3D打印成型加工Elva-Deign2017彭響方教授1PPT課件3D打印成型加工Elva-Deign2017彭響方教授1PP3.3D打印新工藝4.3D打印新技術CONTENTS2.簡介與流程1.起源5.3D打印新設備6.行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展2PPT課件3.3D打印新工藝4.3D打印新技術CONTENTS2.起源

關于3D打印技術的理念，我們要穿越回19世紀，沒看錯這個是有記錄考證的。從歷史上看，快速成型技術（3D打印技術）的核心思想最早起源于19世紀照相雕塑（Photosculpture）技術和地貌成型（Topography）技術。實體的快速增材制造技術。雖然3D打印技術起源很早，但是受限于當時的材料技術與計算機技術等眾多學科，因此并沒有實現(xiàn)廣泛應用與商業(yè)化，隨后技術的正式研究開始于20世紀70年代，直到20世紀80年代技術才得到了實現(xiàn)。其學名為”快速成形”。3PPT課件起源關于3D打印技術的理念，我們要穿越回19世紀，沒美國南加州大學“輪廓工藝”3D打印技術項目24小時內就可以印出大約232平方米的兩層樓房子全球首款3D食物打印機Foodini“打印”出巧克力、面包棍、餛飩、蛋糕、比薩餅、意大利面等松軟食物2012年德州大學大學生CodyWilson開發(fā)首款利用3D打印技術制造的手槍命名為“Liberator”3D打印成果4PPT課件美國南加州大學全球首款3D食物打印機2012年德州大學大學3D打印成果5PPT課件3D打印成果5PPT課件什么是3D打印6PPT課件什么是3D打印6PPT課件簡介3D打印技術(3DPrinting)有很多個稱呼，學術上稱之為快速成型技術（RapidPrototypingManufacturing,簡稱RPM）,工藝技術上劃分為增材制造（AdditiveManufacturing,簡稱AM）。

它是一種以3D設計模型文件為基礎，運用不同的打印技術、方式使特定的材料，通過逐層堆疊、疊加的方式來制造物體的技術。注意區(qū)分：“3D打印”與“3D打印機”7PPT課件簡介3D打印技術(3DPrinting)有很多個流程建模切片CAD軟件3D虛擬模型二維圖形信息分割打印三維模型基材后處理成品8PPT課件流程建模切片CAD軟件3D虛擬模型二維圖形信息分割打印三維模三維建模9PPT課件三維建模9PPT課件掃描儀10PPT課件掃描儀10PPT課件圖像生成模型11PPT課件圖像生成模型11PPT課件打印工藝類型累積技術基本材料擠壓熔融沉積式(FDM）熱塑性塑料，共晶系統(tǒng)金屬、可食用材料線電子束自由成形制造(EBF)幾乎任何合金粒狀直接金屬激光燒結（DMLS）幾乎任何合金電子束熔化成型（EBM）鈦合金選擇性激光熔化成型(SLM)鈦合金，鈷鉻合金，不銹鋼，鋁選擇性熱燒結（SHS）熱塑性粉末選擇性激光燒結（SLS）熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末粉末層噴頭3D打印石膏3D打印(PP)石膏三維打印（3DP）熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末層壓分層實體制造（LOM）紙、金屬膜、塑料薄膜光聚合立體平板印刷（SLA）光硬化樹脂數(shù)字光處理(DLP)光硬化樹脂12PPT課件打印工藝類型累積技術基本材料擠壓熔融沉積式(FDM）熱塑性FusedDepositionModelling（FDM熔融沉積造型）工藝過程：1.CAD模型分為一層層極薄的截面，生成控制FDM噴嘴移動軌跡的二維幾何信息。2.FDM加熱頭把熱熔性材料（ABS樹脂、尼龍、蠟等）加熱到臨界狀態(tài)，呈現(xiàn)半流體性質。3.在計算機控制下，沿CAD確定的二維幾何信息運動軌跡，噴頭將半流動狀態(tài)的材料擠壓出來，凝固形成輪廓形狀的薄層。4.當一層完畢后，通過垂直升降系統(tǒng)降下新形成層，進行固化。這樣層層堆積粘結，自下而上形成一個零件的三維實體。特點：溫度控制精確；制品形狀限制13PPT課件FusedDepositionModelling（FDM對于某些物體形態(tài)，改變3D模型在打印平臺上的放置方式可以避免支撐結構的產(chǎn)生常見的支撐結構可溶解的支撐材料14PPT課件對于某些物體形態(tài)，改變3D模型在打印平臺上的放置方式可以避免Stereolithography（SLA立體印刷術）

