32、超声增材制造与薄片层压技术解析

超声增材制造与薄片层压技术解析

1. 超声增材制造的内部特征

超声增材制造（UAM）和其他增材制造技术一样，能够在金属材料内部制造复杂的内部特征，具体如下：
- 可制造的内部特征类型 ：包括蜂窝结构、内部管道或通道以及封闭腔体等。在UAM过程中，零件的内部几何特征是通过数控（CNC）修整在沉积下一层之前制造的。不过，并非所有类型的内部特征都能实现，而且内部特征的“顶部”表面会呈现阶梯状几何形状，而非CNC铣削表面，因为CNC只能铣削内部几何形状的朝上表面。完成内部特征的制造后，会在腔体或通道上放置金属箔并进行焊接，从而封闭内部特征。
- 高度与宽度比的影响 ：当零件的高度与宽度比接近1:1时，使用UAM进行零件粘结会变得相当困难。为了实现更高的比例，需要使用支撑材料或其他约束措施，使零件足够坚固，以减少现有零件与正在添加的箔材之间的相对运动。开发有效的UAM支撑材料分配系统，将显著提高其制造更自由形状和更大内部特征的能力。若没有支撑材料，内部特征的设计和定向必须确保在沉积后续层时，超声变幅杆始终由现有的刚性特征支撑。例如，内部冷却通道不能垂直于超声变幅杆的行进方向，蜂窝结构必须足够小，以确保至少有两根肋条支撑箔材面板的沉积。

以下是UAM内部特征制造的流程图：

graph LR
    A[开始] --> B[CNC修整内部几何特征]
    B --> C[放置金属箔]
    C --> D[焊接封闭内部特征]
    D --> E[结束]

2. 材料灵