3D打印課件幻燈片

1、3D打印改變你的生活,1,2,0,6,5,4,3,2,1,7,8,9,0,6,5,4,3,2,1,7,8,9,5,4,3,2,1,工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，世界已經(jīng)開始被顛覆 互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、3D打印、機(jī)器人、創(chuàng)客智造 每天都面臨著腦洞大開的刷新,Page 2,Page 3,2015,中國(guó)的創(chuàng)客時(shí)代已然來(lái)臨！ 3D打印則是創(chuàng)客必備的智創(chuàng)工具。,Page 4,2015,兩大政策支持綱領(lǐng)文件,什么是3D打??？,5,2,3D打印技術(shù)原理以及創(chuàng)客與3D打印,1.3D打印工作原理 2.3D打印技術(shù)種類以及優(yōu)缺點(diǎn) 3.3D打印的顯著優(yōu)勢(shì)以及缺點(diǎn) 4.創(chuàng)客：個(gè)人3D打印的創(chuàng)造者,6,3D打印技術(shù)原理,3D打印

2、（3D Printing），又稱快速成型（RP，Rapid Prototyping）、增材制造（AM，Additive Manufacturing），以經(jīng)過(guò)智能化處理后的3D數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過(guò)逐層增加材料的方式來(lái)構(gòu)造任意復(fù)雜的3D實(shí)體形狀。,7,3D打印技術(shù)原理,1、在將3D數(shù)字化模型輸出到3D打印機(jī)之前，需要對(duì)3D模型進(jìn)行分層切片（Slice），切成數(shù)百上千個(gè)薄層，這相當(dāng)于高等數(shù)學(xué)里的微分操作。 2、然后將描述這些薄層的數(shù)字化文件輸出到打印機(jī)，3D打印機(jī)逐層打印出來(lái)，這又相當(dāng)于高等數(shù)學(xué)里的積分操作，直到將整個(gè)形狀疊加成型。,8,3D打印的特點(diǎn),1.傳統(tǒng)的“去材加工”機(jī)床是在做“減法”（

3、減材成型），切、削、車、銑、磨等工藝將不需要的地方去掉，但這就存在著“伸不進(jìn)、夠不著”的問(wèn)題，因此不能加工任意復(fù)雜的中空形狀，而且去掉的物料也被浪費(fèi)掉了,9,3D打印的特點(diǎn),2.3D打印這種一層一層堆積起來(lái)做“加法”的工藝（增材成型）具有：不需要刀具、模具，所需工裝、夾具大幅度減少；可制造出傳統(tǒng)工藝方法難以加工，甚至無(wú)法加工的復(fù)雜結(jié)構(gòu)；材料利用率大幅度提高。,10,3D打印成型技術(shù)種類及優(yōu)缺點(diǎn),FDM：熔融沉積成型（FFF：熔絲制造） 3DP：三維打印黏結(jié)成型（噴墨沉積） SLA/DLP：光固化立體成型（立體光刻） SLS：選擇性激光燒結(jié),11,3D打印成型技術(shù)種類及優(yōu)缺點(diǎn),12,FDM：熔融

4、沉積成型（FFF：熔絲制造）,將絲狀的熱塑性材料ABS、PLA）通過(guò)噴頭加熱熔化，噴頭底部帶有微細(xì)噴嘴（直徑一般為0.2-0.6 mm），材料以一定壓力擠噴出來(lái)，同時(shí)噴頭沿水平方向移動(dòng)，擠出的材料與前一個(gè)層面熔結(jié)在一起。,13,FDM：熔融沉積成型（FFF：熔絲制造）,傳動(dòng)方式：,Prusa i3 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)簡(jiǎn)便，成本低廉 缺點(diǎn)：無(wú)顯示屏控制，精度不高，穩(wěn)定性能差,MakerBot 優(yōu)點(diǎn)：打印穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)便 缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴,Dealta機(jī)型 優(yōu)點(diǎn)：打印穩(wěn)定，速度快（速度比makerbot的快1/3） 缺點(diǎn)：遠(yuǎn)程送料，不能打印軟膠材料,14,FDM：熔融沉積成型（FFF：熔絲制造）,耗

