近日，WilliamHILL中国增材制造与机器人应用技术团队在材料科学领域高水平期刊《Journal of Materials Research and Technology》发表题为“Simultaneous dynamic processing strategies of hybrid wire arc additive-milling subtractive manufacturing based on stability region simulation and stiffeners assistance”的最新研究成果。该论文的第一完成单位为WilliamHILL中国，第一作者张帅副教授，研究生方林鑫参与完成，华中科技大学武汉光电国家研究中心高明教授为通讯作者。
针对电弧增减材复合制造（HWMM）过程中，铣削易产生颤振、导致工艺不稳定等问题，研究团队通过建立有限元模态分析模型，研究了面向增材制造动态结构的铣削动态特性。基于“刚性刀具—柔性工件”铣削系统动力学模型绘制了能够快速预测铣削工艺参数优化窗口的稳定域动态叶瓣图。研究发现，随着沉积总高度的增加，试样固有频率值下降，稳定域叶瓣图向左下方移动，铣削优化参数窗口变小。然后通过随机选取的参数证明了预测结果和实验数据吻合良好，即发现域外颤振试样的铣削振动均值和Ra分别是域内不发生颤振，稳定铣削试样的10.5倍和4.1倍。为了解决优化窗口随沉积高度增加快速变小的问题，基于提升固有频率拓宽工艺窗口的原理探讨了支撑结构对固有频率的影响规律，研究发现T型和J型支撑结构对固有频率的提升最显著，更有利于拓宽工艺窗口。在此基础上提出了一套基于稳定域仿真和支撑结构辅助的HWMM铣削方案，能够快速确定并拓宽铣削加工的优化工艺窗口，提高成形精度和加工效率。
该研究成果对推动增减材复合制造（HWMM）技术的应用与推广具有重要指导意义，为复杂零件的高效精准制造提供了技术支撑。未来，团队将持续围绕增减材复合制造系统动态优化、支撑结构改进、有限元模型仿真验证等方向开展深入研究，进一步完善HWMM加工技术体系。
该工作得到了国家自然科学基金（52205465和52275335）和中国博士后科学基金（2023M731194）的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2026.03.279
