印机打出稍大一点的物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物，比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西（如可溶的东西）作为支撑物。

现行的3D打印有多种成型方法，每项各有利弊：

电子束是3D金属打印成型最快方法电子束快速成型技术目前还有一些技术难点尚待进一步研究，比如成型过程中废热高，金属构件中金相结构控制较为困难，特别是成型时间长，先凝固的部分经受的高温时间长，对金属晶态成长控制困难，进而引起大尺度构件应力复杂等等。

电子束成型对复杂腔体，扭转体，薄壁腔体等成型效果不佳，他的成形点阵精度在毫米级，所以成型以后仍然需要传统的精密机械加工，也需要传统的热处理，甚至锻造等等。

但电子束快速成型速度快，是目前3D金属打印类打印速度最快的，可达15KG／小时，设备工业化成熟度高，基本可由货架产品组合，生产线构建成本低，具有很强的工业普及基础，同时，电子束快速成型设备同时还能具有一定的焊接能力和金属构件表面修复能力，应用前景广泛。在发动机领域，目前美国和中国在电子束控制单晶金属近净形成型技术方面正积极研究，一旦获得突破，传统的单晶涡轮叶片生产困难和生产成本高的问题将获得极大的改善，从而大大提高航空发动机的性能，并对发动机研制改进等提供了极大的助力。

由于电子束成形精度受到电子束聚焦和扫描控制能力的限制，激光作为更高精度的能量介质引起高度重视，激光成形技术几乎是和电子束成形技术同步起步发展，但是，由于稳定的10KW以上级的大功率激光器到2008年才开始逐步工业化，所以激光成形技术在最近才出现喷涌的盛况。

激光数字成型技术主要有两个类别，一是激光近净成形制造（LENS）、金属直接沉积（DMD），这个类别的技术和电子束快速成型类似，也是利用控制扫描区域形成控制的熔融区，用金属丝或金属粉同步扫描点添加，金属熔融沉积，这项技术算电子束快速成型的高精度的进化成果，激光的扫描点阵精度可以比电子束高一个数量级，可以得到更高精度的零件，从而进一步减少材料的耗量和机械加工的需求，同时它还能保留电子束快速成型的打印速度快的优势。

这类区域熔融的技术需要大尺度的腔体提供零件加工所需的真空环境，这限制了加工零件的尺寸，激光熔融区的大小和功率直接相关，越大形的构件加工能力要求越高，由于电子束对金属的热效应深度比较大，而激光热效应深度较小，激光成形时胚体受热和散热状况要好于电子束，因此它能形成很薄的熔化区和更细密均匀的沉积构造，凝固过程中的金相结构更容易控制，热应力复杂度要低很多，可以制造更精确的形状和更复杂零件，也能制造较薄壁的零件类型。美DRAPA，洛克希德先进制造技术中心，和飞利浦、宾州大学等于2013年演示的先进制造

DM概念，就是基于这类技术基础。

激光3D打印几乎可直接加工出工业零件

目前主流的激光打印机是利用硒鼓静电吸附墨粉，激光扫描熔融墨粉形成图像的，这种打印方式精度可达300PPI，利用激光打印和粉末冶金技术结合，新一代的最有希望的最精密成型的技术是以直接金属激光烧结（Direct metal laser sintering，DMLS）和选区激光（selective laser sintering，SLS）为代表的激光精密数字成形。这两者都是在基底铺设金属粉末，由激光扫瞄烧结，所不同的是，直接烧结是边铺粉边烧，而选区烧结是先铺整层粉末，然后激光扫描烧结，这种烧结每次沉积厚度约20－100微米，通过反复多次的沉积最终获得三维立体的零件。

激光精密成形的优点是精度高，成形点阵可以小于0.01毫米，可以得到近似平滑的表面，能够处理空腔，薄壁等复杂空间扭转体，和相互交叉穿透的复杂空腔和管路，几乎可以加工出直接应用的工业零件。