5、材 PLA,學(xué)名：聚乳酸，由玉米桿提煉而成的生物環(huán)保材料。 優(yōu)點(diǎn)：極低的收縮率，抗變形翹曲強(qiáng)，可打印大面積模型，打印效果光亮， 清晰打印期間沒(méi)有刺鼻不良味道 缺點(diǎn)：加熱只能在180-220 ，230以上由于碳化，堵頭粘性相對(duì)ABS強(qiáng)，支撐難剝離。 PLA材料是FDM技術(shù)的首選材料。,15,FDM：熔融沉積成型（FFF：熔絲制造）,耗材 ABS ,一種目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的的塑料。 優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度較高，可做拋光，電鍍處理，柔韌性好，支撐面易剝離 缺點(diǎn)：收縮率較PLA高，打印大面積模型時(shí)容易翹邊。 熔化溫度較高，一般打印溫度在230-260,16,FDM的優(yōu)點(diǎn),操作環(huán)境干凈、安全，可在辦公室環(huán)境下

6、進(jìn)行，沒(méi)有產(chǎn)生毒氣和化學(xué)污染的危險(xiǎn)。 無(wú)須激光器等貴重元器件，工藝簡(jiǎn)單、干凈 原材料以卷軸絲的形式提供，易于搬運(yùn)和快速更換 材料利用率高，且可選用多種材料,17,FDM的缺點(diǎn),成型后表面粗糙，需配合后續(xù)拋光處理，目前不適合高精度的應(yīng)用。做小件或精細(xì)件時(shí)精度不如SLA，最高精度只能為0.1mm。 速度較慢，因?yàn)閲婎^主要是單個(gè) 在打印一些特定模型，需要浪費(fèi)材料來(lái)做支撐,18,3DP：三維打印黏結(jié)成型（噴墨沉積）,工藝類似于傳統(tǒng)的2D噴墨打印機(jī)，是最為貼合“3D打印”概念的成型技術(shù)之一。 首先鋪粉機(jī)構(gòu)在加工平臺(tái)上精確地鋪上一薄層粉末材料，然后噴墨打印頭根據(jù)這一層的截面形狀在粉末上噴出一層特殊的膠水，

7、噴到膠水的薄層粉末發(fā)生固化。層層疊加，直到所有層打印完畢。 成型精度可達(dá)0.09mm,19,3DP的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 成型速度快，一般用石膏粉，成型過(guò)程不需要支撐，多余粉末的去除比較方便。 此技術(shù)最大優(yōu)點(diǎn)是能直接打印彩色，無(wú)須后期上色。目前市面上打印彩色人像基本采用此技術(shù)。 缺點(diǎn) 石膏強(qiáng)度較低，只能做概念型模型，而不能做功能性試驗(yàn)，后處理麻煩。 因?yàn)槭欠勰そY(jié)在一起，所以表面手感稍有些粗糙。,20,SLA/DLP 液態(tài)樹脂光固化成型,原理： 利用特定強(qiáng)度的激光聚焦照射在光固化材料的表面（材料主要為樹脂），使之點(diǎn)到線、線到面的完成一個(gè)層上的打印工作，一層完成之后進(jìn)行下一層，依次方式循環(huán)往復(fù)，直至最

8、終成品的完成。 世界上第一臺(tái)3D打印機(jī)采用的就是SLA工藝,SLA和DLP區(qū)別在于光源。SLA的光源是聚焦后的激光束，有點(diǎn)到線再到面，逐層掃面。而DLP的光源是高分辨率的數(shù)字光處理器，每次層型一個(gè)面，因此理論上，速度比SLA要快很多。,21,光固化的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 成型速度較快，系統(tǒng)工作相對(duì)穩(wěn)定。 可以打印的尺寸范圍廣，國(guó)外最大可打印2mm的，最小可打印0.1mm 尺寸精度高，可以做到微米級(jí)別，比如0.025mm。 表面質(zhì)量較好，比較適合做小件及較精細(xì)件。 缺點(diǎn) 造價(jià)高，維護(hù)成本高，材料價(jià)格高，且對(duì)環(huán)境有污染。 材料為樹脂類，強(qiáng)度、剛度，耐熱都受限，不利于長(zhǎng)期保存，且易脆 易斷裂 成型后有支撐

