3D打印機(jī)組裝與調(diào)試 課件 第1-3講 3D打印技術(shù)的概念；3D打印技術(shù)的發(fā)展；3D打印技術(shù)的應(yīng)用

3D打印技術(shù)的概念授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)的定義3D打印技術(shù)案例3D打印的過程思考題010203043D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)的定義是快速成型技術(shù)(RapidPrototyping，RP)的一種，稱增材制造技術(shù)，又稱添加制造（AM,Additive

Manufacturing）。3D打印技術(shù)基于3D模型數(shù)據(jù)，采用與減式制造技術(shù)相反的逐層疊加的方式生產(chǎn)物品的過程，通常通過電腦控制將材料逐層疊加，最終將計算機(jī)上的三維模型變?yōu)榱Ⅲw實(shí)物，是大批量制造模式向個性化制造模式發(fā)展的引領(lǐng)技術(shù)。美國材料與試驗(yàn)協(xié)會將增材制造技術(shù)定義為3D打印技術(shù)的定義快速成型視頻數(shù)字模型文件逐層打印視頻--陳金英錄制3D打印技術(shù)是快速成型技術(shù)的一種；它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)；運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印技術(shù)的定義是以數(shù)字化模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過增加材料逐層打印的方式構(gòu)造物體?；驹碇饘哟蛴〉陌咐c分析3D打印技術(shù)案例VR眼鏡的制作3D打印技術(shù)案例VR眼鏡的制作3D打印技術(shù)案例VR眼鏡的制作3D打印技術(shù)案例VR眼鏡的制作3D打印技術(shù)案例VR眼鏡的制作3D打印技術(shù)的過程前處理分層制造后處理三維建模CT掃描光學(xué)掃描網(wǎng)格化處理分層處理逐層制造制件去支撐、打磨最終制件3D打印技術(shù)的過程前處理1手持光學(xué)掃描設(shè)備010203前處理包括三維模型的構(gòu)建，可通過計算機(jī)建模、CT掃描等方式。模型的網(wǎng)格化處理，即網(wǎng)格化處理中往往會有不規(guī)則曲面的出現(xiàn)，需要對模型進(jìn)行近似處理。最后，可以將模型保存為.STL分層制造做準(zhǔn)備。3D打印技術(shù)的過程分層制造2將模型導(dǎo)入切片軟件中，對處理好的三維模型進(jìn)行分層制造。切片軟件的作用可以進(jìn)一步檢查模型質(zhì)量；為打印機(jī)提供所需要的文件格式，如.gcode格式等；可以采用聯(lián)機(jī)打印或者脫機(jī)打印的方式進(jìn)行打印，最后三維模型的質(zhì)量好壞與3D打印機(jī)的制造精度有很大的關(guān)系。3D打印技術(shù)的過程后處理3打印完成的模型會有許多支撐，模型表面相對比較粗糙，帶有許多毛刺或是多余熔料，甚至?xí)霈F(xiàn)模型部分結(jié)構(gòu)的打印發(fā)生偏差。要對模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚宄蛴≈?、修剪突出的毛刺、打磨粗糙表面以及固化處理增?qiáng)強(qiáng)度等，最終獲得所需制件。思考題請談?wù)勀銓?D打印機(jī)的認(rèn)識，有什么見解？3D打印在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，請舉例說明？3D打印技術(shù)是如何定義的？你了解3D印技術(shù)的過程？01020304本小節(jié)結(jié)束！授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)的發(fā)展授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)的發(fā)展概述國際的發(fā)展?fàn)顩r在我國的發(fā)展?fàn)顩r發(fā)展的制約因素01020304發(fā)展前景053D打印機(jī)組裝與調(diào)試思考題063D打印技術(shù)的發(fā)展概述12345618世紀(jì)60年代，蒸汽機(jī)的廣泛使用引發(fā)了第一次工業(yè)革命。20世紀(jì)80年代后期3D打印機(jī)問世，3D打印技術(shù)經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展，被譽(yù)為新時代的工業(yè)革命。3D打印技術(shù)在30年的研發(fā)過程中取得了巨大的突破，在一定程度上取代了傳統(tǒng)加工工藝中的機(jī)械加工及開模制造等工序。3D打印技術(shù)采用逐層累加式的加工原理，使用建模軟件設(shè)計零件的三維模型，經(jīng)3D打印設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品的加工制造。3D打印技術(shù)在打印材料、打印精度、打印速度、支撐的去除等方面仍有待完善。未來3D打印技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用市場會擁有巨大的潛力，并且能夠在建筑、食品、工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。3D打印技術(shù)在國際的發(fā)展?fàn)顩r2011年，英國南安普頓大學(xué)的工程師使用3D打印技術(shù)制造出世界首架無人駕駛飛機(jī)。2000年，美國Z

