3D打印技术原理及应用
3D打印技术的原理和应用

3D打印技术的原理和应用一、3D打印技术的原理3D打印技术的原理是通过“逐层堆叠”的方式来制造实体的物品,主要由三个部分组成:建模软件、打印机和材料。
1.建模软件建模软件是3D打印技术的第一步,它的作用是把物品的设计图纸转化为3D打印机能够识别的文件格式(STL文件),并且将模型模拟分层,便于3D打印机逐层“堆叠”物品。
2.打印机3D打印机根据建模软件的指令,使用喷嘴或激光等技术对材料进行加热或扫描,将物品逐层打印出来,从而完成物品的制造过程。
3.材料3D打印技术的材料有很多种类,包括塑料、橡胶、金属、玻璃等等,不同的材料可以制造出不同的物品。
二、3D打印技术的应用1. 工业应用随着3D打印技术的不断发展,它已成为现代工业制造的重要组成部分之一,可以制造出复杂的零件和模型,提高了生产效率和减少了成本。
2. 医疗应用3D打印技术在医学领域的应用也越来越广泛。
它可以制造出高度定制化的人体器官和仿真模型,帮助医生进行手术前的预演和治疗过程中的实时指导,从而提高了手术的效率和成功率。
3. 教育应用3D打印技术在教育领域的应用也逐渐普及。
它可以帮助学生更好地理解和掌握各种知识技能,如地理模型、生物模型、机械结构模型等等,提高了学习和教学质量。
4. 生活应用在日常生活中,3D打印技术也有很多应用场景,如个性化定制的家具、餐具、饰品、化妆品等等,为我们的生活带来了更多的乐趣和便利。
三、3D打印技术存在的问题随着3D打印技术的发展,也存在一些问题需要我们关注,如知识产权问题、生态环境问题、安全监管问题等等。
我们应该加强技术监管和规范管理,使3D打印技术更好地为我们的生产和生活服务。
总之,3D打印技术的原理和应用非常广泛,给我们带来了巨大的变革和机遇。
我们应该更好地掌握这项技术,发挥它的潜力,为我们的社会和人类的未来做出更大的贡献。
3D打印技术的原理及应用

3D打印技术的原理及应用3D打印技术是一种采用逐层堆积材料的方式将数字模型快速制造为物理实体的技术。
其原理是通过计算机软件对数字模型进行切片处理,然后通过3D打印机逐层喷射粉末、细丝等材料,再经过热处理或粘合等工艺固化成实体,从而实现物理实体的快速制造。
3D打印技术的应用非常广泛。
以下是一些常见的应用领域:1. 制造业:3D打印技术可以用于制造各种产品的原型和模型,以验证设计的可行性和性能,节省制造成本和时间。
它也可以用于制造一些复杂形状的产品,例如航空航天和汽车零部件。
2. 医疗领域:3D打印技术可以用于生物打印,即将人体细胞或组织打印成三维结构,用于研究和治疗。
它还可以生产定制的医疗器械和植入物,如义肢、牙套和人工关节。
3. 建筑领域:3D打印技术可以用于建筑物的快速建造。
通过使用特殊的混凝土或其他建筑材料,可以直接在建筑工地上打印出建筑物的结构,减少了施工时间和人工成本。
4. 艺术与设计:3D打印技术为艺术家和设计师提供了新的创作方式。
他们可以利用3D打印技术制作出复杂的艺术品、家具、珠宝等作品,以展示自己的创意和设计能力。
5. 教育领域:3D打印技术可以用于教育教学。
学生可以通过使用3D打印技术制作模型来更好地理解和学习各种概念,例如分子结构、地理地形等。
6. 创意行业:3D打印技术也可以用于创意行业。
一些创业公司使用3D打印技术制作个性化的产品,如个性化鞋子、手机壳、饰品等,以满足消费者对个性化产品的需求。
7. 食品行业:3D打印技术在食品行业的应用也在不断发展。
通过使用特殊的食品材料,可以将食物打印成各种形状和结构,以满足不同人的饮食需求。
