1、3D打印技術李若木115104000462第1頁3D打印介紹3D打印，又稱增量制造、積層制造（Additive Manufacturing，AM），可指任何打印三維物體過程。3D打印主要是一個不停添加過程，在計算機控制下層疊原材料。3D打印內(nèi)容能夠起源于三維模型或其它電子數(shù)據(jù)，其打印出三維物體能夠擁有任何形狀和幾何特征。3D打印機屬于工業(yè)機器人一個。2第2頁日常生活中使用普通打印機能夠打印電腦設計平面物品，而所謂3D打印機與普通打印機工作原理基本相同，只是打印材料有些不一樣，普通打印機打印材料是墨水和紙張，而3D打印機內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不一樣“打印材料”，是實實在在原材料，打印機與電

2、腦連接后，經(jīng)過電腦控制能夠把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上藍圖變成實物。通俗地說，3D打印機是能夠“打印”出真實3D物體一個設備第3頁3D打印技術基本原理 3D打印原理是依據(jù)計算機設計三維模型（設計軟件能夠是慣用CAD軟件。也能夠是經(jīng)過逆向工程取得計算機模型），將復雜三維實體模型 “切”成設定厚度一系列片層，從而變?yōu)楹唵味S圖形，逐層加工，層疊增加。三維CAD模型設計CAD模型近似處理對STL文件切片處理逐 層 制 造原型制作流程圖第4頁3D打印技術步驟三維設計：三維打印設計過程是：先經(jīng)過計算機建模軟件建模，再將建成三維模型“分區(qū)”成逐層截面，即切片，從而指導打印機逐層打印。切片處

3、理：打印機經(jīng)過讀取文件中橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術特點在于其幾乎能夠造出任何形狀物品。完成打印：三維打印機分辨率對大多數(shù)應用來說已經(jīng)足夠（在彎曲表面可能會比較粗糙，像圖像上鋸齒一樣），要取得更高分辨率物品能夠經(jīng)過以下方法：先用當前三維打印機打出稍大一點物體，再稍微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑“高分辨率”物品。第5頁3D打印幾個技術類型累積技術基本材料擠壓熔融沉積式 (FDM）(FDM），共晶系統(tǒng)金屬、可食用材料線電子束自由成形制造(EBF)(EBF)幾乎任何合金粒狀直接金屬激光燒結（DMLS）DMLS

4、）幾乎任何合金電子束熔化成型（EBM）EBM）鈦合金選擇性激光熔化成型(SLM)(SLM)鈦合金，鈷鉻合金，不銹鋼，鋁選擇性熱燒結（SHS）SHS）熱塑性粉末選擇性激光燒結（SLS）SLS）熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末粉末層噴頭3D打印3D打印石膏3D打印 (PP)3D打印 (PP)石膏層壓分層實體制造（LOM）LOM）紙、金屬膜、塑料薄膜光聚合立體平板印刷（SLA）SLA）光硬化樹脂數(shù)字光處理 (DLP)(DLP)光硬化樹脂第6頁三種主流技術：1、熔融沉積成型技術(Fused deposition modeling，F(xiàn)DM）: 有些3D打印機使用“噴墨”方式，整個流程是在噴頭內(nèi)熔化塑料，然

5、后經(jīng)過沉積塑料纖維方式才形成薄層。優(yōu)點: 成型精度更高、成型實物強度更高、能夠彩色成型，不過成型后表面粗糙。第7頁立體平板印刷（SLA）技術2、立體平板印刷（Stereolithography，SLA）：能夠想象一下把一根黃瓜切成很薄薄片再拼成一整根。先由軟件把3D數(shù)字模型，“切”成若干個平面，這就形成了很多個剖面，在工作時候，有一個能夠舉升平臺，這個平臺周圍有一個液體槽，槽里面充滿了能夠紫外線照射固化液體，紫外線激光會從底層做起，固化最底層，然后平臺下移，固化下一層，如此往復，直到最終成型。優(yōu)點: 精度高，能夠表現(xiàn)準確表面和平滑效果，精度能夠到達每層厚度0.05毫米到0.15毫米。缺點則為能

6、夠使用材料有限，而且不能多色成型。第8頁選擇性激光燒結（Selective laser sintering，SLS）3、選擇性激光燒結（Selective laser sintering，SLS）: 利用粉末狀材料成形。將材料粉末鋪灑在已成形零件上表面，并刮平；用高強度CO2激光器在剛鋪新層上掃描出零件截面；材料粉末在高強度激光照射下被燒結在一起，得到零件截面，并與下面已成形部分粘接；當一層截面燒結完后，鋪上新一層材料粉末，選擇地燒結下層截面。優(yōu)點：比SLA要堅固多，通常能夠用來制作結構功效件；激光束選擇性地熔合粉末材料：尼龍、彈性體、未來還有金屬；優(yōu)于SLA地方：材料多樣且性能靠近普通工程塑

