D打印介紹的教案

D打印介紹的教案第1頁(yè)/共38頁(yè)2目錄1、3D打印的起源2、什么是3D打印3、3D打印的主要技術(shù)和材料4、3D打印的流程5、3D打印的優(yōu)勢(shì)6、3D打印機(jī)的分類7、3D打印機(jī)的應(yīng)用案例第2頁(yè)/共38頁(yè)起源1第3頁(yè)/共38頁(yè)3D打印技術(shù)的起源關(guān)于3D打印技術(shù)的理念，我們要穿越回19世紀(jì)，您沒(méi)看錯(cuò)這個(gè)是有記錄可以考證的。從歷史上看，快速成型技術(shù)（3D打印技術(shù)）的核心思想最早起源于19世紀(jì)照相雕塑（Photosculpture）技術(shù)和地貌成形（Topography）技術(shù)。雖然3D打印技術(shù)起源很早，但是受限于當(dāng)時(shí)的材料技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)等眾多學(xué)科，因此并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用與商業(yè)化，隨后技術(shù)的正式研究開(kāi)始于20世紀(jì)70年代，直到20世紀(jì)80年代技術(shù)才得到了實(shí)現(xiàn)。其學(xué)名為“快速成形”。第4頁(yè)/共38頁(yè)什么是3D打印2第5頁(yè)/共38頁(yè)3D打印名詞解釋3D打印技術(shù)（3DPrinting）有很多個(gè)稱呼，學(xué)術(shù)上稱之為快速成型技術(shù)(RapidPrototypingManufacturing，簡(jiǎn)稱RPM)，3D打印技術(shù)從制造工藝的技術(shù)上劃分它叫做增材制造（AdditiveManufacturing，簡(jiǎn)稱AM）。它是一種以3D設(shè)計(jì)模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用不同的打印技術(shù)、方式使特定的材料，通過(guò)逐層堆疊、疊加的方式來(lái)制造物體的技術(shù)。注意區(qū)分：“3D打印”與“3D打印機(jī)”，3D打印多代表工藝技術(shù)3D打印機(jī)指硬件設(shè)備。第6頁(yè)/共38頁(yè)什么是3d打印第7頁(yè)/共38頁(yè)3D打印的主要技術(shù)和材料3第8頁(yè)/共38頁(yè)3D打印應(yīng)用的技術(shù)01FusedDepositionModeling,FDM熔融沉積快速成型03ThreeDimensionalPrintingandGing,3DP

三維粉末黏接02StereolithographyApparatus，SLA光固化成型

04SelectiveLaserSinterting,SLS選擇性激光燒結(jié)第9頁(yè)/共38頁(yè)熔融沉積快速成型

熔融沉積又叫熔絲沉積，它是將絲狀熱熔性材料加熱融化，通過(guò)帶有一個(gè)微細(xì)噴嘴的噴頭擠噴出來(lái)。熱熔材料融化后從噴嘴噴出，沉積在制作面板或者前一層已固化的材料上，溫度低于固化溫度后開(kāi)始固化，通過(guò)材料的層層堆積形成最終成品。第10頁(yè)/共38頁(yè)光固化成型

光固化技術(shù)是最早發(fā)展起來(lái)的快速成型技術(shù)，也是目前研究最深入、技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的快速成型技術(shù)之一。光固化技術(shù)，主要使用光敏樹(shù)脂為材料，通過(guò)紫外光或者其他光源照射凝固成型，逐層固化，最終得到完整的產(chǎn)品。第11頁(yè)/共38頁(yè)選擇性激光燒結(jié)

