《增材制造工艺制订与实施》课件-项目七 增材制造技术应用实践

1.增材制造技术应用领域（航空航天）《增材制造工艺制订与实施》航天人造

卫星，

空间探测器、货运飞船，

运载火箭、空间站等。（384403千米）地球大气层（在100千米以内）（35714层，2.4m/层）航空/航天傻傻分不清？航空热气球、飞艇、客机、军机、直升机、旋翼机等。喜马拉雅山（8.091千米）上海中心大厦（0.828千米）航空/航天傻傻分不清？嫦娥四号月球探测器使我国成为世界上首个在月球背面实现软着陆的国家。天宫空间站2022年建成，在轨高度450千米。北斗系统第56颗导航卫星成功发射。日定位3000亿次，力压GPS成全球第一。厉害了我的国-航空领域中国自主研制的C919大型客机首飞成功。这是中国首款按照最新国际适航标准研制、具有完全自主知识产权的干线民用飞机。翼龙无人机由中航工业成都飞机设计研究所研制的一种中低空、军民两用、长航时多用途无人机。厉害了我的国-航空领域歼20飞机最新一代隐身战斗机运20我国新一代军用大型运输机厉害了我的国-航空领域厉害了我的四川四川——航空航天产业大省，全国一流的航空航天产业研发能力。航空产业规模位居全国第四，航空制造产业主营业务突破千亿大关。我国五大卫星导航产业发展聚集区之一。西昌卫星发射中心作为我国四大航天发射基地之一。天府国际机场——中国五个拥有双国际枢纽机场的城市之一。中国民用航空飞行学院——培养全民航70%的飞行员、80%的机长。成飞集团——歼5、歼7、枭龙、歼10、歼20、翼龙等系列飞机。增材制造技术应用领域（航空航天）我未来想从事航空航天领域工作？航空航天都在用3D打印干什么？我是一个航空航天爱好者？目录CO

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T01 航空航天冷知识3D打印在航天航空领域典型应用023D打印在航空航天知识学习中的应用033D打印在航空航空未来发展04P0A1RT

ONE航空航天冷知识一、航空航天冷知识一枚火箭有10万个零件组成；一枚火箭发射一次的费用高达7000万人民币；制造一枚火箭通常需要9个月的时间；送一台照相机到太空，快递费5万人民币；火箭每减重1公斤就可以节约10万元的发射成本。长征五号火箭全箭总长56.97米（25层楼），起飞质量约869吨（100头大象），可以完成卫星、空间站、月球探测器和火星探测器等各类航天器的发射任务。大型飞机总共约有100万个小零件；一个航空发动机需要30万个零件；150座左右民航客机单价在6亿人民币左右；民航飞机每减重1公斤，每年可省36万元的燃油费。航空航天领域零件制造目标：

更少零件、更轻、更快、更便宜！一、航空航天冷知识3D打印在航天航空领域典型应用P0A2RT

TWO二、3D打印在航天航空领域典型应用300=1300个零件合成1个零件，只有3D打印可以做的！优势包括：01零件数量的减少意味着组件的整体重量将更轻；02零件减少，生产、制造、装配、调试花费的时间也更少；03很多零件可以在一台设备上生产，成本更低。二、3D打印在航天航空领域典型应用C919机头主风挡窗框尺寸大、形状复杂，国内飞机制造厂的传统方法无法制作。欧洲一家公司可以制作，但周期漫长，需要两年时间才能交货，而且价格高昂，仅每件模具费就要50万美元。王华明团队利用3D打印技术，耗时55天完成，成本不足欧洲锻造模具费的十分之一。中国工程院院士王华明中国金属3D打印技术的带头人四川省泸州市，西华大学本科毕业3D打印就是快！二、3D打印在航天航空领域典型应用大型发动机零件件采用我国自主研发的BLT-S800金属3D打印机成形；该设备成形尺寸达800mm×800mm×600mm，配备十个激光器；各方面性能满足大型航空航天发动机零件要求。大设备生产大零件二、3D打印在航天航空领域典型应用人族1号火箭是世界上最小的轨道火箭之一，其质量的85%是3D打印的。全3D打印火箭还远吗？二、3D打印在航天航空领域典型应用我国零壹空间火箭首次采用3D打印姿控动力系统产品飞行，试验取得圆满成功，全系统减重34.38%全3D打印火箭还远吗？二、3D打印在航天航空领域典型应用3D打印助飞国产大飞机C919逐梦蓝天二、3D打印在航天航空领域典型应用3D打印助飞国产大飞机C919逐梦蓝天机翼的主要承重部件机翼中央翼缘条、前机身和中后机身的登机门、服务门以及前后货舱门上还使用了23个金属3D打印部件。所有零件4个月时间完成，为C919在顺利试飞做出了巨大的贡献！二、3D打印在航天航空领域典型应用3D打印助飞国产大飞机C919逐梦蓝天机翼的主要承重部件机翼中央翼缘条、前机身和中后机身的登机门、服务门以及前后货舱门上还使用了23个金属3D打印部件。所有零件4个月时间完成，为C919在顺利试飞做出了巨大的贡献！二、3D打印在航天航空领域典型应用太空舱里工具不够用怎么办？我国载人飞船上搭载了一台“3D打印机”第一个目标是支持空间站的在轨长期有人照料的运行和维护。第二个目标是支持我们空间站在轨扩建。二、3D打印在航天航空领域典型应用航空航天零件坏了怎么办？3D打印在航空领域中的应用不仅是关键零部件制造，它在航空发动机维修应用中也日渐受到重视。激光熔覆成型技术可以用于飞机发动机叶片等航空航天零件的快速修复。二、3D打印在航天航空领域典型应用航空航天零件坏了怎么办？由多个机器人集合而成的单套自动化单元，