3D打印技术在许多领域都有着重要的应用价值。
它可以提高制造效率,降低成本,增加创意和个性化。
随着技术的不断进步,相信在未来,3D打印技术的应用领域还会更加广泛和多样化。
3D打印技术的原理及应用

3D打印技术的原理及应用3D打印技术(3D Printing)是一种利用计算机辅助设计(CAD)技术,通过逐层堆叠材料构建三维实物的制造技术。
它采用了逐层构建的方式,可以将数字模型直接转化为实体物体,无需借助模具等额外的加工工具。
3D打印技术的原理主要包括以下几个步骤:1. 建模设计:通过计算机软件对要打印的物体进行3D建模设计,生成一个包含物体几何形状和结构信息的数字模型。
2. 切片处理:将数字模型切分成相应的薄层片段,即切片,每个切片代表物体相应的一层。
3. 打印设备布置:将打印设备中的打印材料(如塑料、金属等)装入打印头,打印台降低到合适的位置。
4. 层层堆积:打印设备按照切片信息,控制打印头进行移动,将打印材料在打印台上按照预定路径层层堆积,每层完成后,打印台向下降低一层,从而构建出三维实物。
5. 后处理:打印完成后,需要进行支撑结构和过渡材料的去除、表面处理等后续加工工艺,以得到更加完美的成品。
3D打印技术已经广泛应用于各个领域,如:1. 制造业:在制造业中,3D打印技术被用于快速原型制作、定制化生产等。
通过3D 打印,可以快速制作产品原型,减少开发周期;可以根据客户需求,定制化生产个性化产品。
2. 医疗领域:3D打印技术的应用在医疗领域广泛。
医生可以根据患者的CT或MRI图像,制作出患者特定部位的模型,用于手术前的规划和操作等。
还可以利用3D打印技术定制化生产假肢、牙齿矫正器等医疗器械。
3. 建筑领域:在建筑领域,3D打印技术可以用于打印建筑模型、建筑构件等。
它可以大大简化传统建筑工艺,提高建筑效率,降低成本。
4. 教育领域:3D打印技术已经成为很多学校教育教学的重要组成部分。
学生可以通过3D打印技术制作模型,更加直观地理解和学习相关知识。
5. 航空航天领域:3D打印技术在航空航天领域应用广泛,可以制作出复杂的零件和部件,并且具有更轻、更强的特点。
3D打印技术因其快速、灵活、精确的特点,已经被广泛应用于制造业、医疗领域、建筑领域等多个领域,将为人们的生活带来更多的便利和创新。
3D打印技术的原理及应用

3D打印技术的原理及应用
3D打印技术又称为增材制造技术,是一种通过逐层堆积材料来构建三维实物的制造技术。
其原理是根据实物模型的数据,将其分解成多层的切片图像,通过计算机控制打印机逐层堆积材料,最终形成所需的三维实物。
3D打印技术的应用非常广泛,以下是一些主要的应用领域:
1. 工业制造:3D打印技术可以用于制造复杂的工业部件,如汽车零部件、飞机发动机部件等。
相比传统制造方法,3D打印技术可以减少成本和生产时间,并且可以制造出更为复杂的结构。
2. 医疗领域:3D打印技术可以应用于医疗领域,如制造医疗器械、人工器官等。
通过扫描患者体内的器官,可以将其转化为三维模型,并利用3D打印技术制造出适合患者的人工器官。
3. 建筑领域:3D打印技术可以用于建筑领域,如打印建筑模型、制造建筑构件等。
通过3D打印技术,可以实现定制化的建筑设计,提高建筑的效率和质量。
4. 文化艺术:3D打印技术可以用于制造文化艺术品,如雕塑、艺术装饰品等。
通过3D打印技术,可以实现艺术品的快速制造和个性化设计。
5. 教育领域:3D打印技术可以在教育中应用,如制造教学模型、原型等。
学生可以通过亲自制造和触摸实物,更好地理解和掌握知识。
