再制造中用于修复和修复的增材制造：从对象设计和系统角度概述.docx

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1、再制造中用于修复和修复的增材制造：从对象设计和系统角度概述抽象维修和修员是再制造的电要一步，因为它确保报废产品在进入后续生命周期之前恢更到新的状态.目前，这些过程是由熟练工 人手动执行的。增材制造（AM的出现鼓励研究人员研究其在自动修复和修身方面的潜力，从而使其成为更有效的再制造方法。 然而，这种广泛用于再制造中的修更和修过技术的应用仍然是新的.本文概述了现有金属增材制造技术在物体修发和修豆方面 提供的原理和功能，即直接能量沉积、粉床融合和冷喷涂技术。从对象设计和工艺系统功能的角度来看，它们在可再制造组件 的修笑和恢复中的应用以及需要注意的问题得到r介绍和讨论.该研窕汇编r am修复和恢复中的

2、挑战.这些挑战主要在几 何复杂性，几何尺寸和公差，材料兼容性和预处理要求等方面，因为再制造将报废组件恢复到新状态至关重要。本文最后提出 了在增材制造恢纪方面进一步开展工作的建议，以便在循环经济中延长产品生命周期。关键字:维修;恢复;再制造;增材制造;直接能量沉积;循环经济1.引言自1965年以来.全球使用的原材料数量擀加/ 65%,这种普遍性可归因丁制造过程活动.这些活动导致材料枯竭、高能耗和环境污染1, 2,因此，必须通过各种努力来解决当前情况，以追求版少原材料使用的目标，否那么，它们将导致不可再生资源的供应短缺,环境超载和原材料本钱的增加3, 4,这将对商业环境产生负面影响。为了实现及终目

3、标,R在坡大限度地减 少产品设计和工艺中资源使用的可持续开展至关武要.通过可持续发艇，排放出将减少。此外，产品将是环保且价格合理的5,6“这将导致产品在整个使用寿命期间的负面影响减少,并延长其生命周期，这是可持续产品设计和开发的目标7, 8。最近为工业流程管理确定了一项举措，以确保减少原材料消耗，特别是通过盘夏使用现有产品的生产材料;这被称为循环 经济（CE）9.这旨在设计一个原材料流的循环系统，以尽量减少使用来自自然的新原材料,并用现有产品中的加工或使用材 料代替它10. CE实施要求制造商在产品开发过程中遵守可持续设计的耍求”这样，产品将被认为适合通过CE实现中的环路 系统10。由于基于生

4、命周期思维的可持续产晶的开发，报陵产品的有效回收策略成为可能11。如今，再制造被强调为报废产品最 具附加值的战略，并在许多国家得到广泛实施12,它能够将使用过的产品恢复到其初始性能，以确保与新制造的产品相同或更 好（13卜此外，通过产品生命周期的可持续设计策略，预计产品的使用寿命将得到延长14）。与回收相比.再制造是种史节省 资源的网收策略，因为它在随后的生命周期中保存了耐用的磁芯，从而减少了每次制造新组件的需要15然而，再制造的主要活动是：拆卸，检查，清洁,重新组装,修史和由熟练工人进行测试16,可修发产品再制造所涉及的过程如图1所示。CleaningInspectionRestoratio

5、n图1.再制造的工艺流程.此外，初始修复过程和使用RE构建破损零件的数字化设计，随后进行增材制造设计是另一个需要考虑的主要问就。其目 的是在再制造中损坏物体零件的情况下构建未来的积聚零件，因此对所选添加剂材料的考虑将是确保AM材料与修织物体外表 相容的主要约束.修复过程所采用的紧固技术应在开始时进行调整，以及激光功率，熔泡速度，激光光斑直径，粉末尺寸和粉 末进料速率。这些参数是数字设计期间和执行过程之前所需的输入。与在再制造中使用增材制造技术进行修系和恢更有关的假设干出版物没有得到成功实施的数据和程序的证实。因此,未来的 研究应该解决这些产品的设计和开发方式，以支持AM恢复和修复在其使用寿命结