每年可修复85000个复杂航空发动机叶片。二、3D打印在航天航空领域典型应用3D打印在航空航天知识学习中的应用THEREEP0A3R

T三、3D打印在航空航天知识学习中的应用2018

年暑假期间，承德市实验小学六年级女孩在老爸的带领下用3D打印大飞机C919微缩模型。南京航空航天大学的2019级学生制作的一个火箭成为了热门话题，他自制了一个固体火箭成功发射并且回收。火箭大部分零件由该同学采用3D打印技术完成，耗时半年。三、3D打印在航空航天知识学习中的应用3D打印在航空航空未来发展FOU

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T四、3D打印在航空航空未来发展让航空航天零件生长出来，而不是制造出来“也许以后飞机整个机身就变成两个零件，那不是什么神话。我认为这是能做到的。”-王华明四、3D打印在航空航空未来发展月球基地和火星移民离不开3D打印技术四、3D打印在航空航空未来发展月球基地和火星移民离不开3D打印技术四、3D打印在航空航空未来发展月球基地和火星移民离不开3D打印技术四、3D打印在航空航空未来发展定个小目标！3D打印相比传统加工技术，有诸如节省材料、方便加工、缩短周期、降低成本等优势。但如果零件简单、结构也不复杂，且需要大规模生产，采用传统工艺可能更快、更便宜。1.零件数量减少100倍！2.制造成本降低100倍！3.生产周期缩短100倍！2.增材制造技术应用领域（汽车）《增材制造工艺制订与实施》悄然变换的出行方式“11路”马（车）自行车汽车火车飞机与生俱来木匠铁匠机械加工焊接热处理……数控机床机器人……钢铁电气精密加工设备计算机辅助设计……目录CO

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T3D打印与出行013D打印汽车制造过程023D打印汽车特点033D打印汽车未来如何043D打印与出行P0A1RT

ONE一、3D打印与出行玩具车一、3D打印与出行滑板车3D打印小鱼板3D打印悬浮板一、3D打印与出行自行车3D打印自行车座共享自行车一、3D打印与出行自行车3D打印一体成型车架传统的自行车架一、3D打印与出行自行车一、3D打印与出行摩托车一、3D打印与出行3D打印座椅一、3D打印与出行3D打印内饰变速杆消声设计置物台一、3D打印与出行3D打印轮胎传统汽车轮胎3D打印轮毂3D打印汽车轮胎一、3D打印与出行3D打印发动机活塞发动机缸体发动机罩一、3D打印与出行3D打印电池黑石公司

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打印电池生产线一、3D打印与出行船舶玻璃纤维船最大3D打印船用回收材料制作的3D打印船一、3D打印与出行汽车维修工具箱一、3D打印与出行定位/快速备件3D打印柔性定位工具3D打印快速备件3D打印汽车制造过程P0A2RT

TWO二、3D打印汽车制造过程3D打印汽车特点T

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T三、3D打印汽车特点个性化轻量化舒适化成型时间短3D打印汽车未来如何FOU

