3D打印技术的简介发展和应用

1、3D打印技术李若木115104000462第1页3D打印介绍3D打印，又称增量制造、积层制造（Additive Manufacturing，AM），可指任何打印三维物体过程。3D打印主要是一个不停添加过程，在计算机控制下层叠原材料。3D打印内容能够起源于三维模型或其它电子数据，其打印出三维物体能够拥有任何形状和几何特征。3D打印机属于工业机器人一个。2第2页日常生活中使用普通打印机能够打印电脑设计平面物品，而所谓3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不一样，普通打印机打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不一样“打印材料”，是实实在在原材料，打印机与电

2、脑连接后，经过电脑控制能够把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是能够“打印”出真实3D物体一个设备第3页3D打印技术基本原理 3D打印原理是依据计算机设计三维模型（设计软件能够是惯用CAD软件。也能够是经过逆向工程取得计算机模型），将复杂三维实体模型 “切”成设定厚度一系列片层，从而变为简单二维图形，逐层加工，层叠增加。三维CAD模型设计CAD模型近似处理对STL文件切片处理逐 层 制 造原型制作流程图第4页3D打印技术步骤三维设计：三维打印设计过程是：先经过计算机建模软件建模，再将建成三维模型“分区”成逐层截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。切片处

3、理：打印机经过读取文件中横截面信息，用液体状、粉状或片状材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术特点在于其几乎能够造出任何形状物品。完成打印：三维打印机分辨率对大多数应用来说已经足够（在弯曲表面可能会比较粗糙，像图像上锯齿一样），要取得更高分辨率物品能够经过以下方法：先用当前三维打印机打出稍大一点物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑“高分辨率”物品。第5页3D打印几个技术类型累积技术基本材料挤压熔融沉积式 (FDM）(FDM），共晶系统金属、可食用材料线电子束自由成形制造(EBF)(EBF)几乎任何合金粒状直接金属激光烧结（DMLS）DMLS

4、）几乎任何合金电子束熔化成型（EBM）EBM）钛合金选择性激光熔化成型(SLM)(SLM)钛合金，钴铬合金，不锈钢，铝选择性热烧结（SHS）SHS）热塑性粉末选择性激光烧结（SLS）SLS）热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末粉末层喷头3D打印3D打印石膏3D打印 (PP)3D打印 (PP)石膏层压分层实体制造（LOM）LOM）纸、金属膜、塑料薄膜光聚合立体平板印刷（SLA）SLA）光硬化树脂数字光处理 (DLP)(DLP)光硬化树脂第6页三种主流技术：1、熔融沉积成型技术(Fused deposition modeling，FDM）: 有些3D打印机使用“喷墨”方式，整个流程是在喷头内熔化塑料，然

5、后经过沉积塑料纤维方式才形成薄层。优点: 成型精度更高、成型实物强度更高、能够彩色成型，不过成型后表面粗糙。第7页立体平板印刷（SLA）技术2、立体平板印刷（Stereolithography，SLA）：能够想象一下把一根黄瓜切成很薄薄片再拼成一整根。先由软件把3D数字模型，“切”成若干个平面，这就形成了很多个剖面，在工作时候，有一个能够举升平台，这个平台周围有一个液体槽，槽里面充满了能够紫外线照射固化液体，紫外线激光会从底层做起，固化最底层，然后平台下移，固化下一层，如此往复，直到最终成型。优点: 精度高，能够表现准确表面和平滑效果，精度能够到达每层厚度0.05毫米到0.15毫米。缺点则为能

6、够使用材料有限，而且不能多色成型。第8页选择性激光烧结（Selective laser sintering，SLS）3、选择性激光烧结（Selective laser sintering，SLS）: 利用粉末状材料成形。将材料粉末铺洒在已成形零件上表面，并刮平；用高强度CO2激光器在刚铺新层上扫描出零件截面；材料粉末在高强度激光照射下被烧结在一起，得到零件截面，并与下面已成形部分粘接；当一层截面烧结完后，铺上新一层材料粉末，选择地烧结下层截面。优点：比SLA要坚固多，通常能够用来制作结构功效件；激光束选择性地熔合粉末材料：尼龙、弹性体、未来还有金属；优于SLA地方：材料多样且性能靠近普通工程塑

7、料材料；无碾压步骤所以Z向精度不轻易确保好；工艺简单，不需要碾压和掩模步骤；使用热塑性塑料材料能够制作活动铰链之类零件；成型件表面多粉多孔，使用密封剂能够改进并强化零件；使用刷或吹方法能够轻易地除去原型件上未烧结粉末材料 。第9页3D打印技术分类当前国内还没有一个明确 3D 打印机分类标准，不过我们能够依据设备市场定位将它简单分成三类：个人级、专业级、工业级。第10页个人级3D打印视频演示第11页3D打印应用领域三维打印机技术可快速地将模型转换成物理实物模型，这么能够方便地验证设计人员设计思想和产品结构合理性、可装配性、美观性，发觉设计中问题可及时修改。当前，3D打印技术已在工业造型、机械制造

8、、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。而且伴随这一技术本身发展，其应用领域将不停拓展。第12页生物3D打印3D打印出来人耳和头骨第13页3D打印在建筑和材料领域年8月，10幢3D打印建筑在上海张江高新青浦园区内交付使用，作为当地动迁工程办公用房。这些“打印”建筑墙体是用建筑垃圾制成特殊“油墨”，按照电脑设计图纸和方案，经一台大型3D打印机层层叠加喷绘而成。金属3D打印第14页3D打印在人文艺术应用“时代卫士”，作者Manfred Kielnhofer，抛光镍钢由Shapeways企业于年3D打印制作图中为3D打印限量版首饰。这串项链原

9、材料为玻璃纤维填充染色尼龙。把材料串起来挂绳同材料本身一样，也是3D打印出来。3D打印衣服第15页3D打印汽车年年初，瑞典超级跑车生产商柯尼赛格公布了新车One:1，其中使用了许多3D打印零部件。在柯尼赛格生产汽车中，One:1拥有3D打印测镜内零件，风道，钛排气部件，和全套涡轮增压器组装线。美国企业Local Motors与橡树岭国家试验室，以及Cincinnati企业正在合作研发大型增量制造系统组装整车车体。Local Motors企业还计划年9月在国际生产科技展上在观众面前现场打印汽车：“汽车底盘和车身由纤维加强热塑性塑料制成，没有动力传送系统，车轮和车闸重量不足450磅，全车总共也只有

10、40个零部件，而且伴随每次改进，零部件数量会越变越少。”Urbee是世界第一辆使用了3D打印技术汽车(车身和车窗是3D打印)，它由美国工程企业Kor Ecologic和斯特塔西企业（3D打印机Stratasys生产商）共同制造，融合了多重技术，外观很有未来主义格调。斯特拉迪，为世界首款3D打印汽车名字。由“当地汽车”企业打造，整辆汽车零件成本约为3500美金，制作周期为44个小时，而且最高时速能够到达80公里每小时第16页3D打印限制原因材料限制即使高端工业印刷能够实现塑料、一些金属或者陶瓷打印， 但无法实现打印材料都是比较昂贵和稀缺。另外，打印机也还没有到达成熟水平，无法支持日常生活中所接触到各种各样材料。机器限制3D打印技术在重建物体几何形状和机能上已经取得了一定水平，几乎任何静态形状都能够被打印出来，不过那些运动物体和它们清楚度就难 以实现了。知识产权忧虑在过去几十年里，音乐、电影和电视产业中对知识产权关注变得越来越多。3D打印技术也会包括到这一问题，因为现实中很多东西都会得到更 加广泛传输。人们能够随意复制任