3D打印新技术、新设备课件

3D打印成型加工Elva-Deign2017彭响方教授1PPT课件3D打印成型加工Elva-Deign2017彭响方教授1PP3.3D打印新工艺4.3D打印新技术CONTENTS2.简介与流程1.起源5.3D打印新设备6.行业现状与发展2PPT课件3.3D打印新工艺4.3D打印新技术CONTENTS2.起源

关于3D打印技术的理念，我们要穿越回19世纪，没看错这个是有记录考证的。从历史上看，快速成型技术（3D打印技术）的核心思想最早起源于19世纪照相雕塑（Photosculpture）技术和地貌成型（Topography）技术。实体的快速增材制造技术。虽然3D打印技术起源很早，但是受限于当时的材料技术与计算机技术等众多学科，因此并没有实现广泛应用与商业化，随后技术的正式研究开始于20世纪70年代，直到20世纪80年代技术才得到了实现。其学名为”快速成形”。3PPT课件起源关于3D打印技术的理念，我们要穿越回19世纪，没美国南加州大学“轮廓工艺”3D打印技术项目24小时内就可以印出大约232平方米的两层楼房子全球首款3D食物打印机Foodini“打印”出巧克力、面包棍、馄饨、蛋糕、比萨饼、意大利面等松软食物2012年德州大学大学生CodyWilson开发首款利用3D打印技术制造的手枪命名为“Liberator”3D打印成果4PPT课件美国南加州大学全球首款3D食物打印机2012年德州大学大学3D打印成果5PPT课件3D打印成果5PPT课件什么是3D打印6PPT课件什么是3D打印6PPT课件简介3D打印技术(3DPrinting)有很多个称呼，学术上称之为快速成型技术（RapidPrototypingManufacturing,简称RPM）,工艺技术上划分为增材制造（AdditiveManufacturing,简称AM）。

它是一种以3D设计模型文件为基础，运用不同的打印技术、方式使特定的材料，通过逐层堆叠、叠加的方式来制造物体的技术。注意区分：“3D打印”与“3D打印机”7PPT课件简介3D打印技术(3DPrinting)有很多个流程建模切片CAD软件3D虚拟模型二维图形信息分割打印三维模型基材后处理成品8PPT课件流程建模切片CAD软件3D虚拟模型二维图形信息分割打印三维模三维建模9PPT课件三维建模9PPT课件扫描仪10PPT课件扫描仪10PPT课件图像生成模型11PPT课件图像生成模型11PPT课件打印工艺类型累积技术基本材料挤压熔融沉积式(FDM）热塑性塑料，共晶系统金属、可食用材料线电子束自由成形制造(EBF)几乎任何合金粒状直接金属激光烧结（DMLS）几乎任何合金电子束熔化成型（EBM）钛合金选择性激光熔化成型(SLM)钛合金，钴铬合金，不锈钢，铝选择性热烧结（SHS）热塑性粉末选择性激光烧结（SLS）热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末粉末层喷头3D打印石膏3D打印(PP)石膏三维打印（3DP）热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末层压分层实体制造（LOM）纸、金属膜、塑料薄膜光聚合立体平板印刷（SLA）光硬化树脂数字光处理(DLP)光硬化树脂12PPT课件打印工艺类型累积技术基本材料挤压熔融沉积式(FDM）热塑性FusedDepositionModelling（FDM熔融沉积造型）工艺过程：1.CAD模型分为一层层极薄的截面，生成控制FDM喷嘴移动轨迹的二维几何信息。2.FDM加热头把热熔性材料（ABS树脂、尼龙、蜡等）加热到临界状态，呈现半流体性质。3.在计算机控制下，沿CAD确定的二维几何信息运动轨迹，喷头将半流动状态的材料挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层。4.当一层完毕后，通过垂直升降系统降下新形成层，进行固化。这样层层堆积粘结，自下而上形成一个零件的三维实体。特点：温度控制精确；制品形状限制13PPT课件FusedDepositionModelling（FDM对于某些物体形态，改变3D模型在打印平台上的放置方式可以避免支撑结构的产生常见的支撑结构可溶解的支撑材料14PPT课件对于某些物体形态，改变3D模型在打印平台上的放置方式可以避免Stereolithography（SLA立体印刷术）