6、束时。因此，对于设计指南和规那么在未来的 技术进步至关重要,特别是以精确设计的形式，以满足使用AM技术的报废修复的X要求。部署增材制造等使能技术的努力将 不可防止地有助于自动化和数字再制造的应用，同时为CE做出贡献。数字再制造工作旨在用数字修复取代人工修更，这肯定 会优化再制造系统的流程,同时降低总体本钱。数字赔归还将降低由于人为限制而导致的最终产品的故障程度99, 100. 101。自动维修和再制造修豆的技术飞既需要一种可靠而高效的技术来保证这些组件在进入下一个生命周期之前恢反到原始状 态。因此，增材制造领域的进步导致了 DED技术的创造，该技术具有制造或制造零件以及对受损物体进行维修和修城

7、以进行维 护和再制造的能力.本文从对象设计和工艺系统的角度，概述了用丁进行修复和修复的增材制造技术的最新技术,以及影响因 素和挑战。本文最后提出了与产品设计方式相关的建议，以使用AM技术进行成功的修红和修复。制定设计指南，即使用AM 技术进行恢复设计，应该是前进的方向.该方法将确保增材制造过程系统的要求与对象设计约束,故障模式及其严重程度的知 识相结合，以支持循环经济中报废产品的有效回收.自动修复和再制造修复的技术飞状将需要一种可靠而高效的技术.如DED.以保证可再制造组件在进入下一个生命周期 之前恢贪到共原始状态.然而，与在再制造中使用增材制造技术进行修复和恢复有关的一些出版物没有得到成功实

8、施的数据和 程序的证实。因此，未来的研究应该解决这些产品的设计和开发方式，以支持AM恢第和修笈在其使用寿命结束时。因此，对 于设计指南和规那么在未来的技术进步至关事要，特别是以粘碗设计的形式，以满足使用AM技术的报废修复的X要求”4.结论本综述旨在揭示AM最近在各行各业中修红和修复中的应用,尽管人们对使用AM进行自动修复和恢复的兴趣日益浓厚， 但从对象设计和流程系统的角度来看，有效修复和恢耳存在一些问题和挑战。本文主要关注多个要素，即物体的材料和AM、材 料相容性、机静设置、物体的几何电朵度、预处理要求和几何公差.本文最后提出J与设计产品的方式相关的建议，以便在循 环经济中有效修复和恢复产品生

9、命周期。修复是再制造中的关键活动之一，因为核心部件必须恢复到其原始性能17在手动修员过程中，一般活动包括裂纹修更， 材料粒盖和焊接以快况零件和组件的原始尺寸18如今，许多国家的再制造生产每年都在增长19“ 些国家,即美国、欧盟 （EU）、中国、巴西、印度、日本和新加坡，己集中资源提高生产尽可能多的再制造产品的能力19, 20. 21, 22J,表1描绘 了 2016年日本、英国和美国再制造的产值。 表1.2016年再制造总产值.2014年国家汽车政策制定后，马来西亚的再制造活动逐步增加. 2017年，马来西亚汽车再制造产品的出口总值到达约 7.5亿令吉25。对于发动机缸体等汽车产品，发动机头部

10、外表的缺陷通常是由于开裂引起的,这需要通过焊接或固定来重新铺 设外表以检盖受影响的外表26.同样，报废船舶部件（如曲柄销轴颈外表）的缺陷由脊、切口和凹槽组成，这些凹梢通过固定 机器上的麻削来恢发27。同样，在航空航天或飞机工业中，再制造涉及维修起落架部件和飞行外表执行器，以及电建燃气轮机 的碎裂部件20, 28卜随著技术的进步，可再制造产品的人工修更过程可能会被增材制造AM等数字化修史所取代，作为主要选择29, 30, 31,最先进的AM技术与减材制造技术相反,在减法制造技术中.AM能够逐层结合材料32该技术还可以重建任何损坏的部 件，使产品恢复到新状态33.,AM通常被称为3D打印34,快速

