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人工智能在增材制造中的应用研究

人工智能在增材制造中的应用研究

摘要：增材制造技术凭借其设计自由度高、材料利用率优异以及复杂几何构件直接成形能力，在航空航天、生物医学和能源等高端制造领域展现出广阔的应用前景。然而，该技术所涉及的工艺过程极为复杂，呈现出显著的多物理场耦合特性，加之成形质量稳定性问题，严重制约了其工业化大规模应用进程。人工智能技术的快速发展为解决上述瓶颈问题提供了全新的研究范式与技术路径。本文系统综述了人工智能在增材制造领域的研究进展与应用现状。首先概述了增材制造的技术特点与核心挑战，进而阐述了机器学习、深度学习等人工智能算法在增材制造场景中的适用性。在此基础上，从增材制造设计阶段优化、工艺参数优化、过程监测与缺陷检测、微观组织与力学性能预测四个维度，详细分析了人工智能赋能增材制造的具体路径与应用案例。特别关注了混合建模策略与数字孪生框架的构建，深入探讨了可解释人工智能在缺陷—性能关联分析中的应用价值。最后，展望了生成式模型、自主实验等前沿方向的发展潜力，并分析了当前面临的数据稀缺性、模型泛化能力等关键挑战。
机械 2026年09月04日
复杂薄壁构件电磁成形制造技术的发展与展望

复杂薄壁构件电磁成形制造技术的发展与展望

摘要：介绍了电磁成形工艺的技术特色和难点问题, 从材料的宏微观变形角度分析了电磁成形工艺对不同合金微观组织演变的影响规律, 研究了材料的宏微观断裂行为并总结了该工艺的增塑机制, 探讨了电磁成形工艺对零件回弹的控制能力及内应力振荡衰减的影响。从成形工艺角度, 综述了当前不同板管类零件成形的多级多向电磁力调控方案, 归纳了现有的电磁复合成形工艺研究现状。电磁成形技术从单一的电磁力成形不断向复合工艺方向发展, 成形零件类型向极端尺寸、变截面和多曲率等方面扩展, 零件的成形极限和精度均得到了显著提升。电磁成形在应用材料、尺度效应和多工艺耦合等方面的研究还有待进一步完善。
机械 2026年06月09日
激光增材制造异构金属材料的研究进展

激光增材制造异构金属材料的研究进展

摘要：激光增材制造异构金属材料具有独特的异构组织结构和强韧性机制，能够打破金属材料强度与韧性之间的传统矛盾，实现强韧性同步提升。简要介绍了异构组织及其强韧性协同机理，详细阐述了双峰结构、谐波结构、层状结构、梯度结构、双相结构等5 种典型异构金属材料的激光增材制造方法、组织演变和性能优化，归纳总结了不同异构金属材料的优缺点，提出了目前存在的问题，并对未来的研究方向进行了展望。
机械 2026年08月07日
类金刚石薄膜制备技术及内应力调控研究进展

类金刚石薄膜制备技术及内应力调控研究进展

摘要：[目的]类金刚石(DLC)薄膜是一种具有无定型结构的薄膜碳材料，兼具金刚石和石墨的性质，性能多样，在材料科学和工程应用领域受到广泛关注。然而，内应力的存在限制了DLC 的功能和服役寿命。[方法]归纳分析了DLC 的结构特点、制备方法与应用领域，对薄膜残余内应力产生的原因及其降低方法进行了重点分析和总结。[结果]制备技术方面，磁控溅射-化学气相沉积等复合技术因其可以有效改善DLC 薄膜诸多方面的性能而备受关注；内应力调控方面，优化薄膜制备方法、掺杂改性、多层结构设计等手段能显著降低DLC 薄膜的内应力。[结论]复合制备技术与内应力控制技术的发展提升了DLC薄膜的耐久性与综合性能，使其在机械、土木、航空航天、汽车、生物医学和海洋领域的应用更加广泛。
机械 2026年07月14日
基于视觉传感的焊接机器人焊缝识别跟踪技术研究现状

基于视觉传感的焊接机器人焊缝识别跟踪技术研究现状

摘要：焊缝识别跟踪技术是未来焊接机器人的一个重要发展方向，对于焊接机器人的自动化、智能化焊接具有重要推动作用。从机器人传感技术、焊缝识别及焊缝特征提取技术、机器人跟踪控制技术等方面，对相关技术特征、国内外发展现状及未来发展方向作了较为系统的阐述。其中，焊缝的实时识别及焊缝特征提取技术是焊缝识别跟踪控制系统的核心，而噪声处理也是焊缝识别与特征提取的关键；基于激光视觉的主动传感、优质的焊缝特征提取算法、图像去噪技术以及稳定的跟踪控制系统，是焊缝识别跟踪系统稳定可靠工作的重要保证；可进行多类型焊缝识别、自适应性好、抗干扰能力强是推动相关技术大范围推广普及的重要基础；多焊缝识别技术、多层次特征提取智能学习算法等是焊缝识别跟踪技术的未来发展方向之一。
机械 2024年07月29日
固结与游离磨粒协同作用硬脆材料磨抛加工机理