6. 生活消费品:3D打印技术可以用于制造个性化的消费品,如鞋子、眼镜、手机壳等。
消费者可以根据自己的需求和喜好进行定制。
3D打印技术具有广泛的应用前景,在工业制造、医疗领域、建筑领域、文化艺术等领域都可以发挥重要作用。
随着技术的不断发展和进步,相信3D打印技术将会对各个领域产生更大的影响和推动力。
3D打印技术的实现原理与应用案例

3D打印技术的实现原理与应用案例一、3D打印技术的实现原理3D打印技术是一种快速原型制造技术,又称为增材制造(Additive Manufacturing,简称AM)。
其实现原理是从计算机辅助设计(Computer-Aided Design,简称CAD)软件中获得一个三维实体模型,然后通过一系列软件算法将该模型分割成多个非常薄的层,每个层厚度一般为0.1mm左右。
最后,将这些层数据输入到3D打印机中,通过堆叠和脱层技术,逐层打印出一个完整的三维实体模型。
二、3D打印技术的应用案例1.医学领域3D打印技术在医学领域中的应用越来越广泛。
医生们可以使用3D打印技术来打印出患者的器官结构,便于术前演练和手术操作。
医生还可以通过3D打印技术,定制一些适合患者的生产器械和植入物,提高手术的成功率。
此外,3D打印技术还可用于制造假肢,改善残疾人的生活质量。
2.制造业3D打印技术在制造业中的应用十分广泛。
它可以快速制造出各种复杂形状的模型和实物。
不仅可以制造零部件,还可以制造出整个产品。
对于一些小批量生产的产品,3D打印技术越来越成为一种经济快速的解决方案。
3.航空航天3D打印技术在航空航天领域中的应用非常普遍。
因为飞机和航天器中的一部分零件非常复杂,难以传统加工方式制造。
3D打印技术可以快速地制造出这些复杂的零件。
此外,3D打印技术还可用于制造小型卫星,降低了制造成本和运载成本。
4.教育和设计领域3D打印技术在教育和设计领域中有广泛的应用。
在教育领域,3D打印技术可以创造出一种非常有趣的教学方式,激发学生们的学习兴趣。
在设计领域,3D打印技术可以快速制造出设计师们的创意设计,便于实际应用和展示。
5.建筑领域3D打印技术在建筑领域中也有着广泛的应用。
它可以用于制造建筑结构和零部件,比传统的建筑方式更为快捷、精准、经济。
未来,3D打印技术可用于制造更加创新的建筑模型,例如流动的、可调整的建筑设施。
三、结论3D打印技术的应用范围非常广泛,越来越多的企业和个人也在探索如何应用这种技术。
3D打印技术的原理与应用

3D打印技术的原理与应用一、概述3D打印技术是一种快速成型技术,它以数字模型为基础,通过控制激光束或压力喷嘴的运动轨迹,将材料按照一定层次和顺序逐层打印成三维实体模型。
该技术已经在许多领域如航空航天、汽车工业、医疗等得到广泛应用,并成为未来制造业的重要发展方向。
本文将详细介绍3D打印技术的原理与应用。
二、3D打印技术原理3D打印技术的原理常见有以下几种:1.激光烧结原理激光烧结原理是指通过激光束对金属粉末进行烧结,使其逐层加固形成三维实体。
这种技术适用于金属制品制造,如飞机零件等。
2.光固化原理光固化原理是指通过激光束或紫外线LED光源来照射液态光敏树脂,使其逐层加固形成三维实体。
这种技术适用于制造小型高精度零件,如模具等。
3.熔融析出原理熔融析出原理是指通过加热与塑化处理的塑料或金属材料,通过压力喷嘴逐层喷出形成三维实体。
这种技术适用于制造大型零件,如汽车零件等。
三、3D打印技术应用3D打印技术的应用范围非常广,涉及许多领域。
下面将分别介绍它在航空航天、汽车工业、医疗等领域的应用。
1.航空航天航天器制造过程需要高精度的零部件,同时制造成本又很高。