11、原盘制作是20世纪80年代此类技术的首次实施，即作为制造产品原型的方法35。 AM的后续实施旨在创立最终产品，通常称为快速制造361该技术能翎缩短制造过程口刀并无困难地生产复杂产品38. 39. 40., 今天，与增材制造一起的技术进步被认为是在产品中进行维修和修复的解决方案。对于再制造，增材制造有望成为可再制造磁 芯人工修奥的替代技术41.目前AM应用的进展如图2所示。图2.增材制造（AM）实施课程增材制造技术建立在七个除那么之上34, 42,如表2所示，该信息包括每个增材制造原理的简要说明和例如. 表2.增材制造（AM）原那么。立体光刻（SLA）的最初想法是由日本研究员Hideo Koda

12、ma于1980年在名古屋市工业研究部开发的4311984年， Charles Hull通过使用硬化工艺的概念对其进行改进，该工艺使用UV光实现一些液体聚合物441然后，Carl Decard通过 使用激光束和粉末材料的凝固进行了进一步的改进，从而称为选择性激光烧结（SLS）45。图3相应地说明了 SLA和SLS系 统。图3. （a）立体光刻系统图示ib）选择性激光烧结系统图示。1981年,激光熔覆（LC）的初始实施是一种直接能量沉积系统，与LC 一起用于RB-211劳斯莱斯喷气发动机的硬面46上 在此之后的1989年，S. Scott和Lisa Crump创立了一个通过喷嘴挤出夔料或金属丝的系

13、统，以便从计兑机化设计中逐层构建 3D物体，随后被命名为熔融沉枳建模（FDM）44）。如今,增材制造的作用已经从零件制造扩展到零件维修和再制造中的修复和修复I47.在表2中概述的AM的七个原那么中， Leino等人48, Rahito等人47和Matsumoto等人49报告说，只有三个适用于修复和恢复目的,即直接能量沉积（DED）, 冷喷券和粉末床融合PBF）,这些原理适用于制造金属基零件或组件，因此,它们能够制造产品的破损或碎裂零件。此外， 为了在再制造中更换组件，该技术能够生产市场上不再可用的稀有部件。因此，本文的目的是全面概述再制造产品在各种应用 中的修笈过程。然后，本文将从几何匆杂性、

14、畏处理、公差、紧固和材料相容性的角度，重点关注使用AM进行零件修亥和修 史的制约因素和挑战。以下局部解稗了对上述方面进行彻底文献综述的系统程序，然后讨论了研究领域目前观察到的差距以及 应用增材制造以更有效和高效的再制造过程的前进方向。2 .系统文献综述Fink50提出了进行系统综述的步骤，从研究问题的选择开始，然后根据适当的搜索词收集文章数据库和网站书目内容。 下一步是实施旨在排除或包括相关文献的实际筛选标准.然后，应该通过使用内容分析的审查协议来推进和实施方法学审查标 准。最后一步是对研究结果进行检查和综合，这些结果是根据审查方案的构建，研究问题的偏好，数据库和检索词进行的探索。 因此，本文

15、的研究问题范围广泛，从对象设计和过程系统的角度提出，以考虑与恢发过程有关的所有问题。表3给出了木文研 究的研究问题. 表3.研究问题。文献检索期间使用的术语是修比修史”和“再制造产品工由于修电是再制造的局部，囚此也使用了“再制造词。关 于可用于修更的AM技术的文献检索涵盖了“直接能微沉枳一词，其中包括“激光熔遣再制造，该技术应用的类似术语，即“激光 沉枳和1激光工程网成形。也被使用。同时.，术语粉末床熔化包括电子束熔化”，直接金属激光烧结”和“选择性激光熔化工所有 AM原那么也包含在搜索词中，以扩大结果.为了使用上述术语探索可用出版物的全文,我们寻求主要出版商的数据库，即黑思唯 尔151施普林