固结与游离磨粒协同作用硬脆材料磨抛加工机理

摘要:为了揭示硬脆材料弹性磨抛加工过程中固结与游离磨粒协同作用下的材料去除机理,设计了一种硅胶基体金刚石砂纸磨抛工具,通过配备不同浓度金刚石抛光浆料进行磨抛加工。研究了弹性工具工件间的接触应力场、速度场分布以及磨粒工件间的接触力学,建立了硬脆材料弹性磨抛加工过程中的材料去除模型。以SiC工件为加工对象,以磨抛压力、磨具转速、磨料浓度等工艺参数为影响因素完成单点磨抛加工验证实验,对磨抛加工表面材料去除轮廓进行表征。实验结果表明,建立的材料去除模型与实际材料去除深度的误差范围为4.68%~8.22%,材料去除深度与磨抛压力、磨具转速和磨料浓度成正相关,所建模型能够较好地预测弹性磨抛加工材料去除行为。
机械 2026年02月10日
面向光学元件磨削加工的机器人力控系统研究

面向光学元件磨削加工的机器人力控系统研究

摘要：随着自由曲面光学元件加工需求日益增长，能短周期高柔性智能化成线的超精密磨削、抛光设备及工艺成为光学元件批量生产的关键。传统超精密磨削机床设计周期长、制造及投入成本高，难以满足中小批量定制的多样化市场应用。基于大工作空间、低成本且智能化、柔性化的六轴工业机器人，提出了机器人主动柔顺力控磨削方法，探究机器人力控磨削作业的运动控制，研究力控法兰特性从而掌握力控控制策略；基于力控磨削工艺实验求解建立稳定磨削力模型，实现通过控制力控期望力来实现机器人恒定磨削深度，粗磨阶段有效提升工件面形质量，相较于机器人无力控磨削，机器人力控磨削峰谷值（peak-to-valley,PV）提升了57.8%，均方根值（root mean square, RMS）提升了63.5%。
机械 2026年03月30日
金属3D打印技术正在成为模具制造智能化的关键技术

金属3D打印技术正在成为模具制造智能化的关键技术

摘要：金属3D打印是最具代表性的增材制造技术，其工程应用有助于提高复杂精密模具的数字化、智能化设计制造水平。由于与模具制造业有着共同的产业特征，所以金属3D打印技术正在成为模具高效、高精度制造的新关键技术。我国的模具行业正在以推动3D打印制模技术创新发展为契机，提升模具产业基础高级化和产业链现代化，推动模具产业由大转强。
机械 2024年07月29日
3D打印技术在液体定向运输方面的应用与挑战

3D打印技术在液体定向运输方面的应用与挑战

摘要：液体定向运输因其在精确药物递送、高效雾气收集及热转换等领域的广阔应用前景，近年来已成为科学研究的重点和热点。在此背景下，3D 打印（增材制造）技术凭借其材料与性能的可定制性及轻量化优势，为仿生液体定向运输功能结构/表面的制备提供了强有力的技术支撑。然而，目前对该方向的研究进展仍缺乏系统综述与深入讨论。本文在介绍液体定向运输所涉及相关模型/理论的基础上，从当前广泛应用的3D 打印技术（材料喷射打印、挤出式打印、粉末熔融打印及光聚合打印）出发，聚焦其在液体定向运输功能结构/表面制造中的应用，并依据制造原理对相关研究进行分类与探讨。最后，对不同3D 打印技术在现阶段应用中存在的问题（如打印精度及分辨率、打印材料、打印效率）进行总结，并对其未来在该领域的制造中所面临的挑战与发展方向进行展望。本文充分体现了3D 打印技术“材料-结构-功能”一体化的制造理念，对推动液体定向运输结构/表面的智能化及高性能制造具有重要的指导意义。
机械 2026年05月06日
激光熔覆合金涂层抗空蚀和抗冲蚀性能研究进展

激光熔覆合金涂层抗空蚀和抗冲蚀性能研究进展

摘要：水力机械是水电站和泵站的核心装备，主要包括水轮机和水泵，而在水轮机上发生的空蚀和冲蚀是使过流部件失效的主要形式。自20世纪60年代以来，一直是困扰水力机械发展的关键难题。众多学者不断研究发现，在基体材料表面制备一层致密的涂层，可有效防止空蚀和冲蚀给水力机械带来的危害。激光熔覆技术作为一种新型表面改性方法，为涂层在工业上的应用拓展了新的领域。通过对现有研究归纳，本文将综合分析空蚀和冲蚀的作用机理、影响因素及预测方法，包括粉末成分和工况因素等对激光熔覆合金涂层抗空蚀和抗冲蚀性能的影响。在此基础上根据目前材料在空蚀、冲蚀性能上存在的弊端，总结了截至目前所存在的问题，展望了未来激光熔覆合金涂层材料的发展方向和趋势，为开发性能优异的激光熔覆涂层材料提供参考。
机械 2026年09月04日