工藝過程：該技術以光敏樹脂的聚合反應為基礎。1.紫外激光沿著零件各分層截面輪廓，對液態(tài)樹脂進行逐點掃描，使被掃描的樹脂薄層產(chǎn)生聚合反應，由點逐漸形成線，最終形成零件的一個薄層的固化截面，而未被掃描到的樹脂保持原來的液態(tài)。2.當一層固化完畢，升降工作臺移動一個層片厚度的距離，在上一層已經(jīng)固化的樹表面再覆蓋一層新的液態(tài)樹脂，用以進行再一次的掃描固化。新固化的一層牢固地粘合在前一層上，如此循環(huán)往復，直到整個零件原型制造完畢。特點：制品高精度；較好表面質量；材料限制為光敏樹脂15PPT課件Stereolithography（SLA立體印刷術）

工藝SelectiveLaserSintering（SLS選擇性激光燒結）

工藝過程：采用激光束按照計算機指定路徑掃描，使工作臺上的粉末原料熔融、粘結固化。當一層掃描完畢，移動工作臺，使固化層表面鋪上新的粉末原料，經(jīng)過逐層掃描和粘結獲得三維材料。16PPT課件SelectiveLaserSintering（SLS選3DP（三維打?。┕に囘^程：1.基于三維打印技術的3D打印機先由儲存桶送出一定量的原材料粉末，粉末在加工平臺上被滾筒推成薄薄一層，接著打印頭在需要成形的區(qū)域噴出一種特殊的黏合劑。此時，遇到黏合劑的粉末會迅速固化黏結，而沒有遇到黏合劑的粉末則仍保持松散狀態(tài)。2.每噴完一層，加工平臺就會自動下降一點，根據(jù)電腦切片的結果不斷循環(huán)，直到實物完成。完成之后只要掃除松散的外層粉末便可獲得所需制造的三維實物。特點：材料為塑料粉末（尼龍等）；對材料粒徑有特別要求17PPT課件3DP（三維打?。┕に囘^程：特點：材料為塑料粉末（尼龍等）；3D打印新技術-連續(xù)液面制造（CLIP）僅用6分半鐘就打印出了一個通常需要數(shù)小時才能打印完成的復雜的埃菲爾鐵塔模型。采用透光透氧的聚四氟乙烯底板18PPT課件3D打印新技術-連續(xù)液面制造（CLIP）僅用6分半鐘就打印出3D打印-打印纖毛打印精度可以達到50微米實現(xiàn)不同重量硬幣的分選傳送物體新方式19PPT課件3D打印-打印纖毛打印精度可以達到50微米實現(xiàn)不同重量硬幣的波音公司研發(fā)空間懸浮3D打印技術該技術亮點：被打印物體會處于懸浮狀態(tài)，并且能夠360度自由旋轉20PPT課件波音公司研發(fā)空間懸浮3D打印技術該技術亮點：被打印物體會處于打印機個人級專業(yè)級工業(yè)級雖然沒有明確的分類，但可以將打印機簡單劃分為3個級別21PPT課件打印機個人級專業(yè)級工業(yè)級雖然沒有明確的分類，但可以將打印機簡3D打印機22PPT課件3D打印機22PPT課件個人級3D打印機大部分的國產(chǎn)的3D打印機都屬于熔絲堆積技術（FDM技術為代表）產(chǎn)品售價3千至1萬不等，十分便宜。國外進口的個人3D打印機價格則在2萬至4萬之間都屬于熔絲堆積技術(FDM技術為代表)23PPT課件個人級3D打印機大部分的國產(chǎn)的3D打印機都屬于熔絲堆積技術（專業(yè)級3D打印機專業(yè)級的打印機則是可供選擇的成型技術和耗材（塑料、尼龍、金屬粉末）自動化更高，應用軟件的功能以及設備的穩(wěn)定性也遠超個人級售價都在幾十萬至上百萬RMB24PPT課件專業(yè)級3D打印機專業(yè)級的打印機則是可供選擇的成型技術和耗材（工業(yè)級3D打印機關鍵在于工業(yè)級的設備制造出來的物體的強度硬度復合標準，可以直接應用！比如飛機制造中的鈦合金材料，就需要對物件的剛性、韌性、強度等具有一系列要求價值難以估量全球最大的打印機混凝土打印機25PPT課件工業(yè)級3D打印機關鍵在于工業(yè)級的設備制造出來的物體的強度硬度新型全彩色打印機這里的彩色不是簡單的顏色混合，而是在打印過程中給材料進行染色或者混色。目前彩色打印主要兩種方式：1.在打印過程中給材料染色2.利用不同顏色的耗材同時打印進行混色26PPT課件新型全彩色打印機這里的彩色不是簡單的顏色混合，而是在打印過程雖然BotObjects公司的ProDesk3D并不是真正意義上的全彩3D打印機（一層一個顏色即正面背面顏色一樣），但：超高性價比采用溶解在溫水中的PVA做支撐材料價格實惠，設備小巧非常適合家庭和辦公室使用McorIRIS帶來的頂級質量色彩和最真實的細節(jié)體驗，如同照片般清晰真實：