16、格52,翡翠53和Wiley54,正如Tranfield等人55所建议的那样，Google Scholar还用于对会议论文集，未发 表的报告和相关出版物进行分类，以防止有限的搜索.缔选标准的应用本系统评价的第二步是明确资格标准56,即决定是否需要将文堂纳入或从评价中删除的过程。根据Fink 50的说法，出 版物的选择可以分为两个局部：1）主要的实际应用，和（2）方法论.第一局部的内容包括描述出版物、语言、背景、研 完、时间、方法和出版物类别的内容，而第二局部那么将探索限制在相关研究上。第二局部重点介绍用于指定检索到最相关研究 的方法。出于本研究的目的,书评被删除，而演讲、评论、研究报告、会议论

17、文集和非英文撰写的期刊也被排除在外,以防止 语言偏见57。因此，检索仅限于四类出版物:期刊、书籍、会议记录和报告。该综述的重点是增材制造在修复和恢现过程中的应用。评估了其所有原理.以更新些案例研究中的信息，这些案例研究 已成功将AM作为恢豆的主要技术。此外，本综述将通过应用方法学质量筛选，试图从其他潜在的AM原那么中获得更多见解， 从而改善当前的知识。审查方法旨在确定过去执行的恢第过程，包括从对象设计和过程系统的角度实施该过程的挑战。基于该方法，可以扩展早 期研究的评价方案，以获得更多信息55, 58,审评协议的第一局部包括与出版物有关的信息，即作者姓名、出版年份、出版名 称和出版物类型。表4

18、列出了综述中使用的审稿协议清单，这些规程分为两组特定组：（1）著录工程数据,以及（2）出版物 的正点和内容。表4.查看协议。审查协议的第二局部将恢更过程的细节描述为案例研究，其中包括AM技术确定，以显示AM技术确实定，根据恢攵对象.接卜.来是解决先前在修豆过程中使用的增材制造技术，包括产品或物体材料，增材制造材料和增材制造机器设置，审查协议的最后局部根据设计和系统视角重点关注出版物的内容，其中包括产品的几何攵杂性，预处理，公差和材料兼 容性。这些信息将决定路径是否符合系统评价的目的,.结果和讨论结果和讨论基本上是前一步的产出，即方法筛选标准的实施。前一阶段规定，首先显示的信息是I5目数据和恢复

19、过程的细 节。母后，显示了出版物的浓度和含量。书目分析与产业类型对所有数据库的文献探索产生了 77篇相关出版物.经过进一步的筛选,29种出版物被归类为“待研究，其中包括供审查 的论文，并且基于使用AM的修复和恢复过程的内容，第一篇期刊文章发表于2011年，同年还发表了另外三篇出版物。相比之 下,最近的出版物是在2018年出版的.本文综述集中在四种出版物上，其中大多数被归类为期刊论文（96%），会议论文（4%）， 而已发表报告中没有。图4显示了该图的插图,图4.发布与AM还原相关的文章的出版物类型。国际先进制造技术杂志和6物理学与该综述论文相关的期刊出版物数批最多，在该期刊上发去了五篇文章.此后

20、, 清洁生产杂志发表了三篇文章。该研究主题也在其他几篇出版物中进行了讨论，例如合金和化合物学报，工程中的光学和 激光，稀有金属材料和工程，涂层，国际疲劳杂志，制造系统学报.外表工程，磨损，材料科学与工程A.冶金和材料交易A： 物理冶金和材料科学，Procedia CIRP. Procedia Engineering. Journal of Industrial Ecology 和 Journal of Manufacturing Processes；这兆期刊分别发表了,翁关于这个主题的文章。与此同时，法国22世纪委员会（220me Congrds de M6canique CFM2015）的会

