3D打印课件.ppt

3D打印改变你的生活,0,6,5,4,3,2,1,7,8,9,0,6,5,4,3,2,1,7,8,9,5,4,3,2,1,工业4.0时代的到来，世界已经开始被颠覆互联网、人工智能、3D打印、机器人、创客智造每天都面临着脑洞大开的刷新,Page3,2015,中国的创客时代已然来临！3D打印则是创客必备的智创工具。,Page4,2015,两大政策支持纲领文件,什么是3D打印？,3D打印技术原理以及创客与3D打印,1.3D打印工作原理2.3D打印技术种类以及优缺点3.3D打印的显著优势以及缺点4.创客：个人3D打印的创造者,3D打印技术原理,3D打印（3DPrinting），又称快速成型（RP，RapidPrototyping）、增材制造（AM，AdditiveManufacturing），以经过智能化处理后的3D数字模型文件为基础，通过逐层增加材料的方式来构造任意复杂的3D实体形状。,3D打印技术原理,1、在将3D数字化模型输出到3D打印机之前，需要对3D模型进行分层切片（Slice），切成数百上千个薄层，这相当于高等数学里的微分操作。2、然后将描述这些薄层的数字化文件输出到打印机，3D打印机逐层打印出来，这又相当于高等数学里的积分操作，直到将整个形状叠加成型。,3D打印的特点,1.传统的“去材加工”机床是在做“减法”（减材成型），切、削、车、铣、磨等工艺将不需要的地方去掉，但这就存在着“伸不进、够不着”的问题，因此不能加工任意复杂的中空形状，而且去掉的物料也被浪费掉了,3D打印的特点,2.3D打印这种一层一层堆积起来做“加法”的工艺（增材成型）具有：不需要刀具、模具，所需工装、夹具大幅度减少；可制造出传统工艺方法难以加工，甚至无法加工的复杂结构；材料利用率大幅度提高。,3D打印成型技术种类及优缺点,FDM：熔融沉积成型（FFF：熔丝制造）3DP：三维打印黏结成型（喷墨沉积）SLA/DLP：光固化立体成型（立体光刻）SLS：选择性激光烧结,3D打印成型技术种类及优缺点,FDM：熔融沉积成型（FFF：熔丝制造）,将丝状的热塑性材料ABS、PLA）通过喷头加热熔化，喷头底部带有微细喷嘴（直径一般为0.2-0.6mm），材料以一定压力挤喷出来，同时喷头沿水平方向移动，挤出的材料与前一个层面熔结在一起。,FDM：熔融沉积成型（FFF：熔丝制造）,传动方式：,Prusai3优点：结构简单，维护简便，成本低廉缺点：无显示屏控制，精度不高，稳定性能差,MakerBot优点：打印稳定，维护简便缺点：价格昂贵,Dealta机型优点：打印稳定，速度快（速度比makerbot的快1/3）缺点：远程送料，不能打印软胶材料,FDM：熔融沉积成型（FFF：熔丝制造）,耗材PLA,学名：聚乳酸，由玉米杆提炼而成的生物环保材料。优点：极低的收缩率，抗变形翘曲强，可打印大面积模型，打印效果光亮，清晰打印期间没有刺鼻不良味道缺点：加热只能在180-220，230以上由于碳化，堵头粘性相对ABS强，支撑难剥离。PLA材料是FDM技术的首选材料。,FDM：熔融沉积成型（FFF：熔丝制造）,耗材ABS,一种目前产量最大、应用最广泛的的塑料。优点：强度较高，可做抛光，电镀处理，柔韧性好，支撑面易剥离缺点：收缩率较PLA高，打印大面积模型时容易翘边。熔化温度较高，一般打印温度在230-260,FDM的优点,操作环境干净、安全，可在办公室环境下进行，没有产生毒气和化学污染的危险。无须激光器等贵重元器件，工艺简单、干净原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换材料利用率高，且可选用多种材料,FDM的缺点,成型后表面粗糙，需配合后续抛光处理，目前不适合高精度的应用。