增材制造中的基本标度关系及其对未来制造系统的启示
材料科学
2023-07-28 v1
摘要
增材制造（AM）领域在近几十年中通过新方法、新材料与新系统的开发取得了显著进展。然而，随着该领域趋于成熟，以广义视角探究 AM 的标度边界与基本极限显得尤为必要。本文提出一个简化的通用数学模型，描述众多 AM 硬件平台的核心工艺动态。我们具体考察若干关键参数对总制造时间的影响，并将其与真实 AM 系统的性能结果比较。我们发现对最小特征尺寸存在逆立方依赖，对整体结构尺寸存在线性依赖。这些关系暗示了并行化与工艺维度等工艺特征如何助力逼近基本极限。能够改变沉积体素尺寸的 AM 方法为未来 AM 发展中克服这些极限提供了一种可能。我们还提出了一个将制造工艺分类为“自上而下”与“自下而上”范式的新框架，这不同于此类术语的常规用法，并给出了“自下而上”制造方法如何超越“自上而下”系统基本极限的考量。
引用
@article{arxiv.2307.14497,
title = {Fundamental Scaling Relationships in Additive Manufacturing and their Implications for Future Manufacturing Systems},
author = {David M. Wirth and Chi Chung Li and Jonathan K. Pokorski and Hayden K. Taylor and Maxim Shusteff},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.14497},
year = {2023}
}
备注
32 pages, 5 figures