《3D打印入门》教学课件-1.2-3D打印的行业应用

3D打印3D打印入门工坊3DPRINTINGINTRODUCTION013D打印激发生活梦想目录23D打印的行业应用1.23D打印的行业应用3D打印技术的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。3D打印的行业应用优势复杂结构的设计得以实现满足轻量化需求提升强度和耐用性节省成本对3D打印需求量较大的行业政府航天国防医疗设备高科技教育业制造业3D打印在航空航天和国防领域主要用于直接制造。其次，在设计验证过程中的应用也必不可少。相比传统制造，用3D打印技术进行设计验证省时省力。1.2.13D打印在航天和国防上的应用优势3D打印还可以应用于维修领域；不仅能够极大的简化维修程序；还可以实现很多传统工艺无法实现的功能。3D打印在航天国防中的应用航空发动机燃油喷嘴、国防装备再制造、飞机大型金属结构件、无人机快速制造和太空探索项目。3D打印技术在航空航天领域主要研究进展：1.NASA测试有史以来最大3D打印火箭部件美国航天局（NASA）在马歇尔航天中心对3D打印技术在太空飞行中的运用进行了最新一轮测试，测试对象是有史以来最大的3D打印火箭发动机部件。3D打印技术在航空航天领域主要研究进展：1.NASA测试有史以来最大3D打印火箭部件美国航天局（NASA）在马歇尔航天中心对3D打印技术在太空飞行中的运用进行了最新一轮测试，测试对象是有史以来最大的3D打印火箭发动机部件。NASA为一个名为"SpiderFab"的项目注入了$60万的资金，这是由航天初创公司TethersUnlimited提出的将3D技术和航天事业结合在一起的概念项目，这家公司还将开发一个名为Trusselator的设备--使用相类似技术打印在太空中使用的太阳能电池阵列部件，这一项目将在2020年正式对外展示。TethersCEO兼首席科学家RobHoyt称，一旦这种技术研发成功，NASA所需要的太空部件不但产量可提升上万倍，而且其打印出来的部件将拥有更优秀的性能。2.NASA资助SpiderFab项目，希望找到3D打印

航天飞机内部部件方法3D打印技术在航空航天领域主要研究进展：3.GE公司计划用3D打印技术制造发动机喷嘴

GE公司可以对3D打印进行大规模的工业试验。除了航空领域，GE使用3D打印来设计新的超声探针、计划用3D打印技术来大规模制造发动机部件等。美国空客公司日前表示将利用3D打印技术来打造概念飞机。4.美国空客：欲通过3D打印制造概念飞机目前，全球多个国家的科学家都在致力于研发3D生物打印技术，尝试打印人体以下几个部位：1.2.23D打印在医疗行业的应用现状国内一些医疗机构有比较成功的临床案例，其主要应用实例有：案例器官血管肌肉细胞人体植入物手术导板医疗器械1.2.23D打印在医疗行业的应用

3D打印除了辅助医疗、制造部分人体器官以外，在提供订制、个性化的医疗仪器设备方面也有巨大潜力：利用喷墨式3D打印技术可以生产独特计量的药物。①3D打印技术可以打印出活体组织。②通过3D打印技术可以更精准地控制复杂的药物释放曲线。③3D打印技术可以给患者提供个性化的药方。④1.2.23D打印在医疗行业的应用

