d打印技术的由来学习教案

1、会计学1d打印打印(d yn)技术的由来技术的由来第一页，共35页。 3D打印技术(jsh)，即增材制造，是一种以数字三维模型文件为基础，运用高能束源或者热熔等方式，将液体、粉末等特殊材料堆积黏结，最终叠加成型，直接构造出实体的一种技术(jsh)。 增材制造-减材制造（普通）第1页/共35页第二页，共35页。第2页/共35页第三页，共35页。第3页/共35页第四页，共35页。第4页/共35页第五页，共35页。 3D 3D打印存在着许多不同的技术打印存在着许多不同的技术(jsh)(jsh)。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。以

2、不同层构建创建部件。3D3D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、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。钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。第5页/共35页第六页，共35页。耐受一定温度、化学腐蚀，还可抗菌和抗一定的应力，主要用于制造概念模型、功能原型、零部件以及生产工具等。Stratasys斯特塔西 fortus900mc第6页/共35页第七页，共35页。主要分为三种：一种是由美国3D Systems公司开发的立体光刻成型（SL）技术(jsh)。该技术(jsh)具有成型过程自动化程度高、制作模型表面质量好、尺

3、寸精度高等特点，但由于液态光敏聚合物的特性，要求SLA设备的工作环境较为苛刻。成型件多为树脂类，强度、刚度及耐热性有限，不利于长时间保存。第7页/共35页第八页，共35页。地完成模型制造。3D Systems SLAObjet PolyJetEnvision Tec Ultra3D第8页/共35页第九页，共35页。维数据；其二是制造过程，依据分层的二维数据，采用所选定的制造工艺方法制作与数据分层厚度相同的层片，将层片按顺序叠加起来，构成了最终的三维实体，实现从二维层片到三维实体的过程。3D打印技术制作(zhzu)的钢铁侠手掌第9页/共35页第十页，共35页。率先将 3D 打印 纳入发展工作计划

4、之中，自此在全球迅速形成(xngchng)了 3D 打印技术热潮，3D 打印技术 的发展实现了质的飞跃。因而，2012 年可称为“3D 打印元年”。第10页/共35页第十一页，共35页。第11页/共35页第十二页，共35页。就传统(chuntng)制造而言，物体形状越复杂，制造成本越高。对3D打印机而言，制造一个华丽的形状复杂的物品并不比打印一个简单的方块消耗更多的时间、技能或成本。优势优势1 1：制造复杂：制造复杂(fz)(fz)物品不增加成本物品不增加成本1.3.1 3D打印的优势打印的优势-传统制造业无法企及传统制造业无法企及第12页/共35页第十三页，共35页。优势优势(yush)2(

5、yush)2：产品多样化不增：产品多样化不增加成本加成本一台3D打印机可以打印许多形状，它可以像工匠一样每次都做出不同形状的物品。传统的制造设备功能(gngnng)较少，做出的形状种类有限。3D打印省去了培训机械师或购置新设备的成本，一台3D打印机只需要不同的数字设计蓝图和一批新的原材料。第13页/共35页第十四页，共35页。优势优势3 3：一次成型，无须：一次成型，无须(wx)(wx)组装组装传统的大规模生产建立在组装线基础上，产品组成部件越多，组装耗费的时间和成本就越多。3D打印(d yn)机通过分层制造可以同时打印(d yn)一扇门及上面的配套铰链，不需要组装。省略组装就缩短了供应链，节

6、省在劳动力和运输方面的花费。供应链越短，污染也越少。第14页/共35页第十五页，共35页。与传统制造模式相比，3D打印能在短时间内快速的完成用户需求的小批量定制化物件，降低新产品开发研制的成本(chngbn)和投资风险，缩短新产品研制和投放市场的周期，同时也减少了运输和库存的成本(chngbn)。优势优势4 4：零时间：零时间(shjin)(shjin)交付，交付，快速制造快速制造第15页/共35页第十六页，共35页。优势优势5 5：设计：设计(shj)(shj)空间无限空间无限传统制造(zhzo)技术和工匠制造(zhzo)的产品形状有限，制造(zhzo)形状的能力受制于所使用的工具。例如，传

7、统的木制车床只能制造(zhzo)圆形物品，轧机只能加工用铣刀组装的部件，制模机仅能制造(zhzo)模铸形状。3D打印机可以突破这些局限，开辟巨大的设计空间，甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形状。第16页/共35页第十七页，共35页。优势优势6 6：零技能：零技能(jnng)(jnng)制造制造传统工匠需要当几年学徒才能掌握所需要的技能(jnng)，传统的制造机器仍然需要熟练的专业人员进行机器调整和校准。3D打印机做同样复杂的物品，3D打印机所需要的操作技能(jnng)甚至比注塑机更少。第17页/共35页第十八页，共35页。优势优势7 7：不占空间：不占空间(kngjin)(kngjin)、