21、议论文集提供了一份出版物.图5显示了已部署增材制造以进行组件修复和恢更的行业类型,增材制造在维修和修复方面的利用率最高，因为飞机工 业需要降低本钱并最终实现业务连续性59。与飞机工业相关的出版物占总数的28% （五份出版物），其次是发电厂工业以及 海洋和近海工业的22% （四份出版物），制造业的17% （三份出板物），铁路业的11% （两份出版物）。11%图5.AM部罟，根据行业类里进行修史和恢亚。飞机是受益于使用AM进行嫡偿的工业部门之,因为备件的生产本钱很高33）。其次是船舶和近海工业,众所周知,这 些工业拥有品货的大盘备件，特别是如果每次都必第生产新零件（60卜因此，更好的解决方案是使用

22、AM进行适当的赔偿过程， 该过程能够克服人工赔偿的困难和局阪性，并确保结果的一致性61, 62, 63以前的研究重点本节讨论以前的研究人员的研究地点以及AM应用于修复和修复的工业领域。表5提供了以前研究人员研究的汇编，并指出了修到对象的类型，用于修身的AM技术以及几何重建算法和过程系统参数 优化等研究蚩点。表5.先前在AM赔偿方面的研究重点。用于修复和恢复的AM技术该图表从AM技术的七个原那么（a）中揭示了修复和恢复的技术类型，而第二个图表描述了使用AM进行修复的物体，正 如早期研究人员（b）所报告的那样。如图6所示，发电厂中的涡轮机部件是早期研究使用的最常见的案例。迄今为止，已经发表了五篇与

23、涡轮机部件相关的文 章，其次是发动机部件，即气缸盖，发动机缸盖和曲轴，共出版了三篇。例如，Gu。等人68J进行了艰于整个锻造型转子的蒸汽 轮机转子的修豆，其中SS316L涡轮叶片被Wilson等人使用64作为重建对象,因此修灯活动集中在重建涡轮机上.与此同时， Bi和Gasser的研究65集中在涡轮机叶片尖端的重建上。(b)图6. （a）用于修复和恢复的增材制造技术，以及（b）使用增材制造进行修复的对象“此外，两份出版物报道了模具修复，Kattire等人74苜先进行了一项实验来覆前模具外表。相比之F. Pathak和Saha75 报告了使用冷喷涂技术在襟翼传动一:通箱损坏局部的覆盖过程,同样，

24、Portol6s等人的另一份出版物76侧重于从一个原始设备 制造商零件或建支架，方法是消除破碎区域的材料，然后使用未损坏的剩余材料作为基础来也建它。州用发动机部件（即曲轴） 的修究是通过使用激光熔置置筋弯曲部件27, 60上并修比气缸盖77进行的。此外,与铁路修纪过程相关的出版物报道了使用激 光熔摄他盖铁路道岔和交叉部件的外表70, 72,根据审查，可以推断出修复过程可能有两种不同的类型。第一类是重构产品外表的过程，其中逆向工程（RE）是初始过 程，其次是RE数据计克以重构受损产品区域.为了重建具有弯曲边的产品，Ga。等人78开发了一种基丁几个主要步骤的实现 技术，包括确定受损局部的长度，计和

25、结向量，计算极值，重建B样条曲线，实现控制点，取新开发B样条曲线以及开发基本 输出模型。图7a显示损坏尖端的图像.而图7b显示了使用激光熔没进行修纪后重建的尖端。(a)(b)图7. (a)经威尔逊et.al许可复制的受损尖端和(b)重建的尖端64, 清洁生产杂志；由爱思唯尔出版，2014年。首先，必须考虑要恢发的物体厚度，以防止在修更过程中遇到任何困难。所用激光光斑的直径应基于物体的尺寸，以便构 建零件的精确号度(79).从综述中观察到，通常用于恢复的AM技术是直接能量沉枳(DED),它能够逐层恢史破碎的部件80。Leino等人48 指出，一般来说，赔偿过程以金属增材制造为主。DED的25份出

