三D打印公開課

13D打印魅力11/71傳統(tǒng)生產(chǎn)方式——手工2優(yōu)點(diǎn)：柔性靈活、富有藝術(shù)性缺點(diǎn)：可復(fù)制性低、效率低、個(gè)人主觀印記顯著

數(shù)千年來一直在延續(xù)，生命力依然旺盛2/71傳統(tǒng)生產(chǎn)方式——機(jī)床3優(yōu)點(diǎn)：數(shù)控加工準(zhǔn)確度高、材料范圍廣缺點(diǎn)：加工不足多、一個(gè)工件可能需要各種機(jī)床先后加工才能交付、材料損耗多歐洲機(jī)床委員及德國機(jī)床制造商協(xié)會主席MartinKapp日前稱，今年全世界機(jī)床消費(fèi)量預(yù)計(jì)將到達(dá)史無前例681億歐元3/714傳統(tǒng)生產(chǎn)方式——模具優(yōu)點(diǎn)：批量加工成本低、品質(zhì)基本穩(wěn)定缺點(diǎn)：制造模具本身成本高、柔性差塑料制品90%以上由模具成型，我國塑料制品靠近6000萬噸，而且年增加在15%～20%。4/715先進(jìn)制造方式——3D打印5/713D打?。ㄓ⒄Z：3Dprinting），屬于快速成型技術(shù)一個(gè)，它是一個(gè)數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，利用粉末狀金屬或塑料等材料，經(jīng)過逐層堆疊累積方式來結(jié)構(gòu)物體技術(shù)（即“增材制造”）。能夠準(zhǔn)確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)楹幸欢üπг突蛑苯又圃炝慵?。?dāng)前國內(nèi)傳媒界習(xí)慣把快速成型技術(shù)叫做“3D打印”或者“三維打印”。學(xué)術(shù)界則習(xí)慣稱為“增材制造”或“增量制造”。什么是3D打印66/7173D打印機(jī)是一個(gè)高效、準(zhǔn)確數(shù)字信息輸出工具。復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品；小批量或個(gè)性化定制簡單結(jié)構(gòu)產(chǎn)品；大規(guī)模生產(chǎn)不擅長：擅長：3D打印機(jī)不可能完全取代其它制造工具/設(shè)備，而會和現(xiàn)有制造工具結(jié)合應(yīng)用，創(chuàng)造出更豐富產(chǎn)品類別。3D打印魅力7/713D打印魅力83D打印技術(shù)應(yīng)用，將推進(jìn)我們設(shè)計(jì)制造方式進(jìn)行優(yōu)化：制造主導(dǎo)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)的制造依據(jù)性能/功效要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能忽略制造工藝限制依據(jù)制造工藝條件（限制）進(jìn)行設(shè)計(jì)ChrisAnderson（前《連線》雜志總編輯）:”3D打印機(jī)賦予了每一個(gè)普通人創(chuàng)新能力。3D打印機(jī)不是一場技術(shù)革命，而是一場社會革命，它賦予個(gè)人制造自己產(chǎn)品能力，這確實(shí)是一場革命。”8/713D打印魅力9ChrisAnderson:”3D打印機(jī)賦予了每一個(gè)普通人創(chuàng)新能力。3D打印機(jī)不是一場技術(shù)革命，而是一場社會革命，它賦予個(gè)人制造自己產(chǎn)品能力，這確實(shí)是一場革命?！?/713D打印魅力103D打印含有材料利用率高、小批量生產(chǎn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)物件等優(yōu)點(diǎn)?？焖俅驑赢a(chǎn)品試錯(cuò)周期短加快新產(chǎn)品上市設(shè)計(jì)保密更加靈活、高效產(chǎn)品利潤率提升（Halfthetime,halfthecost.）高新產(chǎn)品開發(fā)成本低產(chǎn)品附加值高企業(yè)更愿意為創(chuàng)新投入，轉(zhuǎn)型升級駛?cè)肟燔嚨绹覍?shí)業(yè)興國、比肩歐美的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)10/71連續(xù)升溫關(guān)注度1111/71連續(xù)升溫關(guān)注度12

