3D打印技術(shù)概論

第1章3D打印基礎(chǔ)概況1
1.1發(fā)展歷史2
1.2技術(shù)原理4
1.2.1光固化立體成形技術(shù)原理4
1.2.2基于數(shù)字光處理技術(shù)的3D打印成形原理5
1.2.3激光選區(qū)熔化成形技術(shù)原理與特點5
1.2.43DP技術(shù)7
1.3技術(shù)發(fā)展展望8
參考文獻10

第2章3D打印技術(shù)流程13
2.1三維建模14
2.1.1建模的基本思路14
2.1.2多邊形建模15
2.1.3NURBS建模15
2.1.4特征建模16
2.2模型三維掃描16
2.2.1結(jié)構(gòu)光技術(shù)17
2.2.2雙目視覺技術(shù)19
2.3STL文件20
2.3.1STL文件的ASCII格式21
2.3.2STL文件的二進制格式21
2.4支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計23
2.4.1外部支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化23
2.4.2外部支撐結(jié)構(gòu)的添加24
2.4.3外部支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化26
2.4.4內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計26
2.4.5基于模型結(jié)構(gòu)分析的設(shè)計方法27
2.4.6基于仿生結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法29
2.5模型切片32
2.5.1基于幾何拓撲信息提取的切片算法32
2.5.2基于三角面片幾何特征的分層處理算法33
2.5.3定層厚容錯切片33
2.5.4直接分層切片34
2.5.5常用的切片軟件34
2.6后處理35
參考文獻36

第3章光固化成形技術(shù)39
3.1光固化成形原理41
3.2光固化成形設(shè)計41
3.3光固化成形工藝42
3.3.1立體光固化技術(shù)42
3.3.2數(shù)字光處理技術(shù)42
3.3.3連續(xù)液面生產(chǎn)技術(shù)44
3.3.4液晶屏投影技術(shù)45
3.3.5光固化成形工藝優(yōu)勢45
3.3.6光固化成形工藝弱點47
3.4光固化成形材料48
3.4.1光敏樹脂49
3.4.2陶瓷50
3.4.3生物材料50
3.5光固化3D打印裝備51
3.5.1國內(nèi)光固化3D打印裝備51
3.5.2國外光固化3D打印裝備58
3.6光固化成形技術(shù)的應用62
3.6.1航空航天62
3.6.2汽車63
3.6.3牙科63
3.6.4消費產(chǎn)品（珠寶）63
3.6.5手板64
3.6.6生物醫(yī)療64
參考文獻64

第4章材料擠出3D打印技術(shù)67
4.1材料擠出成形原理68
4.2材料擠出3D打印工藝70
4.2.1材料擠出3D打印工藝分類70
4.2.2材料擠出3D打印工藝研究73
4.3材料擠出3D打印材料77
4.3.1高分子材料78
4.3.2無機非金屬材料80
4.3.3金屬材料82
4.3.4復合材料83
4.3.5食品85
4.4材料擠出3D打印設(shè)備85
4.4.1FDM打印機86
4.4.2混凝土3D打印機86
4.4.3陶瓷3D打印機87
4.4.4復合材料3D打印機89
4.4.5食品打印機90
4.5材料擠出3D打印應用91
參考文獻96

第5章噴射式3D打印技術(shù)101
5.1粉末噴射式成形技術(shù)概述102
5.2微滴噴射式3D打印技術(shù)104
5.2.1微滴噴射式成形技術(shù)概述104
5.2.2微滴噴射式3D打印的特點107
5.2.3微滴噴射自由成形系統(tǒng)的基本組成107
5.2.4微滴噴射自由成形的設(shè)計過程108
5.2.5材料噴射技術(shù)的設(shè)計參數(shù)109
5.2.6材料噴射自由成形工藝中的主要影響因素109
5.3國內(nèi)外噴射式3D打印主要設(shè)備廠商111
5.3.1國外設(shè)備廠商及其設(shè)備111
5.3.2國內(nèi)設(shè)備廠商及其設(shè)備113
5.4噴射式3D打印技術(shù)展望116
5.4.1微滴噴射技術(shù)展望116
5.4.2粉末噴射技術(shù)展望119
5.5噴射式3D打印技術(shù)發(fā)展趨勢119
參考文獻120

第6章黏結(jié)劑噴射技術(shù)123
6.1黏結(jié)劑噴射技術(shù)的原理124
6.2黏結(jié)劑噴射技術(shù)的設(shè)計過程125
6.2.1黏結(jié)劑噴射的設(shè)計過程125
6.2.2黏結(jié)劑噴射技術(shù)的設(shè)計參數(shù)126
6.3黏結(jié)劑噴射的技術(shù)工藝127
6.3.1黏結(jié)劑噴射技術(shù)的工藝流程127
6.3.2黏結(jié)劑噴射的后處理過程127
6.3.3黏結(jié)劑噴射工藝的技術(shù)優(yōu)勢128
6.3.4黏結(jié)劑噴射工藝的技術(shù)限制129
6.4黏結(jié)劑噴射的材料130
6.4.1黏結(jié)劑噴射石膏打印131
6.4.2黏結(jié)劑噴射陶瓷打印132
6.4.3黏結(jié)劑噴射新型材料打印133
6.5黏結(jié)劑噴射技術(shù)的設(shè)備134
6.5.1黏結(jié)劑噴射技術(shù)的工業(yè)設(shè)備135
6.5.2黏結(jié)劑噴射技術(shù)的設(shè)備研發(fā)137
6.6黏結(jié)劑噴射技術(shù)的應用139
6.6.1應用領(lǐng)域139
6.6.2新技術(shù)進展142
參考文獻143