26、版物对这种增材制造技术进行了讨论，其中指定了激光熔覆 的使用61, 69, 70, 73和激光金属沉枳28,以及其他3份使用电子束熔融的粉末床熔融技术的出版物29, 761同时，一份 出版物描述J使用熔融沉积建模的材料挤出技术30和基于金属的冷喷涂AM75.Laser cladding is commonly used in the application of DED technology for the reparation process. The capability of laser cladding in reconstructing damaged areas is one of

27、 its significant contribution in repair and restoration. Powder Bed Fusion technology has been deployed in the reconstruction of gas turbine burners, however, certain adjustments to the technical process are required.3.2.2. Product or Object MaterialMost of the publications (28 in total) reported on

28、 the use of metal-based AM technologies namely, DED, PBF, and cold spray for the repair and restoration of metal-based objects. However, one publication reported on the use of the polymer polylactic acid (PLA) in FDM technology 30.The reason behind the high number of papers underlining metal as the

29、focus is due to their vast industrial application, the high cost of new metal parts as well as the inefficiency and cost involved in manual reparation 28,81.3.2.3. AM MaterialSince most of the objects and the deployed AM technology are both metal-based, the additive material should be in line with t

30、he machine principle. Table 6 provides a compilation of earlier works pertaining to the reparation of various objects using different types of additive material such as Ti6AI4V, Inconel 625, stainless steel. Cr-Ni alloy. FeCrNiCu alloy, and AISI 4140. DED was deployed in all studies except for the c

31、ylinders guide yoke plate, which was repaired using FDM technology with PLA as the additive material.Table 6. AM reparation of objects using different types of additive material.3.2.4. AM Machine Setting根据Khajavi等人的说法59, AM机器的特性不同,表7展示了以前的研究人员在不同类型的增材制造技术，添加剂材 料及其机涔设立方面的工作。根据该评价，观察到在早期的研究中使用了 AM机器设置

32、的三个原那么。对于DED机器设置，DED 机器设置中的关键工程是激光功率，扫描速度和粉末进给率86;这样的设置会影响结果过程87,该评价还说明.激光功率施加 在360 W至3000 W的范围内。据报道，每项研究都针对不同的激光功率设置。例如，800 W激光功率用于航空航天工业和燃 气轮机燃烧罂发合材料的修更28, 32。同时,3000 W的最高激光功率用于修笈A1SI 1045钢棒。相比之下,360W的母低激 光功率用于修复铸铁和低碳钢。表7.针对不同添加剂材料的机器设设。此外，根据用户设巴的激光功率调整了粉末进料速率的设置。质帮:进料速率的参数是粉末进料速率和包层速度，而能量输 入的参数是功

33、率和包层速度。这些不同的参数作为所用FDM机器的设置过程的基础，其中挤出时间受体枳，喷嘴直径，喷嘴进 料速率和层厚度的影响.3.2.5. 产品的几何复杂度如今.PBF技术能够制造任何形状和几何纪杂度的产品48, 73“然而，对于使用DED技术（如激光熔泄）修史和修复 这些组件，几何复杂性成为柝制造中的限制之一90表8提供了早期对使用AM修品的具有几何更杂性的物体的研究的汇编. 汇编的目的是确定具有几何第杂性的物体如何影响AM的恢宏能力的方式和方式。表8.修复具有几何曳杂性的物体.之前有几篇论文讨论了物体中碎裂部件的由建64, 65, 66, 88,其中AM技术为重建飞机叶片和发电厂提供了有效的

34、选 择，而不是生产新部件33。同样，上述论文将LC技术作为修狂和修纪过程的工具,该技术具仃在受损区域上方重建零件的能 力91卜对于肃建过程，待修复的零件将在设计阶段进行处理，然后分成几层，目的是在修员过程中遵循LC喷嘴过程。维修准 备的计算将在下一节中讨论。根据该评价，LC技术能够重建产品碎裂或损坏的局部，即使它是具有宽形状的固体结构65, 66. 82,有关附加材料和 重建局部的兼容性的更多详细信息将在下一节中概述。LC技术能够通过在受影响的外表上海盖材料来修复裂纹27. 60, 67. 68. 74,该技术最终将取代一些手动恢复过程18. 但是，应该注意的是，在制造过程中受到热和应力的产品

