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| 編輯推薦： |
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随着激光增材制造技术的不断发展，各种新技术、新方法不断涌现，本书正是基于此开发的，旨在介绍激光增材制造领域的新技术、新方法，本书具有以下两大特色：（1）本书主要介绍了激光增材制造的新技术、新方法，技术性强，内容全面系统；在介绍新技术的同时，引入了应用实例，增加了图书的实用性。（2）本书是立足于技术本身，并结合作者多年的科研成果完成的，具有前瞻性。
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| 內容簡介： |
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本书系统地介绍了激光金属增材制造技术及其应用，结合作者多年在激光增材制造领域的研究工作，主要围绕激光选区熔化和激光定向能量沉积两种代表性工艺技术，总结了目前激光金属增材制造领域最受关注的前沿工艺技术、设计方法及应用。重点介绍了大尺寸激光选区熔化、激光金属增减材复合制造、高反/难熔材料激光增材制造、多材料激光金属粉床增材制造、复杂模具激光金属增材组合制造、医用材料激光金属增材制造等方面的关键技术、最新研究进展与应用案例。此外，详细介绍了增材制造工艺约束与结构设计方法和基于拓扑密度云/应力云的多孔结构设计方法，总结了功能性创新多孔结构的研究进展。最后，从材料创新、装备创新、工艺创新等方面展望了激光金属增材制造的技术前沿与发展趋势。本书可供机械工程、材料科学、光学工程、装备制造、生物医疗等领域的科技工作者及相关领域的技术人员、高等院校师生及与其有关的技术工人阅读和参考。
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| 關於作者： |
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王迪，男，博士研究生，华南理工大学教授、博导，广东科支计划青年拔尖人才、广州市珠江科技新星。主要研究方向为：金属3D打印装备开发、金属增材制造控形/控性、智能结构增材制造、增材制造创新应用等。主持国家自然基金、军工项目、省重大专项与应用型专项10多项；主持和参与国家标准、行业标准相关标准10多项；一作和通讯作者发表学术论文50多篇。
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| 目錄：
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第1章激光金属增材制造简介001
1.1激光金属增材制造技术定义与分类001
1.1.1技术定义001
1.1.2技术分类001
1.1.3技术原理与特点002
1.2激光金属增材制造装备与工艺简介006
1.2.1装备分类与代表性厂商006
1.2.2工艺特征011
1.3激光金属增材制造材料种类与制备016
1.3.1金属增材制造材料种类016
1.3.2金属增材制造材料常见制备技术020
1.4激光金属增材制造应用领域024
1.5激光增材制造领域专业术语（按照国家标准） 027
参考文献028
第2章大尺寸激光选区熔化技术030
2.1大尺寸激光选区熔化技术背景030
2.2大尺寸激光选区熔化增材制造装备与工艺031
2.2.1大尺寸激光选区熔化增材制造装备发展现状031
2.2.2大尺寸激光选区熔化增材制造工艺发展现状032
2.3大尺寸激光选区熔化增材制造关键技术037
2.3.1多激光过程模拟037
2.3.2多激光循环风场设计040
2.3.3大尺寸零件应力优化046
2.3.4在线质量监控048
参考文献049
第3章激光金属增减材复合制造技术051
3.1激光金属增减材复合制造技术简介与分类051
3.2送粉式激光增减材复合制造原理与装备054
3.2.1技术原理054
3.2.2装备055
3.3激光增减材复合制造技术工艺059
3.3.1增材成形对减材加工的影响060
3.3.2减材加工对增材成形的影响062
3.3.3复合加工对成形精度的影响064
3.4送粉式激光增减材复合制造表面质量065
3.4.1表面粗糙度065
3.4.2表面显微硬度067
3.4.3轮胎模具的高质量成形068
3.5未来的发展070
3.5.1面临的关键问题070
3.5.2最新研究进展与发展方向071
参考文献074
第4章高反/难熔材料激光增材制造技术076
4.1高反/难熔材料激光增材制造技术背景076
4.2高反材料激光增材制造079
4.2.1铜及铜合金激光增材制造079
4.2.2铝及铝合金激光增材制造083
4.2.3贵金属激光增材制造088
4.2.4高反材料激光增材制造成形挑战091
4.2.5提高材料激光吸收率方法093