做小件或精细件时精度不如SLA，最高精度只能为0.1mm。速度较慢，因为喷头主要是单个在打印一些特定模型，需要浪费材料来做支撑,3DP：三维打印黏结成型（喷墨沉积）,工艺类似于传统的2D喷墨打印机，是最为贴合“3D打印”概念的成型技术之一。首先铺粉机构在加工平台上精确地铺上一薄层粉末材料，然后喷墨打印头根据这一层的截面形状在粉末上喷出一层特殊的胶水，喷到胶水的薄层粉末发生固化。层层叠加，直到所有层打印完毕。成型精度可达0.09mm,3DP的优缺点,优点：成型速度快，一般用石膏粉，成型过程不需要支撑，多余粉末的去除比较方便。此技术最大优点是能直接打印彩色，无须后期上色。目前市面上打印彩色人像基本采用此技术。缺点石膏强度较低，只能做概念型模型，而不能做功能性试验，后处理麻烦。因为是粉末黏结在一起，所以表面手感稍有些粗糙。,SLA/DLP液态树脂光固化成型,原理：利用特定强度的激光聚焦照射在光固化材料的表面（材料主要为树脂），使之点到线、线到面的完成一个层上的打印工作，一层完成之后进行下一层，依次方式循环往复，直至最终成品的完成。世界上第一台3D打印机采用的就是SLA工艺,SLA和DLP区别在于光源。SLA的光源是聚焦后的激光束，有点到线再到面，逐层扫面。而DLP的光源是高分辨率的数字光处理器，每次层型一个面，因此理论上，速度比SLA要快很多。,光固化的优缺点,优点：成型速度较快，系统工作相对稳定。可以打印的尺寸范围广，国外最大可打印2mm的，最小可打印0.1mm尺寸精度高，可以做到微米级别，比如0.025mm。表面质量较好，比较适合做小件及较精细件。缺点造价高，维护成本高，材料价格高，且对环境有污染。材料为树脂类，强度、刚度，耐热都受限，不利于长期保存，且易脆易断裂成型后有支撑，支撑结构需要在未完全固化时手动去除，易破坏模型。,SLS：选择性激光烧结,SLS利用粉末材料在激光照射下烧结的原理。首先铺一层粉末材料，并刮平。将材料预热到接近熔化点，再使用高强度的激光器有选择地在该层截面上扫描，使粉末温度升至熔化点，然后烧结形成黏结。,SLS的优缺点,优点：成型材料广泛，包括塑料、金属、陶瓷、沙等粉末材料，目前主要是尼龙粉末和金属粉末使用广泛。没有经过烧结的粉末保持原来粉末状态可作为模型的支撑结构，因此打印期间不需要支撑结构。缺点：需要使用大功率激光器，制造和维护成本高，目前没有桌面级SLS打印机该工艺会产生有毒气体，在加工前，需要花近2h时间加热到接近熔点温度，零件成型后，还需要花5-10小时冷却,3D打印可以做什么？,3D打印的显著优势,3D打印之所以具有革命性的意义，主要是集两大突出优势于一身：1.个人只需在计算机中进行模型设计，然后将复杂作业流程转化为数字化文件，发送到3D打印机即可实现制造。根本无须掌握各种复杂的制造工艺和加工技能，大幅降低了制造的技术门槛。2.3D打印的逐层加工、累积成型的特点，制造几乎不受结构复杂度的限制，结合智能数字化设计，可轻松实现产品的个性化定制。,3D打印能做什么？,3D打印的目前缺点,一是与传统切削加工技术相比，产品尺寸精度和表面质量相差较大（目前大部分的3D打印最高精度仅在0.1mm），产品性能还达不到许多高端金属结构件和注塑件的要求。二是加工速度，以及大批量生产效率还比较低，不能完全满足工业领域的需求。三是设备和耗材成本仍然很高，如基于金属粉末的打印成本远高于传统制造。,创客：个人3D打印的创造者,创客（Maker），喜欢动手制作，努力把各种创意转变为现实产品的人。3D打印的发展，也是经过创客之手蓬勃发展起来的。创客的创造需要3D打印帮他们实现创意。