35、很容易遭受外表裂纹93,FDM技术在产品再制造过程中的修攵活动方面发现了不同的应用，该技术可以复制新零件，以替换磨损的零件48并重 建碎裂的零件73。此外，由用户自行生产零件可能比必须从制造商处订购可能更有效30。对于豆制市场上不再存在的部件将 非常有帮助30, 48, Wits等人30引入了 种通过协作修史产品的新方法，以便用户可以进行自己的修女过程。这是制造商通 过在其个人网站上提供备件的3D模型来实现的，该模型可以轻松下载.使用DED住物体外表上强加材料是损坏组件最常见的修复技术。同时，对于使用PBF进行重建，在重建过程之前，物体 外表必须平坦且平行于平台.3.2.6. 预处理本小节讨论

36、用于恢史的预处理要求和系统，它们是对象准备和AM技术的计和过程。准备工作涉及使用RE在重建之前获 得物体的3D模型，少地论文简要解释/制番过程.例如,Zhang等人88使用由6轴机械再支撑的3D扫描仪来自动化扫描系 统。扫描过程的结果是从标称模型和损坏模型之间的交集获得的，然后将其用作使用OpenSCAD进行3D模型处理的输入，类似地,Wilson等人64使用了不同的方法作为3D模型和重建过程的选择，从而根据对象条件使用两个不同的过程.根 据情况,可以使用修更几何形状和突出横截面（PCS）如果标称模型可用，那么修且几何图形将成为31建过程的输入.同时， 如果该室号不可用，那么可以使用PCS修史

37、几何形状或PCS的结果将由CATIAV5提供，以构建无缺陷区域增量叶片f黄截面的 横截面花键。然后，在样条横截而上消除曲面,然后推断出曲而在叶片的剩余高度残留物上，以跨越故障区域。因此,通过表 面的协作构建了一个紧凑的主体。根据审查，使用AM准备修复过程的主要因崇是RE过程,它构造J物体的损坏局部。到目前为止,研究人员已经按照各 自案例研究中的讨论对受损产品进行了里建27, 28, 30, 60. 64, 65, 66. 67. 68, 73, 74, 88。迄今为止，还没有研究 人员试图分析组件中与其模块化和接口相关的常见故障，以促进恢夏过程。从这个角度重新设计产品以简化使用AM进行恢史,

38、应考虑延长产品生命周期。3.2.7. 工程公差本小节介绍了与使用AM进行修复和恢复的工程公差维度相关的审查结果，因为它是工业应用中的一个关键方面94。根 据该综述，只有两篇论文提供了与几何公差相关的简要解择。Zhang等人88建议修更过程的工程公差为73pm。与此同时, Wilson等人的实验64产生了约150pm的工程公差。因此，可以得出结论，激光熔覆和激光直接沉积等DED技术能够恢复到 接近初始的物体形状64,材料兼容性本小节讨论与最终工艺的材料相容性相关的审查结果。AM材料在特性和抗裂纹强度方面对输出有很大的影响95, Zhang 等人获得的结果88证明，帖基合金Wallex40作为填料

39、材料与作为材料的AISIH13工具钢模具相容。同样，Leunda等人67 进行了一项实验，以证明对象材料与AM材料或填料材料之间使用的相同材料的相容性。此外，Wilson等人的研究64）说明， 相同的物体材料和填料材料与重建的物体相容，因此使用的不锈钢316 L粉末可以将产品恢夏到其原始形式。关于材料，还应 考虑材料的尺寸，因为它公影响机器设置内的粉末进料速率和激光速度74”今天，AM技术被认为可用于构建金属基和非金属基产品96,提供各种设计和几何复杂性.它也是一个推动者，并支持 再制造作为CE的重要元素之一。该技术在制造市场上不再可用的零件以及稀有零件的开发方面取得重大进展29, 76。为此

