聚合物增材制造技术

本书聚焦聚合物材料的增材制造技术(俗称3D打印), 结合笔者多年研究成果与国内外技术发展现状, 以ASTM F2972对增材制造技术的分类为依据, 从原理、材料、工艺、设备、制品性能及应用等方面介绍了7种主流的增材制造技术, 主要包括: 熔融沉积成形技术、光固化成形技术、粉末床熔融成形技术、材料喷射成形技术、黏合剂喷射成形技术、定向能量沉积技术和层积成形技术。 本书汇集大量前沿科技进展及应用示例, 理论性和实用性兼顾, 较全面地反映了聚合物增材制造技术的内容和应用, 可供聚合物加工的工程技术人员、研发人员和相关专业师生阅读、参考。

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第1 章　增材制造基础知识/ 1 　1.1　增材制造的定义　/ 2 　1.2　3D 打印的优缺点　/ 3 　1.3　3D 打印的分类　/ 4 　1.4　3D 打印的标准　/ 7 　参考文献　/ 11 第2 章　熔融沉积成形技术　/ 12 　2.1　熔融沉积成形技术的原理、设备和材料　/ 13 　　　2.1.1　熔融沉积成形原理　/ 13 　　　2.1.2　熔融沉积成形设备　/ 13 　　　2.1.3　熔融沉积成形材料　/ 15 　2.2　熔融沉积成形制品质量的影响因素　/ 15 　　　2.2.1　传动结构对制品质量的影响　/ 15 　　　2.2.2　材料种类对制品质量的影响　/ 18 　　　2.2.3　工艺参数对制品质量的影响　/ 19 　2.3　熔融沉积成形技术的优缺点　/ 23 　2.4　基于熔融沉积成形原理的创新工艺　/ 24 　　　2.4.1　熔体微分3D 打印工艺　/ 24 　　　2.4.2　多色3D 打印工艺　/ 30 　　　2.4.3　多材料3D 打印工艺　/ 33 　　　2.4.4　金属3D 打印工艺　/ 35 　　　2.4.5　建筑材料3D 打印工艺　/ 36 　　　2.4.6　陶瓷3D 打印工艺　/ 39 　　　2.4.7　玻璃3D 打印工艺　/ 40 　　　2.4.8　食品3D 打印工艺　/ 41 　　　2.4.9　生物3D 打印工艺　/ 43 　　　2.4.10　4D 打印　/ 44 　参考文献　/ 46 第3 章　光固化成形技术　/ 49 　3.1　光固化成形原理　/ 50 　　　3.1.1　立体光刻技术　/ 51 　　　3.1.2　数字光投影技术　/ 51 　　　3.1.3　立体光刻技术和数字光投影技术的对比　/ 52 　3.2　光敏树脂　/ 56 　　　3.2.1　光敏树脂性能要求　/ 56 　　　3.2.2　影响光敏树脂性能的因素　/ 57 　　　3.2.3　常见光敏树脂　/ 58 　3.3　光聚合反应　/ 59 　　　3.3.1　自由基聚合　/ 59 　　　3.3.2　阳离子聚合　/ 61 　3.4　光固化成形工艺　/ 61 　　　3.4.1　立体光刻技术　/ 61 　　　3.4.2　数字光投影技术　/ 65 　　　3.4.3　连续液体界面提取技术　/ 67 　　　3.4.4　液晶固化成像成形技术　/ 68 　　　3.4.5　容积成形技术　/ 69 　3.5　常见设备及其性能　/ 70 　3.6　光固化成形的技术进展　/ 72 　　　3.6.1　光敏树脂研发进展　/ 72 　　　3.6.2　光固化陶瓷新材料研发进展　/ 73 　参考文献　/ 74 第4 章　粉末床熔融成形技术　/ 76 　4.1　粉末床熔融成形原理、特点和设备　/ 77 　　　4.1.1　选择性激光烧结技术　/ 77 　　　4.1.2　选择性激光熔融技术　/ 85 　　　4.1.3　电子束熔融技术　/ 90 　4.2　粉末床熔融成形适用材料　/ 95 　　　4.2.1　高分子基粉末　/ 95 　　　4.2.2　陶瓷基粉末　/ 99 　　　4.2.3　金属基粉末　/ 100 　4.3　粉末床熔融成形的影响因素　/ 106 　　　4.3.1　工艺参数　/ 107 　　　4.3.2　粉末特性　/ 114 　参考文献　/ 116 第5 章　材料喷射成形技术　/ 124 　5.1　材料喷射成形技术的基本原理　/ 125 　5.2　液滴的形成机理与分类　/ 125 　5.3　材料喷射成形材料　/ 129 　　　5.3.1　聚合物　/ 129 　　　5.3.2　金属　/ 150 　　　5.3.3　陶瓷　/ 153 　　　5.3.4　水凝胶　/ 154 　　　5.3.5　生物材料　/ 155 　5.4　材料喷射成形技术的优缺点　/ 158 　5.5　材料喷射成形设备　/ 158 　　　5.5.1　聚合物喷射成形设备　/ 158 　　　5.5.2　金属喷射成形设备　/ 161 　　　5.5.3　陶瓷喷射成形设备　/ 162 　参考文献　/ 163 第6 章　黏合剂喷射成形技术　/ 166 　6.1　黏合剂喷射成形技术的基本原理　/ 167 　6.2　黏合剂喷射成形技术的优缺点　/ 170 　6.3　黏合剂喷射成形技术的适用材料　/ 173 　　　6.3.1　黏合剂　/ 173 　　　6.3.2　打印材料　/ 174 　6.4　黏合剂喷射成形设备　/ 175 　　　6.4.1　铺粉系统　/ 176 　　　6.4.2　喷射系统　/ 177 　　　6.4.3　三维运动系统　/ 178 　6.5　黏合剂喷射工艺控制系统　/ 178 　　　6.5.1　单色切片　/ 178 　　　6.5.2　彩色切片　/ 179 　6.6　黏合剂喷射成形的技术进展　/ 180 　　　6.6.1　成形过程研究进展　/ 180 　　　6.6.2　砂型打印技术进展　/ 181 　　　6.6.3　后处理工艺研究现状　/ 184 　参考文献　/ 186 第7 章　定向能量沉积技术　/ 189 　7.1　定向能量沉积技术的基本原理　/ 190 　7.2　定向能量沉积技术的适用材料与设备　/ 191 　7.3　定向能量沉积技术的优缺点　/ 193 　7.4　定向能量沉积技术的应用领域　/ 194 　　　7.4.1　石油行业　/ 194 　　　7.4.2　军事领域　/ 195 　参考文献　/ 195 第8 章　层积成形技术　/ 197 　8.1　分层实体制造技术　/ 198 　　　8.1.1　分层实体制造技术原理及过程　/ 198 　　　8.1.2　分层实体制造技术优缺点　/ 200 　8.2　超声增材制造技术　/ 200 　8.3　层积成形技术的适用材料　/ 203 　　　8.3.1　分层实体制造技术的成形材料　/ 203 　　　8.3.2　超声增材制造技术的成形材料　/ 203 　参考文献　/ 206