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1、（中职）3D打印技术综合实训项目二 3D打印应用案例教学课件（工信版）教学课件（工信版）项目二项目二 3D打印应用案例打印应用案例任务1 航天航空领域应用任务2 汽车制造领域应用任务3 医疗领域应用任务4 建筑领域应用任务5 个性化艺术品、服装与饰品 任务6 个性化食品任务7 3D打印与创新教育任务8 家电领域应用学习目标学习目标l能知道3D打印在航天航空领域应用。l能知道3D打印在汽车制造领域应用。l能知道3D打印在医疗领域应用。l能知道3D打印在建筑领域应用。l能知道3D打印在个性化艺术品、服装与饰品。l能知道3D打印在个性化食品领域应用。l能知道3D打印与创新教育。l能知道3D打印在家电
2、领域应用。一、精密复杂零件二、飞行器风洞模型三、高温合金空心涡轮叶片四、复杂微通道结构件五、金属结构件的激光成形修复六、复杂结构钛合金零件的电子束选区熔化制备七、其它应用任务1 航天航空领域应用航天航空领域应用 3D打印技术所具备的无模具、快速、自由成形的制造特点给工业产品的设计思想和制造方法带来了翻天覆地的变化。3D打印技术的出现，特别是高性能金属零件直接3D打印技术的发展，为航空航天产品从产品设计、模型和原型制造、零件生产和产品测试都带了新的思想和技术途径，有望缩短航空航天产品的研发和生产周期。3D打印技术的出现，特别是高性能金属零件直接3D打印技术的发展，为航空航天产品从产品设计、模型和
3、原型制造、零件生产和产品测试都带了新的思想和技术途径，有望缩短航空航天产品的研发和生产周期。一、精密复杂零件的金属直接成形l采用金属直接成型已经成为航空航天高性能复杂精密金属零件的一条重要途径。二、飞行器风洞模型l飞行器风洞模型是飞机研制中必不可少的重要环节，飞机风洞模型的加工质量、周期和成本影响了飞机研制的效率。三、高温合金空心涡轮叶片激光近净成型l空心涡轮叶片传统的制造方法采用精密铸造，加工工序比较复杂，从图纸到成品，一般都要经过4060道工序，导致成品率较低。四、复杂微通道结构件的扩散焊分层实体成型l航空航天动力系统许多地方复杂微通道结构件由于通道尺寸细小，有些可达微米或亚微米级，同时通
4、道排布复杂，通道内表面要求高，采用传统方法极难加工。五、金属结构件的激光成型修复l零件的修复包括几何性能（几何形状、尺寸精度）和力学性能（强度、塑性）恢复，激光成型修复后经少量的后续加工，即可使零件达到使用要求，从而实现零部件的高效率、低成本再生制造。六、复杂结构钛合金零件的电子束选区熔化制备l电子束选区熔化成型技术也已经成为了航空发动机热端复杂构件的一条重要成型手段、适用于高温高强硬脆金属间化合物构件的成型制造。七、其他应用l3D打印，将让人类在航空航天征途上飞得更快更高更远。一、制造汽车零部件二、制造汽车模具复杂型腔三、实现汽车制造轻量化四、汽修工具打印五、零部件定制任务2 汽车制造领域应
5、用一、制造汽车零部件l3D打印技术所具有的高度柔性化、个性化的实体自由成型特点，以及快速的所见即所得实景展现优势，使其在个性张扬的（如图2-11所示）汽车设计、研发和零件的快速制造中应用日渐广泛。一、制造汽车零部件l针对汽车制造进行研发和生产，必须要制作巨大的零件样件，要求制造的零部件往往需要较长的生产周期。利用3D打印技术制造汽车的零部件（如图2-12所示），可以有效节约生产成本，同时还可以提高生产速度，节约生产周期40%以上。二、制造汽车模具复杂型腔l传统零部件制造耗费既大且耗时太长；3D打印技术可以有效控制汽车模具的复杂型腔，同时完成复杂型腔的整体加工（如图2-13所示）。利用3D打印技
6、术可以节约生产成本，缩短加工时间，实现成本、工期双重提升。三、实现汽车制造轻量化l节能减排一直都是汽车行业和交通运输业比较重视的问题，汽车企业往往将生产制造的轻量化作为汽车企业发展的重要目标。利用3D打印技术可以实现企业制造的轻量化。利用合金材料制造汽车的零部件，可以实现传统制造生产难以实现的生产。四、汽修工具打印l对汽车的维修工具进行打印，以满足特殊工具的高精度要求。汽车的维修工具具有特殊的尺寸要求和形状要求，利用的3D打印技术则主要是三维数字扫描逆向技术。l如，汽车维修扳手通过三维扫描之后，创建数字模型，并利用图片处理技术来进行切片。汽修扳手打印时，应确定作业的尺寸和模具的形状，最后再通过