3D打印除了辅助医疗、制造部分人体器官以外，在提供订制、个性化的医疗仪器设备方面也有巨大潜力：1.在医疗诊断、教学和外科学领域的应用运用3D打印技术，设计师可以根据特定病人的CT或MRI数据，而不是标准的解剖学几何数据来设计并制作对应特定病人的种植体。这样可以使医务人员根据每个病人的具体解剖数据设计和进行手术，提高了手术的成功率，减少病人的麻醉时间和节省整个手术的费用。设计和制作植入假体①1.在医疗诊断、教学和外科学领域的应用复杂外科手术往往需要在三维模型上进行演练以确保手术的成功。3D打印技术可满足这种需求。有了特定病人的解剖模型，医务人员对具体手术部位的解剖结构有更具体直观的认识，并在手术之前通过模型对手术进行精细规划，从而大大提高了手术的成功率和手术质量。外科手术规划②1.在医疗诊断、教学和外科学领域的应用目前，美国、澳大利亚、新加坡、日本以及欧洲等许多国家对3D打印技术在医疗领域的应用非常重视。基于CT技术和3D打印技术的人体颌面部缺损修复手术，是3D打印技术在医学领域里比较有价值的临床应用之一。右图手术的目的就是通过切取病人体内的腿骨修复左侧下颌的缺损。在数据处理时还进行了右侧下颌骨的提取并镜像，用于制作3D打印以辅助手术。将上述处理完毕的数据文件，按要求的格式输入到3D打印系统进行加工制作。颌面修复③头颅骨SLA模型、小腿骨SLA模型及下颌骨SLA模型1.在医疗诊断、教学和外科学领域的应用在颌面修复领域，义耳赝复体形态制作一直存在仿真程度不高的问题。基于医学CT三维重构技术，进行数据处理，得到义耳及义耳注型模具的三维模型，采用3D打印技术进行义耳注型模具的快速制作，便可得到几何形状仿真度比较满意的义耳赝复体。义耳制作④医学CT三维重构技术数据处理得到三维模型3D打印器官1.在医疗诊断、教学和外科学领域的应用义耳制作④利用医学硅橡胶材料进行义耳的真空注型。在注型之前，需要对硅橡胶材料根据具体肤色进行配色。对硅橡胶材料进行配色后使用SLA3D打印模具真空注型得到的义耳赝复体如下图所示。SLA法制作的义耳模具义耳赝复体1.在医疗诊断、教学和外科学领域的应用心血管模型制作⑤心血管系统由心脏、动脉、静脉、毛细血管等组成，3D打印技术准确复制心脏、血管、血管瘤、气管等软组织结构可以提供个性化软组织模型，在诊疗、手术和医学教学等领域具有重要意义。心血管系统心脏动脉静脉毛细血管1.在医疗诊断、教学和外科学领域的应用由心脏器官CT数据提取的右、左半部分心血管的三维结构数据，然后利用3D打印技术得到的左、右心血管的三维结构如下图所示。心血管模型制作⑤2.在生物医学领域的应用3D打印技术在生物工程的应用起步较晚，但已取得了令人可喜的成果。例如，针对骨的具体结构，进行CAD造型，然后利用内部细微结构仿生建模技术及分层制造，常温下用生物可降解材料边分层制造边加入生物活性因子及种子细胞。用3D打印技术制成的细胞载体框架结构来创造一种微环境，以利于细胞的黏附、增殖和功能发挥，以此达到组织工程骨的并行生长，加速材料的降解和成骨过程。随着生物材料的发展，3D打印产品在医学领域的临床应用将不断增长，从骨再生植入到器官置换，应用范围广泛。3.在法医学领域的应用面部分析是法医工作的重要环节：图像资料结合3D打印技术技术可快速、准确实现面部形态的图像重建或模型再现；也可用于某些重要物证的快速复制，以便进行深入分析。通过专用软件，建立面部形态的智能化分析系统1重建各种面部形态2继而通过3D技术设备加工重建模型4并允许根据需要进行一些面部特征的添加34.在组织工程学领域的应用

3D打印技术在生物工程的应用刚刚起步。它主要针对骨的具体结构，进行CAD造型，然后利用内部细微结构仿生建模技术及分层制造，常温下用生物可降解材料边分层制造边加入生物活性因子及种子细胞。利用3D打印技术可以实现许多三维结构复杂的部位轮廓外形及内部构造的生物支架设计与成形。用3D打印技术制成的细胞载体框架结构来创造一种微环境，以利于细胞的黏附、增殖和功能发挥，以此达到组织工程骨的并行生长，加速材料的降解和成骨。3D打印骨骼支架3D打印内部生物支架1.2.33D打印在考古行业的应用

