3D打印技術(shù)基礎(chǔ)

第1章　3D 打印技術(shù)概況001
1.1　發(fā)展歷史001
1.2　技術(shù)原理002
1.2.1　光固化立體成形技術(shù)原理002
1.2.2　基于數(shù)字光處理技術(shù)的3D 打印成形原理004
1.2.3　激光選區(qū)熔化成形技術(shù)原理與特點(diǎn)004
1.2.4　3DP 技術(shù)005
1.3　技術(shù)發(fā)展展望006
習(xí)題009
參考文獻(xiàn)009
第2章　3D 打印技術(shù)流程010
2.1　三維建模010
2.1.1　建模的基本思路010
2.1.2　多邊形建模011
2.1.3　NURBS 建模011
2.1.4　特征建模012
2.2　模型三維掃描012
2.2.1　結(jié)構(gòu)光技術(shù)013
2.2.2　雙目視覺(jué)技術(shù)014
2.3　STL 文件016
2.3.1　STL 文件的ASCII 格式016
2.3.2　STL 文件的二進(jìn)制格式016
2.4　支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)018
2.4.1　外部支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化018
2.4.2　外部支撐結(jié)構(gòu)的添加018
2.4.3　外部支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化020
2.4.4　內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)022
2.4.5　基于模型結(jié)構(gòu)分析的設(shè)計(jì)方法022
2.4.6　基于仿生結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法024
2.5　模型切片026
2.5.1　基于幾何拓?fù)湫畔⑻崛〉那衅惴?26
2.5.2　基于三角面片幾何特征的分層處理算法027
2.5.3　定層厚容錯(cuò)切片027
2.5.4　直接分層切片027
2.5.5　常用的切片軟件028
2.6　后處理028
習(xí)題029
參考文獻(xiàn)029
第3章　光固化成形技術(shù)031
3.1　光固化成形原理032
3.2　光固化成形設(shè)計(jì)032
3.3　光固化成形工藝032
3.3.1　立體光固化技術(shù)032
3.3.2　數(shù)字光處理技術(shù)033
3.3.3　連續(xù)液面生產(chǎn)技術(shù)034
3.3.4　液晶屏投影技術(shù)035
3.3.5　光固化成形工藝優(yōu)勢(shì)035
3.3.6　光固化成形工藝弱點(diǎn)037
3.4　光固化成形材料038
3.4.1　光敏樹(shù)脂038
3.4.2　陶瓷039
3.4.3　生物材料039
3.5　光固化成形技術(shù)的應(yīng)用039
3.5.1　航空航天040
3.5.2　汽車(chē)040
3.5.3　牙科041
3.5.4　消費(fèi)產(chǎn)品（珠寶） 041
3.5.5　手板042
3.5.6　生物醫(yī)療042
習(xí)題042
參考文獻(xiàn)043
第4章　材料擠出3D 打印技術(shù)044
4.1　材料擠出成形原理044
4.2　材料擠出3D 打印工藝045
4.2.1　材料擠出3D 打印工藝分類(lèi)045
4.2.2　材料擠出3D 打印工藝研究048
4.3　材料擠出3D 打印材料053
4.3.1　高分子材料053
4.3.2　無(wú)機(jī)非金屬材料054
4.3.3　金屬材料057
4.3.4　復(fù)合材料057
4.3.5　食品原料058
4.4　材料擠出3D 打印設(shè)備060
4.4.1　FDM 打印機(jī)060
4.4.2　混凝土3D 打印機(jī)060
4.4.3　陶瓷3D 打印機(jī)060
4.4.4　復(fù)合材料3D 打印機(jī)062
4.4.5　食品打印機(jī)062
4.5　材料擠出3D 打印應(yīng)用063
習(xí)題067
參考文獻(xiàn)068
第5章　噴射式3D 打印技術(shù)071
5.1　粉末噴射式成形技術(shù)概述071
5.2　微滴噴射式3D 打印技術(shù)072
5.2.1　微滴噴射式成形技術(shù)概述072
5.2.2　微滴噴射式3D 打印的特點(diǎn)075
5.2.3　微滴噴射自由成形系統(tǒng)的基本組成075
5.2.4　微滴噴射自由成形的設(shè)計(jì)過(guò)程076