激光3D打印零件强度略小于锻造机加件

高精度激光烧结对激光的功率要求中等，烧结点温度虽然高，但是点阵小，每点阵金属熔融凝固量很少，全过程热释放低，材料胚体温度接近常温区，较少形成复杂的热应力情况，金属凝固形成的金相较为均匀细密，大多为细小的晶格态，类似于经过锻造的金属构件，获得金属零件强度略小于锻造机加件。

美国德州大学奥斯汀分院最早于1986年提出SLS的专利，由DTM公司提供商用设备，美国麻省理工1988年提出DMLS的概念和专利，但目前商用化设备主要的供应商都来源于欧洲，德国EOS略占优势，MTT 公司和 Concept Laser 公司也具有很强的竞争力。中国于1998年以后开始开展SLS方面的研究，2000年以后，随着商品化光纤激光器的成熟，国内在SLS方面取得一定成果，2004年起，有至少3家公司和单位提出SLS技术应用化的专利，在航空领域因材料强度方面的问题，早期的应用主要在快速建立冶金应用模具方面。

作为一种主流的高新技术，3D打印有着非常广阔的应用领域：军工，航天，医学，甚至于建筑行业，均存在着3D打印技术的影子.3D打印技术目前在全球也是前沿技术和前沿应用，最尖端的航空工业对这种技术最为关注也最严谨，美国90年代中期就获得这类技术的工业尝试，但是他们一直称为近净成型加工技术，F－22,F－35都有应用，不过因为一些加工工艺等原因，美国也没有能大规模应用，但美国将这一技术一直作为先进制造技术而由美国国防高级研究计划局（DRAPA）牵头，组织美国30多家企业对这一技术长期研究。

美国如此重视，我国自然也不甘落后。最近几年，中国航空工业捷报频传，先进战斗机歼-20，歼-31，舰载机歼-15，运输机运-20一大批高新机不断诞生，接踵而出，最为引人关注的是，在2013年全球3D打印热潮中，以北航和西工大两个科研主体带动，沈飞、成飞、西飞等数家航空制造企业为主体，成为全球第二个能够在实际应用中利用3D打印技术制造飞机零件的国家。

与其他的高新技术一样，3D打印技术也有着自身的缺点和不足之处。

3D打印零件强度还难以作为飞机受力构件

3D打印概念的出现是一种制造工业领域革命性的新技术，目前的诸多成形手段和方法都有各自的具体优点和缺陷，在航空领域，选择烧结SLS技术看起来潜力最大，应用前景最广泛，它的材料适应范围最广，从铝合金、钛合金、高强度钢、高温合金到陶瓷都能处理，但是它属于微观粉末冶金的范畴，快速成形中，粉末冶金技术中因熔融——凝固过程过快，成形体中容易夹杂空穴，未完全熔融的粉末，胚体缺陷还有可能包括激光扫描线方向形成的熔融——凝固不均匀金相微观线状晶格排列，这些都会严重影响了成形件的强度。

目前激光选区成形的构件大多都只能达到同牌号金属铸造的强度水平，虽然这已经能让构件进入正常的应用领域，但显然要承担象飞机这样的主要结构受力构件还是有很大限制的。

3D金属打印零件表面还需进一步机械加工直接金属激光烧结DMLS技术因为直接用激光熔融金属丝沉积，金属本身是致密体重熔，不易产生粉末冶金那样的成形时的空穴，这个技术生产的构件致密度可达99％以上，接近锻造的材料胚体，目前国际国内都主要利用这种技术制造高受力构件，它能达到同牌号金属最 高强度的90～95％左右的水平，接近一般锻造构件。

目前的金属3D打印构件都不能直接形成符合要求的零件表面，它都必须经过表面的机械加工，去除表面多余的，不连续的，不光滑的金属，才能作为最终使用的零件，因此，尽管3D打印可以获得复杂的空间结构和一些复杂的管路和腔体，但是这些管路和腔体的机械加工很有可能无法进行，其零件的重量效率，管路流动效率等方面不一定能够满足实际需求，因此，尽管3D打印可能能一步直接完成很多复杂零件的成形，但其还不具备直接取代传统机械加工的能力。