真實色彩：提供與實物一致色彩；

適用于辦公室環(huán)境

經(jīng)濟實用ProDesk3DMcorIRIS27PPT課件雖然BotObjects公司的ProDesk3D并不是真正意新型食品打印機28PPT課件新型食品打印機28PPT課件細胞打印機瑞士RegenHUBIOFACTORY29PPT課件細胞打印機瑞士RegenHUBIOFACTORY29PPT國外行業(yè)現(xiàn)狀該報告指明：歐盟區(qū)域對3D打印的專利、研究、服務的投資活躍德國的金屬3D打印已成為重要的經(jīng)濟力量飛機零部件、注塑模具、定制骨骼已然成為了成熟的產(chǎn)業(yè)家居類、建筑類3D打印依然還是處于起步階段，成本太高、市場太小30PPT課件國外行業(yè)現(xiàn)狀該報告指明：30PPT課件國內行業(yè)現(xiàn)狀國內的3D打印市場形成的是“小而散”的格局，且集中于打印機配件對外供應和3D打印服務方面。缺乏專業(yè)化的材料生產(chǎn)及供應，大量材料依賴進口缺乏對高精度設備的軟硬件的研發(fā)，具有很大的弊端OME算是我國內3D打印做的比較好的。其實體店的項目于2015年底才啟動，2016年4月業(yè)務才啟動實體店業(yè)務主要是圍繞：個人定制、房地產(chǎn)模型展示、掃描打印人像......31PPT課件國內行業(yè)現(xiàn)狀OME算是我國內3D打印做的比較好的。31向高強度發(fā)展；通過改性直接替換金屬用于各類復雜構件：如Stratasys公司推出的新型ASA通用材料，在光穩(wěn)定、強度、耐久性上很出色1向生物醫(yī)學發(fā)展；在軟組織、器官、骨骼方面具有巨大的空間，尤其在組織工程應用中具有獨特的優(yōu)勢3材料3D打印的發(fā)展方向向智能化發(fā)展；如：光熱高分子材料、光伏高分子材料、儲能高分子材料等新材料232PPT課件向高強度發(fā)展；通過改性直接替換金屬用于各類復雜構件：1向生物向高速化發(fā)展；2016年2月中科院3D打印工程中心林文雄課題組開發(fā)了一款超級快速的數(shù)字投影DLP打印設備，創(chuàng)紀錄達到600mm/h1向低耗化發(fā)展；美國西北大學開發(fā)出了一個混合了金屬粉末、溶劑和彈性體粘結劑的油墨，在噴嘴擠出的瞬間凝固，然后再燒結，讓金屬粉末永久粘結在一起3技術3D打印的發(fā)展方向向微觀化發(fā)展；利用聚焦電子束誘導沉積來構建納米結構233PPT課件向高速化發(fā)展；2016年2月中科院3D打印工程中心林文雄課題謝謝34PPT課件謝謝34PPT課件3D打印成型加工Elva-Deign2017彭響方教授35PPT課件3D打印成型加工Elva-Deign2017彭響方教授1PP3.3D打印新工藝4.3D打印新技術CONTENTS2.簡介與流程1.起源5.3D打印新設備6.行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展36PPT課件3.3D打印新工藝4.3D打印新技術CONTENTS2.起源