工艺过程：该技术以光敏树脂的聚合反应为基础。1.紫外激光沿着零件各分层截面轮廓，对液态树脂进行逐点扫描，使被扫描的树脂薄层产生聚合反应，由点逐渐形成线，最终形成零件的一个薄层的固化截面，而未被扫描到的树脂保持原来的液态。2.当一层固化完毕，升降工作台移动一个层片厚度的距离，在上一层已经固化的树表面再覆盖一层新的液态树脂，用以进行再一次的扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此循环往复，直到整个零件原型制造完毕。特点：制品高精度；较好表面质量；材料限制为光敏树脂15PPT课件Stereolithography（SLA立体印刷术）

工艺SelectiveLaserSintering（SLS选择性激光烧结）

工艺过程：采用激光束按照计算机指定路径扫描，使工作台上的粉末原料熔融、粘结固化。当一层扫描完毕，移动工作台，使固化层表面铺上新的粉末原料，经过逐层扫描和粘结获得三维材料。16PPT课件SelectiveLaserSintering（SLS选3DP（三维打印）工艺过程：1.基于三维打印技术的3D打印机先由储存桶送出一定量的原材料粉末，粉末在加工平台上被滚筒推成薄薄一层，接着打印头在需要成形的区域喷出一种特殊的黏合剂。此时，遇到黏合剂的粉末会迅速固化黏结，而没有遇到黏合剂的粉末则仍保持松散状态。2.每喷完一层，加工平台就会自动下降一点，根据电脑切片的结果不断循环，直到实物完成。完成之后只要扫除松散的外层粉末便可获得所需制造的三维实物。特点：材料为塑料粉末（尼龙等）；对材料粒径有特别要求17PPT课件3DP（三维打印）工艺过程：特点：材料为塑料粉末（尼龙等）；3D打印新技术-连续液面制造（CLIP）仅用6分半钟就打印出了一个通常需要数小时才能打印完成的复杂的埃菲尔铁塔模型。采用透光透氧的聚四氟乙烯底板18PPT课件3D打印新技术-连续液面制造（CLIP）仅用6分半钟就打印出3D打印-打印纤毛打印精度可以达到50微米实现不同重量硬币的分选传送物体新方式19PPT课件3D打印-打印纤毛打印精度可以达到50微米实现不同重量硬币的波音公司研发空间悬浮3D打印技术该技术亮点：被打印物体会处于悬浮状态，并且能够360度自由旋转20PPT课件波音公司研发空间悬浮3D打印技术该技术亮点：被打印物体会处于打印机个人级专业级工业级虽然没有明确的分类，但可以将打印机简单划分为3个级别21PPT课件打印机个人级专业级工业级虽然没有明确的分类，但可以将打印机简3D打印机22PPT课件3D打印机22PPT课件个人级3D打印机大部分的国产的3D打印机都属于熔丝堆积技术（FDM技术为代表）产品售价3千至1万不等，十分便宜。国外进口的个人3D打印机价格则在2万至4万之间都属于熔丝堆积技术(FDM技术为代表)23PPT课件个人级3D打印机大部分的国产的3D打印机都属于熔丝堆积技术（专业级3D打印机专业级的打印机则是可供选择的成型技术和耗材（塑料、尼龙、金属粉末）自动化更高，应用软件的功能以及设备的稳定性也远超个人级售价都在几十万至上百万RMB24PPT课件专业级3D打印机专业级的打印机则是可供选择的成型技术和耗材（工业级3D打印机关键在于工业级的设备制造出来的物体的强度硬度复合标准，可以直接应用！比如飞机制造中的钛合金材料，就需要对物件的刚性、韧性、强度等具有一系列要求价值难以估量全球最大的打印机混凝土打印机25PPT课件工业级3D打印机关键在于工业级的设备制造出来的物体的强度硬度新型全彩色打印机这里的彩色不是简单的颜色混合，而是在打印过程中给材料进行染色或者混色。目前彩色打印主要两种方式：1.在打印过程中给材料染色2.利用不同颜色的耗材同时打印进行混色26PPT课件新型全彩色打印机这里的彩色不是简单的颜色混合，而是在打印过程虽然BotObjects公司的ProDesk3D并不是真正意义上的全彩3D打印机（一层一个颜色即正面背面颜色一样），但：超高性价比采用溶解在温水中的PVA做支撑材料价格实惠，设备小巧非常适合家庭和办公室使用McorIRIS带来的顶级质量色彩和最真实的细节体验，如同照片般清晰真实：