年3月9日，奧巴馬宣告了重振美國制造業(yè)計(jì)劃，提出“再工業(yè)化”，意在奪回美國制造業(yè)在世界優(yōu)勢?！霸俟I(yè)化”不是原有工業(yè)化重復(fù)，而是以“人工智能+機(jī)器人+數(shù)字制造技術(shù)”打敗“中國制造”。4月17日選擇了第一個(gè)技術(shù)——3D打印，后于8月16日成立了國家增材制造創(chuàng)新研究院。政府投資3000萬美元，企業(yè)投資4500萬美元，主要由聯(lián)邦政府負(fù)責(zé)管理和組建，是一個(gè)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合機(jī)構(gòu)。

之后，奧巴馬曾屢次在公開演講中提及3D打印技術(shù)主要意義。12/71連續(xù)升溫關(guān)注度13英國有專門商業(yè)、創(chuàng)新和技能部（BIS）和技術(shù)戰(zhàn)略委員會（TSB），是主導(dǎo)先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展主要部門。歐盟委員會年3月公布：《歐洲戰(zhàn)略》。

年6月日本內(nèi)閣經(jīng)過《新增加戰(zhàn)略》一起，規(guī)劃了日本經(jīng)濟(jì)從年到年調(diào)整路徑，其中包含了對于先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展思緒和支持政策。

年6月底，李克強(qiáng)總經(jīng)理提倡——中央電視臺、新華社、人民日報(bào)，在3D打印技術(shù)宣傳和提倡上做出表率。

年8月，習(xí)近平總書記：3D打印技術(shù)很主要需抓緊產(chǎn)業(yè)化。13/713D打印戰(zhàn)略意義14我國作為制造業(yè)大國，轉(zhuǎn)型升級壓力凸顯，各種成本增加，倒逼我們?nèi)で竽軌驇椭覀兇蛟臁爸圃鞆?qiáng)國”、設(shè)計(jì)創(chuàng)新有效路徑與工具。消費(fèi)行為轉(zhuǎn)變也要求我們改變產(chǎn)品制造模式，從少品種、大批量轉(zhuǎn)向多品種、小批量個(gè)性化定制模式。新產(chǎn)品生命周期越來越短，研發(fā)生產(chǎn)效率、成本與品質(zhì)更為制勝關(guān)鍵。3D打印還符合節(jié)能環(huán)境保護(hù)、降低浪費(fèi)可連續(xù)發(fā)展之路。不進(jìn)步就是落后，沒能趕上第一次和第二次工業(yè)革命，我們不能錯(cuò)過第三次。14/71為何3D打印還未普及153D打印機(jī)材料種類還不夠多3D打印缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)配套不足：軟件、材料、零部件、售后維護(hù)等最大問題還是設(shè)計(jì)師們對3D打印認(rèn)識還不充分，沒能利用這種先進(jìn)制造方式來提升設(shè)計(jì)附加值，尤其是在我國15/7123D打印機(jī)起源與發(fā)展1616/713D打印機(jī)起源1979年，東京大學(xué)中川威雄教授利用分層技術(shù)制造了金屬?zèng)_裁模、成形模和注塑模。CharlesW.Hull在UVP資助下，完成了第1個(gè)RP系統(tǒng)StereolithographyApparatus（SLA），并于1986年取得專利17其實(shí)增材建造方式是自古有之，只是日本率先把這個(gè)概念引入到數(shù)字制造領(lǐng)域。17/71183D打印機(jī)發(fā)展歷程18/71193D打印機(jī)發(fā)展歷程19/71203D打印機(jī)發(fā)展歷程20/713主流3D打印工藝與代表設(shè)備2121/713D打印機(jī)原理2222/71(selectedlaserSintering)選擇激光性燒結(jié)工藝(fuseddepositionmodeling)融熔沉積工藝(three-dimensionalprinting)三維印刷工藝(laminatedobjectmanufacturing)

