D打印概述PPT课件.ppt

3D打印技术 2020 3 21 1 什么是3D打印技术 3D打印 英语 3Dprinting 即快速成形技术的一种 它是一种数字模型文件为基础 运用粉末状金属或塑料等可粘合材料 通过逐层打印的方式来构造物体的技术 2020 3 21 2 3D打印原理 三种技术 SLM DMLS技术 SLM DMLS成型原理与选区激光烧结 SLS 基本相同 其中DMLS工艺原理直接出自于SLS 作为金属零件3D打印技术的重要组成部分 两者都可以直接进行金属零件直接制造 不需要后处理 因此本文将两者归纳为一类 SLM成型材料多为单一组分金属粉末 包括奥氏体不锈钢 镍基合金 钛基合金 钴 铬合金和贵重金属等 激光束快速熔化金属粉末并获得连续的熔道 可以直接获得几乎任意形状 具有完全冶金结合 高精度的近乎致密金属零件 是极具发展前景的金属零件3D打印技术 2020 3 21 3 3D打印原理 三种技术 LENS技术LENS LaserEngineeredNetShaping 是在激光熔覆技术的基础上发展起来的一种金属零件3D打印技术 采用中 大功率激光熔化同步供给的金属粉末 按照预设轨迹逐层沉积在基板上 最终形成金属零件 1999年 LENS工艺获得了美国工业界中 最富创造力的25项技术 之一的称号 国外研究人员 28 研究了LENS工艺制备奥氏体不锈钢试件的硬度分布 结果表明随着加工层数的增加 试件的维氏硬度降低 2020 3 21 4 3D打印原理 三种技术 EBSM技术EBSM技术是20世纪90年代中期发展起来的一种金属零件3D打印技术 其与SLM DMLS系统的差别主要是热源不同 在成型原理上基本相似 与以激光为能量源的金属零件3D打印技术相比 EBSM工艺具有能量利用率高 无反射 功率度高 聚焦方便等许多优点 36 在目前3D打印技术的数十种方法中 EBSM技术因其能够直接成型金属零部件而受到人们的高度关注 2020 3 21 5 两种实现形式 2020 3 21 6 材料选择 工程塑料指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料 是强度 耐冲击性 耐热性 硬度及抗老化性均优的塑料 PC材料 是真正的热塑性材料 具备工程塑料的所有特性 高强度 耐高温 抗冲击 抗弯曲 可以作为最终零部件使用 应用于交通工具及家电行业 PC ISO材料 是一种通过医学卫生认证的热塑性材料 广泛应用于药品及医疗器械行业 可以用于手术模拟 颅骨修复 牙科等专业领域 PC ABS材料 是一种应用最广泛的热塑性工程塑料 应用于汽车 家电及通信行业 2020 3 21 7 材料选择 光敏树脂即是UV树脂 由聚合物单体与预聚体组成 其中加有光 紫外光 引发剂 或称为光敏剂 在一定波长的紫外光 250 300纳米 照射下立刻引起聚合反应完成固化 一般为液态 一般用于制作高强度 耐高温 防水等的材料 Somos19120材料为粉红色材质 铸造专用材料 成型后直接代替精密铸造的蜡膜原型 避免开模具的风险 大大缩短周期 拥有低留灰烬和高精度等特点 Somos11122材料为半透明材质 类ABS材料 抛光后能做到近似透明的艺术效果 此种材料广泛用于医学研究 工艺品制作和工业设计等行业 SomosNext材料为白色材质 类PC新材料 材料韧性较好 精度和表面质量更佳 制作的部件拥有最先进的刚性和韧性结合 2020 3 21 8 材料选择 另外3D打印常用材料有尼龙玻纤 耐用性尼龙材料 石膏材料 铝材料 钛合金 不锈钢 镀银 镀金 橡胶类材料 2020 3 21 9 3D打印机简单分类 2020 3 21 10 发展趋势 从WebofScience数据库中以 3DPrint 为主题搜索 发现相关主题的文章数逐年上涨 说明该领域的关注度逐年上升 2020 3 21 11 发展情况 国外 美国和欧洲在3D打印技术的研发及推广应用方面处于领先地位 美国是全球3D打印技术和应用的领导者 欧洲十分重视对3D打印技术的研发应用 