關于3D打印技術的理念，我們要穿越回19世紀，沒看錯這個是有記錄考證的。從歷史上看，快速成型技術（3D打印技術）的核心思想最早起源于19世紀照相雕塑（Photosculpture）技術和地貌成型（Topography）技術。實體的快速增材制造技術。雖然3D打印技術起源很早，但是受限于當時的材料技術與計算機技術等眾多學科，因此并沒有實現(xiàn)廣泛應用與商業(yè)化，隨后技術的正式研究開始于20世紀70年代，直到20世紀80年代技術才得到了實現(xiàn)。其學名為”快速成形”。37PPT課件起源關于3D打印技術的理念，我們要穿越回19世紀，沒美國南加州大學“輪廓工藝”3D打印技術項目24小時內就可以印出大約232平方米的兩層樓房子全球首款3D食物打印機Foodini“打印”出巧克力、面包棍、餛飩、蛋糕、比薩餅、意大利面等松軟食物2012年德州大學大學生CodyWilson開發(fā)首款利用3D打印技術制造的手槍命名為“Liberator”3D打印成果38PPT課件美國南加州大學全球首款3D食物打印機2012年德州大學大學3D打印成果39PPT課件3D打印成果5PPT課件什么是3D打印40PPT課件什么是3D打印6PPT課件簡介3D打印技術(3DPrinting)有很多個稱呼，學術上稱之為快速成型技術（RapidPrototypingManufacturing,簡稱RPM）,工藝技術上劃分為增材制造（AdditiveManufacturing,簡稱AM）。

它是一種以3D設計模型文件為基礎，運用不同的打印技術、方式使特定的材料，通過逐層堆疊、疊加的方式來制造物體的技術。注意區(qū)分：“3D打印”與“3D打印機”41PPT課件簡介3D打印技術(3DPrinting)有很多個流程建模切片CAD軟件3D虛擬模型二維圖形信息分割打印三維模型基材后處理成品42PPT課件流程建模切片CAD軟件3D虛擬模型二維圖形信息分割打印三維模三維建模43PPT課件三維建模9PPT課件掃描儀44PPT課件掃描儀10PPT課件圖像生成模型45PPT課件圖像生成模型11PPT課件打印工藝類型累積技術基本材料擠壓熔融沉積式(FDM）熱塑性塑料，共晶系統(tǒng)金屬、可食用材料線電子束自由成形制造(EBF)幾乎任何合金粒狀直接金屬激光燒結（DMLS）幾乎任何合金電子束熔化成型（EBM）鈦合金選擇性激光熔化成型(SLM)鈦合金，鈷鉻合金，不銹鋼，鋁選擇性熱燒結（SHS）熱塑性粉末選擇性激光燒結（SLS）熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末粉末層噴頭3D打印石膏3D打印(PP)石膏三維打?。?DP）熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末層壓分層實體制造（LOM）紙、金屬膜、塑料薄膜光聚合立體平板印刷（SLA）光硬化樹脂數(shù)字光處理(DLP)光硬化樹脂46PPT課件打印工藝類型累積技術基本材料擠壓熔融沉積式(FDM）熱塑性FusedDepositionModelling（FDM熔融沉積造型）工藝過程：1.CAD模型分為一層層極薄的截面，生成控制FDM噴嘴移動軌跡的二維幾何信息。2.FDM加熱頭把熱熔性材料（ABS樹脂、尼龍、蠟等）加熱到臨界狀態(tài)，呈現(xiàn)半流體性質。3.在計算機控制下，沿CAD確定的二維幾何信息運動軌跡，噴頭將半流動狀態(tài)的材料擠壓出來，凝固形成輪廓形狀的薄層。4.當一層完畢后，通過垂直升降系統(tǒng)降下新形成層，進行固化。這樣層層堆積粘結，自下而上形成一個零件的三維實體。特點：溫度控制精確；制品形狀限制47PPT課件FusedDepositionModelling（FDM對于某些物體形態(tài)，改變3D模型在打印平臺上的放置方式可以避免支撐結構的產(chǎn)生常見的支撐結構可溶解的支撐材料48PPT課件對于某些物體形態(tài)，改變3D模型在打印平臺上的放置方式可以避免Stereolithography（SLA立體印刷術）

工藝過程：該技術以光敏樹脂的聚合反應為基礎。1.紫外激光沿著零件各分層截面輪廓，對液態(tài)樹脂進行逐點掃描，使被掃描的樹脂薄層產(chǎn)生聚合反應，由點逐漸形成線，最終形成零件的一個薄層的固化截面，而未被掃描到的樹脂保持原來的液態(tài)。2.當一層固化完畢，升降工作臺移動一個層片厚度的距離，在上一層已經(jīng)固化的樹表面再覆蓋一層新的液態(tài)樹脂，用以進行再一次的掃描固化。新固化的一層牢固地粘合在前一層上，如此循環(huán)往復，直到整個零件原型制造完畢。特點：制品高精度；較好表面質量；材料限制為光敏樹脂49PPT課件Stereolithography（SLA立體印刷術）