8、便携制、便携制造造就单位生产(shngchn)空间而言，与传统制造机器相比，3D打印机的制造能力更强。同时，所需的物理空间也更小。第18页/共35页第十九页，共35页。优势优势8 8：减少：减少(jinsho)(jinsho)废弃副产品废弃副产品与传统的金属(jnsh)制造技术相比，3D打印机制造金属(jnsh)时产生较少的副产品。传统金属(jnsh)加工的浪费量惊人，大量金属(jnsh)原材料被丢弃在工厂车间里。3D打印制造金属(jnsh)时浪费量减少。随着打印材料的进步，“净成形”制造可能成为更环保的加工方式。第19页/共35页第二十页，共35页。优势优势(yush)9(yush)9：材料

9、无限组合：材料无限组合对当今的加工制造(zhzo)机器而言，将不同原材料结合成单一产品是件难事，因为传统的制造(zhzo)机器在切割或模具成型过程中不能轻易地将多种原材料融合在一起。随着多材料3D打印技术的发展，我们有能力将不同原材料融合在一个产品中。第20页/共35页第二十一页，共35页。优势优势1010：精确的实体：精确的实体(sht)(sht)复制复制三维扫描技术与3D打印技术的结合，共同提高了实体世界与数字世界之间的形态转换和分辨率，我们可以扫描、编辑和复制实体对象，创建精确(jngqu)的副本或优化原件。第21页/共35页第二十二页，共35页。1 1：材料：材料(cilio)(cil

10、io)的限制的限制1.3.2 3D打印的挑战及产业发展打印的挑战及产业发展(fzhn)瓶颈瓶颈 材料瓶颈已经成为限制3D打印发展的首要问题。因为未来3D打印的真正发展将在高端领域即工业应用,而目前高端打印材料的发展尚无法满足3D打印技术发展的需要。第22页/共35页第二十三页，共35页。1 1：材料：材料(cilio)(cilio)的限制的限制 理论上来说,所有的材料都可以用于3D打印,但目前主要以石膏、光敏树脂、塑料为主,这很难满足大众用户的需求。 工业级的3D打印材料更是十分有限,目前适用的金属材料只有10余种,而且只有专用的金属粉末材料才能满足金属零件的打印需要(xyo)。 需要(xyo

11、)用到金属粉末材料的3D打印为工业级打印机,即选择性激光烧结(SLS)和选择性激光熔化(SLM)技术。 “目前在工业级打印材料方面存在的问题主要是,第一,可适用的材料成熟度跟不上3D市场的发展;第二,打印流畅性不足;第三,材料强度不够;第四,材料对人体的安全性与对环境的友好性的矛盾;第五是材料标准化及系列化规范的制定。 3D打印对粉末材料的粒度分布、松装密度、氧含量、流动性等性能要求很高。但目前还没有形成一个行业性的标准,因此在材料特性的选择上前期要花很长的时间。第23页/共35页第二十四页，共35页。2 2：机器：机器(j q)(j q)的限制的限制3D打印要成为主流技术，它对机器的材料和功

12、能要求都不会低。目前很多形状都可以被打印出来，但是要保证成品的精度、还原度，就对机器提出了很高的要求。特别是多材料、多功能、高精度的3D打印设备要进入(jnr)普通家庭还是有很长的路要走。第24页/共35页第二十五页，共35页。3 3：知识产权：知识产权(zh sh chn qun)(zh sh chn qun)的的忧虑忧虑 多个行业可能会感到3D打印以及它可能绕过知识产权保护而构成的威胁。尽管相关法律问题十分复杂难缠，但这也难以阻止一些公司，比如汽车零部件行业（每年产值(chnzh)为1400亿美元）通过法律渠道保护自己的利益，从而让3D打印技术或其应用长期寸步难行。相比知识产权盗用而言，还

13、有些问题层次更深。担保、设计授权、相关责任从法律观点看，相关问题还远不止于这些。 3D打印涉及的领域非常广泛，因此这个行业暂时不需要考虑太多的监管问题。即使要通过某项监管措施，那也会是针对某种应用（比如打印武器）而非技术本身。但这并不意味着诉讼及其他法律问题完全不会阻碍3D打印加速发展的脚步。第25页/共35页第二十六页，共35页。4 4：道德：道德(dod)(dod)的挑战的挑战 1999年，世界上第一个实验室培养的器官植入人体，一个年轻人接受了用3D合成的膀胱。这项技术开启了再生器官的探索之路。这些器官用患者自己(zj)的细胞制成，基本没有排斥反应的风险。 2009年，用器官打印技术和一台

