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陶瓷擁有很多有用特性，如高強(qiáng)度、高硬度以及耐腐蝕、耐磨損等優(yōu)點，缺點是無法輕易制成復(fù)雜形狀。 3D打印技術(shù)能使陶瓷擁有復(fù)雜的形狀，但陶瓷極高的熔點又限制了這一方法的使用。 目前幾項陶瓷的3D打印技術(shù)不僅效率低下，且打印出來的產(chǎn)品往往內(nèi)部缺陷大，無法保證性能，本項目采用選擇性激光熔融技術(shù)和后續(xù)處理工藝可以大幅度提高打印材料的致密性，既能實現(xiàn)材料的復(fù)雜結(jié)構(gòu)也保障了材料的各方面的性能。

FED是目前在研的幾種平板顯示器中的一種，也是唯一能夠保持 傳統(tǒng)陰極射線管顯示器（Cathode Ray Tube Display，簡稱CRT）高顯示 質(zhì)量的新型平面顯示技術(shù)。在家用電視機(jī)、電腦顯示器、車用顯示器、工業(yè)監(jiān)視器、 醫(yī)療儀器設(shè)備、軍事、航天等領(lǐng)域有重要應(yīng)用前景。特別是FED具有比現(xiàn)有的平板顯示技術(shù)更高的抗惡劣 環(huán)境的能力，在軍事、航天等方面有重要的應(yīng)用前景。針尖型冷陰極的FED制作成本昂貴，而采用納米線 冷陰極，具有制備方法簡便、電學(xué)性質(zhì)可控等優(yōu)點。 本技術(shù)成果采用自組織生長納米線冷陰極結(jié)合微加工薄膜工藝制作高分辨率的FED，在納米冷陰極可 控生長及其柵極微結(jié)構(gòu)集成、納米冷陰極FED器件封裝等關(guān)鍵技術(shù)取得突破。掌握了從材料、器件結(jié)構(gòu)、 制作工藝到驅(qū)動技術(shù)的完整的知識產(chǎn)權(quán)體系，自主建立起納米冷陰極FED的整套工藝線及其工藝。本技術(shù) 成果在大面積玻璃襯底上實現(xiàn)了高精細(xì)定位生長納米冷陰極；研制出可用于高分辨率FED的柵極結(jié)構(gòu)納米 冷陰極電子源陣列；開發(fā)出了納米線冷陰極FED器件的真空封裝技術(shù)；建立起納米冷陰極FED工藝流程； 研制出柵極結(jié)構(gòu)納米冷陰極FED樣機(jī)。

光纖接口數(shù)控C面磨床是光纖通信產(chǎn)業(yè)用于加工光纖連接器中的核心零件——二氧化鋯(ZrO2)陶瓷插針C面倒角的數(shù)控磨床。 工件磨削采用金剛砂輪；工件架進(jìn)給采用新穎二層直線滾動導(dǎo)軌復(fù)合滑臺：下層滑臺大進(jìn)給氣動控制實施工件位，上層滑臺應(yīng)用減速電機(jī)加曲柄連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)工件小行程往復(fù)磨削運動；為避免大進(jìn)給氣動沖擊，在下層滑臺兩端還配置了液壓緩沖器吸震；整機(jī)的電氣操縱采用OMRON液晶顯示觸摸屏，通過OMRON CQMIH系列CPU組合模塊對磨削進(jìn)給、工件轉(zhuǎn)速實行程序列自動控制，砂輪進(jìn)給實行高分辨率的數(shù)控進(jìn)給控制。 此機(jī)床已生產(chǎn)了12臺，用于中科院上海技術(shù)物理研究所中日合資大平洋藍(lán)登光器件有限公司，與我校同時研制的“光纖接口數(shù)控同軸磨床”一起，已成為制造光纖接口流水線上的關(guān)鍵設(shè)備。

