《3D列印過程能耗建模與智慧型數據模型研究》是依託浙江大學，由彭濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：3D列印過程能耗建模與智慧型數據模型研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：彭濤
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國製造業正處於向能量密集、高質量和高生產率的製造轉型期，伴隨的高能耗，高污染等產業問題也當引起重視。3D列印技術以其獨特的製造方式快速地走入了公眾的視線。它的產品生產具有三大基本優勢：產品設計靈活、製造靈活和全局資源最佳化。然而，這一極具潛力的製造技術對環境的影響仍然不明確，製造過程能耗等基礎數據仍舊缺乏。本項目以3D列印製造工藝過程為研究對象，從完成的產品設計開始，研究關於設計模型的切分處理，過程參數設定，直到產品離開3D列印設備完成清理的整個工藝過程的能耗模型與智慧型數據模型。同時，輔以物耗流分析與污染管理研究，針對加工任務動態並發加工的特點建立一套能耗分析與智慧型決策方法。此外，把能耗數據作為一類重要的信息進行數據建模，為最佳化3D列印過程能耗、物耗以及環境影響評估提供基礎研究理論、實用計算分析方法和充足的數據支持，推動3D列印產業發展，實現產業經濟、社會和環境三方面效益的可持續發展。
結題摘要
3D列印技術以其獨特的工藝特點在複雜產品設計與加工中具有工業套用優勢，但由於基礎數據缺乏，對其過程能耗特徵、影響因素及其影響機理的理解不足。本項目圍繞3D列印技術可持續發展中的過程能耗的基礎問題，剖析3D列印過程能耗影響因素及影響機理，針對FDM和SLM兩個代表性工藝，建立了有效的3D列印工藝過程能耗模型，提出了一套能耗預測方法與環境影響評估的智慧型決策方法，積累了可用於能耗與性能聯合分析的基礎數據，為全生命周期分析提供數據和方法支持。在獲得項目資助後，項目按照計畫執行，進展良好。四個研究內容主要研究成果包括：（1）完成3D列印製造系統的能耗研究架構設計，詳細闡述了3D列印全生命周期的能耗分解與特徵；（2）揭示了FDM和SLM兩種3D列印工藝參數對能耗的影響及其影響規律，提出了單位質量能耗和體能量密度為核心指標的能耗預測模型，建立了準確度與實用性相平衡的能耗模型和計算方法；（3）在總結影響3D列印能耗的多源數據基礎上，首次將能耗預測與零件成形質量和性能進行聯合分析，提出了性能生長趨勢圖GRT和有效能耗優選區E2O Zone兩個分析工具，支持智慧型決策；（4）建立了能耗數據模型和信息集成方法，完成了3D列印大數據驅動的系統框架設計，並完成基於參數最佳化的能耗與質量聯合研究案例。本項目屬於基礎研究，能耗預測模型與數據模型研究具有較好的套用前景，與質量的聯合分析推動多個微觀尺度的關鍵成形機理與穩定性問題的進一步的交叉學科科學研究。研究成果發表SCI檢索論文5篇，EI檢索論文5篇，書籍章節1章。先後參加6次本領域頂級學術會議並做學術報告，受邀參加中國機械工程學會年會青年論壇並做專題報告，連續三年受邀參加CIRP LCE會議國際科學委員會，研究進展與成果在國內外產生了積極的學術影響，促進了3D列印技術的綠色化發展。
