增材再制造技术是一种利用增材制造技术对废旧机电产品进行增材修复的工艺过程，可最大限度地挖掘废旧零件所蕴含的附加值，是资源再生的高级形式，也是发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会的重要途径，更是推进绿色发展、低碳发展，促进生态文明建设的重要载体。本书概述了增材再制造技术的内涵、原理、过程及发展趋势，介绍了增材再制造过程中数字化模型的获取、构建、处理方法，以及增材成形单元的形状模型和控制模型的构建方法，阐述了电弧熔覆再制造成形、激光电弧复合熔覆成形、磁场激光复合熔覆成形、磁场电弧复合熔覆成形、熔覆与铣削增减材复合成形等增材再制造技术的基本原理、系统组成、成形工艺、组织表征、性能评价及应用实例。
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国家国际科技合作项目，重载装备的绿色再制造技术与工程，2015DFG51920，280万，项目负责人
目录
第1章 概述 1
1.1 增材再制造技术的内涵 2
1.2 增材再制造技术的原理 2
1.3 增材再制造过程 5
1.3.1 数据获取 5
1.3.2 点云处理 6
1.3.3 反求建模 7
1.3.4 分层处理 8
1.3.5 路径规划 10
1.3.6 增材成形 11
1.4 增材再制造技术发展趋势 11
参考文献 14
第2章 数据获取与处理 17
2.1 数据获取 17
2.1.1 数据获取系统 17
2.1.2 扫描仪的标定 18
2.1.3 机器人手眼关系标定 23
2.1.4 变位机的标定 30
2.1.5 点云数据获取 33
2.2 数据处理 37
2.2.1 点云降噪处理 37
2.2.2 数据精简算法 39
2.2.3 区域合并与分割 41
参考文献 42
第3章 模型建模与分层 43
3.1 模型建模 43
3.1.1 与标准CAD模型比较 43
3.1.2 曲面模型点云化 43
3.1.3 点云的配准比较 45
3.2 点云模型的分层 49
3.2.1 平面分层 49
3.2.2 曲面分层 53
3.2.3 轮廓提取 57
参考文献 67
第4章 单元建模与路径规划 68
4.1 焊道形状的分类 68
4.2 焊道截面模型及验证 70
4.3 多焊道成形优化模型 71
4.4 无约束条件下搭接模型 73
4.4.1 “上凸型”搭接模型 74
4.4.2 “等积型”搭接模型 77
4.4.3 “下凹型”搭接模型 77
4.5 自约束条件下搭接模型 78
4.5.1 “等面积堆积”理论 78
4.5.2 “上凸型”搭接模型 78
4.5.3 “等积型”搭接模型 81
4.5.4 “下凹型”搭接模型 81
4.6 成形路径规划 82
4.6.1 逐行往复成形路径 82
4.6.2 轮廓收缩成形路径 83
4.6.3 圆柱面成形路径 84
4.6.4 成形姿态计算 85
参考文献 87
第5章 载能束熔覆成形 88
5.1 概述 88
5.2 成形系统 88
5.3 焊道模型建模 89
5.4 成形路径规划 90
5.4.1 单层路径规划研究 90
5.4.2 多层路径规划研究 93
5.4.3 圆柱面路径规划研究 94
5.5 零件再制造成形 95
第6章 激光-电弧复合熔覆成形 96
6.1 概述 96
6.2 基本原理 96
6.3 成形工艺 98
6.3.1 对焊道形貌的影响 98
6.3.2 对组织的影响 104
6.3.3 对熔覆层性能的影响 106
参考文献 116
第7章 磁场-激光复合熔覆成形 117
7.1 基本原理 117
7.2 成形工艺 118
7.2.1 成形工艺对熔覆层形貌的影响 118
7.2.2 成形工艺对组织的影响 124
7.2.3 成形工艺对性能的影响 129
参考文献 134
第8章 磁场-电弧复合熔覆成形 135
8.1 基本原理 135
8.1.1 纵向磁场对电弧运动行为的影响 136
8.1.2 纵向磁场作用下熔滴过渡行为分析 137
8.1.3 纵向磁场对熔滴过渡行为的影响 138
8.1.4 纵向磁场作用下熔池流体运动行为分析 139
8.1.5 纵向磁场作用下熔池金属的凝固行为 141
8.1.6 纵向磁场作用下MIG焊接熔覆热效率分析 143
8.2 焊道建模 145
8.2.1 焊道截面模型及验证 145
8.2.2 不同截面模型搭接间距的计算 147
8.2.3 不同截面模型焊道搭接表面平整度比较 148
8.3 磁场对熔覆层表面质量的影响 148
8.3.1 熔覆层表面成形质量评定 148
8.3.2 单焊道的表面成形质量 149
8.3.3 单层熔覆层的表面成形质量 150
8.3.4 多层熔覆层的表面成形质量 151
8.4 成形工艺对组织和性能的影响 152
8.4.1 磁场对母材组织和性能的影响 152
8.4.2 熔覆速度对母材组织和性能的影响 153
8.4.3 磁场对熔覆层组织和性能的影响 154
8.4.4 熔覆速度对熔覆层组织和性能的影响 157
8.5 再制造实例 161
8.5.1 铝合金拉杆再制造修复 161
8.5.2 铝合金摇臂再制造修复 163
8.5.3 铝合金支座快速成形 165
参考文献 166
第9章 熔覆与铣削增减材复合成形 169
9.1 基本原理 169
9.2 成形工艺 170
9.3 表面耐磨层制备 171
9.3.1 试验条件及工艺 171
9.3.2 耐磨层的组织形貌 171
9.3.3 耐磨层的硬度 172
9.3.4 耐磨层的摩擦学性能 172
9.4 表面耐蚀层制备 173
9.4.1 试验条件及工艺 173
9.4.2 组织形貌 174
9.4.3 硬度 174
9.4.4 耐腐蚀性能 175
9.5 断裂右凸轮的快速再制造 177
9.5.1 零件CAD建模 177
9.5.2 缺损模型的建立 177
9.5.3 路径规划及增材堆积 178
9.5.4 铣削路径规划及其形态控制 178
9.5.5 再制造件形态检测 178
9.5.6 再制造件性能检测 179
9.5.7 效益评估 180
参考文献 180
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