本書根據近年來國內外3D打印技術的發(fā)展現(xiàn)狀編寫,匯集了大量國內外相關文獻中的精華,以目前*新的教育改革精神和行業(yè)標準、職業(yè)標準為指導,并結合編著者近年來對3D打印技術的研究和實踐成果,以3D打印技術的應用為主線,以五種主流3D打印技術(包括SLA、FDM、SLS、SLM、3DP)為依托,系統(tǒng)地闡述了3D打印技術的成形原理、成形材料、成形設備、成形件后處理及*新的應用進展。本書于2017年出版版,根據3D打印技術的發(fā)展和讀者的使用需求,特進行了修訂,此版為第二版。本書可作為高等職業(yè)教育制造工程類、材料工程類和產品設計類專業(yè)的學習教材和教學參考書,也可作為本科院校相關專業(yè)的參考教材,同時可供從事3D打印技術領域研究、開發(fā)、設計、制造的工程技術人員學習參考。
該書自2017年出版版以來,深受廣大院校歡迎,此次在版的基礎上修訂了教材的框架,同時配套豐富的教學資源,包含習題、教學視頻、教學課件、教學大綱等資源,便于院校教學與讀者自學。
3D打印(3D printing)技術,又稱為增材制造(additive manufacturing)技術,是以數字模型為基礎,將材料逐層堆積制造出實體的先進制造技術,體現(xiàn)了信息網絡技術與先進材料技術、數字制造技術的交叉融合。相對于傳統(tǒng)的減材制造(材料去除,如切削加工)技術,3D打印是一種自底向上疊加材料的制造技術,它可以打印任意復雜形狀的產品且不需要預制任何模具,可實現(xiàn)小批量、個性化私人訂制。3D打印技術的核心是基于離散降維思想的材料累加制造,即將具備復雜形貌乃至多材料、多尺度結構特征的三維零部件分解為一系列二維離散層面(可以為平面或者曲面)或者連續(xù)的一維加工路徑,由此以一種統(tǒng)一的、簡單的方式實現(xiàn)零部件的逐點逐域成形。并且完全(針對平面分層)或很大程度上(針對曲面分層)規(guī)避了加工頭與待完成零部件間的干涉效應。相對于傳統(tǒng)的減材制造而言,增材制造極大地緩解了復雜零部件的制造和裝配難度,且可實現(xiàn)全自動工藝編程。3D打印的實質是以數字三維CAD模型文件為基礎,利用計算機將成形零件的3D模型切成一系列一定厚度的薄片,運用高能束源或其他方式,將熔融體、液體、粉末、絲或片等特殊材料進行逐層堆積黏合,疊加成形,從而*終打印出真實而立體的固態(tài)物體。3D打印成形的通用化過程為:由設計者首先在計算機上利用三維軟件建立3D模型,再用切片軟件將3D模型逐層分解成多個截面,打印機逐層打印2D輪廓,堆疊形成三維實體。本書將以3D打印技術的成形原理為主線,以五種主流3D打印技術(包括SLA、FDM、SLS、SLM、3DP)為依托,詳細介紹3D打印技術的成形過程,包括三維建模、模型數據處理、3D打印材料、成形件后處理等,對成形設備及工藝也進行了介紹。本書重點介紹3D打印技術的原理及應用,全書內容共分9章。第1章簡要介紹3D打印技術的起源和發(fā)展、成形原理、成形特點,以及意義。第2章介紹3D打印基礎理論,包括3D打印技術成形過程中的前兩個環(huán)節(jié):三維建模和模型數據處理。第3章至第8章以五種主流3D打印技術為主線,分別介紹SLA、FDM、SLS、SLM、3DP,以及其他3D打印技術的成形原理、成形材料、成形設備和成形件后處理。第9章介紹3D打印技術的應用,并分別列舉了它在工業(yè)制造領域、文化藝術領域、生物醫(yī)學領域、建筑領域等多領域的應用情況。 