增材制造技术基础 课件 项目7 3D打印技术发展展望

项目七3D打印技术发展展望提纲7.13D打印技术创新需求分析7.23D打印技术的发展原则和目标7.33D打印技术的发展展望7.43D打印与创客7.13D打印技术创新需求分析一、任务引入

卢秉恒院士提出：从总体研究和产业发展来看，与大多数“一带一路”新兴市场国家相比，我国增材制造技术处于绝对领先地位，但与发达地区和国家相比，在高端增材制造装备商业化销售市场，美国和德国占据着绝对优势；我国高端增材制造装备的核心元器件和商用软件依旧依赖进口；系统级创新设计引领的规模化工业应用的发展还主要在美欧国家。我国在基础理论、关键工艺技术以及高端装备等方面存在较大的差距。二、相关知识1．3D打印基础材料生产的创新需求

3D打印需要的材料必须是高分子材料，加热或激光照射之后要具有流动性，能够变成流体、半流体，成形之后有能力立刻固化。我国目前大部分原材料依赖进口。基础材料生产环节亟待有新的理念产生。7.13D打印技术创新需求分析二、相关知识2．3D打印设备的创新需求

设备是实现工艺技术的载体，包含了高精度机械、数控、喷射和成形环境等子系统。在关键元器件，如激光器、扫描振镜、喷头、精密传感等器件方面，在成形方式与效率、自动化和智能化水平、可加工的产品尺寸、分辨率、色彩丰富和精细程度、模型或零件的尺寸精度，以及表面光洁度水平等方面都需要不断提高。7.13D打印技术创新需求分析二、相关知识3．3D打印工艺技术的创新需求

《增材制造标准ASTM-F42》将增材制造技术分为“光聚合、材料喷射、黏结剂喷射、材料超充、粉末床融合、片层叠加和定向能量沉积”七类。目前国际国内的创新需求主要围绕粉末/丝状材料高能束烧结及熔化成形技术、液态树脂光固化成形技术、丝材基础热熔成形技术、液体喷印成形技术、片/板/块材的粘接或焊接成形等打印工艺技术开展研究，同时更多的打印技术也会随着3D打印材料、技术等发展而有进一步的发展。7.13D打印技术创新需求分析三、3D打印技术的发展创新1.3D材料技术发展创新

金属木质生物7.13D打印技术创新需求分析三、3D打印技术的发展创新2.3D打印设备发展创新

7.13D打印技术创新需求分析桌面级工业级专业级

桌面级设备通过智能化和成本不断降低，促进了大众化和社会化应用。

围绕金属零件的直、间接制造，提高效率、致密度、精度、表面光洁度、实时在线测量缺陷的工业级和专业级高能激光和电子束增材制造技术不断进步，金属原材料品种持续丰富，标准不断完善，在工业界开始逐步应用。

在陶瓷材料、新型功能、结构一体化复合零件的制造，医用假体制造、3D细胞打印、组织器官类生命体制造等都可能成为3D打印的创新需求方向。三、3D打印技术的发展创新3.3D打印设计工艺发展创新

7.13D打印技术创新需求分析控形控性四、拓展阅读中国工程院卢秉恒院士：我国增材制造技术与产业发展研究

中国工程院卢秉恒院士研究团队在中国工程院院刊《中国工程科学》2022年第4期发表《我国增材制造技术与产业发展研究》一文。文章在分析全球增材制造技术发展态势与产业发展动态的基础上，全面梳理了我国增材制造技术与产业的发展态势，剖析了我国增材制造产业面临的共性技术研究及基础器件能力不足、面向国际市场的专利布局滞后、产业规模与产业集群建设有待深化等问题。着眼增材制造产业前瞻布局，文章论证提出了生物医药与医疗器械增材制造、大型高性能复杂构件增材制造、空间增材制造、基于增材制造的结构创新与新材料发明等重点发展方向。7.13D打印技术创新需求分析五、课堂讨论