3D打印对飞机大型构件制造还存在问题

直接成形的金属零件在生产过程中因为反复经受局部接近熔点温度受热，内部热应力状态复杂，在成形某些大型细长体，薄壁体金属构件时，应力处理和控制还不能满足要求，实际上到目前为止一直影响3D打印在航空业的应用也正是因为这个原因。

美国从1992年开始就不断利用这类技术希望能够直接生产飞机用的大型框架，粱绗，整体壁板等，正是因为应力复杂，大型构件成形过程中或成形后会产生严重变形，严重到无法使用。所以3D打印技术尽管很早就出现了，但国外航空工业界还持有相当的保守态度也是有原因的。激光3D打印工业化面临精细度难题目前激光成形技术面临工业化的两个方向相互间有矛盾，一是打印精细度，目前的打印精细度SLS最高，基本在1～0.1毫米左右，而其他技术加工生成的零件表面精度则在0.8～5毫米之间，目前市场销售的2D激光打印机点阵精度在1200DPI左右即0.02毫米，这个精度可以获得近似光滑的曲面，提高精度受到打印耗材粉末的粒径粗细和激光熔融金属液态滴状表面张力影响，要把精度提高到0.1毫米以下还有很大困难，不过铺粉预处理、激光超快速融化——凝固等技术的出现会为提高激光成形的精度有很大帮助。

激光3D打印工业化面临打印速度难题另一个发展方向则是提高打印速度，目前激光打印的速度还是较慢的，每小时印重量大多都在1公斤以下，最好水平也只有9公斤／小时左右，要实现工业化生产，特别是大规模化生产，这个速度是不够的，现在的激光成形基本还是单光头单层铺粉作业，未来为了提高打印速度和应对超大型构件打印，已经有多光头多层铺粉同步打印的设计出现。

激光成形目前尚属于单一技术应用，但是在工业界，激光冲击强化在冶金方面应用已经有10几年的历史了，激光打印成形实际上很有希望能够直接集成激光冲击强化，激光淬火等技术，它能让激光成形的构件更加致密，且具有高级别的强度，实际上激光3D打印机都能简单的通过软件控制来实现激光冲击强化的功能。

现在3D打印技术还只是露出第一缕曙光

新的制造方法需要新的一系列处理工艺配合，3D打印目前只能算一丝曙光，真正达到大规模应用产生效益，还需要很长的时间发展和积累。

3D打印技术的出现是信息革命在攻克传统工业的最后堡垒的终结的冲锋号，因而引发了一系列的科学技术领域研究的新课题，激光粉末冶金，微沉积金相学，微观淬火、锻造，激光冲击强化等一系列机械制造，冶金等领域的课题将会让已经暮气沉沉的传统冶金科学，和制造科学领域重新充满发展的动力，在未来的数十年间，谁在这些技术领域获得应用化的实际成果，可能会影响和颠覆现有的制造工业的基本面貌,未来可谓潜力无限。