7、复合材料进行堆积成型。扳手打印的误差应控制在0.080.1毫米之间。五、零部件定制l当前汽车的型号繁多，为了满足各种汽车型号的维修和制造要求，汽车生产或者维修企业必须要具备满足客户个性化要求的能力。世界车型复杂且很多汽车都是保量较少的型号，维修时零部件的需求比较特殊，难以通过模具量产来满足汽车维修要求。汽车零部件的稀缺造成了汽车维修企业的工作难度，3D打印技术正好解决了汽车零部件定制打印（如图2-16所示），为满足各种车型的零部件缺失维修提供重要保障。五、零部件定制l3D打印技术立足于信息技术、材料技术、控制技术和智能制造技术，随着这些技术的不断进步，3D打印技术在各领域的应用也越来越成熟。在
8、汽车的制造和维修领域，3D打印技术已经发挥了巨大的作用，在3D打印技术的推动下，汽车行业会向着个性化定制、便捷化和智能化的方向发展。l3D打印在生物医学领域的应用很广泛，主要分为以下四个方面：（1）体外医疗模型和医疗器械个性化制造（基于CT、MRI等生物医学图像，生成3D打印用CAD模型，应用于外科整形、手术规划和个性化假肢设计等领域，如图2-17所示）任务3 医疗领域应用（2）永久植入物的个性化制造（基于仿生的多尺度生物复杂结构设计，建立具有多尺寸复杂结构的生物系统模型，采用具有生物相容性的材料，制造出可植入人体的修复体）任务3 医疗领域应用（3）组织工程支架的增材制造（人体组织支架和组织结
9、构体的生物制造技术）；（4）细胞增材制造（利用3D打印技术制造具有个性化结构且具有功能性的人工器官与组织）。任务3 医疗领域应用l建筑模型设计者为了更好地表达设计意图与展示建筑结构，以往通过手工雕塑将设计模型制作出来，但是制作的模型往往精度不足，无法完整全面地表达设计师的内心思想。3D打印技术能够将建筑设计师的设计理念迅速地转化为可以看得见、摸得着的建筑模型（如图2-23所示），使得建筑设计的表现更加立体化、更加直观。任务4 建筑领域应用任务4 建筑领域应用任务4 建筑领域应用任务4 建筑领域应用l个性化服装、配件、饰品是3D打印服务最广阔的一个市场。如图2-28所示，定制运动鞋、首饰、衣服、
10、眼镜，越来越多品牌借助3D打印，让时尚焕发全新面貌，使得私人化定制变得触手可及。任务5 个性化艺术品、服装与饰品l3D打印为消费者提供了更多充满个性化的选择，只要展开你的想象力，就能够为自己打造一些专属个性配饰，如图2-29所示。任务5 个性化艺术品、服装与饰品l3D打印不单只是复制文物，同时3D打印也可以创造具有美感的艺术品，如图2-30所示。任务5 个性化艺术品、服装与饰品l民以食为天，随着人们生活水平的提高，人们的口味也相应提高。饭店的厨师都在担心一人难调众口，所以用3D打印技术制作个性化食品也应运而生，如图2-31所示。目前世界上已有糖果3D打印机，水果3D打印机、食物3D打印机、巧克
11、力3D打印机等。任务6 个性化食品l2013年日本有一家名为“CUBE”的3D体验馆举办活动，教人们制作情人巧克力，如图2-32所示。使用一台增材制造机器，制作出有你自己脸蛋的松露巧克力。经过3D扫描面部表情，然后在计算机里进行调整。接着他们先做出巧克力模型，再将巧克力注入模型里面成型。这些直径约3cm的巧克力人像十分精美，连牙齿的形状都清晰可见。任务6 个性化食品任务6 个性化食品l通过3D打印来完成你脑中所构想的一切，然后打印出实体来解决你的问题。学以致用，让创意变得触手可及。l目前，桌面级3D打印机正被迅速推广应用到建筑设计、工业设计、机械设计、模具设计、艺术设计、玩具设计等各个领域，打
12、印得到各种各样的模型，用作产品样本和用于设计评审、机能测试及装配试验等。3D打印机在欧美大学里几乎就是制造物理模型必不可少的工具任务7 3D打印与创新教育l1作品比赛作品比赛任务7 3D打印与创新教育 图2-33 学生灯具设计比赛作品 l23D彩色立体照片彩色立体照片 2013年中国首家3D照相馆的推出，标志着在国内，3D打印将走入百姓生活。3D照相馆能三维“克隆”一个真实的你，无论是头发、眉目还是肤色，从哪个角度观察都和真实的你相差无几。任务7 3D打印与创新教育 图2-33 学生灯具设计比赛作品l3教育各学科的创新应用教育各学科的创新应用任务7 3D打印与创新教育 图2-33 学生灯具设计
13、比赛作品任务7 3D打印与创新教育 图2-33 学生灯具设计比赛作品任务7 3D打印与创新教育 图2-33 学生灯具设计比赛作品l为了缩短产品的开发周期，缩短家电模具的制造周期及提升家电模具的生产效率、减少产品变形、提高产品合格率，3D打印技术在家电产品模具中的应用将越来越多，在帮助企业抢占市场、协助工业产品设计师进行产品的创新开发、提高竞争能力方面表现得越来越明显。任务8 家电领域应用 图2-33 学生灯具设计比赛作品l13D食物打印机食物打印机任务8 家电领域应用 图2-33 学生灯具设计比赛作品l23D打印笔记本电脑打印笔记本电脑任务8 家电领域应用 图2-33 学生灯具设计比赛作品l3其他家电产品任务8 家电领域应用 图2-41 其他家电产品