5.2.5　材料噴射技術(shù)的設(shè)計(jì)參數(shù)076
5.2.6　材料噴射自由成形工藝中的主要影響因素077
5.3　噴射式3D 打印技術(shù)展望078
5.3.1　粉末噴射技術(shù)展望078
5.3.2　微滴噴射技術(shù)展望079
5.4　噴射式3D 打印技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)082
習(xí)題083
參考文獻(xiàn)083
第6章　黏結(jié)劑噴射技術(shù)085
6.1　黏結(jié)劑噴射技術(shù)的原理085
6.2　黏結(jié)劑噴射技術(shù)的設(shè)計(jì)過(guò)程086
6.2.1　黏結(jié)劑噴射的設(shè)計(jì)過(guò)程086
6.2.2　黏結(jié)劑噴射技術(shù)的設(shè)計(jì)參數(shù)087
6.3　黏結(jié)劑噴射的技術(shù)工藝087
6.3.1　黏結(jié)劑噴射技術(shù)的工藝流程087
6.3.2　黏結(jié)劑噴射的后處理過(guò)程088
6.3.3　黏結(jié)劑噴射工藝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)088
6.3.4　黏結(jié)劑噴射工藝的技術(shù)限制089
6.4　黏結(jié)劑噴射的材料090
6.4.1　黏結(jié)劑噴射石膏打印091
6.4.2　黏結(jié)劑噴射陶瓷打印091
6.4.3　黏結(jié)劑噴射新型材料打印092
6.5　黏結(jié)劑噴射技術(shù)的設(shè)備094
6.5.1　黏結(jié)劑噴射技術(shù)的工業(yè)設(shè)備095
6.5.2　黏結(jié)劑噴射技術(shù)的設(shè)備研發(fā)096
6.6　黏結(jié)劑噴射技術(shù)的應(yīng)用098
6.6.1　應(yīng)用領(lǐng)域098
6.6.2　新技術(shù)進(jìn)展100
習(xí)題101
參考文獻(xiàn)101
第7章　粉末床熔融技術(shù)103
7.1　激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)103
7.1.1　技術(shù)背景103
7.1.2　激光選區(qū)燒結(jié)成形原理與燒結(jié)機(jī)理104
7.1.3　激光選區(qū)燒結(jié)工藝107
7.1.4　激光選區(qū)燒結(jié)成形材料110
7.1.5　激光選區(qū)燒結(jié)成形技術(shù)的應(yīng)用116
7.2　激光選區(qū)熔化技術(shù)120
7.2.1　技術(shù)背景120
7.2.2　激光選區(qū)熔化成形原理121
7.2.3　激光選區(qū)熔化成形工藝122
7.2.4　激光選區(qū)熔化成形材料125
7.2.5　激光選區(qū)熔化成形裝備128
7.2.6　激光選區(qū)熔化成形技術(shù)的應(yīng)用132
習(xí)題134
參考文獻(xiàn)134
第8章　定向能量沉積技術(shù)135
8.1　定向能量沉積技術(shù)原理135
8.1.1　激光直接沉積技術(shù)135
8.1.2　電子束熔絲沉積技術(shù)136
8.2　定向能量沉積工藝特點(diǎn)137
8.2.1　激光直接沉積技術(shù)特點(diǎn)137
8.2.2　電子束熔絲沉積技術(shù)特點(diǎn)138
8.3　定向能量沉積打印材料139
8.3.1　鈦和鈦合金139
8.3.2　高溫合金139
8.3.3　不銹鋼140
8.3.4　鋁合金140
8.3.5　鎂合金141
8.4　定向能量沉積技術(shù)及裝備發(fā)展現(xiàn)狀141
8.4.1　激光直接沉積技術(shù)裝備141
8.4.2　電子束熔絲沉積技術(shù)裝備142
8.5　定向能量沉積技術(shù)應(yīng)用143
8.5.1　在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用144
8.5.2　在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用145
8.5.3　在模具制造領(lǐng)域的應(yīng)用146
8.5.4　在金屬零件再制造修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用146
習(xí)題148
參考文獻(xiàn)148
第9章　疊層實(shí)體制造技術(shù)149
9.1　技術(shù)背景149
9.2　疊層實(shí)體制造成形原理149
9.3　疊層實(shí)體制造工藝150
