3D打印技术及应用

　　本书从3D打印技术的基础概念出发，详细讲解了各种3D打印技术的工作原理和特点，以及这些技术的实际应用，包括但不限于产品原型制作、生物医学、建筑模型和个性化制造等领域。本书采用项目化编写形式，包括认识3D打印技术，3D打印技术类型及材料选择，三维模型构建与前处理，3D打印与后处理，桌面3D打印机安装、校准与维护，三坐标测量与评价6个项目，不仅提供了丰富的理论知识，还包括了大量的实际案例分析和操作指导。 　　本书图文并茂、结构清晰、易教易学，适合作为高等职业院校机械工程、材料科学、电子信息工程、生物医学工程等相关专业的教材，也可作为3D打印技术研究者和爱好者的参考资料。

职业院校教师

前言 项目1　认识3D 打印技术 1 1.1 熟悉3D 打印技术的含义、基 本原理与特点 2 1.1.1 3D 打印技术的含义及原理 2 1.1.2 3D 打印技术的特点 4 1.2　了解3D 打印技术的起源及发展历程 8 1.2.1 诞生及初步发展阶段（1980 年—1990 年） 8 1.2.2 快速发展阶段（1990 年—2000 年） 8 1.2.3 广泛应用阶段（2000 年至今） 9 1.2.4 我国3D 打印技术的发展 11 1.3　了解3D 打印技术的分类 12 1.3.1　根据成型原理分类 12 1.3.2　根据物料形态分类 13 1.3.3　根据市场定位分类 13 1.4 熟悉3D 打印技术的行业应用 13 1.4.1　3D 打印技术在航空航天领域的应用 13 1.4.2 3D 打印技术在模具制造中的应用 15 1.4.3 3D 打印技术在汽车制造中的应用 17 1.4.4 3D 打印技术在其他领域中的应用 19 【 课后习题】 23 项目2　3D 打印技术类型及材料选择 24 【 知识准备】 25 2.1 熔融沉积成型（FDM）技术 25 2.1.1 FDM 技术的工艺原理及特点 25 2.1.2 FDM 技术的工艺过程 27 2.1.3 FDM 技术的适用材料 28 2.1.4 FDM 技术的应用及发展 30 2.2 光固化成型（SLA）技术 31 2.2.1 SLA 技术的工艺原理及特点 31 2.2.2 SLA 技术的工艺过程 33 2.2.3 SLA 技术的适用材料 34 2.2.4 SLA 技术的应用及发展 35 2.3 选择性激光烧结成型（SLS）技术 36 2.3.1 SLS 技术的工艺原理及特点 37 2.3.2 SLS 技术的工艺过程 38 2.3.3 SLS 技术的适用材料 39 2.3.4 SLS 技术的应用及发展 40 2.4 分层实体制造（LOM）技术 41 2.4.1 LOM 技术的工艺原理及特点 42 2.4.2 LOM 技术的工艺过程 44 2.4.3 LOM 技术的适用材料 45 2.4.4 LOM 技术的应用及发展 45 2.5 三维立体喷印（3DP）技术 47 2.5.1　3DP 技术的工艺原理及特点 47 2.5.2　3DP 技术的工艺过程 49 2.5.3　3DP 技术的适用材料 50 2.5.4　3DP 技术的应用及发展 51 2.6　其他3D 打印技术 52 2.6.1　数字光处理（DLP） 技术 52 2.6.2　多头喷射打印（MJP） 技术 53 2.6.3　多材料打印技术 55 2.6.4　3D 生物打印技术 56 2.6.5　选择性激光熔化（SLM） 技术 58 2.6.6　激光近净成型（LENS） 技 60 【 项目实施】 62 任务2.7 电路板3D 打印技术类型与材料选择 62 任务2.8 人工骨骼3D 打印技术类型与材料选择 65 任务2.9　 飞机零部件3D 打印技术类型与材料选择 69 任务2.10 建筑原型3D 打印技术类型与材料选择 72 任务2.11 机器人部件3D 打印技术类型与材料选择 74 【 课后习题】 76 项目3　三维模型构建与前处理 77 【 知识准备】 78 3.1　正向三维设计 78 3.1.1　正向三维设计常用软件 78 3.1.2　SOLIDWORKS 软件简介 78 3.1.3　