3D打印还在一些低调、古老的领域发光发热，创造着科技与历史交相辉映的奇迹，这便是3D打印在文物与考古界的应用。3D打印在文物与考古界的应用，是科技与历史、现代与古典良性融合的典范。只要运用得当，高新科技不仅可以为人类开创未来，还有助于守护过去。1.2.33D打印在考古行业的应用①去伪，3D打印为文物建立完整的数字档案杭州先临三维自2009年起，就开始和各博物馆、私人收藏家合作，使用3D扫描技术扫描300多件文物珍品。数字记录的方法为文物保护提供检测和修复依据能为文物保护研究建立完整、准确、永久、真实的三维数字档案通过完整存录文物数据，强力打击了各种文物造假、盗窃行为，减轻了文物被盗赝品泛滥的现象1.2.33D打印在考古行业的应用②存真，3D打印生动还原残缺的文物古迹较之于去伪，3D打印目前在文物保护领域施展更多的还是其存真的能力。博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害，同时复制品也能将艺术或文物的影响传递给更多更远的人史密森尼博物馆因为原始的托马斯·杰弗逊要放在弗吉尼亚州展览，所以博物馆用了一个巨大的3D打印替代品放在了原来雕塑的位置。史密森尼博物馆的3D打印替代品1.3D打印建筑模型1.2.43D打印在建筑行业的应用在建筑业里，建筑模型是非常重要的，能够对客户拟议的项目提供可视化完整的版本。工程师和设计师们用3D打印机打印的建筑模型，模型壁薄可以达到0.6mm和展现复杂的细节，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美，合乎设计者的要求，同时节省大量材料。2.3D打印建筑实体

3D打印技术自由造型的技术特点打开了其在建筑领域应用的领域，建筑行业正在使用3D打印技术改变着世界。3D打印建筑全过程2.3D打印建筑实体

3D打印技术自由造型的技术特点打开了其在建筑领域应用的神奇之旅，建筑行业正在使用3D打印技术改变着世界。3D打印建筑模拟动画制造业利用3D打印的优势：1.2.53D打印在制造业的应用数字化制造技术将大大降低劳动力所占生产成本比例；数字化制造的个性化、快捷化和低成本能够更快地适应本地市场需求的变化，包括满足小批量产品的产品的生产需求；3D打印给消费者带来了在大规模生产和个性化制造之间进行选择的自由；3D打印不需要模具，因而大大缩短了从图纸到实物的时间。任何形状复杂的零件，都可以被分解为一系列三维制造的叠加。1.模型、零件的感官评价3D打印技术能够迅速地将设计师的设计思想变成三维实体模型，既可节省大量的时间，又能精确地体现设计师的设计理念，为产品评审决策工作提供直接、准确的物理模型，减少了决策工作中的不正确因素。2.结构设计验证和装配校核3D打印技术由于成形时间短、精度高，可以在设计的同时制造高精度的模型，及时反映设计者的设计理念，使设计者能够在设计阶段对产品进行装配和综合评价，发现产品潜在的缺陷和不合理因素，及时修正设计，提高产品整体质量。某发动机气缸用于检验的缸盖LOM模型2.结构设计验证和装配校核一个产品在投产之前，先用3D打印技术制作出全部零件，进行试装，验证设计的合理性和安装工艺与装配要求，若发现缺陷，便可及时、方便地进行修正，使所有问题在投产之前得到解决。某3D打印车发布报道3.性能和功能测试3D打印除了可以进行设计验证和装配校核外，还可以直接用于性能和功能参数试验与相应的研究分析，如：机构运动分析、流动分析、应力分析、强度分析、流体和空气动力学分析。

对各种复杂的空间面能体现3D打印技术的特点，如风扇、风毂、齿轮等设计的功能检测和性能参数确定，可获得最佳扇叶曲面、最低噪声的结构和最合理的齿轮啮合参数。为检验电机风叶设计能否实现转动平衡，采用3D打印技术可严格地按照设计要求将模型快速地制造出来并进行实验测试，对各种复杂的空间曲面更能体现3D打印技术的优点。用于运动功能测试的风叶模型由于3D打印技术可以增强食品的某些营养成分，食品3D打印在一些垂直领域如面包、糖果等都有所作为。特别是定制化需求很高的烘焙、糕点行业，3D打印正是最佳工具，除了食品外形，还可以根据具体需求做出含糖量、含盐量、蛋白质含量不同的产品。1.2.63D打印在食品行业的应用3D打印的玫瑰巧克力知名市场研究公司M&M就发布了一份相关的研究报告，北美有望在2018年占据全球3D打印食品市场最大的份额，因