3D打印技术能够解决这个问题,使得航天器的制造过程更为高效、快速。
3D打印技术不仅可以制造小型零件,还可以制造大型零件,如火箭燃料管等。
2.汽车工业3D打印技术在汽车工业中的应用较为常见,可以快速制造汽车模型,设计师可以通过3D打印技术直观观察模型效果,从而更好地优化设计。
在汽车生产中,3D打印技术也可以批量生产一些细小部件,如车门把手等,大大降低了生产成本。
3.医疗3D打印技术在医疗行业中的应用也非常广泛,成功打印出人体器官和人体骨骼模型等等。
这种技术能够为临床医学提供更准确的数据,为医生提供更好的治疗方案。
同时,3D打印技术还可以制造出定制化的假肢及人体组织、器官等,大大提高了医疗服务的水平。
四、总结3D打印技术是未来生产领域的重要趋势,在许多领域都得到了广泛的应用。
3D打印技术的原理及应用
航空发动机的复杂关键零部件
一
3D打印技术的概念和特点
9.提高了难加工材料可加工性,拓展了工程应用领域
整体式镍合金转子
生物材料人体器官修复体
一
3D打印技术的概念和特点
10.3D打印制造技术促进绿色制造模式
关键创新思路:将零件内部设计为网状结构,替代实心,从而减少 材料使用量,降低制造时间和能源消耗量。
一
3D打印技术的概念和特点
(一)3D打印技术的优点
1.变“减材”加工为“立体打印”
2.将三维实体变为二维平面,降低制造复杂度
一
3D打印技术的概念和特点
3.特别适合复杂结构、个性化制造及创新构思的快速验证
4.具有成形材料广、零件性能优的突出特点
一
3D打印技术的概念和特点
5.拓展产品创意与创新空间,不再受传统工艺和制造资源约束。
2010年
世界上第一辆由 3D打印机打印而 成的汽车问世
2011年
南安普敦大学开 发出世界第一架 3D打印的飞机
2012年
2013年
2018年
苏格兰科学家利用 人体细胞首次打印 出人造肝脏组织
美国的3D打印公司 设计制造出3D打印 金属手枪
俄罗斯宇航员在零 重力下打印出实验 鼠的甲状腺
2019年
美国加州大学利用 快速3D打印技术 制造出鼠脊髓支架
熔丝沉积成形 (Fused Deposition Modeling,简写FDM)
二
3D打印技术的原理
1.光固化成形原理
采用激光一点点照射光固化液态树脂使之固化,是当前 应用最广泛的一种高精度成形工艺。
紫外激光
器
成形零件
光敏树脂
刮平器 液面
3d打印技术原理、特点及应用领域
3d打印技术原理、特点及应用领域一、3d打印技术原理:3D打印技术的原理是通过计算机辅助设计软件将三维模型转换为数字模型,然后将数字模型传输到3D打印机中。
3D打印机通过逐层堆叠材料来制造三维物体。
3D打印机使用的材料可以是塑料、金属、陶瓷、纤维等各种材料。
3D打印机可以通过多种技术来实现逐层堆叠材料的过程,包括熔融沉积、光固化、喷墨等。
二、应用3D打印技术在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用:1.制造原型:3D打印技术可以用于制造产品原型,这使得设计师可以更快地制造和测试新产品的原型。
2.制造零部件:3D打印技术可以用于制造零部件,这使得制造商可以更快地生产零部件,并且可以根据需要进行定制。
3.医疗:3D打印技术可以用于制造医疗设备、假肢、人工器官等。
4.艺术:3D打印技术可以用于制造艺术品和雕塑。
5.建筑:3D打印技术可以用于制造建筑模型和建筑构件。
三、特点3D打印技术具有许多优点,这些优点使得它成为一种越来越流行的制造技术。