4.3难熔材料激光增材制造096
4.3.1钨及钨合金激光增材制造096
4.3.2钽激光增材制造098
4.3.3其他材料激光增材制造101
4.3.4难熔材料激光增材制造成形挑战102
4.4未来的发展103
4.4.1高反材料增材制造应用前景103
4.4.2难熔材料增材制造应用前景105
参考文献107
第5章多材料激光金属粉床增材制造技术111
5.1多材料激光金属粉床增材制造技术背景与意义111
5.2多材料金属增材制造技术与装备分类113
5.2.1基于铺粉刮刀的方法114
5.2.2基于超声波的方法115
5.2.3基于“铺粉刮刀＋超声”的方法116
5.2.4基于电子照相的方法118
5.3多材料激光金属粉床增材制造材料类型与界面119
5.3.1典型多材料类型119
5.3.2界面微观结构122
5.3.3常见界面缺陷125
5.3.4界面结合增强方法127
5.4多材料激光金属粉床增材制造关键技术135
5.4.1多材料数据处理与准备135
5.4.2多材料过程模拟与热力学建模138
5.4.3粉末污染与分离141
5.4.4生产效率提升141
5.5多材料激光金属粉床增材制造潜在应用142
5.6未来的发展145
参考文献147
第6章增材制造工艺约束与结构设计方法150
6.1增材制造工艺约束150
6.1.1切片离散约束150
6.1.2光斑大小约束151
6.1.3激光熔穿约束151
6.1.4设计模型分辨率约束152
6.2增材制造结构成形特征约束152
6.2.1薄壁结构152
6.2.2尖角约束153
6.2.3圆柱/方柱特征约束154
6.2.4跨度约束155
6.2.5倾角约束156
6.3拓扑优化设计157
6.3.1拓扑优化概念157
6.3.2拓扑优化设计的基本要素157
6.3.3拓扑优化设计方法157
6.3.4拓扑优化设计实例159
6.3.5多物理场拓扑优化161
6.4考虑制造约束的拓扑优化设计162
6.4.1考虑结构最小尺寸约束的拓扑优化方法162
6.4.2考虑孔洞封闭约束的拓扑优化方法162
6.4.3考虑自支撑约束的拓扑优化方法163
6.5未来的发展163
参考文献163
第7章多孔结构设计方法及其成形性能165
7.1多孔结构设计方法165
7.1.1均匀多孔结构设计165
7.1.2随机多孔结构设计170
7.1.3梯度多孔结构设计170
7.2多孔结构力学行为及各向异性行为177
7.2.1多孔结构力学行为177
7.2.2多孔结构各向异性行为180
7.2.3梯度多孔结构力学行为182
7.3多孔结构优化设计方法187
7.3.1基于拓扑密度云多孔结构优化设计187
7.3.2基于应力云多孔结构优化设计188
7.4功能性多孔结构192
7.4.1多孔结构热学性能192
7.4.2多孔结构声学性能193
7.4.3多孔结构磁学性能193
7.4.4多孔结构电磁屏蔽性能194
7.5未来的发展194
参考文献194
第8章复杂模具激光金属增材组合制造技术200
8.1复杂模具激光金属增材组合制造技术背景200
8.2基于增材组合制造技术的复杂模具设计202
8.2.1随形水路设计202
8.2.2自支撑水道模具设计207
8.2.3模具轻量化设计208
8.3模具钢成形工艺209
8.3.1致密度210
8.3.2拉伸性能213
8.3.3硬度218
8.3.4梯度MS 工艺221
8.4复杂模具嫁接应用案例223
8.5未来的发展226
8.5.1面临的关键问题226
8.5.2未来展望227
参考文献227
第9章医用材料激光金属增材制造技术230
9.1医用材料激光金属增材制造技术背景230
9.2典型医用金属材料成形233
9.2.1钛及钛合金233
9.2.2钴基合金246
9.2.3镍钛合金249
9.2.4可降解金属252
9.3医用材料激光金属增材制造典型应用258
9.3.1骨科应用258
9.3.2口腔科263
9.3.3手术导板265
9.3.4血管支架266
9.4未来的发展267
参考文献268
第10章激光金属增材制造技术前沿与发展趋势271
10.1激光金属增材制造技术材料创新271
10.1.1生物可降解金属材料271
10.1.2多材料激光增材制造274
10.1.3非晶合金275
10.1.4高熵合金277
10.2激光金属增材制造技术装备279
10.2.1大面积脉冲激光粉末床熔化279
10.2.2多能量场辅助增材制造279
10.2.3无支撑金属增材制造285
10.2.4Micro-SLM 287
10.3在线监测与过程控制290
10.3.1监测技术原理及分类291
10.3.2在线监测信号源291
10.3.3在线监控策略296
10.4智能工厂298
10.5智能结构设计与增材制造300
10.6无透镜光学扫描系统304
10.7多轴飞行打印306
参考文献306
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| 內容試閱：