9、，支撐結(jié)構(gòu)需要在未完全固化時(shí)手動(dòng)去除，易破壞模型。,22,SLS：選擇性激光燒結(jié),SLS利用粉末材料在激光照射下燒結(jié)的原理。首先鋪一層粉末材料，并刮平。將材料預(yù)熱到接近熔化點(diǎn)，再使用高強(qiáng)度的激光器有選擇地在該層截面上掃描，使粉末溫度升至熔化點(diǎn)，然后燒結(jié)形成黏結(jié)。,23,SLS的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 成型材料廣泛，包括塑料、金屬、陶瓷、沙等粉末材料，目前主要是尼龍粉末和金屬粉末使用廣泛。 沒(méi)有經(jīng)過(guò)燒結(jié)的粉末保持原來(lái)粉末狀態(tài)可作為模型的支撐結(jié)構(gòu)，因此打印期間不需要支撐結(jié)構(gòu)。 缺點(diǎn)： 需要使用大功率激光器，制造和維護(hù)成本高，目前沒(méi)有桌面級(jí)SLS打印機(jī) 該工藝會(huì)產(chǎn)生有毒氣體， 在加工前，需要花近2h時(shí)間加熱

10、到接近熔點(diǎn)溫度，零件成型后，還需要花5-10小時(shí)冷卻,24,3D打印可以做什么？,25,2,3D打印的顯著優(yōu)勢(shì),3D打印之所以具有革命性的意義，主要是集兩大突出優(yōu)勢(shì)于一身： 1.個(gè)人只需在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，然后將復(fù)雜作業(yè)流程轉(zhuǎn)化為數(shù)字化文件，發(fā)送到3D打印機(jī)即可實(shí)現(xiàn)制造。根本無(wú)須掌握各種復(fù)雜的制造工藝和加工技能，大幅降低了制造的技術(shù)門檻。 2.3D打印的逐層加工、累積成型的特點(diǎn)，制造幾乎不受結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的限制，結(jié)合智能數(shù)字化設(shè)計(jì)，可輕松實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的個(gè)性化定制。,26,3D打印能做什么？,27,3D打印的目前缺點(diǎn),一是與傳統(tǒng)切削加工技術(shù)相比，產(chǎn)品尺寸精度和表面質(zhì)量相差較大（目前大部分的3D打印最

11、高精度僅在0.1mm），產(chǎn)品性能還達(dá)不到許多高端金屬結(jié)構(gòu)件和注塑件的要求。 二是加工速度，以及大批量生產(chǎn)效率還比較低，不能完全滿足工業(yè)領(lǐng)域的需求。 三是設(shè)備和耗材成本仍然很高，如基于金屬粉末的打印成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)制造。,28,創(chuàng)客：個(gè)人3D打印的創(chuàng)造者,創(chuàng)客（Maker），喜歡動(dòng)手制作，努力把各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的人。 3D打印的發(fā)展，也是經(jīng)過(guò)創(chuàng)客之手蓬勃發(fā)展起來(lái)的。 創(chuàng)客的創(chuàng)造需要3D打印幫他們實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意。 3D打印設(shè)備只是工具，只有創(chuàng)造者的設(shè)計(jì)靈魂才能給3D打印賦予價(jià)值。,29,我們?cè)鯓油孓D(zhuǎn)3D打??？,30,2,3D打印速成班（工作日班/周末班）,教你系統(tǒng)的3D打印知識(shí) 教你組裝一臺(tái)3D打印

12、機(jī) 教你簡(jiǎn)單的建模操作 教你找到3D模型資源 教你切片及參數(shù)設(shè)置 教你打印和定制自己的專屬創(chuàng)意,31,3D打印系統(tǒng)班（周末班）,教你全面的3D打印知識(shí) 教你各種3D打印設(shè)備的原理 帶你走進(jìn)3D打印明星企業(yè) 介紹各種3D打印耗材的特性及適用領(lǐng)域 教你建模及設(shè)計(jì)（SW為主） 教你學(xué)會(huì)3D掃描及了解各種掃描設(shè)備 教你創(chuàng)新設(shè)計(jì)案例，掌握各種創(chuàng)客技能,32,少年創(chuàng)客培訓(xùn)班（基于METAS電子積木）,33,目前國(guó)內(nèi)3D打印的行業(yè)情況？,34,2,3D打印行業(yè)分布,據(jù)3D時(shí)空網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，注冊(cè)的會(huì)員企業(yè)895家中分類結(jié)果如上，3D打印 主要華東華南兩個(gè)地區(qū)，華南占比32%，華東占比31%，華北地區(qū)位列 第三，再依