9.3.1　疊層實(shí)體制造技術(shù)工藝過(guò)程150
9.3.2　疊層實(shí)體制造技術(shù)主要工藝參數(shù)150
9.3.3　疊層實(shí)體制造后處理工藝151
9.3.4　疊層實(shí)體制造技術(shù)的工藝特點(diǎn)152
9.3.5　疊層實(shí)體制造成形精度154
9.3.6　疊層實(shí)體制造成形效率155
9.4　疊層實(shí)體制造成形材料155
9.4.1　基體材料155
9.4.2　黏結(jié)材料156
9.5　疊層實(shí)體制造成形裝備156
9.5.1　激光器及冷卻器157
9.5.2　激光掃描系統(tǒng)(x-y 型切割頭) 157
9.5.3　可升降工作臺(tái)158
9.5.4　材料送給裝置158
9.5.5　熱壓疊層裝置158
9.5.6　計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)159
9.5.7　檢測(cè)裝置159
9.5.8　機(jī)械系統(tǒng)159
9.6　疊層實(shí)體制造技術(shù)的應(yīng)用159
9.6.1　產(chǎn)品原型制作159
9.6.2　工業(yè)模具制備160
習(xí)題162
參考文獻(xiàn)162
第10章　復(fù)合成形技術(shù)163
10.1　超音速激光沉積技術(shù)164
10.1.1　超音速激光沉積技術(shù)原理164
10.1.2　超音速激光沉積專(zhuān)用裝備164
10.1.3　超音速激光沉積工藝與材料165
10.1.4　超音速激光沉積技術(shù)工業(yè)應(yīng)用167
10.2　電磁場(chǎng)復(fù)合激光增材制造與再制造技術(shù)169
10.2.1　電磁場(chǎng)復(fù)合激光增材制造與再制造技術(shù)原理 169
10.2.2　電磁場(chǎng)復(fù)合激光增材制造與再制造專(zhuān)用設(shè)備171
10.2.3　電磁場(chǎng)復(fù)合激光增材制造與再制造工藝與材料173
10.2.4　電磁場(chǎng)復(fù)合激光增材制造與再制造技術(shù)工業(yè)應(yīng)用174
10.3　激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)176
10.3.1　激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)原理176
10.3.2　激光-電弧復(fù)合焊接專(zhuān)用裝備177
10.3.3　激光-電弧復(fù)合焊接工藝與材料178
10.3.4　激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)工業(yè)應(yīng)用178
10.4　其他復(fù)合成形技術(shù)180
10.4.1　激光超聲振動(dòng)復(fù)合技術(shù)180
10.4.2　微鑄鍛銑復(fù)合制造技術(shù)181
10.4.3　激光電化學(xué)復(fù)合沉積技術(shù)181
10.4.4　激光增材與沖擊強(qiáng)化復(fù)合制造技術(shù)183
10.5　復(fù)合成形技術(shù)展望184
習(xí)題184
參考文獻(xiàn)184
第11章　3D 打印產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)189
11.1　國(guó)外增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀189
11.1.1　ASTM 和ISO 標(biāo)準(zhǔn)189
11.1.2　SAE 標(biāo)準(zhǔn)193
11.1.3　其他標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)197
11.1.4　先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)197
11.2　國(guó)內(nèi)增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀199
11.3　3D 打印產(chǎn)品檢測(cè)項(xiàng)目及測(cè)試方法201
11.3.1　3D 打印專(zhuān)用材料檢測(cè)項(xiàng)目及方法201
11.3.2　3D 打印設(shè)備檢測(cè)項(xiàng)目及方法205
11.3.3　3D 打印成形件檢測(cè)項(xiàng)目及方法209
習(xí)題213
參考文獻(xiàn)213