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经济实用ProDesk3DMcorIRIS27PPT课件虽然BotObjects公司的ProDesk3D并不是真正意新型食品打印机28PPT课件新型食品打印机28PPT课件细胞打印机瑞士RegenHUBIOFACTORY29PPT课件细胞打印机瑞士RegenHUBIOFACTORY29PPT国外行业现状该报告指明：欧盟区域对3D打印的专利、研究、服务的投资活跃德国的金属3D打印已成为重要的经济力量飞机零部件、注塑模具、定制骨骼已然成为了成熟的产业家居类、建筑类3D打印依然还是处于起步阶段，成本太高、市场太小30PPT课件国外行业现状该报告指明：30PPT课件国内行业现状国内的3D打印市场形成的是“小而散”的格局，且集中于打印机配件对外供应和3D打印服务方面。缺乏专业化的材料生产及供应，大量材料依赖进口缺乏对高精度设备的软硬件的研发，具有很大的弊端OME算是我国内3D打印做的比较好的。其实体店的项目于2015年底才启动，2016年4月业务才启动实体店业务主要是围绕：个人定制、房地产模型展示、扫描打印人像......31PPT课件国内行业现状OME算是我国内3D打印做的比较好的。31向高强度发展；通过改性直接替换金属用于各类复杂构件：如Stratasys公司推出的新型ASA通用材料，在光稳定、强度、耐久性上很出色1向生物医学发展；在软组织、器官、骨骼方面具有巨大的空间，尤其在组织工程应用中具有独特的优势3材料3D打印的发展方向向智能化发展；如：光热高分子材料、光伏高分子材料、储能高分子材料等新材料232PPT课件向高强度发展；通过改性直接替换金属用于各类复杂构件：1向生物向高速化发展；2016年2月中科院3D打印工程中心林文雄课题组开发了一款超级快速的数字投影DLP打印设备，创纪录达到600mm/h1向低耗化发展；美国西北大学开发出了一个混合了金属粉末、溶剂和弹性体粘结剂的油墨，在喷嘴挤出的瞬间凝固，然后再烧结，让金属粉末永久粘结在一起3技术3D打印的发展方向向微观化发展；利用聚焦电子束诱导沉积来构建纳米结构233PPT课件向高速化发展；2016年2月中科院3D打印工程中心林文雄课题谢谢34PPT课件谢谢34PPT课件3D打印成型加工Elva-Deign2017彭响方教授35PPT课件3D打印成型加工Elva-Deign2017彭响方教授1PP3.3D打印新工艺4.3D打印新技术CONTENTS2.简介与流程1.起源5.3D打印新设备6.行业现状与发展36PPT课件3.3D打印新工艺4.3D打印新技术CONTENTS2.起源