13、次是華中、西南、西北、東北地區(qū)。 總體而言，中國(guó)的3D打印行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出地域分布不平衡的現(xiàn)象， 也從側(cè)面說(shuō)明了我國(guó)3D打印尚處于初級(jí)發(fā)展階段，預(yù)計(jì)隨著產(chǎn)業(yè)政策扶 持力度的提升以及產(chǎn)業(yè)化推廣的加快，中國(guó)的3D打印在未來(lái)幾年將逐漸 步入成長(zhǎng)發(fā)展時(shí)期。,35,各地區(qū)的3D企業(yè)分類,華東地區(qū),華南地區(qū),華北地區(qū),華中地區(qū),36,國(guó)內(nèi)3D打印市場(chǎng)的問(wèn)題？,37,2,問(wèn)題表現(xiàn)：,一、未形成產(chǎn)業(yè)化商業(yè)化的運(yùn)作模式，缺乏統(tǒng)一的共性標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)整合度較低且秩序較混亂，缺乏監(jiān)管，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。 二、核心技術(shù)和材料。機(jī)械結(jié)構(gòu)和電控部分都存在各樣的設(shè)計(jì)缺陷，零組件品質(zhì)一般，可靠工作時(shí)間短，改性材料缺乏。國(guó)內(nèi)的3D打

14、印原材料缺乏自主研發(fā)，高質(zhì)量的3D打印耗材過(guò)分依賴國(guó)外進(jìn)口，這樣就極大地限制了3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 三、國(guó)內(nèi)的3D打印的成本較傳統(tǒng)制造成本而言，仍相對(duì)較高，一方面是因?yàn)?D打印耗材本身較高的價(jià)格，我國(guó)的3D打印耗材研發(fā)企業(yè)需要消耗大量的成本，只能依賴國(guó)外進(jìn)口，導(dǎo)致3D打印耗材成本較高；另一方面是國(guó)內(nèi)的3D打印應(yīng)用市場(chǎng)仍未全面打開，3D打印的普及相對(duì)較低。,38,國(guó)家的政策支持,（1）2013年4月，科技部近期公布的最新國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）、國(guó)家科技支撐計(jì)劃制造領(lǐng)域2014年度備選項(xiàng)目征集指南，首次將3D打印產(chǎn)業(yè)納入其中。 （2）工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、財(cái)政部研究制定了國(guó)家增

15、材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015-2016年）。搶抓新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重大機(jī)遇，加快推進(jìn)我國(guó)增材制造（又稱“3D打印”）產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，根據(jù)計(jì)劃提出的目標(biāo)，到2016年，初步建立較為完善的增材制造產(chǎn)業(yè)體系，整體技術(shù)水平保持與國(guó)際同步，在航空航天等直接制造領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在國(guó)際市場(chǎng)上占有較大的市場(chǎng)份額。,39,國(guó)家的政策支持,（3）2015年5月，國(guó)務(wù)院公布中國(guó)制造 2025，規(guī)劃提出了中國(guó)制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)三個(gè)十年的“三步走”戰(zhàn)略，是第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)。規(guī)劃強(qiáng)調(diào)，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)影響深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)變革，形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。必須緊緊抓住這一重大歷史機(jī)遇，按照“四個(gè)全面”戰(zhàn)略布局要求，實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃和前瞻部署，加大科技創(chuàng)新力度，推動(dòng)三維（3D）打印、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、生物工程、新能源、新材料等領(lǐng)域取得新突破。 （4）國(guó)內(nèi)各個(gè)地方政府紛紛出臺(tái)相關(guān)政策法規(guī)推動(dòng)3D打印行業(yè)的發(fā)展。例如，青島印發(fā)互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案，大力培育基于互聯(lián)網(wǎng)的新產(chǎn)業(yè)新技術(shù)新業(yè)態(tài)新模式，加快構(gòu)筑以平臺(tái)為支撐的新型產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，重塑新常態(tài)下青島工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)新動(dòng)力，增創(chuàng)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)，為打造創(chuàng)新之城、創(chuàng)業(yè)之都、創(chuàng)客之島提供有力支撐。,40,3D打印