corp公司與日本Riken

Institute研制出基于噴墨打印技術(shù)的能夠制作出彩色原型件的三維打印機(jī)。3D打印技術(shù)以其獨(dú)特優(yōu)勢，使其成為“第三次工業(yè)革命”的重要標(biāo)志。3D打印的思想起源于19世紀(jì)的美國，在國外發(fā)展較快。010203043D打印技術(shù)在國際的發(fā)展?fàn)顩r英國《每日郵報》報道，由英國南安普敦大學(xué)工程師制造的世界上第一架“3D打印”飛機(jī)“SULSA”試飛成功。生產(chǎn)技術(shù)采用“激光燒結(jié)”“SULSA”是一架小型無人駕駛飛機(jī)，翼展2米，最高時速可達(dá)100英里，還配備有微型自動駕駛系統(tǒng)，可用于巡航。3D打印技術(shù)在國際的發(fā)展?fàn)顩r3D

Systems公司----/stratasys/3dprinting2013年，美國普惠·洛克達(dá)因公司采用選擇性激光熔覆技術(shù)制造了J-2X火箭發(fā)動機(jī)的排氣孔蓋，并試驗(yàn)成功。以色列的Object

Geometries公司推出了基于結(jié)合3D

Ink—Jet與光固化工藝的三維打印機(jī)Quadra。在全球3D打印機(jī)行業(yè)，美國3DSystems和Stratasys兩家公司的產(chǎn)品占據(jù)了絕大多數(shù)市場份額。3D

Systems公司的實(shí)力最為強(qiáng)大，代表了3D打印技術(shù)目前的技術(shù)水平和未來的發(fā)展趨勢。3D打印技術(shù)在國際的發(fā)展?fàn)顩rFDM技術(shù)FDM又稱熔融沉積成型，是迄今為止使用最廣泛的3D打印工藝之一，使用生產(chǎn)級別的熱塑性塑料，打印的零件具有很好的機(jī)械性、耐熱性和化學(xué)強(qiáng)度。Stratasys的3D打印技術(shù)和材料FDM技術(shù)3D打印技術(shù)在國際的發(fā)展?fàn)顩rFDM技術(shù)清潔、易用、適合辦公室環(huán)境支持生產(chǎn)級熱塑性塑料，具有機(jī)械穩(wěn)定性能制造復(fù)雜幾何形狀和內(nèi)腔

支持小批量，直接生產(chǎn)FDM3D打印機(jī)支持熱塑性塑料及其性能3D打印技術(shù)在國際的發(fā)展?fàn)顩rShapeways公司/create市場運(yùn)營模式客戶在Shapeways網(wǎng)站上搜索感興趣的設(shè)計作品（即3D模型）。再選擇打印材料，將訂單發(fā)送給Shapeways工廠的工作人員，由他們確定是否可行。最后，用3D打印機(jī)打印。3D打印技術(shù)在國際的發(fā)展?fàn)顩rShapeways公司/create市場運(yùn)營模式3D打印不僅僅是一項制造技術(shù)，在Shapeways工廠里，主要采用一種激光燒結(jié)的3D打印技術(shù)，就是使用激光將粉末狀的材料逐層熔融燒結(jié)，形成制定的形狀。3D打印技術(shù)在國際的發(fā)展?fàn)顩r3D打印技術(shù)在國際的發(fā)展?fàn)顩r歐美發(fā)達(dá)國家，3D打印技術(shù)形成了商用模式。3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)、航天、汽車、電子、生物、建筑、藝術(shù)等領(lǐng)域，可以小批量定制部件，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜而精細(xì)的造型。國際3D打印機(jī)制造業(yè)，正處于迅速兼并與整合過程中，行業(yè)巨頭正在加速崛起。3D打印技術(shù)在我國的發(fā)展?fàn)顩r01清華大學(xué)在現(xiàn)代成型學(xué)理論、分層實(shí)體制造、FDM藝等方面有一定的科研優(yōu)勢；02華中科技大學(xué)在分層實(shí)體制造工藝方面有優(yōu)勢，推出HRP系列成型機(jī)和成型材料；03西安交通大學(xué)自主研制了三維打印機(jī)噴頭，開發(fā)了光固化成型系統(tǒng)及相應(yīng)成型材料，成型精度達(dá)到0.2mm。04中國科技大學(xué)自行研制了八噴頭組合噴射裝置，在微制造、光電器件領(lǐng)域得到應(yīng)用。05我國港臺地區(qū)很多高校和企業(yè)都有自己的3D打印設(shè)備，RP技術(shù)應(yīng)用更為廣泛，非自主研發(fā)。