40、， AM已被部署在修发和修复过程中，通过覆盖在受损外表上的材料进行再制造75, 89和田建物体中的碎裂部件79,借助这些 功能,可以使用该技术轻松仃效地进行再制造过程,从而提高报段产品价值。事实上，增材制造作为再制造过程中应用的项 技术在过去五年中取得了进屣，并在降低产品更换本钱方面发挥了歪要作用62。此外，它的实施将有助于传播无害环境的技术，AM技术为修发和修史提供了一种有效的方法，例如在碎裂部件（即叶片尖端，叶轮叶片,涟轮或燃气轮机）上积聚的情 况下。它解决了在破碎零件位置逐层直接堆枳的问题，而不是褥要手动构建零件，然后将其连接到破碎零件的位置28, 64. 66. 79：审查说明，在再制

41、造或恢狂过程中充分和成功地部署增材制造技术之前，必须考虑组件的几个设计方面。使用AM技术易 r修复的重要产品方面包括设计和几何兔杂性，这必须在产品设计过程的早期阶段解决。首先，修曳过程的目标,无论是构建 破W的零件还是亚制市场上不再可用的产品的稀有局部，都将不可防止地影响AM技术的选择,构建破碎部件需要使用DED或 冷喷涂技术，根据两种技术的兼容性和能力，通过受损平台的剩余区域进行构造801因此，选择DED. PBF和冷喷器应该是 金属基产品的选择，根据设计和开发目标，要恢复的对象材料和添加剂材料是确保恢豆输出质量的电要考虑因素。到目前为止，DED, PBF和冷喷雾等AM技术是金属基物体修复的

42、最正确选择。DED和PBF都用于重建碎裂的零件,但 是，就工艺而言，这两种技术之间存在很小的差异.PBF要求在进入机器之前修剪物体的外表“这个过程很更要，因为修复对 象将被放置在装有材料粉末的桶中，该材料粉末将被加热以逐层构建零件。PBF技术可用于具有相对平坦几何形状的产品73, 对于外表具有许多几何形状的物体,如航空航天或飞机部件，激光熔泄是最可行的技术28. 69. 71,为了覆盖物体外表，激 光熔獴和冷喷涂是合适的选择。From the review, challenges in the application of LC for repair and restoration were

43、identified. Table 9 outlines the challenges faced by earlier researchers from the perspectives of object design and process systems.Table 9. Challenges in AM reparation from object design and process systems perspectives.关于修身工艺或工具，大多数挑战都与激光熔陵的工艺参数有关。LC机罂的参数将不可防止地对工艺的产最产生较大影 响（66, 97.此外，LC的不同扫描速度公影响所

44、得到的微观结构84,因此需要在具有厚壁和许多边缘的产品的修更过程中考 虑它28,此外,机器的参数也受产品材料的影响66。LBM机器花维修过程中的使用与设置过程相关的柒他挑战有关，因为它的特性和操作完全不同。出于维修过程的目的， LBM机器要求用户在材料粉末卜.设置修攵的产品;当它逐层熔化材料时，修红的物体应放置在材料堆外表的略微卜.方。然后,激 光将聚焦在材料粉木外表和物体外表，以熔化它们73J.另一个挑战是使用材料粉末作为LC机器的基础，从而根据修发对象的材料调整材料粉末的类型，否那么，赔偿结果将不是 最正确的67, 69b关于要重建的产品的设计,有几篇论文侧重于重建磨损部件的算法的开展88, 98。闪此，重建磨损部件的3D 模型将作为LC机器的输入，并且该算法将基于RE概念，以便在初始对软和损坏对象之间进行对象比拟。