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1、专题十专题十 3D3D打印技术打印技术10.2 3D打印技术的优势打印技术的优势内容3D3D打印技术的原理、特点打印技术的原理、特点3D3D典型案例与行业发展现状典型案例与行业发展现状典型3D打印技术215343D3D打印技术的优点打印技术的优点3D3D打印技术与行业的前景展望打印技术与行业的前景展望3D打印机究竟为何物3D打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料3D打印机究竟为何物，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。基本原理与现有技术其实其实3D打印机原理很简单，每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，
2、胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被打印成型。完成后，要处理掉物品周围沾满的粉末，这是可以循环利用的，再涂上增强硬度的胶水。基本原理与现有技术眼下眼下3D打印机有两种类型，一种是堆叠法，一种是烧结。原理基本都是多层分片打印，而堆叠和烧结只是成型技术的区别。堆叠只能成型塑料、硅之类的材质，对固化反应速度有要求，而烧结可以利用激光的高温对金属粉末进行处理加工出金属材质的东西出来，实体可通过打磨、钻孔、电镀等方式进一步加工。所以3D打印机和普通打印机，最大的区别是“墨水”。基
3、本原理与现有技术现有现有的3D打印技术能够实现2000dpi分辨率，技术的发展和粉末很有关系，材料越细，每一层就更薄，做出来的东西精度就越高。4.1 快速成型典型工艺 光固化成形光固化成形(StereoLithographyApparatus(StereoLithographyApparatus，简写，简写SLA);SLA);薄材叠层制作薄材叠层制作(LaminatedObjectManufactur-ing(LaminatedObjectManufactur-ing简写简写LOM)LOM)选择性激光烧结选择性激光烧结(SelectiveLaserSintering(SelectiveLase
4、rSintering，简写，简写SLS);SLS);熔丝沉积成形熔丝沉积成形(FusedDepositionModeling(FusedDepositionModeling，简写，简写FDM);FDM);等四等四种种。以下对这些典型工艺原理，特点进行简单的介绍。以下对这些典型工艺原理，特点进行简单的介绍。采用激光一点点照射光固化液态树脂使之固化的方法成形，是当前应用最广泛的一种高精度成形工艺。光固化成形是最早出现的快速成形工艺。其原理是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应,分子量急剧增大,材料也就从液态转变成固态。这种方法也有自身的局限
5、性，比如需要支撑、树脂收缩导致精度下降、光固化树脂有一定的毒性等。4.1SLA光固化（立体光刻）（成本高）（成本高）华中科技大学研制的第一代SLA设备4.1光固化快速成形制造技术及其应用SLA成形的典型零件SLA成形的可装配瓶状模型4.1光固化快速成形制造技术及其应用SLA成形的微小精细结构零部件成形：约10 m，1小时左右4.1光固化快速成形制造技术及其应用SLA成形的典型零件4.1光固化快速成形制造技术及其应用4.2薄材叠层制作LOM分层实体制造采用激光切割箔材，箔材之间靠热熔胶在热压辊的压力和采用激光切割箔材，箔材之间靠热熔胶在热压辊的压力和传热作用下熔化并实现粘接，一层层叠加制造原型。
6、传热作用下熔化并实现粘接，一层层叠加制造原型。LOM成形的典型零件华中科技大学研制的LOM材料4.2薄材叠层快速成形制造技术及其应用华中科技大学研制的LOM设备摩托车零件4.2薄材叠层快速成形制造技术及其应用小型发动机零件原型件4.2薄材叠层快速成形制造技术及其应用4.3SLS选择性激光烧结采用激光逐点烧结粉末材料，使包覆于粉末材料外的固体粘采用激光逐点烧结粉末材料，使包覆于粉末材料外的固体粘接剂或粉末材料本身熔融实现材料的粘接。接剂或粉末材料本身熔融实现材料的粘接。为某单位成形的航空航天零部件蜡模及精密铸造钛合金零部件零件尺寸：1091091011mm34.3粉末材料3D打印技术及其应用摩托
7、车引擎缸体（253.8 253.7 181.8mm3）SLS熔模铸造铸造铝合金铸件非金属制件快速成形制造技术非金属制件快速成形制造技术塑料制件-熔模精密铸造4.3粉末材料3D打印技术及其应用金属粉末烧结蜡件非金属制件快速成形制造技术非金属制件快速成形制造技术非金属制件快速成形制造技术非金属制件快速成形制造技术塑料制件-熔模精密铸造大型薄壁铸件，最小壁厚3.0mm851.12 523.20 380.35mm3熔模熔模铸件铸件SLS铸造4.3粉末材料3D打印技术及其应用砂制件复杂尼龙零件的直接3D打印4.3粉末材料3D打印技术及其应用用覆膜砂型(芯)浇注的液压阀体铸件及其剖分图非金属制件非金属制件