第五篇：纳米加工技术

纳米加工技术及其应用

江苏科技大学机械学院

学号：139020021

姓名：原旭全

纳米尺度的研究作为一门技术,是80年代刚刚兴起的.它所研究的对象是一般研究机构很难涉猎的即非宏观又非微观的中间领域,有人称之为介观领域.所谓纳米技术通常指纳米级(0.1nm~l00nm)的材料、设计、制造、测量、控制和产品的技术.纳米技术主要包括纳米级精度和表面形貌的测量;纳米级表层物理、化学、机械性能的检测;纳米级精度的加工和纳米级表层的加工一一原子和分子的去除、搬迁和重组;纳米材料;纳米级微传感器和控制技术;微型和超微型机械;微型和超微型机电系统;纳米生物学等;纳米加工技术是纳米技术的一个组成部分.纳米加工的含义是达到纳米级精度(包括纳米级尺寸精度,纳米级形位精度和纳米级表面质量)的加工技术.其原理使用极尖的探针对被测表面扫描(探针和被侧表面不接触),借助纳米级的三维位移控制系统测量该表面的三维微观立体形貌.材料制造技术.著名的诺贝尔奖获得者Feyneman在20世纪60年代曾预言:如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话,我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性,就会看到材料的性能产生丰富的变化.他说的材料即现在的纳米材料.纳米材料是由纳米级的超微粒子经压实和烧结而成的.它的微粒尺寸大于原子簇,小于通常的微粒,一般为l一100nm.它包括体积份数近似相等的两部分:一是直径为几个或几十个纳米的粒子;二是粒子间的界面.纳米材料的两个重要特征是纳米晶粒和由此产生的高浓度晶界.这导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变.如:纳米陶瓷由脆性变为100%的延展性,甚至出现超塑性.纳米金属居然有导体变成绝缘体.金属纳米粒子掺杂到化纤制品或纸张中,可大大降低静电作用.纳米Tiq按一定比例加入到化妆品中,可有效遮蔽紫外线.当前纳米材料制造方法主要有:气相法、液相法、放电爆炸法、机械法等.l)气相法:¹热分解法:金属拨基化合物在惰性介质(N2或洁净油)中热分解,或在H冲激光分解.此方法粒度易控制,适于大规模生产.现在用于Ni、Fe、W、M。等金属,最细颗粒可达3一10nm.º真空

蒸发法:金属在真空中加热蒸发后沉积于一转动圆的流动油面上;可用真空蒸馏使颗粒浓缩.此法平均颗粒度小于10nm.2)液相法:¹沉积法:采用各种可溶性的化合物经混合,反应生成不溶解的氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐或有机盐等沉淀.把过滤后的沉淀物热分解获得高强超纯细粉.采用此工艺制备出均质的玻璃和陶瓷.由于该法可制备超细(10nm一100nm)、化学组成及形貌均匀的多种单一或复合氧化物粉料.已成为一种重要的超细粉的制备方法.3)放电爆炸法:金属细丝在充满惰性气体的圆筒内瞬间通人大电流而爆炸.此法可制造Mo.W等难熔金属的超细颗粒(25一350nm),但不能连续操作.4)机械法:利用单质粉末在搅拌球磨(AttritorMill)过程中颗粒与颗粒间和颗粒与球之间的强烈、频繁的碰撞粉碎.近几年大量采用搅拌磨,即利用被搅拌棍搅拌的研磨介质之间的研磨,将粉料粉碎粉碎效率比球磨机或振动磨都高.(3)三束加工技术:可用于刻蚀、打孔、切割、焊接、表面处理等.l)电子束加工技术:电子束加工时,被加速的电子将其能量转化成热能,以便除去穿透层表面的原子,因此不易得到高精度.但电子束可以聚焦成很小的束斑(巾0.1林m)照射敏感材料.用电子刻蚀,可加工出0.1林m线条宽度.而在制造集成电路中实际应用.2)离子束加工技术:因离子直径为0.Inm数量级.故可直接将工件表面的原子碰撞出去达到加工的目的.用聚焦的离子束进行刻蚀,可得到精确的形状和纳米级的线条宽度.3)激光束加工技术:激光束中的粒子是光子,光子虽没有静止质量,但有较高的能量密度.激光束加工常用YAG激光器认封.06林m)和Cq激光器位一10.63林m).激光束加工不是用光能直接撞击去掉表面原子,而是光能使材料熔化、汽化后去掉原子.(4)LIGA(Lithographie,Galvanoforming,Abforming)技术.这是最新发展的光刻、电铸和模铸的复合微细加工技术.它采用深度同步辐射X射线光刻,可以制造最大高度为1000林m、高宽比为200的立体结构,加工精度可达0.1林m.刻出的图形侧壁陡峭,表面

光滑.加工微型器件可批量复制,加工成本低.目前,在LIGA工艺中再加入牺牲层的方法,使加工出的微器件一部分可脱离母体而能转动或移动.这在制造微型电动机或其他驱动器时极为有用.LIGA技术对微型机械是非常有用的工艺方法.1与常规精加工的比较

