近日，我院机电工程系青年教师薛博策在熔滴沉积增材制造斜柱方面取得研究进展，研究成果《熔滴沉积制造小倾角无支撑斜柱中的熔滴坍塌及其消除》（Droplet collapse and its elimination in fabrication of low-angle unsupported inclined pillars via metal droplet deposition）发表于《Additive Manufacturing》期刊。该期刊是工程制造领域的国际顶级期刊，2025年影响因子为11.1（中科院一区Top）。薛博策为论文第一作者，张彦振教授为通讯作者，硕士研究生管忍乐为第二作者，中国石油大学（华东）为第一署名单位和唯一通讯单位。该研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金等基金的联合资助。
论文首页
无支撑斜柱是点阵结构的基础，然而目前通过金属熔滴沉积制造小倾角斜柱时熔滴容易与基板接触、出现坍塌，限制了其对点阵结构的制造能力。本文对金属熔滴沉积制造倾斜立柱时熔滴的坍塌现象进行了研究，结合实验和仿真结果，分析了偏移熔滴沉积的动态过程。发现偏移熔滴在与前一颗熔滴发生接触后，进行的运动可视为整体运动和铺展回缩运动的复合。在这一复合运动中，偏移熔滴的最低点会先下降后上升，若在下降过程中熔滴与基板接触则产生坍塌。此后，研究了熔滴坍塌的影响因素，并提出了三种避免熔滴与基板接触的方法，包括预先制造一个基底、降低熔滴速度和提高氧含量，其中第一种方法最为有效，因为其只需要在斜柱底部额外沉积一个熔滴，不需要对工艺参数进行其他更改。通过该方法实现了倾角约为10°的斜柱制造。最后，分析了偏移熔滴在沉积过程中的横向位移对斜柱倾角的影响，并提出斜柱倾角的自稳定机制进行了解释。本研究有助于提升金属熔滴沉积增材对点阵结构的制造能力。
制造的由小倾角斜柱组成的结构