該工藝由美國(guó)德克薩斯大學(xué)提出，于1992年開(kāi)發(fā)了商業(yè)成型機(jī)。SLS利用粉末材料在激光照射下燒結(jié)的原理，由計(jì)算機(jī)控制層層堆結(jié)成型。SLS技術(shù)同樣是使用層疊堆積成型，所不同的是，它首先鋪一層粉末材料，將材料預(yù)熱到接近熔化點(diǎn)，再使用激光在該層截面上掃描，使粉末溫度升至熔化點(diǎn)，然后燒結(jié)形成粘接，接著不斷重復(fù)鋪粉、燒結(jié)的過(guò)程，直至完成整個(gè)模型成型。第12頁(yè)/共38頁(yè)3D打印材料介紹光敏樹(shù)脂工程塑料工程塑料可作工程材料和代替金屬制造機(jī)器零部件等的塑料。工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，剛性大，蠕變小，機(jī)械強(qiáng)度高，耐熱性好，電絕緣性好，可在較苛刻的化學(xué)、物理環(huán)境中長(zhǎng)期使用，可替代金屬作為工程結(jié)構(gòu)材料使用。光敏樹(shù)脂指用于光固化快速成型的材料為液態(tài)光固化樹(shù)脂，或稱液態(tài)光敏樹(shù)脂，主要由齊聚物、光引發(fā)劑、稀釋劑組成。第13頁(yè)/共38頁(yè)3D打印材料介紹-工程材料尼龍玻纖尼龍玻纖外觀是一種白色的粉末。比起普通塑料，其拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度有所增強(qiáng)，熱變形溫度以及材料的模量有所提高，材料的收縮率減小了，但材料表面變粗糙，沖擊強(qiáng)度降低。

