3D打印技术的简介发展和应用ppt课件.pptx

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1、李若木1151040004623D打印，又称增量制造、积层制造（Additive Manufacturing，AM），可指任何打印三维物体的过程。3D打印主要是一个不断添加的过程，在计算机控制下层叠原材料。3D打印的内容可以来源于三维模型或其他电子数据，其打印出的三维物体可以拥有任何形状和几何特征。3D打印机属于工业机器人的一种。2 日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电

2、脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备 3D打印的原理是依据计算机设计的三维模型（设计软件可以是常用的CAD软件。也可以是通过逆向工程获得的计算机模型），将复杂的三维实体模将复杂的三维实体模型型 “切切”成设定厚度的一系列片层，从而变为简成设定厚度的一系列片层，从而变为简单的二维图形，单的二维图形，逐层加工，层叠增长。三维三维CAD模型设计模型设计CAD模型模型的近似处理的近似处理对对STL文件文件切片处理切片处理逐逐 层层 制制 造造原型制作流程图三维设计：三维设计：三维打印的设计过程是：先通过计算机

3、建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。切片处理：切片处理：打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。完成打印：完成打印：三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够（在弯曲的表面可能会比较粗糙，像图像上的锯齿一样），要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法：先用当前的三维打印机打出稍大一点的物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。类型类型累积技术累积技术基本材料基本材料挤压熔融沉积式 (FD

4、M）(FDM），共晶系统金属、可食用材料线电子束自由成形制造(EBF)(EBF)几乎任何合金粒状直接金属激光烧结（DMLS）DMLS）几乎任何合金电子束熔化成型（EBM）EBM）钛合金选择性激光熔化成型(SLM)(SLM)钛合金，钴铬合金，不锈钢，铝选择性热烧结（SHS）SHS）热塑性粉末选择性激光烧结（SLS）SLS）热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末粉末层喷头3D打印3D打印石膏3D打印 (PP)3D打印 (PP)石膏层压分层实体制造（LOM）LOM）纸、金属膜、塑料薄膜光聚合立体平板印刷（SLA）SLA）光硬化树脂数字光处理 (DLP)(DLP)光硬化树脂1、熔融沉积成型技术(Fused d

5、eposition modeling，FDM）: 有些3D打印机使用“喷墨”的方式，整个流程是在喷头内熔化塑料，然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层。优点: 成型精度更高、成型实物强度更高、可以彩色成型，但是成型后表面粗糙。2、立体平板印刷（Stereolithography，SLA）：可以想象一下把一根黄瓜切成很薄的薄片再拼成一整根。先由软件把3D的数字模型，“切”成若干个平面，这就形成了很多个剖面，在工作的时候，有一个可以举升的平台，这个平台周围有一个液体槽，槽里面充满了可以紫外线照射固化的液体，紫外线激光会从底层做起，固化最底层的，然后平台下移，固化下一层，如此往复，直到最终成型。优点:

6、 精度高，可以表现准确的表面和平滑的效果，精度可以达到每层厚度0.05毫米到0.15毫米。缺点则为可以使用的材料有限，并且不能多色成型。3、选择性激光烧结（Selective laser sintering，SLS）: 利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面，并刮平；用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面；材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起，得到零件的截面，并与下面已成形的部分粘接；当一层截面烧结完后，铺上新的一层材料粉末，选择地烧结下层截面。优点：比SLA要结实的多，通常可以用来制作结构功能件；激光束选择性地熔合粉末材料：尼龙、弹性体、未来还有金属；优于S

7、LA的地方：材料多样且性能接近普通工程塑料材料；无碾压步骤因此Z向的精度不容易保证好；工艺简单，不需要碾压和掩模步骤；使用热塑性塑料材料可以制作活动铰链之类的零件；成型件表面多粉多孔，使用密封剂可以改善并强化零件；使用刷或吹的方法可以轻易地除去原型件上未烧结的粉末材料 。 目前国内还没有一个明确的 3D 打印机分类标准，但是我们可以根据设备的市场定位将它简单的分成三类：个人级、专业级、工业级。 三维打印机技术可快速地将模型转换成物理实物模型，这样可以方便地验证设计人员的设计思想和产品结构的合理性、可装配性、美观性，发现设计中的问题可及时修改。 目前，3D打印技术已在等领域都得到了广泛应用。并且

8、随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展。3D打印出来的人耳和头骨2014年8月，10幢3D打印建筑在上海张江高新青浦园区内交付使用，作为当地动迁工程的办公用房。这些“打印”的建筑墙体是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”，按照电脑设计的图纸和方案，经一台大型3D打印机层层叠加喷绘而成。金属3D打印“时代卫士”，作者Manfred Kielnhofer，抛光镍钢由Shapeways公司于2014年3D打印制作图中为3D打印的限量版首饰。这串项链的原材料为玻璃纤维填充的染色尼龙。把材料串起来的挂绳同材料本身一样，也是3D打印出来的。3D打印衣服2014年年初，瑞典超级跑车生产商柯尼赛格发布了新车On

9、e:1，其中使用了许多3D打印的零部件。在柯尼赛格生产的汽车中，One:1拥有3D打印的测镜内零件，风道，钛排气部件，和全套的涡轮增压器组装线。美国公司Local Motors与橡树岭国家实验室，以及Cincinnati公司正在合作研发大型的增量制造系统组装整车车体。Local Motors公司还计划2014年9月在国际生产科技展上在观众面前现场打印汽车：“汽车底盘和车身由纤维加强的热塑性塑料制成，没有动力传送系统，车轮和车闸重量不足450磅，全车总共也只有40个零部件，并且随着每次改进，零部件的数量会越变越少。”Urbee是世界第一辆使用了3D打印技术的汽车(车身和车窗是3D打印的)，它由美

10、国工程公司Kor Ecologic和斯特塔西公司（3D打印机Stratasys的生产商）共同制造，融合了多重技术，外观很有未来主义的风格。斯特拉迪，为世界首款3D打印汽车的名字。由“本地汽车”公司打造，整辆汽车的零件成本约为3500美金，制作周期为44个小时，并且最高时速可以达到80公里每小时材料的限制材料的限制虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印， 但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外，打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。机器的限制机器的限制3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经获得了一定的水平，几乎任何静态的形状都可以被打印出来，但是那些运动的物体和它们的清晰度就难 以实现了。知识产权的忧虑知识产权的忧虑在过去的几十年里，音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多。3D打印技术也会涉及到这一问题，因为现实中的很多东西都会得到更 加广泛的传播。人们可以随意复制任何东西，并且数量不限。 3D打印最革命性的一点就是增量制造。增量制造的支持者称3D打印技术的可能会阻碍全球化发展，因为3D打印的终端用户很可能就这样转向自己打印所需要的物品，而不再购买他人生产的产品。然而，新兴的增量制造技术如果想要真正融入商业化生产，或许更可能是对传统减量生产的一种补充，而不是完全的替换。19