薄材疊層制造工藝成型工藝

(stereolithographyapparatus)光固化成型工藝較為成熟SLASLSFDM3DPLOM2323/71SLA工作原理圖24SLA技術(shù)原理：激光直接打在樹脂上，讓打到樹脂凝固。打到地方就成型了，未打到地方還是液態(tài)樹脂。SLA激光光固化24/71SLA光固化成型工藝:SLA工藝成型樣件成形材料：液態(tài)光敏樹脂；

--制件性能：相當(dāng)于工程塑料或蠟?zāi)＃?/p>

--主要用途：高精度塑料件、鑄造用蠟?zāi)?、樣件或模?525/71SLA光固化成型工藝-優(yōu)勢與劣勢:SLA工藝成型樣件優(yōu)勢：1、表面質(zhì)量很好2、成型精度較高,精度在0.1-0.3mm之間3、系統(tǒng)分辨率較高。劣勢：1、SLA系統(tǒng)造價(jià)高昂,使用和維護(hù)成本過高。

2、SLA系統(tǒng)是要對液體進(jìn)行操作精密設(shè)備，對工作環(huán)境要求苛刻。

3、成型件多為樹脂類，強(qiáng)度,剛度,耐熱性有限,不利于長時(shí)間保留。

4、立體光固化成型技術(shù)被單一企業(yè)所壟斷.2626/71SLA代表設(shè)備:SLA工藝代表設(shè)備27600*600*400mm成型空間1500*750*550mm成型空間27/71SLS工作原理圖28激光粉末燒結(jié)成型：激光直接打在粉末上，讓粉末瞬間融化瞬間凝固。燒到地方就成型了，未燒到地方還是粉末。成型材料和成型件物理性能很好，持久耐用。SLS激光粉末燒結(jié)成型28/71SLS選擇性激光燒結(jié)成型工藝:SLS工藝成型樣件--成形材料：粉末；

--制件性能：相當(dāng)于工程塑料、蠟?zāi)?、砂型?/p>

--主要用途：樣件或模型，金屬件。2929/71SLS選擇性激光燒結(jié)成型工藝:SLS工藝成型樣件SLS優(yōu)點(diǎn)；1、可采取各種材料。2、制造工藝比較簡單。3、高精度。普通能夠到達(dá)工件整體范圍內(nèi)±(0.05～2.5)mm公差。當(dāng)粉末粒徑為0.1mm以下時(shí)，成型后原型精度可達(dá)±0.1mm。4、材料利用率高，價(jià)格廉價(jià)，成本低。5、無需支撐結(jié)構(gòu)。3030/71SLS代表設(shè)備:SLS工藝代表設(shè)備31金屬粉末3D打印機(jī)尼龍粉末3D打印機(jī)31/713DP工藝成型原理32全彩色3D打?。合蠕佉槐臃勰┎牧希缓罄脟娮爝x擇性地在粉層表面噴射粘接劑，將粉末材料粘接在一起形成實(shí)體層，逐層粘接，最終形成三維零件。全彩色粉末材料粘接成型32/713DP三維印刷工藝:3DP工藝成型原理該技術(shù)由美國麻省理工大學(xué)EmanualSachs教授創(chuàng)造于1993年，工作原理類似于噴墨打印機(jī)。--成形材料：粉末。

--制件性能：相當(dāng)于工程塑料、蠟?zāi)！⑸靶停?/p>

--主要用途：樣件或模型，彩色件。3333/713DP三維印刷工藝:3DP工藝成型樣件優(yōu)點(diǎn)：1、速度快；2、適合制造復(fù)雜形狀零件；3、可用與制造復(fù)合材料或非均勻材料零件；4、適合制造小批量零件；5、可打印彩色模型