以下是一些常见的优点:1.快速制造:3D打印技术可以快速制造产品,这使得制造商可以更快地生产产品,并且可以根据需要进行定制。
2.低成本:3D打印技术可以降低制造成本,因为它可以减少材料浪费和人力成本。
3.精度高:3D打印技术可以制造高精度的产品,这使得制造商可以更精确地生产产品。
4.可定制性强:3D打印技术可以根据需要进行定制,这使得制造商可以根据客户需求生产产品。
5.可重复性好:3D打印技术可以生产高质量的产品,并且可以重复制造相同的产品。
四、挑战虽然3D打印技术具有许多优点,但它仍然面临一些挑战。
以下是一些常见的挑战:1.材料选择:3D打印技术需要使用特殊的材料,这些材料可能比传统制造技术使用的材料更昂贵。
2.制造速度:3D打印技术制造速度可能比传统制造技术慢。
3.制造大小限制:3D打印技术制造的产品大小可能受到限制。
4.设计限制:3D打印技术制造产品时可能受到设计限制。
3d打印技术的原理及应用范围
3D打印技术的原理及应用范围1. 前言3D打印技术,也被称为快速成型技术,是一种通过逐层添加材料的方式制造物体的工艺。
本文将介绍3D打印技术的原理以及其应用范围。
2. 3D打印技术的原理3D打印技术的原理是将一个数字模型通过软件转化为逐层叠加的信息,然后通过逐层添加材料的方式制造物体。
具体步骤包括:•建模:使用3D建模软件或者通过扫描现实物体获取数字模型。
•切片:将数字模型切割成一层一层的薄片,每层的信息将被发送到3D打印机。
•打印:3D打印机按照每层的信息开始打印,将逐层叠加的材料制造出物体。
3D打印技术的原理基于材料的叠加方式,相比传统的减材料制造工艺,能够节约材料成本、提高制造效率,并且具有较高的制造灵活性。
3. 3D打印技术的应用范围3D打印技术在现实生活和各个行业中有广泛的应用,下面是几个典型的应用范围:•制造业:3D打印技术在制造业中应用广泛,可以制作原型、定制零件、工具和模具等。
•医疗领域:医疗行业是3D打印技术的重要应用领域,可以用于制造植入物、义肢和医疗器械等。
•建筑行业:在建筑行业,3D打印技术可以用于建筑模型的快速制作、建筑构件的制造等。
•教育和艺术:3D打印技术在教育和艺术领域也有很大的发展潜力,可以用于制作教学模型、雕塑等作品。
•航空航天:在航空航天领域,3D打印技术可以用于制造复杂的零部件和轻量化结构。
总结来说,3D打印技术的应用范围非常广泛,几乎涵盖了各个行业的制造领域。
它不仅能够提高制造效率和降低成本,还可以实现个性化定制和创新设计。
4. 结论3D打印技术的原理基于逐层添加材料的方式,可以制造出各种物体。
它在制造业、医疗领域、建筑行业、教育和艺术、航空航天等众多领域有广泛的应用。
随着技术的不断进步和应用范围的扩大,3D打印技术将会在未来的发展中发挥更重要的作用,为我们创造更多的可能性和机遇。
3D打印技术的原理与应用
3D打印技术的原理与应用随着科技的不断进步,3D打印技术逐渐成为了一个备受关注的话题。
通过使用这项技术,人们可以制造出几乎任何形状、材料和大小的物品,而且制造出的物品还可以具有复杂的内部结构和零件。
在本文中,我们将探讨一下3D打印技术的原理与应用。
1.技术原理3D打印技术是一种基于数字模型的独特制造过程。
在这个过程中,首先需要使用计算机辅助设计(CAD)或者其他3D建模软件来创建一个数字模型。
这个数字模型可以是任何你想要制造的物品的精确复制品。
接下来,将数字模型输入到3D打印机中,并进行一些必要的参数设定,比如打印材料的类型、颜色和细节等。
3D打印机将把数字模型分解成一系列的层数,并将每一层逐渐制造出来,最终将所有层叠加在一起,形成一个完整的物品。