除欧美外 其他国家也在不断加强3D打印技术的研发及应用 澳大利亚在2013年制定了金属3D打印技术路线 南非正在扶持基于激光的大型3D打印机器的开发 日本着力推动3D打印技术的推广应用 中国3D打印设计服务市场快速增长 已有几家企业利用3D打印制造技术生产设备和提供服务 据美国消费者电子协会最新发布的年度报告显示 随着汽车 航空航天 工业和医疗保健等领域市场需求的增加 3D打印服务的社会需求量将逐年增长 有望从2011年的17亿美元增长至2017年的50亿美元 2020 3 21 12 发展情况 国内 3D打印在中国还处于初级阶段 从整个产业角度来看 由于缺少龙头企业的带动作用 政府暂时缺少针对性的扶植措施 整体产业体量还较小 另一方面中国制造业还处于粗放形式 各个环节对3D打印技术带来的冲击认识还不足 接受度较低 从发展情况来看 3D打印至2013年为止仍停留在 高级玩具 阶段 并没有实现成熟的产业化 但是 各个区域都非常认可3D打印技术可能带来的改变 这些改变将如何影响现有生产 经济 社会模式是值得关注的问题 国内3D打印主要有清华大学 华中科技大学 西安交通大学 华南理工大学 北京航空航天大学等高校教授带领的科研团队 在他们的引领下 中国3D打印取得了一定的成效 不少3D打印联盟相继成立 3D打印企业也层出不穷 3D打印也能打印出无人驾驶小型飞机 文物 小零件 食物 自行车 小建筑等 令人耳目一新 2020 3 21 13 原料 购买拥有 销售方 原料 3D打印机 直接拥有 组装 传统生产 3D打印生产 工匠 工厂 运输 经销 生产 制造商 深远意义 3D打印技术改变了传统的生产方式 2020 3 21 14 3D打印技术目前主要需求领域 医疗行业 与人体匹配的人造骨骼打印科学研究 生物化石扫描3D打印产品原型 设计原型的修改调整文物保护 文物复原 文物复制建筑设计 打印设计三维实体模型制造业 3D打印技术很适合大规模生产制造食品产业 使用食材打印人工食品 巧克力等 汽车制造业 部分汽车部件生产制造配件 饰品 个性饰品打印 2020 3 21 15 3D打印技术为何难以普及 耗材贵 一台打印机只能用同类耗材 便宜的几百元 公斤 贵的2000 3000元 公斤 因成本居高不下 目前仅限于设计 科研等少数领域使用 不适合大面积普及使用耗材不通用 使用金属耗材的打印机无法和使用尼龙或树脂打印机通用耗材金属耗材打印机造价昂贵 售价在五六百万左右 销量极少 厂家无法维持 3D打印产品需要有专业的三维设计与3D打印对接才能进行生产民用级产品材料局限性大 可塑性材料产品易变形 产品体积大易产生结构不稳定工业级3D打印产品缺乏成本优势 操作及设置复杂 难以普及国内缺乏3D打印核心技术 产品工艺落后 产品可靠度低国外产品及耗材价格高 无成本优势 不适合大批量生产 2020 3 21 16 3D打印技术为何难以普及 材料问题是限制该技术发展的瓶颈 2020 3 21 17 3D打印技术应用前景展望 3D打印可以渗透到产品制造的各个领域和行业随着技术的进步 3D打印机的成本进一步下降 会在各个领域内普及未来3D打印机将和今天的喷墨打印机 激光打印机一样的普及国家产业政策将发展3D打印技术作为一项战略布局 中国将逐步掌握3D打印核心技术 2020 3 21 18 实际产品展示 个性和创意家具设计及家具模型打印 2020 3 21 19 实际产品展示 2020 3 21 20 实际产品展示 2020 3 21 21 实际产品展示 2020 3 21 22 实际产品展示 2020 3 21 23 参考文献 1 杨永强 刘洋 宋长辉等 金属零件3D打印技术现状及研究进展 J 机电工程技术 2013 4 1 7 DOI 10 3969 j issn 1009 9492 2013 04 001 2 姚妮娜 彭雄厚 3D打印金属粉末的制备方法 J 四川有色金属 2013 4 48 51 3 乌日开西 艾依提 三维打印成形的金属零件快速制造技术 J 现代制造工程 200