结合本节课内容，同学们分组讨论3D打印技术的创新需求可以体现在哪些未来行业中？7.13D打印技术创新需求分析六、思考与练习1.3D打印技术的创新需求主要有哪几个方面？2.3D打印技术在设备创新中有哪方面需求？3.为什么说控形与控性是增材制造工艺的两个重要考察指标。7.13D打印技术创新需求分析项目七3D打印技术发展展望【模块目标】(1)能准确描述3D打印的发展方向和趋势。(2)能准确描述3D打印的瓶颈。【知识目标】(1)了解3D打印技术的发展历史和特点。(2)熟悉3D打印的现状。(3)了解3D打印技术的优势。【能力目标】(1)通过学习学会收集、分析、整理参考资料的技能。(2)能说出3D打印技术的作用。(3)知道3D打印技术在各个领域的应用情况。提纲7.13D打印技术创新需求分析7.23D打印技术的发展原则和目标7.33D打印技术的发展展望7.43D打印与创客7.23D打印技术的发展原则、目标一、课堂引入一、课堂引入7.23D打印技术的发展原则、目标一、课堂引入7.23D打印技术的发展原则、目标一、课堂引入7.23D打印技术的发展原则、目标二、相关知识全球范围内新一轮科技革命与产业革命正在萌发，世界各国纷纷将增材制造作为未来产业发展新增长点，推动增材制造技术与信息网络技术、新材料技术、新设计理念的加速融合。全球制造、消费模式开始重塑，增材制造产业将迎来巨大的发展机遇。我国增材制造产业尚存在关键技术滞后。7.23D打印技术的发展原则、目标三、3D打印技术的发展原则和目标1.3D打印技术的发展原则

（1）创新驱动，夯实基础（2）需求牵引，统筹推进（3）军民融合，开放合作

（4）市场主导，政府引导

7.23D打印技术的发展原则、目标三、3D打印技术的发展原则和目标2.3D打印技术的发展目标

（1）产业保持高速发展（2）技术水平明显提高（3）行业应用显著深化（4）生态体系基本完善（5）全球布局初步实现7.23D打印技术的发展原则、目标四、拓展阅读我国牵头制定的首项增材制造国际标准正式发布2021年10月，国际标准ISO/IEC23510:2021Informationtechnology—3Dprintingandscanning—FrameworkforanAdditiveManufacturingServicePlatform(AMSP)正式发布。该标准由全国增材制造标准化技术委员会秘书处承担单位中国机械总院中机生产力促进中心专家牵头负责，是中国在增材制造领域牵头制定的第一项国际标准，标志着我国该领域国际标准化工作实现了零的突破。2018年8月，该国际标准正式立项。三年间，为做好国际标准的研究和编制工作，我国联合各国专家代表先后召开了20余次国际会议，起草各阶段国际标准草案及有关文件数十份，因其在DIS阶段无任何技术性意见等原因，最终省略FDIS投票直接进入发布阶段。该国际标准的发布，将进一步规范和促进全球增材制造平台化、服务化、智能化发展，是我国在前沿新兴领域国际标准化工作的典型代表，标志着我国在先进制造领域牵头制定国际标准又迈出了重要一步。7.23D打印技术的发展原则、目标五、课堂讨论

请同学们搜索了解《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》与《增材制造(又称3D打印)产业发展行动计划(2017-2020年)》。7.23D打印技术的发展原则、目标六、思考与练习1．3D打印技术的发展原则是什么？2．3D打印技术的发展目标是什么？7.23D打印技术的发展原则、目标项目七3D打印技术的发展展望【模块目标】(1)能准确描述3D打印的发展方向和趋势。(2)能准确描述3D打印的瓶颈。【知识目标】(1)了解3D打印技术的发展历史和特点。(2)熟悉3D打印的现状。(3)了解3D打印技术的优势。【能力目标】(1)通过学习学会收集、分析、整理参考资料的技能。(2)能说出3D打印技术的作用。(3)知道3D打印技术在各个领域的应用情况。提纲7.13D打印技术创新需求分析7.23D打印技术的发展原则和目标7.33D打印技术的发展展望7.43D打印与创客7.33D打印技术的发展展望一、课堂引入一、课堂引入7.33D打印技术的发展展望一、课堂引入7.33D打印技术的发展展望一、课堂引入7.33D打印技术的发展展望二、相关知识1.三维数据的获取——智能化设计。7.33D打印技术的发展展望二、相关知识2.