纳米级加工中.工件表面的原子和分子是直接加工的对象.即需切断原子间的结合.纳米加工实际已到了加工的极限.而常规的精加工欲控制切断原子间的结合是无能为力的,其局限性在于: l)高精度加工工件时,切削量应尽量小而常规的切削和磨削加工,要达到纳米级切除量,切削刀具的刀刃钝圆半径必须是纳米级,研磨磨料也必须是超细微粉.目前对纳米级刃口半径还无法直接测量.2)工艺系统的误差复映到工件,工艺系统的受力/热变形、振动、工件装夹等都将影响工件精度.3)即使检测手段和补偿原理正确,加工误差的补偿也是有限的.4)加工过程中存在不稳定因素.如切削热,环境变化及振动等.由此可见.传统的切削/磨削方法,一方面由于加工方法的局限或由于加工机床精度所限,显示出在纳米加工领域应用裕度不足.另一方面,由于科技产业迅猛发展,加工技术的极限不断受到挑战.有研究表明,磨削可获得o.35nm的表面粗糙度,但对如何实现稳定、可靠的纳米机加工以及观察研究材料微加工过程力学性能则始终受到实验手段的限制.因此纳米机加工必须寻求新的途径即直接用光子、电子、离子等基本粒子进行加工.例如,用电子束光刻加工超大规模集成电路.2.微纳米加工技术的分类

自人类发明工具以来,加工是人类生产活动的主要内容之一.所谓加工是运用各种工具将原材料改造成为具有某种用途的形状.一提到加工,人们自然会联想到机械加工.机械加工是将某种原材料经过切削或模压形成最基本的部件,然后将多个基本部件装配成一个复杂的系统.某些机械加工也可以称为微纳米加工.因为就其加工精度而言,某些现代磨削或抛光加工的精度可以达到微米或纳米量级.但本文所讨论的微纳米加工技术是指加工形成的部件或结构本身的尺寸在微米或纳米量级.微纳米加工技术是一项涵盖门类广泛并且不断发展中的技术.在2004年国际微纳米工程年会上,曾有人总结出多达60种微纳米加工方法.可见实现微纳米结构与器件的方法是多样的.本文不可能将所有微纳米加工技术一一介绍.对这些加工技术的详细介绍目前已有专著出版.笔者在此仅将已开发出的微纳米加工技术归纳为三种类型作概括性的介绍

（1）平面工艺

以平面工艺为基础的微纳米加工是与传统机械加工概念完全不同的加工技术.图1描绘了平面工艺的基本步骤.平面工艺依赖于光刻(lithography)技术.首先将一层光敏物质感光,通过显影使感光层受到辐射的部分或未受到辐射的部分留在基底材料表面,它代表了设计的图案.然后通过材料沉积或腐蚀将感光层的图案转移到基底材料表面.通过多层曝光,腐蚀或沉积,复杂的微纳米结构可以从基底材料上构筑起来.这些图案的曝光可以通过光学掩投影实现,也可以通过直接扫描激光束,电子束或离子束实现.腐蚀技术包括化学液体湿法腐蚀和各种等离子体干法刻蚀.材料沉积技术包括热蒸发沉积,化学气相沉积或电铸沉积.图1平面工艺的基本过程:在硅片上涂光刻胶、曝光、显影,然后把胶 的图形通过刻蚀或沉积转移到其他材料

（2）探针工艺

探针工艺可以说是传统机械加工的延伸,这里各种微纳米尺寸的探针取代了传统的机械切削工具.微纳米探针不仅包括诸如扫描隧道显微探针,原子力显微探针等固态形式的探针,还包括聚焦离子束,激光束,原子束和火花放电微探针等非固态形式的探针.原子力探针或扫描隧道电子探针一方面可以直接操纵原子的排列,同时也可以直接在基底材料表面形成纳米量级的氧化层结构或产生电子曝光作用.这些固体微探针还可以通过液体输运方法将高分子材料传递到固体表面,形成纳米量级的单分子层点阵或图形.非固态微探针如聚焦离子束,可以通过聚焦得到小于10nm的束直径,由聚焦离子束溅射刻蚀或化学气体辅助沉积可以直接在各种材料表面形成微纳米结构.聚焦激光束已经广泛应用于传统加工工业,作为切割或焊接工具.高度聚焦的激光束也可以直接剥蚀形成微纳米结构,例如近年来出现的飞秒激光加工技术.利用激光对某些有机化合物的光固化作用也可以直接形成三维立体微纳米结构.只要加工的工具足够小,即使传统机械加工技术也有可能制作微米量级的结构.例如,利用聚焦离子束的微加工能力可以制造尖端小于10Lm的高速钢铣刀.这种微型铣刀可以加工小于100Lm的沟槽或台阶结构.探针工艺与平面工艺的最大区别是,探针工艺只能以顺序方式加工微纳米结构.而平面工艺是以平行方式加工,即大量微结构同时形成.因此平面工艺是一种适合于大生产的工艺.但探针工艺是直接加工材料,而不是像平面工艺那样通过曝光光刻胶间接加工.3纳米级加工的关键技术