激光智能增材制造系統(tǒng)是將激光3D打印系統(tǒng)與激光制造仿真物理模型，CAD、CAE、CAPP、CAM技術(shù)，高精度多種在線控制系統(tǒng)相結(jié)合的下一代增材制造設(shè)備。該系統(tǒng)可根據(jù)三維模型特征優(yōu)化加工路徑；可根據(jù)工件材質(zhì)和性能要求，通過模擬程序得到優(yōu)化加工參數(shù)；在制造過程中，可通過尺寸掃描測量，實時調(diào)整加工量；通過溫度、圖像、等離子光譜等傳感器在線采集特征信息，實時調(diào)整加工參數(shù)；制造完成后，可給出熱處理參數(shù)，進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能。系統(tǒng)整體智能化程度高，集成度高，在實現(xiàn)激光金屬3D打印的同時，可大幅提高打印工件的尺寸精度和機(jī)械性能。該技術(shù)適用于復(fù)雜高性能產(chǎn)品設(shè)計制造、核心工件再制造、航空裝備、核電裝備、軌道交通裝備、海洋工程裝備等高端制造領(lǐng)域，還可用于模具精準(zhǔn)修復(fù)。

“污垢熱阻測試儀”是“換熱器在線監(jiān)測儀”改型換代的新產(chǎn)品。它既保持了原產(chǎn)品測試準(zhǔn)確、性能可靠等優(yōu)點，又增加了控制和計算機(jī)通訊等許多新的功能。使得這一新產(chǎn)品既能滿足現(xiàn)場監(jiān)測換熱器的監(jiān)控要求,也能適合現(xiàn)場運行換熱器的監(jiān)測需要，和計算機(jī)實時連網(wǎng)通訊，是實現(xiàn)工業(yè)循環(huán)水現(xiàn)代科學(xué)管理必不可少的好幫手。