个性化产品的获取——分布式制造7.33D打印技术的发展展望三、3D打印相关技术的发展方向3D打印技术发展展望：

（1）增材制造装备方面

（2）前沿新材料方面

（3）3D打印耗材方面

（4）生物医疗方面7.33D打印技术的发展展望四、拓展阅读中国增材制造产业联盟

中国增材制造产业联盟成立于2016年10月19日，是在工业和信息化部指导下，由增材制造领域的企事业单位、高等院校、科研机构、产业园区等128家相关单位，按照自愿、平等、互利、合作的原则，共同发起组成的跨行业、开放性、非营利性的社会组织，秘书处设在工业和信息化部装备工业发展中心。现有联盟成员300余家，是中国增材制造领域层次最高、规模最大的行业组织。

中国增材制造产业联盟坚持开放、创新、合作、共赢的工作原则，立足于为我国增材制造产业搭建合作与促进平台，致力于支撑行业管理、聚拢行业资源、营造创新环境、促进交流合作，助力中国增材制造产业发展壮大。7.33D打印技术的发展展望五、课堂讨论请同学们查阅资料并讨论以下问题：

●你觉得未来3D打印还会有哪些发展？

●你希望未来出现什么样的3D打印机呢？

●3D打印的优势是什么？7.33D打印技术的发展展望六、思考与练习1．你对3D打印的未来有哪些期望？2．你觉得3D打印为什么会发展如此迅速？3．你觉得3D打印能取代传统制造业吗？7.33D打印技术的发展展望项目七3D打印技术发展展望提纲7.13D打印技术创新需求分析7.23D打印技术的发展原则和目标7.33D打印技术的发展展望7.43D打印与创客一、课堂引入7.43D打印与创客

3D打印与创客

通过新技术来吸引学生投入到科学、技术、工程和数学学习中，成为新一代高级设计师和工程师，在未来国家科技竞争中起到引领作用。

发达国家的3D打印技术早已进入教育领域。大学、中学、小学都开设了3D打印创客课堂，通过3D打印技术的学习，对青少年进行创新意识、技术手段的培养。一、课堂引入7.43D打印与创客

3D打印创客教室里主要培养的是学生们的发明创造能力，为适用创客“智造”社会打下坚实基础。二、相关知识创新是科学发展、文明进步的动力。培养大学生创新能力，是大学教育的首要任务。“创客”一词来源于英文单词“Maker”，是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人。3D打印可以直接将“创客”的设计产品化，真正将CAD和CAM集于一体。7.43D打印与创客

三、3D打印场地规划及硬件配置

1.3D打印创客教室

7.43D打印与创客

三、3D打印场地规划及硬件配置

2.软硬件介绍

7.43D打印与创客

逆向扫描

正向设计

3D打印四、拓展阅读国家增材制造创新中心

国家增材制造创新中心依托西安增材制造国家研究院有限公司，以“公司+联盟”形式组建，实行独立法人、公司化运作、企业化管理。股东单位13家，注册资本1.35亿元。中心建成研发中试、公共测试、共性技术服务三大平台。

西安增材制造国家研究院有限公司于2016年07月29日成立。法定代表人卢秉恒,公司经营范围包括：增材制造及智能制造软件、装备、材料、器件的生产；检测服务；增材制造及智能制造软件、装备、材料、器件的研发、设计、销售及技术咨询、技术服务、技术转让、技术推广；企业内部员职工培训；企业孵化器管