第7章粉末床熔融技術(shù)145
7.1激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)146
7.1.1技術(shù)背景146
7.1.2激光選區(qū)燒結(jié)成形原理與燒結(jié)機理147
7.1.3激光選區(qū)燒結(jié)工藝150
7.1.4激光選區(qū)燒結(jié)成形材料154
7.1.5激光選區(qū)燒結(jié)成形裝備160
7.1.6激光選區(qū)燒結(jié)成形技術(shù)的應用164
7.2激光選區(qū)熔化技術(shù)168
7.2.1技術(shù)背景168
7.2.2激光選區(qū)熔化成形原理168
7.2.3激光選區(qū)熔化成形工藝170
7.2.4激光選區(qū)熔化成形材料173
7.2.5激光選區(qū)熔化成形裝備176
7.2.6激光選區(qū)熔化成形技術(shù)的應用180
參考文獻183

第8章定向能量沉積技術(shù)185
8.1定向能量沉積技術(shù)原理186
8.1.1激光直接沉積技術(shù)186
8.1.2電子束熔絲沉積技術(shù)187
8.2定向能量沉積工藝特點189
8.2.1激光直接沉積技術(shù)特點189
8.2.2電子束熔絲沉積技術(shù)特點189
8.3定向能量沉積打印材料190
8.3.1鈦和鈦合金191
8.3.2高溫合金192
8.3.3不銹鋼192
8.3.4鋁合金193
8.3.5鎂合金193
8.4定向能量沉積技術(shù)及裝備發(fā)展現(xiàn)狀194
8.4.1激光直接沉積技術(shù)裝備194
8.4.2電子束熔絲沉積技術(shù)裝備196
8.5定向能量沉積技術(shù)應用200
8.5.1在航空航天領(lǐng)域的應用200
8.5.2在醫(yī)學領(lǐng)域的應用202
8.5.3在模具制造領(lǐng)域的應用203
8.5.4在金屬零件再制造修復領(lǐng)域的應用203
參考文獻206

第9章疊層實體制造技術(shù)209
9.1技術(shù)背景210
9.2疊層實體制造成形原理210
9.3疊層實體制造工藝211
9.3.1疊層實體制造技術(shù)工藝過程211
9.3.2疊層實體制造技術(shù)主要工藝參數(shù)212
9.3.3疊層實體制造后處理工藝213
9.3.4疊層實體制造技術(shù)的工藝特點214
9.3.5疊層實體制造成形精度215
9.3.6疊層實體制造成形效率216
9.4疊層實體制造成形材料217
9.4.1基體材料217
9.4.2黏結(jié)材料218
9.5疊層實體制造成形裝備218
9.5.1激光器及冷卻器219
9.5.2激光掃描系統(tǒng)(x-y型切割頭)219
9.5.3可升降工作臺220
9.5.4材料送給裝置221
9.5.5熱壓疊層裝置221
9.5.6計算機控制系統(tǒng)221
9.5.7檢測裝置222
9.5.8機械系統(tǒng)222
9.6疊層實體制造技術(shù)的應用222
9.6.1產(chǎn)品原型制作222
9.6.2工業(yè)模具制備223
參考文獻225

第10章復合成形技術(shù)227
10.1超音速激光沉積技術(shù)228
10.1.1超音速激光沉積技術(shù)原理229
10.1.2超音速激光沉積專用裝備229
10.1.3超音速激光沉積工藝與材料230
10.1.4超音速激光沉積技術(shù)工業(yè)應用232
10.2電磁場復合激光增材制造與再制造技術(shù)234
10.2.1電磁場復合激光增材制造與再制造技術(shù)原理234
10.2.2電磁場復合激光增材制造與再制造專用設(shè)備236
10.2.3電磁場復合激光增材制造與再制造工藝與材料239
10.2.4電磁場復合激光增材制造與再制造技術(shù)工業(yè)應用240
10.3激光-電弧復合焊接技術(shù)242
10.3.1激光-電弧復合焊接技術(shù)原理242
10.3.2激光-電弧復合焊接專用裝備243
10.3.3激光-電弧復合焊接工藝與材料244
10.3.4激光-電弧復合焊接技術(shù)工業(yè)應用245
10.4其他復合成形技術(shù)246
10.4.1激光超聲振動復合技術(shù)246
10.4.2微鑄鍛銑復合制造技術(shù)248
10.4.3激光電化學復合沉積技術(shù)248
10.4.4激光增材與沖擊強化復合制造技術(shù)250
10.5復合成形技術(shù)展望251
參考文獻252

第11章3D打印產(chǎn)品標準及檢測257
11.1國外增材制造技術(shù)標準現(xiàn)狀258
11.1.1ASTM和ISO標準258
11.1.2SAE標準262
11.1.3其他標準化組織標準266
11.1.4先進發(fā)達國家標準267
11.2國內(nèi)增材制造技術(shù)標準現(xiàn)狀269
11.33D打印產(chǎn)品檢測項目及測試方法271
11.3.13D打印專用材料檢測項目及方法272
11.3.23D打印設(shè)備檢測項目及方法275
11.3.33D打印成形件檢測項目及方法280
參考文獻284