本書由武漢職業(yè)技術學院朱紅、湖南工業(yè)職業(yè)技術學院易杰、武漢職業(yè)技術學院謝丹任主編,武漢職業(yè)技術學院業(yè)冬、武漢職業(yè)技術學院侯高雁、廣東機械技師學院王華雄任副主編,參加編寫工作的還有武漢職業(yè)技術學院魏雪、劉凱。具體編寫分工如下:朱紅負責編寫第1章、第2章,謝丹負責編寫第3章,易杰負責編寫第4章,侯高雁負責編寫第5章,王華雄負責編寫第6章,業(yè)冬負責編寫第7章、9.4~9.7節(jié),劉凱負責編寫第8章、9.3節(jié),魏雪負責編寫9.1~9.2節(jié)、附錄。全書由朱紅統(tǒng)稿。本書在編寫過程中,查閱了大量的相關資料,在此向參考資料的各位作者表示衷心的感謝。由于編者水平有限,編寫時間倉促,書中缺點、不足在所難免,懇請使用本書的師生和有關人士批評指正。編者2021年5月
現(xiàn)在武漢職業(yè)技術學院機電工程學院副院長,教授。課程建設:武漢職業(yè)技術學院機電學院3D打印方向負責人。主持完成了《沖塑模具設計與制造》*精品資源共享課程的建設,完成專業(yè)論文15篇,主持省級課題2項、校級課題3項,實用新型專利2項。表彰:2014年獲全國優(yōu)秀教師 、作為指導教師,獲得第五屆大學生機械創(chuàng)新設計大賽國家二等獎、湖北省一等獎、第六屆大學生機械創(chuàng)新設計大賽湖北賽區(qū)一等獎。
第1章緒論(1)
1.13D打印概述(1)
1.23D打印工藝分類(2)
1.33D打印技術優(yōu)勢(4)
1.43D打印技術的意義(5)
1.53D打印發(fā)展趨勢(6)
1.63D打印的未來(8)
習題(9)
第2章3D打印基礎理論(10)
2.13D打印數據(10)
2.2模型處理(30)
習題(42)
第3章光固化成形(43)
3.1SLA成形原理及特點(43)
3.2SLA成形材料(45)
3.3SLA成形設備(50)
3.4SLA成形件后處理(62)
習題(63)
第4章熔融沉積制造(65)
4.1FDM成形原理及特點(65)
4.2FDM成形材料(67)
4.3FDM成形設備(75)
4.4FDM成形件后處理(85)
習題(85)
第5章激光選區(qū)燒結(86)
5.1SLS成形原理及特點(86)
5.2SLS成形材料(87)
5.3SLS成形設備(92)
5.4SLS成形件后處理(104)
習題(106)
第6章激光選區(qū)熔化(108)
6.1SLM成形原理及特點(108)
6.2SLM成形材料(110)
6.3SLM成形設備(114)
6.4SLM成形件后處理(123)
習題(124)
第7章三維打印(125)
7.13DP成形原理及特點(125)
7.23DP成形材料(126)
7.33DP成形設備(129)
7.43DP成形件后處理(136)
習題(137)
第8章其他成形技術(138)
8.1分層實體制造(138)
8.2形狀沉積制造(140)
8.3數字化光照加工(142)
習題(145)
第9章3D打印技術的應用(146)
9.13D打印技術在工業(yè)制造領域中的應用(146)
9.23D打印技術在文化藝術領域中的應用(156)
9.33D打印技術在生物醫(yī)學領域中的應用(164)
9.43D打印技術在建筑領域中的應用(168)
9.53D打印技術在食品領域中的應用(171)
9.63D打印技術在教育領域中的應用(171)
9.7各主流3D打印成形技術的應用(173)
習題(178)
參考文獻(180)
附錄A常用材料中英文名稱對照(183)
附錄B本書部分中英文術語對照(185)