3D打印技術(shù)在我國的發(fā)展?fàn)顩r01清華大學(xué)在現(xiàn)代成型學(xué)理論、分層實(shí)體制造、FDM藝等方面有一定的科研優(yōu)勢；3D打印技術(shù)在我國的發(fā)展?fàn)顩r3D打印技術(shù)在我國的發(fā)展?fàn)顩r機(jī)器尺寸為400×358×518mm最大打印成型尺寸240×190×255mm直徑1.75mmPLA材料打印噴嘴直徑為0.4mm層高精度為0.05mm弘瑞H2型桌面級打印機(jī)3D打印技術(shù)在我國的發(fā)展?fàn)顩r國內(nèi)3D打印設(shè)備，產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作的公司主要有：北京殷華，湖北濱利機(jī)電，深圳維示泰克，江蘇敦超等，基本實(shí)現(xiàn)了3D打印機(jī)的整體生產(chǎn)和銷售。部分公司生產(chǎn)的便攜式桌面3D打印機(jī)的價格已具備國際競爭力，?進(jìn)入歐美市場。01?有一些中小企業(yè)成為國外3D打印設(shè)備代理商，?經(jīng)銷打印設(shè)備、?成型軟件和特種材料。?也有中小企業(yè)購買了國內(nèi)外各類3D打印設(shè)備，?專門為相關(guān)企業(yè)提供研發(fā)、?生產(chǎn)服務(wù)。?02國內(nèi)3D打印機(jī)在打印精度、打印速度、打印尺寸和軟件等方面，還難以滿足商用的需求，技術(shù)水平有待進(jìn)一步的提升。033D打印技術(shù)發(fā)展的制約因素目前3D打印技術(shù)的發(fā)展仍受到許多因素的制約，主要有以下幾點(diǎn)：01打印材料的限制02支撐技術(shù)的限制3D打印缺乏支撐性技術(shù)是制約發(fā)展的另一個重要原因，如打印速度過慢，打印產(chǎn)品精度不滿足要求等。3D打印技術(shù)產(chǎn)品，一方面需要高效的生產(chǎn)方式，促進(jìn)打印效率的提高；另一方面則對生產(chǎn)材料有著較高的要求。3D打印使用的材料不僅能夠被“打印”，而且“打印”出的產(chǎn)品必須滿足技術(shù)要求，因此3D打印技術(shù)的材料選擇是制約發(fā)展的一個重要原因。使用的材料主要為工程塑料、部分金屬材料等，是專門為3D打印技術(shù)研發(fā)，與傳統(tǒng)工業(yè)的生產(chǎn)材料還有著較大差距。3D打印技術(shù)發(fā)展的制約因素03短時間內(nèi)難以取代傳統(tǒng)制造業(yè)與傳統(tǒng)制造業(yè)相比，3D打印技術(shù)具有一定的優(yōu)勢，但是該項技術(shù)在某些方面還是存在一定的限制，因此在大規(guī)模批量制造及成本控制方面難以與傳統(tǒng)制造業(yè)匹敵。04國內(nèi)3D打印材料不足3D打印技術(shù)在我國還未形成完善的產(chǎn)業(yè)鏈，僅有少數(shù)企業(yè)提供高質(zhì)量的3D打印材料，未能滿足國內(nèi)3D打印技術(shù)發(fā)展的需要。大量的原料需要依靠進(jìn)口，導(dǎo)致3D打印技術(shù)在我國推廣和應(yīng)用受到一定的限制。3D打印技術(shù)的發(fā)展前景3D打印技術(shù)的前景廣闊，滲透到制造的各個領(lǐng)域和行業(yè)。1隨著技術(shù)的進(jìn)步，3D打印機(jī)的成本進(jìn)一步下降，會在各個領(lǐng)域內(nèi)普及，預(yù)計未來幾年，全球3D打印產(chǎn)業(yè)將仍處于高速增長期。2我國作為全球3D打印產(chǎn)業(yè)的推動者，將在3D打印專業(yè)人才培養(yǎng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定、前沿技術(shù)研發(fā)等方面投入更多的精力。3在個性化定制方面，將以精美的外觀設(shè)計和較為齊全的功能，給人們帶來更多驚喜。5未來，大到飛機(jī)、汽車，小到玩具、義齒，3D打印的產(chǎn)品類型將越來越多樣。43D打印技術(shù)的發(fā)展前景3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)的工業(yè)制造業(yè)相比，主要優(yōu)勢有以下幾點(diǎn)：生產(chǎn)效率極高013D打印技術(shù)通過材料的層層推擠與疊加，在電腦數(shù)據(jù)的操控下堆砌成需要生產(chǎn)的物品，省去了繁重的修整零部件工序，增加了原材料的利用率，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。復(fù)雜零件可一次成型023D打印技術(shù)縮短了中間過程，它通過電腦制作模型，在使用打印設(shè)備一次性打印完成，更加便捷、準(zhǔn)確的制作出復(fù)雜產(chǎn)品，縮短了生產(chǎn)和設(shè)計周期?？梢詽M足不同消費(fèi)者需要03傳統(tǒng)工業(yè)注重批量化生產(chǎn)，3D打印技術(shù)則更能激發(fā)人的想象力，滿足產(chǎn)品設(shè)計者和消費(fèi)者的個性化需求，3D打印技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品不再千篇一律。思考題請談?wù)?D打印技術(shù)在國際的發(fā)展?fàn)顩r，你有什么見解？3D打印機(jī)在我國的發(fā)展情況，你有什么想法？制約3D打印技術(shù)發(fā)展的因素是什么？3D打印技術(shù)的優(yōu)勢有哪些？1234本小節(jié)結(jié)束！授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)的應(yīng)用授課教師：陳金英3D打印及組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)的應(yīng)用思考題01023D打印及組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)的應(yīng)用3D打印技術(shù)3D打印技術(shù)不僅在醫(yī)學(xué)、建筑、汽車、航空航天、工業(yè)設(shè)計等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了發(fā)展,而且在珠寶、教育和醫(yī)療等領(lǐng)域同樣得到了推廣。