缺點(diǎn)：1、成形件強(qiáng)度較低，只能做概念型使用，而不能做功效性試驗(yàn)；2、零件易變性甚至出現(xiàn)裂紋；3、表面粗糙

3434/713DP工藝代表設(shè)備353DP三維印刷工藝:35/71FDM工藝成型原理36熔融擠出成型：將材料瞬間融化了，擠壓出來進(jìn)行堆積，瞬間凝固，就堆積出實(shí)物來。熔融擠出成型36/71FDM熔融擠壓成型:FDM工藝成型原理是一個(gè)不依靠激光作為成型能源、而將各種絲材（如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等）加熱熔化進(jìn)而堆積成型方法。

--成形材料：固體絲狀工程塑料；

--制件性能：相當(dāng)于工程塑料或蠟?zāi)＃?/p>

--主要用途：塑料件、鑄造用蠟?zāi)！蛹蚰Ｐ汀?737/71FDM熔融擠壓成型:FDM工藝成型樣品優(yōu)點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)原理和操作簡單，維護(hù)成本低，系統(tǒng)運(yùn)行安全。2、材料性能是主要優(yōu)點(diǎn)，ABS原型強(qiáng)度能夠到達(dá)注塑零件1/3。3、能夠成型任意復(fù)雜程度零件。4、原材料利用率高，且材料壽命長，以材料卷形式提供，易于搬運(yùn)和快速更換。5、支撐去除簡單，無需化學(xué)清洗，分離輕易。6、多用于概念設(shè)計(jì)三維打印機(jī)對原型精度和物理化學(xué)特征要求不高，廉價(jià)價(jià)格是其能否推廣開來決定性原因。缺點(diǎn)：1、成型精度較低，成型件表面有較顯著條紋；2、需要設(shè)計(jì)與制作支撐結(jié)構(gòu)；3、成型速度相對較慢

3838/71FDM工藝代表設(shè)備39FDM熔融擠壓成型:39/71FDM工藝樣品40FDM熔融擠壓成型:40/71FDM工藝樣品41FDM熔融擠壓成型:41/71FDM工藝樣品42FDM熔融擠壓成型:42/71FDM工藝樣品43FDM熔融擠壓成型:43/71FDM工藝樣品44FDM熔融擠壓成型:44/71FDM工藝樣品45FDM熔融擠壓成型:45/71FDM工藝樣品46FDM熔融擠壓成型:46/71LOM工藝成型原理47箔材疊層實(shí)體制作工藝依據(jù)三維CAD模型每個(gè)截面輪廓線，在計(jì)算機(jī)控制下，激光切割系統(tǒng)對箔材沿輪廓線將工作臺上紙割出輪廓線，然后由熱壓機(jī)構(gòu)將一層層紙壓緊并粘合在一起。取出，將多出廢料小塊剔除，最終取得三維產(chǎn)品。47/71LOM工藝成型原理又稱為分層實(shí)體制造。--成形材料：涂敷有熱敏膠纖維紙/PVC薄膜；