工藝SelectiveLaserSintering（SLS選擇性激光燒結）

工藝過程：采用激光束按照計算機指定路徑掃描，使工作臺上的粉末原料熔融、粘結固化。當一層掃描完畢，移動工作臺，使固化層表面鋪上新的粉末原料，經(jīng)過逐層掃描和粘結獲得三維材料。50PPT課件SelectiveLaserSintering（SLS選3DP（三維打?。┕に囘^程：1.基于三維打印技術的3D打印機先由儲存桶送出一定量的原材料粉末，粉末在加工平臺上被滾筒推成薄薄一層，接著打印頭在需要成形的區(qū)域噴出一種特殊的黏合劑。此時，遇到黏合劑的粉末會迅速固化黏結，而沒有遇到黏合劑的粉末則仍保持松散狀態(tài)。2.每噴完一層，加工平臺就會自動下降一點，根據(jù)電腦切片的結果不斷循環(huán)，直到實物完成。完成之后只要掃除松散的外層粉末便可獲得所需制造的三維實物。特點：材料為塑料粉末（尼龍等）；對材料粒徑有特別要求51PPT課件3DP（三維打印）工藝過程：特點：材料為塑料粉末（尼龍等）；3D打印新技術-連續(xù)液面制造（CLIP）僅用6分半鐘就打印出了一個通常需要數(shù)小時才能打印完成的復雜的埃菲爾鐵塔模型。采用透光透氧的聚四氟乙烯底板52PPT課件3D打印新技術-連續(xù)液面制造（CLIP）僅用6分半鐘就打印出3D打印-打印纖毛打印精度可以達到50微米實現(xiàn)不同重量硬幣的分選傳送物體新方式53PPT課件3D打印-打印纖毛打印精度可以達到50微米實現(xiàn)不同重量硬幣的波音公司研發(fā)空間懸浮3D打印技術該技術亮點：被打印物體會處于懸浮狀態(tài)，并且能夠360度自由旋轉54PPT課件波音公司研發(fā)空間懸浮3D打印技術該技術亮點：被打印物體會處于打印機個人級專業(yè)級工業(yè)級雖然沒有明確的分類，但可以將打印機簡單劃分為3個級別55PPT課件打印機個人級專業(yè)級工業(yè)級雖然沒有明確的分類，但可以將打印機簡3D打印機56PPT課件3D打印機22PPT課件個人級3D打印機大部分的國產(chǎn)的3D打印機都屬于熔絲堆積技術（FDM技術為代表）產(chǎn)品售價3千至1萬不等，十分便宜。國外進口的個人3D打印機價格則在2萬至4萬之間都屬于熔絲堆積技術(FDM技術為代表)57PPT課件個人級3D打印機大部分的國產(chǎn)的3D打印機都屬于熔絲堆積技術（專業(yè)級3D打印機專業(yè)級的打印機則是可供選擇的成型技術和耗材（塑料、尼龍、金屬粉末）自動化更高，應用軟件的功能以及設備的穩(wěn)定性也遠超個人級售價都在幾十萬至上百萬RMB58PPT課件專業(yè)級3D打印機專業(yè)級的打印機則是可供選擇的成型技術和耗材（工業(yè)級3D打印機關鍵在于工業(yè)級的設備制造出來的物體的強度硬度復合標準，可以直接應用！比如飛機制造中的鈦合金材料，就需要對物件的剛性、韌性、強度等具有一系列要求價值難以估量全球最大的打印機混凝土打印機59PPT課件工業(yè)級3D打印機關鍵在于工業(yè)級的設備制造出來的物體的強度硬度新型全彩色打印機這里的彩色不是簡單的顏色混合，而是在打印過程中給材料進行染色或者混色。目前彩色打印主要兩種方式：1.在打印過程中給材料染色2.利用不同顏色的耗材同時打印進行混色60PPT課件新型全彩色打印機這里的彩色不是簡單的顏色混合，而是在打印過程雖然BotObjects公司的ProDesk3D并不是真正意義上的全彩3D打印機（一層一個顏色即正面背面顏色一樣），但：超高性價比采用溶解在溫水中的PVA做支撐材料價格實惠，設備小巧非常適合家庭和辦公室使用McorIRIS帶來的頂級質量色彩和最真實的細節(jié)體驗，如同照片般清晰真實：

真實色彩：提供與實物一致色彩；

適用于辦公室環(huán)境

經(jīng)濟實用ProDesk3DMcorIRIS61PPT