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增材制造技术作为世界科技强国竞相发展的战略性核心技术，已成为我国战略性新兴产业、“十四五”智能制造关键发展技术以及国际学科前沿技术。其中，以激光为能量源的金属增材制造技术在航空航天、生物医疗、军工、核电与精密器件等国防、战略性新兴产业中展现了巨大的应用潜力与价值，发展该技术对于推进我国的产业升级、高端制造业发展具有重要意义。作为一种集先进制造、智能制造、绿色制造、新材料应用、精密控制等技术于一体的高新技术，激光金属增材制造技术从原理上突破了复杂金属构件的技术瓶颈，实现了“设计引导制造、功能性优先设计、创新设计”的转变，为材料、结构与性能/功能的定制化提供了极大的可能性。
然而，随着产业应用场景的不断深化，激光金属增材制造技术面临着新的发展需求。例如，采用单束激光源的激光选区熔化技术无法满足航空航天、核电等领域关键构件大型化、复杂化、精密化的发展需求。其成形效率需进一步提升；激光金属增材过程的熔道起伏、台阶效应等引起的表面质量、精度较低问题，已无法满足高端应用场景（如大型精密模具等）的高精度需求；单一材料构件难以满足极端复杂工况条件下的多功能/性能需求。多材料激光金属增材制造技术近年来已成为创新的前沿热点。此外，高反/难熔金属材料（铜及其合金、钨、钽等）、生物医用材料（钛、锌等）激光增材制造以及面向激光金属增材制造的创新结构设计方法也是领域前沿与研究热点。因此，解决上述高效率、高精度、多材料、高反/难熔材料、生物医用材料的激光金属增材制造成形难题，探索基于激光金属增材制造的创新结构设计方法，对于进一步拓展激光金属增材制造技术应用、全面提升制造水平具有重要意义。
本书立足于笔者所在团队多年来从事激光金属增材制造技术理论研究与实践工程应用的工作积累，汇聚了来自笔者团队的科研成果，适当引用国内外相关领域的研究进展与成果，重点介绍了激光金属增材制造领域的前沿技术及目前存在的关键难题，总结了典型技术应用场景与案例，展望了相关技术前沿与趋势。本书共10章，相关内容如下：
第1章为激光金属增材制造简介，简要介绍激光金属增材制造技术的定义与分类、装备与工艺以及材料种类与制备，特别阐述了激光金属增材制造技术的专业术语。
第2章介绍了大尺寸激光选区熔化技术，涵盖该技术的装备、工艺发展现状，并讨论了其关键技术，包括多激光过程模拟、循环风场设计、零件应力优化以及在线质量监控。
第3章呈现了激光金属增减材复合制造技术，详述了该技术的制造原理与装备，讨论了送粉式增减材成形过程、成形精度与表面质量的影响因素，总结了关键问题与未来发展方向。
第4章介绍了高反/难熔材料激光增材制造技术，主要包括铜及其合金、铝及其合金、贵金属等高反材料，以及钨及其合金、钽等难熔材料的激光增材制造研究进展，讨论了成形挑战与应用前景。
第5章详述了多材料激光金属粉床增材制造技术，系统总结了其技术与装备分类，讨论了主要材料类型与界面特征， 分析了关键技术特征并总结了潜在应用。
第6章总结了增材制造工艺约束与结构设计方法，介绍了增材制造的工艺约束与成形特征约束，重点阐述了面向增材制造约束的拓扑优化设计方法。
第7章介绍了多孔结构设计方法及其成形性能，涵盖了均匀、随机、梯度多孔结构设计方法及其力学行为，重点阐述了结构的优化设计方法以及声、电、磁等功能特性。
第8章总结了复杂模具激光金属增材组合制造技术，介绍了基于增材组合制造技术的复杂模具设计方法，进一步介绍了模具钢的激光增材成形工艺及该技术的关键问题。
第9章讨论了医用材料激光金属增材制造技术，包括钛及钛合金、钴基合金、镍钛合金、可降解金属等典型医用金属材料的激光增材成形，并突出了该技术在骨科、口腔科等方面的典型应用场景。
第10章系统展望了激光金属增材制造技术的研究与创新前沿，主要涵盖基于激光金属增材制造技术的可降解金属、高熵合金、非晶合金、多材料等材料体系创新，大面积脉冲激光粉末床熔化、多能量场辅助增材制造、无支撑金属增材制造等装备创新，以及在线监测与过程控制、无透镜光学扫描、多轴飞行打印等工艺创新。
本书对激光金属增材制造技术的前沿方向与学科热点进行了较为全面的总结与展望，提出了若干技术难点，以期给广大科研工作者参考的同时，共同交流予以突破。
本书由王迪教授、杨永强教授、韩昌骏副教授、张明康博士、刘林青博士共同编写，王迪教授负责全书的统筹与审稿工作。博士生董志、罗子艺、胡高令，硕士生卫洋、王晗、冯永伟、胡伟南、唐锦荣、王再驰、严佛宝、袁道林、黄金淼、刘振宇、徐申焘、李扬、欧远辉等为本书做了资料收集、整理等工作。本书也引用了团队毕业博士、硕士的论文作为资料，包括肖冬明、孙健峰、张国庆、肖泽锋、张明康、白玉超、陈杰等博士，以及麦淑珍、翁昌威、王艺锰、陈峰、朱勇强等硕士，在此对他们表示感谢。
由于笔者水平有限，书中难免存在不妥之处，真诚欢迎广大读者批评指正。
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