8、3D打印技术技术树脂覆膜砂制件4.3粉末材料3D打印技术及其应用4.4FDM熔融沉积成形采用丝状热塑性成形材料，连续地送入喷头后在其中加热采用丝状热塑性成形材料，连续地送入喷头后在其中加热熔融并挤出喷嘴，逐步堆积成形。熔融并挤出喷嘴，逐步堆积成形。（成本低）（成本低）4.4北京太尔时代公司的INSPIRE系列4.4北京太尔时代公司的MEM双喷头系统 设备支持双喷头双材料，兼容设备支持双喷头双材料，兼容BSTBST（剥离型支撑）和（剥离型支撑）和SSTSST（溶解型支撑）（溶解型支撑）。双材料使支撑更易剥离。双材料使支撑更易剥离。4.4 方便快捷的内部网格结构内部网格结构有效地节约材料成本和时间
9、成本内部网格结构有效地节约材料成本和时间成本4.4 常见快速成形工艺运行成本对比3 23D打印机分类我们可以根据设备的市场定位将它简单的分成三类：个人级、专业级、工业级。3 3个人级3D打印机大部分国产的3D打印机都是基于国外开源计术延伸的，由于采用了开源技术，技术成本得到了很大的压缩因此售价在几千至1万不等，十分有吸引力。国外进口的品牌个人3D打印机价格都在2万至4万之间。设备打印材料都以ABS塑料或者PLA塑料为主。主要满足个人用户生活中的使用要求，因此各项技术指标都并不突出，优点在于体积小巧，性价比高。3 43 4专业级3D打印机专业级的3D打印机，可供选择的成型技术和耗材（塑料、尼龙、
10、光敏树脂、高分子、金属粉末等）就要比个人3D打印机要丰富很多。设备结构和技术原理相比起来更先进自动化更高，应用软件的功能以及设备的稳定性也是个人3D打印机望尘莫及。这类设备售价都在十几万至上百万人民币。3 5工业级3D打印机工业级的设备除了要满足材料上面的特殊性，制造大尺寸的物件等要求。更关键是物品制造后它需要符合一些特殊应用的标准，因为这类设备制造出来的物体是直接应用的。比如飞机制造中用到的钛合金材料，就需要对物件的刚性、任性、强度等等参数有一系列的要求。由于很多设备是根据需求定制的因此价格很难估量了。3 6全彩色打印机这里说的彩色可不是打印出来的物体是否带有颜色。而是指3D打印机所采用的技
11、术是否在打印过程中给材料进行染色或者混色。目前实现彩色打印主要两种方式采用的3D打印技术是否有条件在打印过程中给材料染色。采用的3D打印技术是否支持多种耗材，不同颜色的耗材在打印的时候进行混色。内容3D3D打印技术的原理、特点打印技术的原理、特点3D3D打印典型案例与行业发展现状打印典型案例与行业发展现状典型典型3D3D打印技术打印技术215343D3D打印技术的优点打印技术的优点3D打印技术与行业的前景展望5.3D打印技术与行业的前景展望提升3D打印技术水平：3D打印是社会制造的基础和动力，高效、高精、高性能、低成本的3D打印技术是发展3D打印产业的根本。建立社会制造网络与管理模式：3D打印
12、技术是社会需求、产品设计、改进、制造和运输高度信息化和智能化的实现手段，需要建立高效的社会制造网络和管理模式。3D技术广泛的融化生活：3D打印技术将会在各行各业中取得应用，不仅跟工业、医学等行业，还可以和农、商、文、教育等深入融合，改变人们的生活。5.3D打印技术与行业的前景展望3D打印技术应用前景：目前应用最多的为模型、原型、高性能塑料和功能件的制造；未来在模具、医疗、电子、个人消费品、组织工程、智能结构和其他未知领域都有很大的潜力。5.3D打印技术与行业的前景展望极限环境按需制造太空3D打印美国NASA启动太空3D打印项目。2010年 8月 成 立“MadeinSpace”；2011年春季
13、建立3D打印实验室；、2011年夏季NASA宇航局飞行项目通过亚轨道飞行计划；2011年7月-9月微重力实验；2011年12-2013年2月进行3个阶段的设计、制造项目，计划2014年将3D打印设备送入太空；当前，材料、闭环控制系统、其他增材制造技术的研发5.3D打印技术与行业的前景展望深海3D打印远洋3D打印生物制造，细胞打印 STLSTL文件（文件（ASCIIASCII码和二进制）码和二进制）三维三维CADCAD造型，生成造型，生成STLSTL文件，如文件，如solidworkssolidworks、ugug、proeproe、3dmax3dmax、AutoCAD2000AutoCAD2000等均支持等均支持STLSTL文件输文件输出出 通过通过CTCT重构或其他反求工程也可以获重构或其他反求工程也可以获得得stlstl文件文件文件格式文件格式期 待 大 家 的 积 极 参 与！