3D打印无机非金属材料

2017年3月，中国工程院启动了“中国3D打印材料及应用发展战略研究”咨询项目。中国工程院化工、冶金与材料工程学部联合机械、卫生等学部26位院士，组织了全国100余位3D打印领域的专家学者，历时两年的时间完成了该咨询项目，并在咨询报告的基础上，组织出版“3D打印材料丛书”。 《3D打印无机非金属材料》是“3D打印材料丛书”之一，从材料角度出发，系统介绍了陶瓷材料、胶凝材料、玻璃材料、砂型以及复合材料等各类3D打印无机非金属材料的材料制备、工艺原理以及应用等方面的基础理论与国内外研究进展，对推动我国3D打印技术的发展将起到积极作用。

《3D打印无机非金属材料》结合作者在无机非金属材料3D打印方面的研究经验与成果，从材料角度出发，系统介绍了陶瓷材料、胶凝材料、玻璃材料、型砂以及无机复合材料等各类3D打印无机非金属材料的制备、工艺原理以及应用等方面的基础理论与国内外近期新研究进展。书中基于3D打印工艺及应用需求对所用材料制备方法、成形机制等的介绍有助于读者从材料制备全过程视角理解3D打印无机非金属材料、工艺和专用装备开发及产业应用存在的关键问题和发展方向。本书可供从事3D打印材料研发、设计、生产、应用的科研、工程技术人员及相关部门管理人员参考阅读，也可作为大专院校材料、机械等专业本科生及研究生的教材。

 

第1章绪论1
1.13D打印无机非金属材料特性与分类2
1.1.13D打印无机非金属材料特性2
1.1.23D打印无机非金属材料分类2
1.23D打印无机非金属材料成形工艺概述4
1.3无机非金属材料3D打印技术的发展5
1.43D打印无机非金属材料应用6
1.4.1生物医疗领域6
1.4.2设计领域6
1.4.3模具制造领域7
1.4.4建筑领域8
1.4.5其他领域8
参考文献8
第2章3D打印陶瓷材料11
2.13D打印陶瓷原料与制备技术12
2.1.13D打印陶瓷粉体的制备方法13
2.1.23D打印陶瓷浆料的制备方法15
2.1.33D打印陶瓷丝材的制备方法21
2.1.43D打印陶瓷片材的制备方法21
2.2激光选区烧结成形技术22
2.2.1激光选区烧结成形技术用原材料与制备22
2.2.2激光选区烧结成形过程26
2.2.3激光选区烧结成形坯体特点与热处理27
2.3光固化成形技术32
2.3.1光固化成形技术用原材料与制备33
2.3.2光固化成形过程38
2.3.3光固化成形陶瓷坯体的特点与热处理42
2.4三维喷印成形技术46
2.4.1三维喷印成形技术用原材料及黏结剂46
2.4.2三维喷印成形过程48
2.4.3三维喷印成形坯体特点与后处理50
2.5激光选区熔化成形技术56
2.5.1激光选区熔化成形技术用原材料57
2.5.2激光选区熔化成形过程57
2.5.3激光选区熔化成形坯体特点及缺陷调控58
2.6其他成形技术65
2.6.1挤出成形技术65
2.6.2墨水直写成形技术65
2.6.3熔融沉积成形技术67
2.6.4分层实体制造成形技术69
2.7陶瓷3D打印技术的应用72
2.7.1文化创意领域72
2.7.2建筑领域75
2.7.3航空航天领域77
2.7.4医疗领域79
2.7.5电子领域82
2.7.6汽车领域85
参考文献89
第3章3D打印无机胶凝材料99
3.13D打印混凝土100
3.1.1水泥基材料及硬化机制100
3.1.2混凝土3D打印工艺103
3.1.3混凝土3D打印技术在建筑上的应用107
3.23D打印生物水泥113
3.2.1生物医学领域的生物水泥113
3.2.2生物水泥的制备114
3.2.3生物水泥3D打印工艺116
3.2.4生物水泥3D打印的应用118
3.33D打印石膏121
3.3.1石膏材料及硬化机制121
3.3.2石膏3D打印工艺、材料与装备125
3.3.3石膏3D打印影响因素与改进措施127
3.3.43D打印石膏的应用133
参考文献137
第4章3D打印玻璃材料143
4.1玻璃工艺基础144
4.1.1玻璃特性与组分144
4.1.2玻璃熔制与烧结144
4.2用于3D打印的玻璃原料146
4.2.1玻璃粉与造粒粉146
4.2.2玻璃微珠148
4.2.3玻璃纤维149
4.2.4玻璃凝胶149
4.2.5玻璃浆料150
4.33D打印玻璃成形工艺151
4.3.1分层实体制造工艺151
4.3.2直接打印成形工艺152
4.3.3间接打印成形工艺167
4.3.4透明精细玻璃结构的制备174
4.43D打印玻璃的应用177
4.4.1玻璃器件及工艺品的无模制备177
4.4.2玻璃基材料的近净成形177
4.4.3玻璃基光电器件177
参考文献178
第5章3D打印型砂181
5.13D打印覆膜砂182
5.1.1覆膜砂特点及制备183
5.1.2成形工艺对覆膜砂成形性的影响185
5.1.3覆膜砂激光选区烧结的应用190
5.23D打印树脂砂192
5.2.1树脂砂3DP工艺材料193
5.2.2树脂砂3DP工艺对砂型成形的影响197
5.2.3树脂砂3DP工艺及应用实例202
参考文献210
第6章3D打印无机复合材料215
6.13D打印纤维复合材料216
6.1.13D打印纤维复合材料分类及特点216
6.1.2纤维复合材料3D打印成形工艺218
6.1.33D打印纤维复合材料的应用225
6.23D打印颗粒增强复合材料227
6.2.1颗粒增强材料分类及特点227
6.2.2颗粒增强复合材料3D打印成形工艺228
6.2.33D打印颗粒增强复合材料的应用234
参考文献234
第7章无机非金属材料3D打印技术展望239
7.1无机非金属材料3D打印技术挑战与对策240
7.2无机非金属材料3D打印技术发展趋势243