简单零件设计实例—基座 81 3.1.4　壳体设计实例—水杯 87 3.1.5　自由造型实例—灯笼 88 3.1.6　装配体设计实例—万向轮 93 3.2　逆向设计 100 3.2.1　逆向工程 100 3.2.2　数据采集、处理和模型重构技术 101 3.2.3　逆向设计实例—工艺品逆向建模 105 3.3　3D 打印模型前处理 109 3.3.1　三维模型的格式转换 109 3.3.2　Cura 切片软件 109 3.3.3　Bambu Studio 切片软件 113 3.3.4　支撑结构的设置 119 【 项目实施】 120 任务3.4　齿轮标准件的三维模型构建与前处理 120 3.4.1　齿轮三维模型的构建 121 3.4.2　齿轮模型前处理 121 任务3.5 花瓶三维模型构建与前处理 123 3.5.1　花瓶三维模型构建 123 3.5.2　花瓶三维模型前处理 127 任务3.6 千斤顶装配体三维模型构建与前处理 128 3.6.1　千斤顶装配体三维模型构建 128 3.6.2　千斤顶前处理 136 任务3.7 六面体数据处理、逆向建模与前处理 139 3.7.1　Geomagic Wrap 数据处理 139 3.7.2　逆向设计建模 141 3.7.3　六面体前处理 146 【 课后习题】 149 项目4　3D 打印与后处理 150 【 知识准备】 151 4.1　常用的后处理方法和步骤 151 4.1.1　支撑结构及残留材料的去除 151 4.1.2　打磨与抛光 153 4.1.3　上色与涂装 154 4.1.4　组装与粘合 156 4.1.5　化学处理 157 4.1.6　水力浸渍 158 4.1.7　热处理 158 4.2　桌面FDM 3D 打印及后处理 159 4.2.1　打印预处理 159 4.2.2 打印过程 159 4.2.3 模型后处理 160 4.3 FDM 3D 打印耗材及其日常保养 161 4.3.1 耗材种类 161 4.3.2 耗材选择原则 164 4.3.3 日常保养 165 【 项目实施】 166 任务4.4 工业FDM 3D 打印及后处理 166 4.4.1 打印模型预处理 166 4.4.2 打印过程 168 4.4.3 后处理 168 任务4.5 手电钻外壳的SLA 打印及后处理 170 4.5.1 SLA 打印模型预处理 170 4.5.2 SLA 打印过程 171 4.5.3 取件及后处理 172 任务4.6 框架零件SLS 3D 打印及后处理 174 4.6.1 SLS 打印模型预处理 174 4.6.2 打印操作 175 4.6.3 后处理操作 176 任务4.7 无人机支架 SLM 3D 打印及后处理 178 4.7.1 SLM 模型预处理 178 4.7.2 打印操作 179 4.7.3 后处理操作 181 【 课后习题】 183 项目5 桌面3D 打印机安装、校准与维护 184 【 知识准备】 185 5.1 FDM 桌面3D 打印机的结构组成 185 5.1.1 FDM 桌面3D 打印机的机械结构 185 5.1.2 FDM 桌面3D 打印机的控制系统 187 【 项目实施】 189 任务5.2 FDM 桌面3D 打印机的安装与校准 189 5.2.1 桌面3D 打印机安装工具与技能准备 189 5.2.2 FDM 桌面3D 打印机的安装与校准 190 任务5.3 FDM 桌面3D 打印机的故障处理与维护 192 5.3.1 打印过程中的故障处理 193 5.3.2 日常维护建议 195 【 课后习题】 196 项目6 三坐标测量与评价 198 【 知识准备】 199 6.1 三坐标测量与3D 打印 199 6.1.1 产品设计流程中的协同 199 6.1.2 产品制造过程中的质量控制 199 6.2 三坐标测量机概述 200 6.2.1 三坐标测量机的含义、发展和原理 200 6.2.2 三坐标测量机的组成、结构及分类 202 【 项目实施】 205 任务6.3 平面特征的三坐标测量与评价 205 【 课后习题】 211 参考文献 212