混凝土3D打印是一種將水泥基復(fù)合材料逐層堆疊的新型增材制造技術(shù)，因其無模化、自動化、快速化和靈活化的建造優(yōu)勢在建筑、橋梁、基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域迅速興起，并表現(xiàn)出巨大發(fā)展?jié)摿?3D打印是無模快速建造過程，可以在沒有模板支撐的前提下，自由靈活的快速建造異型混凝土結(jié)構(gòu)和建筑。 3D打印趙州橋建成于河北工業(yè)大學(xué)北辰校區(qū)熙湖東側(cè)河道上，橋長28.10米，單拱跨度18.04米，橋?qū)?.20米。 3D打印趙州橋參照市政橋梁相關(guān)設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計,為單跨雙腹拱結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)主拱設(shè)計為無鉸拱，腹拱為三絞拱，拱上建筑與主拱進(jìn)行結(jié)構(gòu)剛度分離,優(yōu)化設(shè)計結(jié)果。結(jié)構(gòu)安全性系數(shù)采用1.1,設(shè)計荷載為人群荷載4.2kPa，永久作用有：自重、徐變、裝配式構(gòu)件殘余收縮、基礎(chǔ)水平和豎向變位等，設(shè)計考慮的可變作用有風(fēng)力、流水壓力、溫度力，設(shè)計過程同時考慮的偶然作用有地震力；承載能力按照承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行檢算，裂縫及變形按照正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行檢算，檢算過程各項荷載以《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》為框架，同時根據(jù)3D打印實際情況適當(dāng)調(diào)整荷載分項系數(shù)、組合系數(shù)等計算參數(shù)以保證結(jié)構(gòu)安全性質(zhì)。橋梁設(shè)計過程采用橋博與MIDAS CIVIL,檢算過程采用MIDAS CIVIL,有限元縫隙通過板梁單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用實體單元進(jìn)行連接位置等的細(xì)部優(yōu)化。設(shè)計同樣進(jìn)行了施工階段計算和吊裝過程動態(tài)計算，為保證施工工程安全和吊裝后構(gòu)件的可靠性，施工階段對結(jié)構(gòu)裂縫要求提升至0.2 mm。經(jīng)檢算各施工階段和成橋后各階段鋼筋拉壓應(yīng)力及混凝土壓應(yīng)力滿足要求，結(jié)構(gòu)變形及裂縫滿足要求。   新材料： 3D打印大尺寸結(jié)構(gòu)構(gòu)件對水泥基膠凝材料的早強(qiáng)快凝等具有更為嚴(yán)格的要求，同時需要早期水化放熱低以及后期的低收縮。為了解決此技術(shù)難題，3D打印趙州橋項目精選白色高貝利特硫鋁酸鹽水泥、石英砂、石英粉以及玄武巖纖維等，通過不斷優(yōu)化材料的配合比，制備而成特種水泥基 3D打印復(fù)合材料。該材料,3 天單軸抗壓強(qiáng)度 48~52 MPa，3 天水化放熱 220J/g，92 天收縮值 4?。特別地，該材料絕大比例的原材料為白色，很好的提升了打印結(jié)構(gòu)的外觀美觀度。 新裝備： 為了滿足主拱打印的尺寸需求，研發(fā)了大型滑軌式機(jī)械臂 3D 打印機(jī)，機(jī)械臂臂展 3.3m，滑軌長度 6.0m，可一次性打印成型長度 11m 左右的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，運動精度 0.1mm。材料的輸送為壓力泵輸送，管徑 30mm，長度 12m，可實現(xiàn)打印過程中的連續(xù)和持續(xù)供料。同時軟件部分，打印過程中的路徑規(guī)劃設(shè)計，為本課題組自主設(shè)計的一筆成型路徑規(guī)劃算法，提高了打印的效率，減少了大尺寸結(jié)構(gòu)打印過程中斷點數(shù)量，保證了結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。新技術(shù)： 天津市地基承載力較弱，對拱橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性影響較大。因此，使用了內(nèi)嵌式傳感器系統(tǒng)和云平臺系統(tǒng)，實時監(jiān)測和傳輸拱腳的位移、預(yù)應(yīng)力損失、拱頂?shù)膿隙鹊葮蛄旱慕】禒顟B(tài)。同時使用了北斗，用于監(jiān)測兩側(cè)橋臺的不均勻沉降等信息，建立了橋梁監(jiān)測的三維可視化管理平臺。

天津大學(xué)突破傳統(tǒng)理論的束縛，首次提出了將航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的3D復(fù)合材料應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)骨科領(lǐng)域的理論構(gòu)想，并就復(fù)合材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)理論問題進(jìn)行了研究。研制了三維編織碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料骨折外固定架，并在臨床應(yīng)用中取得了良好的效果。 三維編織纖維/樹脂復(fù)合材料不僅提供了足夠的強(qiáng)度和剛度（強(qiáng)度600-1300MPa，模量10-90 GPa），不產(chǎn)生應(yīng)力遮擋，與傳統(tǒng)不銹鋼骨折外固定架相比，還具有質(zhì)量輕、在X光片上無遮擋等突出優(yōu)點。 三維編織碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料骨折外固定架及臨床應(yīng)用 不銹鋼與 3D復(fù)合材料固定物X光片的比較

該項目自2004年成功研制出國內(nèi)第一臺選區(qū)激光熔化快速成型機(jī)，實現(xiàn)了金屬零件的直接快速成型制造。目前，該金屬零件直接成型項目處于產(chǎn)業(yè)化階段，并將數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、個性化、定制化為特點的金屬3D打印技術(shù)應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中。 主要研發(fā)產(chǎn)品是Dimetal系列激光選區(qū)熔化成型裝備，包括Dimetal-250，Dimetal-100型成型機(jī)。醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究工作成績包括3D打印在牙科中的應(yīng)用，如個性化舍側(cè)正畸托槽、牙冠固定橋和種植牙手術(shù)導(dǎo)板等激光選區(qū)熔化直接成型，其中個性化舍側(cè)正畸托槽已經(jīng)獲得廣