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T四、3D打印汽车未来如何车的发展油动电动/混动3D打印四、3D打印汽车未来如何3.增材制造技术应用领域（医疗）《增材制造工艺制订与实施》增材制造技术应用领域（医疗）3D打印目前可以经济实惠的价格为病患安装假肢，而且该技术正在以令人惊叹和难以置信的方式改变着人们的生活，本期我们来盘点在医疗方面3D打印创造的奇迹。生物医疗方面应用随着人口老龄化进程的急速加快和人均可支出医疗费用的增加，健康问题也逐渐成为人们所密切关注的问题，由此也促进了国内外医疗植入物市场的大爆发。3D打印技术由于可根据患者需求个性化地定制植入体形状，并且精确控制植入物的复杂微观结构，从而实现植入物外形和力学性能与人体自身骨的双重适配，主要应用于齿科、骨科及颅颌面外科等硬组织的修复和替代医疗硬植体市场。经历了近20年的发展历程，金属3D打印医疗植入物技术逐渐成熟，实现从基础研究向应用转化发展。增材制造在生物医疗植入体方面应用生物医疗方面应用3D打印假肢采用3D扫描、打印等技术可以大幅降低假肢的重量和制造成本，同时使病人展现的更加自然；正畸牙套一位大学生因为嫌弃医院矫正牙齿收费太贵，于是自己研究了各种关于牙齿矫正和透明牙套制作的书和论文，他借助口腔扫描和3D打印成功制作了透明牙套，并顺利矫正了自己的牙齿！如今3D打印正畸牙套已被广泛使用。打印皮肤组织修复深层伤口东京大学研发出新型的便携式生物3D打印机，使用特殊的生物墨水来提高组织的代谢能力，以伤口的创伤面为打印平台，直接在上面打印皮层，有效地促进受损组织再生，快速修复深层伤口。量身定制传感器上图是一个个性化的心脏传感器，它包裹在一颗跳动的心脏外部，以监测其电活动。新的3D打印技术允许生物工程师创建患者心脏的实际模型，以此来制作复合病患需求的传感器。3D打印血管研究人员目前正致力于改进医疗3D打印技术，以实现器官的打印和移植，3D打印血管便是其中之一。2016年中国科学家已成功将3D打印的血管植入猕猴，这也为打印人体移植器官迈出重要一步。采用3D打印血管将大幅减轻病患经济负担，而且使用的是病人的自身细胞，将会极大的提高置换手术的成功率。3D打印心脏瓣膜心脏病是一个影响所有年龄层和各阶层人士的问题，如果不及时治疗，简单的瓣膜缺损很容易致命。目前对成年人的治疗涉及使用假体瓣膜，采用3D打印可以创建完美贴合病人的活体心脏瓣膜，从而更好的维持心脏活力。精密微型器械