3D打印设备只是工具，只有创造者的设计灵魂才能给3D打印赋予价值。,我们怎样玩转3D打印？,3D打印速成班（工作日班/周末班）,教你系统的3D打印知识教你组装一台3D打印机教你简单的建模操作教你找到3D模型资源教你切片及参数设置教你打印和定制自己的专属创意,3D打印系统班（周末班）,教你全面的3D打印知识教你各种3D打印设备的原理带你走进3D打印明星企业介绍各种3D打印耗材的特性及适用领域教你建模及设计（SW为主）教你学会3D扫描及了解各种扫描设备教你创新设计案例，掌握各种创客技能,少年创客培训班（基于METAS电子积木）,目前国内3D打印的行业情况？,3D打印行业分布,据3D时空网统计，注册的会员企业895家中分类结果如上，3D打印主要华东华南两个地区，华南占比32%，华东占比31%，华北地区位列第三，再依次是华中、西南、西北、东北地区。总体而言，中国的3D打印行业发展呈现出地域分布不平衡的现象，也从侧面说明了我国3D打印尚处于初级发展阶段，预计随着产业政策扶持力度的提升以及产业化推广的加快，中国的3D打印在未来几年将逐渐步入成长发展时期。,各地区的3D企业分类,华东地区,华南地区,华北地区,华中地区,国内3D打印市场的问题？,问题表现：,一、未形成产业化商业化的运作模式，缺乏统一的共性标准，行业整合度较低且秩序较混乱，缺乏监管，产品质量参差不齐。二、核心技术和材料。机械结构和电控部分都存在各样的设计缺陷，零组件品质一般，可靠工作时间短，改性材料缺乏。国内的3D打印原材料缺乏自主研发，高质量的3D打印耗材过分依赖国外进口，这样就极大地限制了3D打印产业的发展。三、国内的3D打印的成本较传统制造成本而言，仍相对较高，一方面是因为3D打印耗材本身较高的价格，我国的3D打印耗材研发企业需要消耗大量的成本，只能依赖国外进口，导致3D打印耗材成本较高；另一方面是国内的3D打印应用市场仍未全面打开，3D打印的普及相对较低。,国家的政策支持,（1）2013年4月，科技部近期公布的最新国家高技术研究发展计划（863计划）、国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南，首次将3D打印产业纳入其中。（2）工业和信息化部、发展改革委、财政部研究制定了国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）。抢抓新一轮科技革命和产业变革的重大机遇，加快推进我国增材制造（又称“3D打印”）产业健康有序发展，根据计划提出的目标，到2016年，初步建立较为完善的增材制造产业体系，整体技术水平保持与国际同步，在航空航天等直接制造领域达到国际先进水平，在国际市场上占有较大的市场份额。,国家的政策支持,（3）2015年5月，国务院公布中国制造2025，规划提出了中国制造强国建设三个十年的“三步走”战略，是第一个十年的行动纲领。规划强调，新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。必须紧紧抓住这一重大历史机遇，按照“四个全面”战略布局要求，实施制造强国战略，加强统筹规划和前瞻部署，加大科技创新力度，推动三维（3D）打印、移动互联网、云计算、大数据、生物工程、新能源、新材料等领域取得新突破。（4）国内各个地方政府纷纷出台相关政策法规推动3D打印行业的发展。例如，青岛印发互联网工业发展行动方案，大力培育基于互联网的新产业新技术新业态新模式，加快构筑以平台为支撑的新型产业生态体系，重塑新常态下青岛工业转型升级新动力，增创产业竞争新优势，为打造创新之城、创业之都、创客之岛提供有力支撑。