关于3D打印技术的理念，我们要穿越回19世纪，没看错这个是有记录考证的。从历史上看，快速成型技术（3D打印技术）的核心思想最早起源于19世纪照相雕塑（Photosculpture）技术和地貌成型（Topography）技术。实体的快速增材制造技术。虽然3D打印技术起源很早，但是受限于当时的材料技术与计算机技术等众多学科，因此并没有实现广泛应用与商业化，随后技术的正式研究开始于20世纪70年代，直到20世纪80年代技术才得到了实现。其学名为”快速成形”。37PPT课件起源关于3D打印技术的理念，我们要穿越回19世纪，没美国南加州大学“轮廓工艺”3D打印技术项目24小时内就可以印出大约232平方米的两层楼房子全球首款3D食物打印机Foodini“打印”出巧克力、面包棍、馄饨、蛋糕、比萨饼、意大利面等松软食物2012年德州大学大学生CodyWilson开发首款利用3D打印技术制造的手枪命名为“Liberator”3D打印成果38PPT课件美国南加州大学全球首款3D食物打印机2012年德州大学大学3D打印成果39PPT课件3D打印成果5PPT课件什么是3D打印40PPT课件什么是3D打印6PPT课件简介3D打印技术(3DPrinting)有很多个称呼，学术上称之为快速成型技术（RapidPrototypingManufacturing,简称RPM）,工艺技术上划分为增材制造（AdditiveManufacturing,简称AM）。

它是一种以3D设计模型文件为基础，运用不同的打印技术、方式使特定的材料，通过逐层堆叠、叠加的方式来制造物体的技术。注意区分：“3D打印”与“3D打印机”41PPT课件简介3D打印技术(3DPrinting)有很多个流程建模切片CAD软件3D虚拟模型二维图形信息分割打印三维模型基材后处理成品42PPT课件流程建模切片CAD软件3D虚拟模型二维图形信息分割打印三维模三维建模43PPT课件三维建模9PPT课件扫描仪44PPT课件扫描仪10PPT课件图像生成模型45PPT课件图像生成模型11PPT课件打印工艺类型累积技术基本材料挤压熔融沉积式(FDM）热塑性塑料，共晶系统金属、可食用材料线电子束自由成形制造(EBF)几乎任何合金粒状直接金属激光烧结（DMLS）几乎任何合金电子束熔化成型（EBM）钛合金选择性激光熔化成型(SLM)钛合金，钴铬合金，不锈钢，铝选择性热烧结（SHS）热塑性粉末选择性激光烧结（SLS）热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末粉末层喷头3D打印石膏3D打印(PP)石膏三维打印（3DP）热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末层压分层实体制造（LOM）纸、金属膜、塑料薄膜光聚合立体平板印刷（SLA）光硬化树脂数字光处理(DLP)光硬化树脂46PPT课件打印工艺类型累积技术基本材料挤压熔融沉积式(FDM）热塑性FusedDepositionModelling（FDM熔融沉积造型）工艺过程：1.CAD模型分为一层层极薄的截面，生成控制FDM喷嘴移动轨迹的二维几何信息。2.FDM加热头把热熔性材料（ABS树脂、尼龙、蜡等）加热到临界状态，呈现半流体性质。3.在计算机控制下，沿CAD确定的二维几何信息运动轨迹，喷头将半流动状态的材料挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层。4.当一层完毕后，通过垂直升降系统降下新形成层，进行固化。这样层层堆积粘结，自下而上形成一个零件的三维实体。特点：温度控制精确；制品形状限制47PPT课件FusedDepositionModelling（FDM对于某些物体形态，改变3D模型在打印平台上的放置方式可以避免支撑结构的产生常见的支撑结构可溶解的支撑材料48PPT课件对于某些物体形态，改变3D模型在打印平台上的放置方式可以避免Stereolithography（SLA立体印刷术）

工艺过程：该技术以光敏树脂的聚合反应为基础。1.紫外激光沿着零件各分层截面轮廓，对液态树脂进行逐点扫描，使被扫描的树脂薄层产生聚合反应，由点逐渐形成线，最终形成零件的一个薄层的固化截面，而未被扫描到的树脂保持原来的液态。2.当一层固化完毕，升降工作台移动一个层片厚度的距离，在上一层已经固化的树表面再覆盖一层新的液态树脂，用以进行再一次的扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此循环往复，直到整个零件原型制造完毕。特点：制品高精度；较好表面质量；材料限制为光敏树脂49PPT课件Stereolithography（SLA立体印刷术）

