3D打印技术普及知识20200223

中国制造2025在消费领域，中国“互联网+”创新已经走在世界前列。今后在工业和制造业领域，也要把“中国制造2025”与“互联网+”和“双创”紧密结合起来。这将会催生一场“新工业革命”。“中国制造2025”的核心就是“智能升级”，是工业化与信息化的高度结合。因而必须要把“中国制造2025”与“互联网+”和“双创”紧密结合起来。工业4.0“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等；“智能物流”，主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率。18世纪60年代，蒸汽机的广泛使用引发了第一次工业革命19世纪70年代，第二次工业革命，人类进入了“电气时代”。3D打印机广泛使用将引发第三次工业革命有人推测20世纪80年代后期，3D打印机横空出世。。。。2014年将成为“3D打印元年”3D打印离我们有多远？神奇的3D打印机3D打印带来了世界性制造业革命，以前是部件设计完全依赖于生产工艺能否实现，而3D打印机的出现，将会颠覆这一生产思路.在好莱坞大作《十二生肖》电影中有项非常流行技术不知各位是否有留意，电影中成龙佩戴了专业扫描手套来扫描剧中十二生肖铜像，另外一边通过专业设备将所扫描的铜像完美打印，看似很科幻不切实际，其实，影片中出现的专业设备就是流行的3D打印技术。带有扫描功能的手套电影中打印生肖头像什么是3D打印机？1基本概述3D打印技术解释3D打印技术的起源丰富的3D打印产品3D打印的优势基本概述三维立体打印机是二十世纪八十年代末九十年代初兴起并迅速发展起来的新的先进制造技术，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。是CAD、数控技术、激光技术以及材料科学与工程的技术集成。它可以自动、快速地将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零部件，从而可对产品设计进行快速评价、修改，以响应市场需求，提高企业的竞争能力。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，意味着这项技术正在普及。3D打印名词解释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)，3D打印技术从制造工艺的技术上划分它叫做增材制造（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”，3D打印多代表工艺技术3D打印机指硬件设备。3D打印（英语：3Dprinting），即快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。什么是3D打印技术？什么是3d打印关于3D打印技术的理念，我们要穿越回19世纪，您没看错这个是有记录可以考证的。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）技术和地貌成形（Topography）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”。3D打印技术的起源

最早的3D打印出现在上个世纪的80年代，价格极其昂贵且所能打印的产品数量也少得可怜。早期的3D打印机现在3D打印技术广泛应用于汽车、家电、电动工具、医疗、机械加工、精密铸造、航空航天、工艺品制造及儿童玩具等行业，是个人、家庭、办公的好助手。现代的3D打印机丰富的3D打印产品3D打印的主要优势制造复杂物品（目前已显现）产品多样化不增加成本生产周期短（最大的优点）零技能制造（不需要特殊技能）不占空间、便携制造（战场、灾区）节省材料（相对于传统加工方式）3D打印面临的问题

耗材成本，相同的耗材3D打印机成本高于传统工艺材料。

打印精度、打印尺寸的限制，虽然现在有条件现实大尺寸的打印，但是尺寸做大以后物品变形、缺陷等精度问题也随之而来，因此还是需要实验调整材料配方和制作流程才能使其稳定。

生产效率，与传统的生产线相比3D打印更像个是手工工匠，在确保细节精度的情况下，制作一个16厘米以上的人像，通常需要大于8个小时。3D打印技术的基本原理23D打印的基本原理打印流程主要工艺分类3D打印技术的基本原理3D打印的原理是依据计算机设计的三维模型（设计软件可以是常用的CAD软件，例如SolidWorks、Pro/E、UG等。也可以是通过逆向工程获得的计算机模型），将复杂的三维实体模型“切”成设定厚度的一系列片层，从而变为简单的二维图形，逐层加工，层叠增长。三维CAD模型设计CAD模型的近似处理对STL文件切片处理逐层制造原型制作流程图打印流程

在3D打印时，首先设计出所需零件的计算机三维模型（数字模型、CAD模型），然后根据工艺要求，按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称为分层），把原来的三维CAD模型变成一系列的层片；再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，自动生成数控代码；最后由成形机成形一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体。@Eric_wangli作三维CAD文件三维打印机三维模型对STL文件切片处理

切片是将模型以片层的方式来描述，片层的厚度通常在50µm～500µm之间；无论零件形状多么复杂，对每一层来说却是简单的平面矢量扫描组（如图），轮廓线代表了片层的边界。3D打印机分类目前国内还没有一个明确的3D打印机分类标准，但是我们可以根据设备的市场定位将它简单的分成三类：个人级、专业级、工业级。主要工艺技术分类FDM(熔融沉积成型）FFF(熔丝制造成型）LOM(分层实体制造）SLS(选择性激光烧结）SLA（立体光固化成型法）DLP(数字光处理）3D打印所用耗材ABS、PLA、尼龙、橡胶、聚苯乙烯、ABS、聚碳酸、金属、陶瓷等众多材料。DLPFFFSLSLOMSLA光造型SLA工艺

StereolithographyApparatus

SLA技术是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长和强度的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应,分子量急剧增大,材料也就从液态转变成固态。优缺点：成型精度高、成型零件表面质量好、原材料利用率接近100%，而且不产生环境污染，特别适合于制作含有复杂精细结构的零件；但这种方法也有自身的局限性，比如需要支撑、树脂收缩导致精度下降、光固化树脂有一定的毒性等。选择性烧结SLS工艺