彩色石膏材料材料本身基于石膏的，易碎，堅(jiān)固，色彩清晰。材料感覺(jué)起來(lái)很像巖石。第14頁(yè)/共38頁(yè)3D打印材料介紹-工程材料半透明樹(shù)脂是一種集高尺寸穩(wěn)定性、生物相容性和表面平滑度于一身的標(biāo)準(zhǔn)塑料模擬材料。半透明樹(shù)脂橡膠橡膠類具備多種級(jí)別的彈性材料特征：這些材料所具備的肖氏A級(jí)硬度、斷裂伸長(zhǎng)率、抗撕裂強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度，使其非常適合于要求防滑或柔軟表面的應(yīng)用領(lǐng)域，如消費(fèi)類電子產(chǎn)品、醫(yī)療設(shè)備和汽車內(nèi)飾。第15頁(yè)/共38頁(yè)3D打印材料介紹-工程材料聚丙交酯（PLA）多色樹(shù)脂聚乳酸（H-[OCHCH3CO]n-OH）的熱穩(wěn)定性好，加工溫度170～230℃，有好的抗溶劑性，可用多種方式進(jìn)行加工，如擠壓、紡絲、雙軸拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的產(chǎn)品除能生物降解外，生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性好。多色樹(shù)脂系列材料集尺寸穩(wěn)定性和細(xì)節(jié)可視性于一身，適用于多模擬標(biāo)準(zhǔn)塑料和制作模型，可實(shí)現(xiàn)逼真的最終產(chǎn)品效果。第16頁(yè)/共38頁(yè)3D打印材料介紹-光敏樹(shù)脂樹(shù)脂材料Soms11122環(huán)氧樹(shù)脂Soms11122看上去更像是真實(shí)透明的塑料,具有優(yōu)秀的防水和尺寸穩(wěn)定性。這種便于鑄造的激光快速成型樹(shù)脂：?含灰量極低(1500oF時(shí)的殘留含灰量<0.01%)?可用于熔融石英和氧化鋁高溫型殼體系?不含重金屬銻?可用于制造極其精密的快速鑄造型模。第17頁(yè)/共38頁(yè)3D打印流程4第18頁(yè)/共38頁(yè)3D打印流程第19頁(yè)/共38頁(yè)3D打印流程-建模流程第20頁(yè)/共38頁(yè)3D打印流程-切片處理第21頁(yè)/共38頁(yè)3D打印流程-打印過(guò)程第22頁(yè)/共38頁(yè)3D打印流程-后期處理第23頁(yè)/共38頁(yè)3D打印的優(yōu)勢(shì)5第24頁(yè)/共38頁(yè)3D打印的優(yōu)勢(shì)就目前的發(fā)展情況來(lái)分析，3D打印機(jī)并不適合用來(lái)大批量生產(chǎn)，與傳統(tǒng)制造模式相比，它的優(yōu)越性在于可以短時(shí)間內(nèi)快速的完成用戶需求的小批量定制化物件，降低新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研制的成本和投資風(fēng)險(xiǎn)，縮短了新產(chǎn)品研制和投放市場(chǎng)的周期。第25頁(yè)/共38頁(yè)關(guān)于3D打印機(jī)的分類6第26頁(yè)/共38頁(yè)3D打印機(jī)分類目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)明確的3D打印機(jī)分類標(biāo)準(zhǔn)，但是我們可以根據(jù)設(shè)備的市場(chǎng)定位將它簡(jiǎn)單的分成三類：個(gè)人級(jí)、專業(yè)級(jí)、工業(yè)級(jí)。第27頁(yè)/共38頁(yè)個(gè)人級(jí)3D打印機(jī)國(guó)內(nèi)各大電商網(wǎng)站上銷售的個(gè)人3D打印機(jī)為例，大部分國(guó)產(chǎn)的3D打印機(jī)都是基于國(guó)外開(kāi)源計(jì)術(shù)延伸的，由于采用了開(kāi)源技術(shù)，技術(shù)成本得到了很大的壓縮因此售價(jià)在3千至1萬(wàn)不等，十分有吸引力。國(guó)外進(jìn)口的品牌個(gè)人3D打印機(jī)價(jià)格都在2萬(wàn)至4萬(wàn)之間。這類設(shè)備都屬于熔絲堆積技術(shù)（FDM技術(shù)為代表），設(shè)備打印材料都以ABS塑料或者PLA塑料為主。主要滿足個(gè)人用戶生活中的使用要求，因此各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都并不突出，優(yōu)點(diǎn)在于體積小巧，性價(jià)比高。第28頁(yè)/共38頁(yè)29專業(yè)級(jí)3D打印機(jī)專業(yè)級(jí)的3D打印機(jī)，可供選擇的成型技術(shù)和耗材（塑料、尼龍、光敏樹(shù)脂、高分子、金屬粉末等）就要比個(gè)人3D打印機(jī)要豐富很多。設(shè)備結(jié)構(gòu)和技術(shù)原理相比起來(lái)更先進(jìn)自動(dòng)化更高，應(yīng)用軟件的功能以及設(shè)備的穩(wěn)定性也是個(gè)人3D打印機(jī)望塵莫及。這類設(shè)備售價(jià)都在十幾萬(wàn)至上百萬(wàn)人民幣。第29頁(yè)/共38頁(yè)工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)工業(yè)級(jí)的設(shè)備除了要滿足材料上面的特殊性，制造大尺寸的物件等要求。更關(guān)鍵的是物品制造后它需要符合一些列的特殊應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檫@類設(shè)備制造出來(lái)的物體是直接應(yīng)用的。比如飛機(jī)制造中用到的鈦合金材料，就需要對(duì)物件的剛性、韌性、強(qiáng)度等等參數(shù)有一系列的要求。由于很多設(shè)備是根據(jù)需求定制的因此價(jià)格很難估量了。第30頁(yè)/共38頁(yè)3D打印應(yīng)用領(lǐng)域7第31頁(yè)/共38頁(yè)3D打印應(yīng)用領(lǐng)域

目前，3D打印技術(shù)已在工業(yè)造型、機(jī)械制造、航空航天、軍事、建筑、影視、家電、輕工、醫(yī)學(xué)、考古、文化藝術(shù)、雕刻、首飾等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。并且隨著這一技術(shù)本身的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域