相比传统的制造技术,3D打印技术最大的优势在于,它可以快速地制造出各种复杂形状的物品,而且几乎不需要人们的手动操作。
这种制造方式不仅省时省力,还可以消除很多传统制造过程中的成本费用。
2. 应用领域3D打印技术目前已经被广泛应用于各个领域。
以下是一些3D打印技术的具体应用案例:2.1 制造3D打印技术已经被广泛应用于制造领域。
通过使用这项技术,人们可以制造出各种复杂的机器零件、工具、组件等等。
在一些特殊的领域,比如太空探索、航空航天、船舶制造等,3D打印技术已经成为了不可或缺的一部分,极大地发挥了其优势。
2.2 医疗在医疗领域,3D打印技术有着广泛的应用。
通过使用这项技术,医生们可以制造出各种医疗器械和工具,比如手术模型、义肢、外科框架等。
这些器械和工具能够帮助医生们更好地了解患者的身体结构和病情,并且能够在手术过程中更加精准地操作。
2.3 建筑在建筑领域,3D打印技术被用于制造各种建筑结构和元件。
比如,3D打印技术可以用于制造建筑构件、建筑面板、屋顶等。
通过使用这种技术,人们可以更加灵活地设计和改变建筑结构,从而建造出更加独特和个性化的建筑物。
2.4 艺术3D打印技术正在被越来越多的艺术家们应用于艺术制作中。
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液态光敏树脂
3D打印的工艺
选择性激光烧结
尼龙、ABS、金属、 陶瓷等粉末
三维粘结打印
陶瓷、金属、 塑料等粉体
4.1 SLA光固化(立体光刻)
采用激光一点点照射光固化液态树脂使之固化的方法成 形,是当前应用最广泛的一种高精度成形工艺。
成型原理:光照 成型材料:光敏树脂 截层厚度:0.04~0.07mm 可控精度:0.1mm 优缺点:表面质量好,精度 较高;应用 小件;需要支撑 结构;材料有污染
具有内部网状结构的钛合金发动机叶片 材料使用量减少70%,选择性激光熔化(SLM)制造时间降低60%
技术难点:(1) 传统制造方法无法成形; (2) 网状结构设计,优化性能。
内容
1 3D打印技术的原理、特点 2 3D打印技术的优点 3 3D打印技术的应用与典型案例 4 典型3D打印技术
5 3D打印技术与行业的前景展望
4.1 光固化快速成形制造技术及其应用
华中科技大学研制的第一代SLA设备
SLA成形的典型零件
4.1 光固化快速成形制造技术及其应用
SLA成形的可装配瓶状模型
4.1 光固化快速成形制造技术及其应用
SLA成形的微小精细结构 零部件成形:约10m,1小时左右
4.2 薄材叠层制作LOM 分层实体制造
先进的设计软件及数字化工具
精密机械
打印设备必须高精度、高稳定性
材料科学
原材料必须能够液化、粉末化、丝化
内容
1 3D打印技术的原理、特点 2 3D打印技术的优点 3 3D打印典型案例与行业发展现状 4 典型3D打印技术
5 3D打印技术与行业的前景展望
2.1 3D打印技术为社会制造提供创新的原动力
拓展产品创意与创新空间、无需任何模具,设计和制造一体 化。设计人员不再受传统工艺和制造资源约束,专注于产品 形态创意和功能创新,在“设计即生产”、“设计即产品” 理念下,追求“创造无极限”
2.3 3D打印技术实现社会制造的绿色可持续发展
3D打印制造技术促进绿色制造模式
非接触和无压力成形、近净成形能耗低、节约材料、污染物排放少; 利用3D打印实现大型复杂零部件的修复再制造,节约资源能源。
2.3 3D打印技术实现社会制造的绿色可持续发展
3D打印制造技术促进绿色制造模式
关键创新思路:将零件内部设计为网状结构,替代实心,从而减少 材料使用量,降低制造时间和能源消耗量。