SelectiveLaserSintering

SLS工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面，材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起。特点：材料适应面广，不仅能制造塑料零件，还能制造陶瓷、蜡等材料的零件。特别是可以制造金属零件。这使SLS工艺颇具吸引力。SLS工艺无需加支撑，因为没有烧结的粉末起到了支撑的作用。其缺点是：成形件结构疏松多孔，表面粗糙度较高；成形效率不高。

熔融沉积制造（丝状材料选择性融覆）FDM工艺

FusedDepostionModeling

FDM的加工原材料是丝状热塑性材料（如ABS、MABS、蜡丝、尼龙丝等），加工时加热喷头在计算机的控制下，可根据截面轮廓信息，做X-Y平面的运动和高度Z方向的运动。丝状热塑性材料由供丝机构送至喷头，并在碰头加热至熔融状态，然后杯选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后形成了截面轮廓。一层成形完成后，喷头上升一个截面层高度，再进行第二层的涂覆，如此循环，最终形成三维产品。

FDM工作原理3D打印机的应用领域33D打印机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。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，这样可以方便地验证设计人员的设计思想和产品结构的合理性、可装配性、美观性，发现设计中的问题可及时修改。目前，3D打印技术已在工业造型、机械制造、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。并且随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展。工业产品极大降低产品研发创新成本、缩短创新研发周期，提高新产品投产的一次成功率

：由于简化或省略了工艺准备、试验等环节，产品数字化设计、制造、分析高度一体化，显著缩短新产品开发定型周期，降低成本，实现同步并行工程的实施。设计试验工艺准备制造缩短周期设计工艺准备制造六缸发动机缸盖传统砂型铸造工装模具设计制造周期长达5个月，3D打印只需一周便可制成。机械制造工业产品能制造出传统工艺无法加工的零部件、解决常规机械加工或手工无法解决的问题，极大增强了工艺实现能力3D打印突破了结构几何约束，能够制造出传统方法无法加工的非常规结构特征，这种工艺能力对于实现零部件轻量化、优化性能有极其重要的意义。航空发动机的复杂关键零部件工业：3D打印与传统铸造工艺结合，实现航空航天、汽车、国防等领域大型复杂异形关键零部件件的快速制造，实现新产品的快速低成本开发。3D打印技术加速航天航空、汽车等领域关键零部件的快速开发与制造，提高相关领域的创新能力与水平，甚至将来，远航过程中零部件维修可以实现自给自足。极限环境按需制造太空3D打印美国NASA启动太空3D打印项目。2010年8月成立“MadeinSpace”；2011年春季建立3D打印实验室；、2011年夏季NASA宇航局飞行项目通过亚轨道飞行计划；2011年7月-9月微重力实验；2011年12-2013年2月进行3个阶段的设计、制造项目，2014年将3D打印设备送入太空；当前，材料、闭环控制系统、其他增材制造技术的研发工业：3D打印直接成形复杂高性能金属功能零部件，直接应用在航天航空、汽车等领域。美国AeroMet公司使用激光成形技术制造的次承力结构件在F/A-18战斗机上实现了装机验证。建筑“打印”的建筑物模型效果在建筑领域的应用：可“打印”固体建筑的3D打印机一名行人从3D打印的建筑物前经过个性和创意家具设计及家具模型打印日前，在法国巴黎举行的创客展示集会“制汇节”上，一家初创公司Drawn展示出了其自主研发的家具3D打印机和一些色彩独特的家具。教育教学鞋业制造首饰珠宝文化创意：制造形状复杂、彩色的工艺品，可实现文物的复制以及创新的设计，还有影视道具的设计制作。3D打印制造的“火龙”工艺品栩栩如生的彩色金刚鹦鹉文物复制（西汉长裙女佣）服装医学医疗：研究直接细胞直接打印技术，制造出血管、肝脏等软组织。人像模型富士3D照片打印机在照片冲印领域的应用：3D打印机打印出B超显示胎儿的模样在照片冲印领域的应用：食物食：用3D打印机制造巧克力、肉类艺术行业应用家电：各种家电产品的外形与结构设计，装配试验与功能验证，市场宣传，模具制造。通讯产品：产品外形与结构设计，装配试验，功能验证，模具制造。航空、航天：特殊零件的直接制造，叶轮、涡轮、叶片的试制，发动机的试制、装配试验。轻工业：各种产品的设计、验证、装配，市场宣传，玩具、鞋类模具的快速制造。国防：各种武器零部件的设计、装配、试制，特殊零件的直接制作，遥感信息的模型制作。3D打印流程43D打印流程首先要有三维模型数据，三维模型数据的获得方式简单来讲有三种。通过三维软件建模获得。通过扫描仪扫描实物获得其模型数据。通过拍照的方式拍取实物多角度照片，然后通过电脑相关软件将照片数据转化成模型数据。通过电脑和3D打印机连接，选择相应耗材，3D打印机接受到指令开始打印模型。3D建模软件切片控制打印三维建模常见的3D设计软件，均可用来建模，如：3DMAX，MAYA，C4D等是基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。SolidWorks，是专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品，我们主要学习2014版。AutoCAD，是自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计，2007版是所有加工行业通用版。Solidworks、UG、Pro/Engineer是CAD/CAM/CAE一体化的最常用工业三维建模软件。切片软件切片软件，用来将三维模型分解到层，控制打印机进行打印，如：CuraEngine原本是在Cura3D打印机控制软件中自带的切片功能，它能高速切片，是很多3D打印机爱好者喜欢的切片软件，用Cura进行切片，然后再把G-code导入3D打印设备进行打印。Simplify3D等软件我们学校选用的打印机有极光尔沃，筑城，创想三维等品牌打印机。机器功能强大，实现断点续打，兼容所有的FDM机型，集各