医学领域的3D打印不仅仅局限于假肢、植入物和医疗模型，也可以利用该技术制作微型工具，进行精确和复杂的手术，降低风险。3D打印的高精度可以实现直径不足一毫米的微型手术器械制作，并允许创建一系列新的工具来帮助外科医生安全操作。3D打印植入性组织、器官传统上，从患者身体的其他部位采集皮肤移植物以帮助替换其他位置烧伤、受损或患病的皮肤。而3D打印将很快这种做法成为过去，到目前为止，科学家已经设法将耳部、骨骼和肌肉培养成包含血管的全功能组织。除耳部打印之外，3D打印用于鼻腔重建。增材制造技术应用领域（医疗）医学研究人员已成功设计出能够将肾细胞打印成三维肾脏原型的打印机。虽然还处于早期阶段，但这种技术可能意味着未来医生将能够使用CT扫描的患者数据创建其器官模型并打印出来。3D打印药物3D打印的药物内部具有丰富的孔洞，具有极高内表面积，能在短时间内迅速被少量的水融化。这样的特性有益于具有吞咽性障碍的患者。高级伤口护理芬兰的一家医学研究和开发团队已经使用纳米结构的纤维素3D打印了智能护理产品，它不仅可以治愈皮肤伤口，还能监测伤口，以帮助患者护理。3D打印仿生耳朵普林斯顿大学的科学家成功地创造了第一个能够听到超过普通人耳频率的功能性3D打印耳朵。这不仅可以帮助病患，也代表着未来更广阔的应用。复杂手术器械复杂医疗器械往往比较昂贵，而且功能改进空间较大。3D打印可以高精度制作复杂器械的各种组成部分，帮助设计功能丰富、装配简单、适合一次性使用的器械，与现有产品相比，这种优化改进的复杂医疗器械功能更强、应用范围更广、制造成本更低。3D打印医疗模型和手术导板包括肿瘤（紫色），主动脉和髂动脉和肾动脉（粉红色），静脉（蓝色）和集合管系统（黄色）的3D打印肾脏模型。3D打印医疗模型和手术导板在实现精准手术、降低复杂手术难度方面所起到的作用，逐渐受多个医学学科的认可。但相关费用无法通过医保报销，是这类应用尚未普及的阻力之一。3D打印医疗模型及辅助器械3D打印组织器官模型可用于培训新的外科医生，也可以模拟错综复杂的手术，辅助器械则可以帮助医生更好的定位，是当前3D打印用于医疗的重要组成部分。动画揭示：髋臼杯的机械加工、3D打印及植入过程髋臼杯是3D打印在医疗领域极具代表性的应用，也是目前国内仅有的3个取得3D打印骨科植入物医疗器械注册证的产品之一，在3D打印业界极具盛名，广为所知。然而包括笔者在内的很多人并不清楚髋臼杯的传统制造过程、各部分的作用以及它的安装方法。本期，我们通过视频和动画来了解髋臼杯的传统和现代加工方式并对它所涉及的结构、生物性能进行阐释。髋臼杯的3D打印制造3D打印与传统CNC加工在制造髋臼杯过程中的最大区别就在于前者在特殊网格结构方面的制造优势。以往髋臼杯表面的骨小梁结构通过在植入物表面进行涂层来实现，无法保证假体的长期生存率。当前，3D打印的髋臼杯已有数十万个手术案例，数量的增长以及医疗器械注册证的许可代表着它的安全性和可接受度的增长。与传统制造技术相比，3D打印用于医疗植入物制造更大的意义在于它能够实现个性化批量制造和更好的医疗效果，这无论对于3D打印在骨科植入物制造方面的发展还是对病患享受更好的医疗成果，都极具意义。髋臼杯的3D打印制造骨缺损修复骨折关节的数据处理与3D再现骨折关节的数据处理与3D再现脊柱骨骼的数据处理与扩展研究脊柱骨骼的数据处理与扩展研究4.汽车领域《增材制造工艺制订与实施》目录CONTENT光固化技术优势01核心应用场景02技术瓶颈和突破03光固化技术优势PARTONE01一、光固化技术优势为什么汽车需要3D打印？传统制造光固化技术多模具组装→误差累积一体化成型→结构优化涡轮叶片：10+工序带冷却通道叶片：1步打印⬆效率提升40%核心应用场景PARTTWO02二、核心应用场景（一）快速原型与设计验证抗静电材料联泰科技的G2100光固化打印机，大幅面3d打印机2100*700*800二、核心应用场景（二）轻量化与高性能部件制造特斯拉的集成式车架小鹏汇天的飞行汽车二、核心应用场景（三）定制化生产与个性化改装保时捷的3D打印座椅联泰科技为别克威朗Pro改装的战车技术瓶颈与突破PARTTHREE03三、技术瓶颈与突破挑战解决方案树脂强度差异信斯帝克ESD-T认证树脂单机效率低（28h/件）多激光协同系统（5机联动）金属设备成本高粉末循环利用（♻️90%）5.文物保护与修复《增材制造工艺制订与实施》目录CONTENTDLP技术原理01应用背景02典型应用案例03DLP技术原理PARTONE01一、DLP技术原理三维模型切片分层DMD芯片投影整层图案树脂面固化层层叠加应用背景PARTTWO02二、应用背景（一）文物展出的核心痛点欧洲教堂使用3D打印技术制造复制品环境伤害博物馆灯光等环境因素易对文物真迹造成损害。搬运风险文物真迹在搬运过程中存在意外损坏的可能，导致真迹难以经常展出。二、应用背景（二）3D打印技术的核心优势优势类别具体表现比例灵活调整可按需打印文物不同比例复制品（如1/2、1/3等），传统复制难以实现支持批量复制1.先通过三维扫描获取文物三维模型

2.基于模型3D打印复制品，还可在复制品基础上翻模

3.依托数控加工，精准还原文物形貌或制作衍生品材质选择多样可使用蜡质、树脂等材料，适配消模铸造、熔模铸造等后续工作典型应用案例PARTTHREE03三、典型应用案例西汉匈奴鹿形金怪兽三、典型应用案例青铜鸟足神像局部6.齿科医疗《增材制造工艺制订与实施》目录CONTENT技术原理及突破01典型案例02优势与发展03导入IMPORT周期长、精度低、成本高数字化、个性化、高效化传统痛点技术革命精度与效率的平衡技术原理与突破PARTONE01一、技术原理与突破突破瓶颈的三大核心科技材料闪电响应工艺智慧协同光能精雕精密调控光源强度/均匀性秒级固化+低能量触发超薄层厚（50μm）+智能参数优化典型案例PARTTWO02二、典型案例种植外科导板隐形矫治器模型椅旁临时修复与精准印