14、3D生物打印机，打印出第一条血管。 相信我们在不久的将来会遇到极大的道德挑战。第26页/共35页第二十七页，共35页。5 5：费用：费用(fi yong)(fi yong)的承担的承担 大多数桌面级3D打印机的售价在1万元人民币以上，一些国内的仿制品价格(jig)可以低到3000元。但是国产的3D打印机虽然价格(jig)低，但质量很难保障。普通PLA耗材价格(jig)为50-100元/KG。 对于桌面级3D打印机来说，由于仅能打印塑料产品，因此使用范围非常有限，而且对于家庭用户来说，3D打印机的使用成本仍然很高。因为在打印一个物品之前，人们必须会懂得3D建模，然后将数据转换成3D打印机能够读取

15、的格式，最后再进行打印。第27页/共35页第二十八页，共35页。 自20世纪90年代以来，国内多所高校开展了3D打印技术的自主研发。清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDM工艺等方面都有一定的科研优势；华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势，并已推出了HRP系列成型机和成型材料；西安交通大学自主研制了三维打印机喷头，并开发了光固化成型系统及相应成型材料，成型精度达到0.2mm；中国科技大学自行研制了八喷头组合喷射装置，有望在微制造、光电器件领域得到应用。但总体而言，国内3D打印技术研发水平与国外相比还有较大差距。 2014年国家增材制造发展推进计划（2014-2020年）已初步制定完成

16、，推进计划对3D打印的发展目标(mbio)、政策保障及未来发展方向做出了明确阐述，为我国3D产业的发展致命了方向。第28页/共35页第二十九页，共35页。 近年来，国内如深圳维示泰克、南京紫金立德、北京殷华、江苏敦超等企业已实现了3D打印机的整机生产和销售(xioshu)。国内与国外行业的差异在于，中国的市场潜力巨大，世界第一，但是创新和科技实力弱，材料、信息技术、理念这些不利于3D打印的上游技术发展。3D打印发展，工业、消费品并重，短期来看，工业市场更吸引人。 专家方面，清华大学的颜永年，华科大的史玉升，西交大的卢秉恒，北航的王华明，湖南华曙的许小曙，技术路径不一样，排名没有价值。目前王华明

17、、颜永年参与了上市公司产业化，华科大曾经有深圳创投介入，西交大资本化较弱.应该说清华、北航、湖南、武汉的应用技术和方向不一样，互不分伯仲湖南的 CTO 研究焊接和材料出生出身，这方面有优势。逼近制造业、替换传统的铸造和模具生产的技术，还是在北航、武汉。第29页/共35页第三十页，共35页。 1）清华大学颜永年团队 “中国 3D 打印第一人”颜永年领导(ln do)的的激光快速成形中心率先在国内进行了快速原型制造（RPM）技术的研究，并完成多种功能先进的RP设备以及有关的软硬件的开发与研究，在世界RP领域上占有一定的地位，还进行了大量由RP向快速工具RT（RapidTooling）制造技术转化的

18、研究。迄今为止，完成了5台套世界级重型液压机设计，包括：中国最大的换热器板片成形压机-4万吨板料成型压机（广州）、世界最大的重型厚壁钢管垂直挤压机-3.6万吨垂直钢管挤压机（包头）、我国最大的精密航空模锻液压机4万吨航空精密模锻压机（西安）、远东地区最大的具有挤压功能的模锻液压机-3万吨核电精密模锻压机（昆山）。 第30页/共35页第三十一页，共35页。 2003年，科达机电与颜永年共同投资设立佛山市科达机电科技开发有限公司，当时为世界(shji)压机业界之最。2012年，颜永年注资成立江苏永年激光成形技术有限公司。2013年，南通锻压的“永年重型锻压设备设计研究院”正式揭牌，同年，海源机械公告正式承认联手昆山永年先进制造技术有限公司，参与建立“3D 打印制造实验室”。2017年与广西城市职业学院签署了3D打印合作协议。 第31页/共35页第三十二页，共35页。 2）华中科技大学史玉升团队 华中科大致力于LOM、SL技术研究，团队长期从事快速制造（3D 打印）、新型农业节水产品开发等方面的研究。2011年，史玉升教授牵头研发的世界(shji)最大激光快速制造装备（3D 打印机）曾入选“2011年中国十大科技进展新闻”。 3）西安交大卢秉恒团队 卢秉恒被视为国内3D打印业的另一先驱人物。他所带领的团队致力于研究