工艺SelectiveLaserSintering（SLS选择性激光烧结）

工艺过程：采用激光束按照计算机指定路径扫描，使工作台上的粉末原料熔融、粘结固化。当一层扫描完毕，移动工作台，使固化层表面铺上新的粉末原料，经过逐层扫描和粘结获得三维材料。50PPT课件SelectiveLaserSintering（SLS选3DP（三维打印）工艺过程：1.基于三维打印技术的3D打印机先由储存桶送出一定量的原材料粉末，粉末在加工平台上被滚筒推成薄薄一层，接着打印头在需要成形的区域喷出一种特殊的黏合剂。此时，遇到黏合剂的粉末会迅速固化黏结，而没有遇到黏合剂的粉末则仍保持松散状态。2.每喷完一层，加工平台就会自动下降一点，根据电脑切片的结果不断循环，直到实物完成。完成之后只要扫除松散的外层粉末便可获得所需制造的三维实物。特点：材料为塑料粉末（尼龙等）；对材料粒径有特别要求51PPT课件3DP（三维打印）工艺过程：特点：材料为塑料粉末（尼龙等）；3D打印新技术-连续液面制造（CLIP）仅用6分半钟就打印出了一个通常需要数小时才能打印完成的复杂的埃菲尔铁塔模型。采用透光透氧的聚四氟乙烯底板52PPT课件3D打印新技术-连续液面制造（CLIP）仅用6分半钟就打印出3D打印-打印纤毛打印精度可以达到50微米实现不同重量硬币的分选传送物体新方式53PPT课件3D打印-打印纤毛打印精度可以达到50微米实现不同重量硬币的波音公司研发空间悬浮3D打印技术该技术亮点：被打印物体会处于悬浮状态，并且能够360度自由旋转54PPT课件波音公司研发空间悬浮3D打印技术该技术亮点：被打印物体会处于打印机个人级专业级工业级虽然没有明确的分类，但可以将打印机简单划分为3个级别55PPT课件打印机个人级专业级工业级虽然没有明确的分类，但可以将打印机简3D打印机56PPT课件3D打印机22PPT课件个人级3D打印机大部分的国产的3D打印机都属于熔丝堆积技术（FDM技术为代表）产品售价3千至1万不等，十分便宜。国外进口的个人3D打印机价格则在2万至4万之间都属于熔丝堆积技术(FDM技术为代表)57PPT课件个人级3D打印机大部分的国产的3D打印机都属于熔丝堆积技术（专业级3D打印机专业级的打印机则是可供选择的成型技术和耗材（塑料、尼龙、金属粉末）自动化更高，应用软件的功能以及设备的稳定性也远超个人级售价都在几十万至上百万RMB58PPT课件专业级3D打印机专业级的打印机则是可供选择的成型技术和耗材（工业级3D打印机关键在于工业级的设备制造出来的物体的强度硬度复合标准，可以直接应用！比如飞机制造中的钛合金材料，就需要对物件的刚性、韧性、强度等具有一系列要求价值难以估量全球最大的打印机混凝土打印机59PPT课件工业级3D打印机关键在于工业级的设备制造出来的物体的强度硬度新型全彩色打印机这里的彩色不是简单的颜色混合，而是在打印过程中给材料进行染色或者混色。目前彩色打印主要两种方式：1.在打印过程中给材料染色2.利用不同颜色的耗材同时打印进行混色60PPT课件新型全彩色打印机这里的彩色不是简单的颜色混合，而是在打印过程虽然BotObjects公司的ProDesk3D并不是真正意义上的全彩3D打印机（一层一个颜色即正面背面颜色一样），但：超高性价比采用溶解在温水中的PVA做支撑材料价格实惠，设备小巧非常适合家庭和办公室使用McorIRIS带来的顶级质量色彩和最真实的细节体验，如同照片般清晰真实：

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