越來越多的使用3D打印技術(shù)，為科技創(chuàng)新添加了新的活力。醫(yī)學(xué)建筑汽車珠寶教育工業(yè)航空醫(yī)學(xué)模型快速建造3D打印技術(shù)的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)道具、模型、用品等材料可通過3D打印獲得。利用3D打印技術(shù)，將計算機(jī)影像數(shù)據(jù)信息形成實(shí)體結(jié)構(gòu)，用于醫(yī)學(xué)教學(xué)和手術(shù)模擬。使用3D打印技術(shù)可有效減少制作時間，并降低搬運(yùn)損壞的風(fēng)險。3D打印醫(yī)學(xué)模型已獲得較好的技術(shù)支持，能使用多種材質(zhì)進(jìn)行打印，應(yīng)用程度高，有很好的應(yīng)用前景。醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用牙種植骨骼移植人造耳人體肝臟人造血管3D打印技術(shù)的應(yīng)用組織器官制作人體組織器官代替物的材料要求很高，實(shí)現(xiàn)難度大，目前已有一些成功案例。復(fù)制人體骨骼，制作義肢，同時也應(yīng)用于牙種植、骨骼移植等方面。人體某塊骨骼缺失或損壞需要置換，可通過掃描對稱的骨骼，形成計算機(jī)圖形并做對稱變換，再打印制作出相應(yīng)骨骼。美國某大學(xué)已利用該技術(shù)成功制作人造耳、微型人體肝臟。3D打印技術(shù)的應(yīng)用牙齒矯正德國研究人員利用3D打印機(jī)等相關(guān)技術(shù)，制作出柔韌的人造血管，并能使血管與人體融合，并同時解決了血管免遭人體排斥的問題，該項技術(shù)不斷進(jìn)步和深入的應(yīng)用，將有助于解決當(dāng)前和今后人造器官短缺所面臨的困難。3D打印技術(shù)的應(yīng)用臉部修飾與美容利用3D打印技術(shù)制作臉部損傷組織，如耳、鼻、皮膚等，可以得到與患者精確匹配的相應(yīng)組織，為患者重新塑造頭部完整形象，達(dá)到美觀效果。

隨著3D打印技術(shù)材質(zhì)的增多，臉部修飾與美容應(yīng)用將有更加廣闊的天地，應(yīng)用水平亦將得到進(jìn)一步提高。Titaniumscrewfixture(insurgery)CT-basedreconstructivemodelingPMMAcranioplasty

with4titaniumYshapeplatesforfixation(perforatedtoallowingrowthofconnectivetissue)CranialSurgeryCaseStudies–CranialDefects3D打印技術(shù)的應(yīng)用工業(yè)方面的應(yīng)用制造業(yè)需要很多3D打印產(chǎn)品，無論是在成本、速度和精確度上都要比傳統(tǒng)制造好很多適合大規(guī)模生產(chǎn)，如大型工業(yè)企業(yè)中使用金屬粉末，激光成型3D打印技術(shù)等完成生產(chǎn)制造電子產(chǎn)品外殼的設(shè)計中，大量使用3D打印技術(shù)。3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

汽車廠商通過3D打印技術(shù)完成汽車研發(fā)階段的原型開發(fā)與設(shè)計驗(yàn)證，或用3D打印來制造各種模具、夾具等用于組裝和制造過程。3D打印技術(shù)的應(yīng)用

在汽車的設(shè)計方面也有非常廣泛的應(yīng)用。在建筑行業(yè)，工程師和設(shè)計師