--制件性能：相當(dāng)于高級木材；

--主要用途：快速制造新產(chǎn)品樣件、模型或鑄造用木模。48LOM箔材疊層實(shí)體制作工藝:48/71LOM箔材疊層實(shí)體制作工藝:LOM工藝成型樣件優(yōu)勢：1、成型速度較快，因?yàn)橹恍枰辜す馐刂矬w輪廓進(jìn)行切割，無需掃描整個(gè)斷面，所以成型速度很快，因而慣用于加工內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單大型零件。2、無需設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐結(jié)構(gòu)。3、工藝過程中不存在材料相變，所以不易引發(fā)翹曲變形。劣勢：1、難以構(gòu)建形狀精細(xì)、多曲面零件，僅限于結(jié)構(gòu)簡單零件。2、廢料去除困難。3、因?yàn)椴牧腺|(zhì)地原因，加工原型件抗拉性能和彈性不高；4、易吸濕膨脹，需進(jìn)行表面防潮處理；4949/71LOM工藝代表設(shè)備50LOM箔材疊層實(shí)體制作工藝:50/7143D打印時(shí)代，你準(zhǔn)備好了嗎5151/71523D打印突破了制造與服務(wù)界限，物流形態(tài)會發(fā)生改變，數(shù)字化技術(shù)作為技能趨于普及，智慧（知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)）在這一輪革命中將占據(jù)優(yōu)勢。杰里米·里夫金以3D打印為標(biāo)志第三次工業(yè)革命52/7153DIY制造業(yè)、DIY設(shè)計(jì)、DIY工廠、DIY生物學(xué)開源硬件、開源軟件、開源小區(qū)、開源創(chuàng)新創(chuàng)客四個(gè)桌面工廠：3D打印機(jī)、數(shù)控機(jī)器、激光切割機(jī)、3D掃描儀工廠概念將悄然改變，云工廠出現(xiàn)制造業(yè)經(jīng)濟(jì)由大規(guī)模工業(yè)重塑為以前設(shè)計(jì)商店手工匠人模式，是數(shù)字制造和個(gè)人制造結(jié)合

3D打印在小批量生產(chǎn)、個(gè)性化定制生產(chǎn)、創(chuàng)意領(lǐng)域上勝出，大批量生產(chǎn)仍是傳統(tǒng)生產(chǎn)模式3D打印時(shí)代特點(diǎn)53/7154新設(shè)計(jì)制造流程圖54/71553D打印，已經(jīng)無處不在55/71小型3D打印機(jī)的普及個(gè)人打印機(jī)的銷售量與日俱增全球600～700家創(chuàng)客空間幾乎都擁有3D打印機(jī)制造企業(yè)的逐漸采用很多我們?nèi)粘Ｉ钪性谑褂玫臇|西，它們的研發(fā)過程中已經(jīng)在采用3D打印技術(shù)，如汽車、家電、數(shù)碼產(chǎn)品、服飾等生物醫(yī)療領(lǐng)域的進(jìn)步齒科助聽器骨科人造器官醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)療器械教學(xué)領(lǐng)域的引進(jìn)高校、科研院所：核心技術(shù)研究、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合專業(yè)技術(shù)學(xué)校、金工訓(xùn)練：技能培訓(xùn)中小學(xué)：創(chuàng)新意識培養(yǎng)、動(dòng)手能力訓(xùn)練全新商業(yè)模式的開拓工業(yè)設(shè)計(jì)與3D打印服務(wù)中心在線打印服務(wù)平臺3D模型交易平臺3D照相館食品打印563D打印與普通民眾距離其實(shí)很近56/7157專業(yè)3D打印機(jī)個(gè)人3D打印機(jī)生產(chǎn)全流程可用3D打印57/7158交流和溝通用模型設(shè)計(jì)概念評定造型和匹配確實(shí)認(rèn)安裝驗(yàn)證功效/性能測試環(huán)境測試設(shè)計(jì)保密試驗(yàn)或教學(xué)用模型營銷宣傳和體驗(yàn)用樣品快速模具工裝和夾具直接數(shù)字化制造消費(fèi)品包裝建筑模型.玩具、動(dòng)漫和游戲角色.消費(fèi)電子航空航天應(yīng)用終端產(chǎn)品.汽車試制和改裝件.收藏品和裝飾品.鞋模和運(yùn)動(dòng)裝備驗(yàn)證品.快速模具、工裝、夾具.熔模鑄造蠟芯.金屬牙齒制造；珠寶制造.應(yīng)用領(lǐng)域58/7159應(yīng)用領(lǐng)域59/7160應(yīng)用領(lǐng)域60/7161應(yīng)用領(lǐng)域61/7162應(yīng)用領(lǐng)域62/7163應(yīng)用領(lǐng)域63/7164應(yīng)用領(lǐng)域64/713D打印我了來！6565/71第一步：準(zhǔn)備一個(gè)可打印3D數(shù)據(jù)663D數(shù)據(jù)正向三維造