铸造是一种金属热加工工艺,是将
液体金属(铜、铁、铝、锡、铅等) 浇铸到与零件形状相适应的空腔(称 为铸模,材料可以是砂、金属甚至陶 瓷)中,待其冷却凝固后,以获得零 件或毛坯的方法。
人类在几千年前就掌握了这种制造 工艺,比如出土的春秋战国时期的青 铜器皿就是通过铸造制造的。
锻造是利用锻压机械对金属坯料
缩减,更适合研究。
兵工产业
3D打印步枪完成首次实弹试射
产品模型
建筑设计
微软的3D模型打印车间,在产品设计 出来之后,通过3D打印机打印出来模 型,能够让设计制造部门更好的改良 产品,打造出更出色的产品。
在建筑业,已开始用3D打印机打印的 建筑模型,这种方法快速、成本低、 环保,同时制作精美。完全合乎设计 者的要求,同时又能节省大量材料。
在零部件的设计上可以采用最优的结构设计,无需考虑加工问题,解决了传 统的航空航天、船舶、汽车等动力装备高端复杂精细结构零部件的制造难题。
2.1 3D打印技术为社会制造提供创新的原动力
极大降低产品研发创新成本、缩短创新研发周期,提高新产 品投产的一次成功率 :由于简化或省略了工艺准备、试验等 环节,产品数字化设计、制造、分析高度一体化,显著缩短 新产品开发定型周期,降低成本,实现同步并行工程的实施。
采用激光切割箔材,箔材之间靠热熔胶在热压辊的压力和 传热作用下熔化并实现粘接,一层层叠加制造原型。
原理:激光切割 材料:金属箔、纸; 截层厚度:0.07~0.15mm 精度:与切割材质有关 优缺点:适合大中型制件; 成型速度快;精度不高; 材料浪费;废料清理困难
4.2 薄材叠层快速成形制造技术及其应用
制造业
制造业也需要很多3D打印产品,因为3D打印无 论是在成本、速度和精确度上都要比传统制造 好很多。而3D打印技术本身非常适合大规模生 产,所以制造业利用3D技术能带来很多好处, 甚至连质量控制都不再是个问题。
食品产业
没错,就是“打印”食品。研究人员已经开始 尝试打印巧克力了。或许在不久的将来,很多 看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机 “打印”出来的。当然,到那时可能人工制作 的食品会贵很多倍。
日常生活:3D打印已经进入我们的生活,开始影响我们的衣食住行
衣:用3D打印机在家中“打印”鞋子(美国)
食:用3D打印机制造巧克力、肉类
内容
1 3D打印技术的原理、特点 2 3D打印技术的优点 3 3D典型案例与行业发展现状 4 典型3D打印技术
5 3D打印技术与行业的前景展望
熔积成型
石蜡、塑料、低熔 点合金丝等
3.2 3D打印典型案例
医疗:研究直接细胞直接打印技术,制造出血管、肝脏等软组织。
医学上的应用
3.2 3D打印典型案例
文化创意:制造形状复杂、彩色的工艺品,可实现文物的复 制以及创新的设计。
3D打印制造的“火龙”工艺品
栩栩 如生 的彩 色金 刚鹦 鹉
文物复制(西汉长裙女佣)
3.2.1 3D打印国内外应用案例
工业:3D打印与传统模具制造工艺结合
3.2 3D打印典型案例
工业:3D打印与传统热等静压工艺结合,实现复杂难加工材 料零部件的整体净近成形。
3.2 3D打印典型案例
工业:3D打印直接成形复杂高性能金属功能零部件,直接应 用在航天航空、汽车等领域。
美国AeroMet公司使用激光成形技术制造的次承力结构件在F/A-18战 斗机上实现了装机验证。
此钛合金复杂大型主承力构 件,传统制造方式需要分体 制造,然后焊接,而使用激 光3D打印整体可实现成形, 安全性和可靠性大大提高。