(l)测量技术

纳米级测量技术包括纳米级精度的尺寸和位移的测量、纳米级表面形貌的测量.纳米级测量技术主要有两个发展方向:1)光干涉测量技术:可用于长度、位移、表面显微形貌的精确测量.用此原理测量的方法有双频激光干涉测量、光外差干涉测量、X射线干涉测量等.2)扫描探针显微测量技术:主要用于测量表面微观形貌.用此原理的测量方法有扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)等.(5)扫描隧道显微加工技术(sTM).扫描隧道显微加工技术是纳米加工技术中的最新发展,可实现原子、分子的搬迁、去除、增添和排列重组,可实现极限的精加工或原子级的精加工.近年来这方面发展迅速,取得多项重要成果.1990年美国Eigler等人,在低温和超真空环境中,用STM将镍表面吸附的xe(氛)原子逐一搬迁,最终以35个Xe原子排成IBM3个字母,每个字母高snm.Xe原子间最短距离约为Inm,以后他们又实现了原子的搬迁排列.在铂单晶的表面上,将吸附的一氧化碳分子用sTM搬迁排列起来,构成一个身高snm的世界上最小人的图样.此“一氧化碳小人”的分子间距仅为0.snm.将STM用于纳米级光刻加工时,它具有极细的光斑直径,可以达原子级,可得到10nm宽的线条图案.4微型机械和微型机电系统

(l)微型机械.现在微型机械的研究已达到较高水平,已能制造多种微型零件和微型机构.已研制成功的三维微型机械构件有微齿轮、微弹簧、微连杆、微轴承等.微执行器是比较复杂、难度大的微型器件,研制成功的有微阀、微泵、微开关、微电动机等.(2)微型机电系统.MEMS是在微电子工艺基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域.是纳米加工技术走向实用化,能产生经济效益的主要领域.比如:l)微型机器人是一个非常复杂的机电系统.美国正在研制的无人驾驶飞机仅有蜻蜓大小,并计划进一步缩小成蚊子机器人,用于收集情报和窃听.医用超微型机器人是最有发展前途的应用领域.它可进入人的血管,从主动脉管壁上刮去堆积的脂肪,疏通患脑血栓病人阻塞的血管.日本制定了采用机器人外科医生的计划,并正在开发能在人体血管中穿行、用于发现并杀死癌细胞的超微型机器人.2)微型惯性仪表:惯性仪表是航空、航天、航海中指示方向的导航仪器,由于要求体积小、重量轻、精度高、工作可靠.因此是微型机电系统应用的理想领域.现在国外已有微型加速度几何微型陀螺仪的商品生产,体积和重量都很小,但尚需提高精度.由于MEMs的发展已初具基础,微型器件的发展也已达到一定水平,同时有微电子工业制造集成电路的经验可借鉴,各产业部门又有使用MEMS的要求,因此现在MEMS的发展条件已具备.4.微纳米加工技术发展趋势

微纳米加工技术是一项不断发展中的技术.新技术取代老技术,先进技术取代落后技术是客观发展规律.加工技术本身从来都只是手段,其目的是服务于科学研究或工业产品开发与生产.因此新的科研课题或新的工业产品开发会不断对加工技术提出新的要求.新的加工技术将会不断出现.5.参考文献

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