7、料材料；無碾壓步驟所以Z向精度不輕易確保好；工藝簡單，不需要碾壓和掩模步驟；使用熱塑性塑料材料能夠制作活動鉸鏈之類零件；成型件表面多粉多孔，使用密封劑能夠改進并強化零件；使用刷或吹方法能夠輕易地除去原型件上未燒結粉末材料 。第9頁3D打印技術分類當前國內(nèi)還沒有一個明確 3D 打印機分類標準，不過我們能夠依據(jù)設備市場定位將它簡單分成三類：個人級、專業(yè)級、工業(yè)級。第10頁個人級3D打印視頻演示第11頁3D打印應用領域三維打印機技術可快速地將模型轉(zhuǎn)換成物理實物模型，這么能夠方便地驗證設計人員設計思想和產(chǎn)品結構合理性、可裝配性、美觀性，發(fā)覺設計中問題可及時修改。當前，3D打印技術已在工業(yè)造型、機械制造

8、、航空航天、軍事、建筑、影視、家電、輕工、醫(yī)學、考古、文化藝術、雕刻、首飾等領域都得到了廣泛應用。而且伴隨這一技術本身發(fā)展，其應用領域?qū)⒉煌Ｍ卣?。?2頁生物3D打印3D打印出來人耳和頭骨第13頁3D打印在建筑和材料領域年8月，10幢3D打印建筑在上海張江高新青浦園區(qū)內(nèi)交付使用，作為當?shù)貏舆w工程辦公用房。這些“打印”建筑墻體是用建筑垃圾制成特殊“油墨”，按照電腦設計圖紙和方案，經(jīng)一臺大型3D打印機層層疊加噴繪而成。金屬3D打印第14頁3D打印在人文藝術應用“時代衛(wèi)士”，作者Manfred Kielnhofer，拋光鎳鋼由Shapeways企業(yè)于年3D打印制作圖中為3D打印限量版首飾。這串項鏈原

9、材料為玻璃纖維填充染色尼龍。把材料串起來掛繩同材料本身一樣，也是3D打印出來。3D打印衣服第15頁3D打印汽車年年初，瑞典超級跑車生產(chǎn)商柯尼賽格公布了新車One:1，其中使用了許多3D打印零部件。在柯尼賽格生產(chǎn)汽車中，One:1擁有3D打印測鏡內(nèi)零件，風道，鈦排氣部件，和全套渦輪增壓器組裝線。美國企業(yè)Local Motors與橡樹嶺國家試驗室，以及Cincinnati企業(yè)正在合作研發(fā)大型增量制造系統(tǒng)組裝整車車體。Local Motors企業(yè)還計劃年9月在國際生產(chǎn)科技展上在觀眾面前現(xiàn)場打印汽車：“汽車底盤和車身由纖維加強熱塑性塑料制成，沒有動力傳送系統(tǒng)，車輪和車閘重量不足450磅，全車總共也只有

10、40個零部件，而且伴隨每次改進，零部件數(shù)量會越變越少?！盪rbee是世界第一輛使用了3D打印技術汽車(車身和車窗是3D打印)，它由美國工程企業(yè)Kor Ecologic和斯特塔西企業(yè)（3D打印機Stratasys生產(chǎn)商）共同制造，融合了多重技術，外觀很有未來主義格調(diào)。斯特拉迪，為世界首款3D打印汽車名字。由“當?shù)仄嚒逼髽I(yè)打造，整輛汽車零件成本約為3500美金，制作周期為44個小時，而且最高時速能夠到達80公里每小時第16頁3D打印限制原因材料限制即使高端工業(yè)印刷能夠?qū)崿F(xiàn)塑料、一些金屬或者陶瓷打印， 但無法實現(xiàn)打印材料都是比較昂貴和稀缺。另外，打印機也還沒有到達成熟水平，無法支持日常生活中所接觸到各種各樣材料。機器限制3D打印技術在重建物體幾何形狀和機能上已經(jīng)取得了一定水平，幾乎任何靜態(tài)形狀都能夠被打印出來，不過那些運動物體和它們清楚度就難 以實現(xiàn)了。知識產(chǎn)權憂慮在過去幾十年里，音樂、電影和電視產(chǎn)業(yè)中對知識產(chǎn)權關注變得越來越多。3D打印技術也會包括到這一問題，因為現(xiàn)實中很多東西都會得到更 加廣泛傳輸。人們能夠隨意復制任