2.2 3D打印技术可提升社会制造的工艺能力
能制造出传统工艺无法加工的零部件、解决常规机械加 工或手工无法解决的问题,极大增强了工艺实现能力
3D打印突破了结构几何约束,能够制造出传统方法无法加工的非 常规结构特征,这种工艺能力对于实现零部件轻量化、优化性能 有极其重要的意义。
1.2 3D打印技术特点
3D打印技术变“减材”加工为“立体打印”
将三维实体变为二维平面,降低制造复杂度
1.2 3D打印技术特点
特别适合复杂结构、个性化制造及创新构思的快速验证
3D打印技术具有成形材料广、零件性能优的突出特点
3D打印技术需要依托多个学科领域的尖端技术,主 要包括以下方面:
信息技术
3D打印技术原理图
快速制造原理示意图
CAD模型
堆积成形
产品
三维 —— 二维 —— 三维的转换
由于3D打印是将材料 一层一层堆积而成, 因此也称为增材制造 工艺。3D打印并不神 秘,相对于具有千年 的等材制造工艺和具 有百年的减材制造工 艺,它只是一种制造 成型的新工艺,只有 30年不到的历史。
原理:激光烧结 材料:陶瓷、金属粉等等; 截层厚度:0.1~0.2mm 优缺点:材料使用广;适 合中小型制件;成型效率 不高;后处理复杂
工艺品
在未来不管是你的个性笔筒,还是有你半身 浮雕的手机外壳,或是你和爱人拥有的世界 上独一无二的戒指,都有可能通过3D打印机 打印出来。甚至不用等到未来,现在就可以 实现。这是最广阔的一个市场。
服饰产业
3.2.1 3D打印典型案例
工业:3D打印与传统铸造工艺结合,实现航空航天、汽车、 国防等领域大型复杂异形关键零部件件的快速制造,实现 新产品的快速低成本开发。
施加压力,使其产生塑性变形以获 得具有一定机械性能、一定形状和 尺寸锻件的制造工艺。 人类在几千年前也掌握了这种制造 工艺,就是民间俗称的“打铁”工艺。 一般地,由于锻造能消除金属在冶 炼过程中产生的铸态疏松等缺陷, 优化微观组织结构,锻件的机械性 能一般优于同样材料的铸件。
锻造车间环境
冲压是靠压力机和模具对板材、带材、
3D打印是一种可以快速实现社会需求-“数据模型”向个性化产品转化 的技术,将互联网、物联网、物流网和3D打印技术组成社会制造的网络,通 过众包的方式让民众充分参与产品的全生命制造过程,必会促进个性化、实 时化、经济化的生产和消费模式,形成新的产业革命。
技术背景
传统的制造加工工艺 ----等材制造工艺
华中科技大学研制的LOM设备
华中科技大学研制的LOM材料
LOM成形的典型零件
4.2 薄材叠层快速成形制造技术及其应用
摩托车零件
4.2 薄材叠层快速成形制造技术及其应用
小型发动机零件原型件
4.3 SLS 选择性激光烧结
采用激光逐点烧结粉末材料,使包覆于粉末材料外的固体粘 接剂或粉末材料本身熔融实现材料的粘接。
航空发动机的复杂关键零部件
2.2 3D打印技术可提升社会制造的工艺能力
提高了难加工材料可加工性,拓展了工程应用领域
高能束加工陶瓷、钛合金等传统难加工材料零件拓展了高性能材 料的工程应用范围;采用金属/无机/有机生物材料制成的人体器 官修复体等医用零部件则拓展了工业制品的应用范围。
整体式镍合金转子
生物材料人体器官修复体
3D打印技术加速航天航空、汽车等领域关键零部件的快速开发与制 造,提高相关领域的创新能力与水平。
3.2 3D打印典型案例
工业:3D打印与传统模具制造工艺结合,提高复杂模具的冷却 效率,减少产品缺陷,缩短制造周期,大幅降低制造成本。
随形冷却流道设计与冷却效果模拟
复合制造工艺
模具冷却周期缩短68%以上,温度梯度由12℃降至4℃,缺陷率有 60%将至0。