三D打印公开课

13D打印魅力11/71传统生产方式——手工2优点：柔性灵活、富有艺术性缺点：可复制性低、效率低、个人主观印记显著

数千年来一直在延续，生命力依然旺盛2/71传统生产方式——机床3优点：数控加工准确度高、材料范围广缺点：加工不足多、一个工件可能需要各种机床先后加工才能交付、材料损耗多欧洲机床委员及德国机床制造商协会主席MartinKapp日前称，今年全世界机床消费量预计将到达史无前例681亿欧元3/714传统生产方式——模具优点：批量加工成本低、品质基本稳定缺点：制造模具本身成本高、柔性差塑料制品90%以上由模具成型，我国塑料制品靠近6000万吨，而且年增加在15%～20%。4/715先进制造方式——3D打印5/713D打印（英语：3Dprinting），属于快速成型技术一个，它是一个数字模型文件为基础，利用粉末状金属或塑料等材料，经过逐层堆叠累积方式来结构物体技术（即“增材制造”）。能够准确地将设计思想转变为含有一定功效原型或直接制造零件。当前国内传媒界习惯把快速成型技术叫做“3D打印”或者“三维打印”。学术界则习惯称为“增材制造”或“增量制造”。什么是3D打印66/7173D打印机是一个高效、准确数字信息输出工具。复杂结构产品；小批量或个性化定制简单结构产品；大规模生产不擅长：擅长：3D打印机不可能完全取代其它制造工具/设备，而会和现有制造工具结合应用，创造出更丰富产品类别。3D打印魅力7/713D打印魅力83D打印技术应用，将推进我们设计制造方式进行优化：制造主导的设计设计驱动的制造依据性能/功效要求进行设计，尽可能忽略制造工艺限制依据制造工艺条件（限制）进行设计ChrisAnderson（前《连线》杂志总编辑）:”3D打印机赋予了每一个普通人创新能力。3D打印机不是一场技术革命，而是一场社会革命，它赋予个人制造自己产品能力，这确实是一场革命。”8/713D打印魅力9ChrisAnderson:”3D打印机赋予了每一个普通人创新能力。3D打印机不是一场技术革命，而是一场社会革命，它赋予个人制造自己产品能力，这确实是一场革命。”9/713D打印魅力103D打印含有材料利用率高、小批量生产复杂结构物件等优点。快速打样产品试错周期短加快新产品上市设计保密更加灵活、高效产品利润率提升（Halfthetime,halfthecost.）高新产品开发成本低产品附加值高企业更愿意为创新投入，转型升级驶入快车道国家实业兴国、比肩欧美的目标实现10/71连续升温关注度1111/71连续升温关注度12

年3月9日，奥巴马宣告了重振美国制造业计划，提出“再工业化”，意在夺回美国制造业在世界优势。“再工业化”不是原有工业化重复，而是以“人工智能+机器人+数字制造技术”打败“中国制造”。4月17日选择了第一个技术——3D打印，后于8月16日成立了国家增材制造创新研究院。政府投资3000万美元，企业投资4500万美元，主要由联邦政府负责管理和组建，是一个产学研结合机构。

之后，奥巴马曾屡次在公开演讲中提及3D打印技术主要意义。12/71连续升温关注度13英国有专门商业、创新和技能部（BIS）和技术战略委员会（TSB），是主导先进制造业发展主要部门。欧盟委员会年3月公布：《欧洲战略》。

年6月日本内阁经过《新增加战略》一起，规划了日本经济从年到年调整路径，其中包含了对于先进制造业发展思绪和支持政策。

年6月底，李克强总经理提倡——中央电视台、新华社、人民日报，在3D打印技术宣传和提倡上做出表率。

年8月，习近平总书记：3D打印技术很主要需抓紧产业化。13/713D打印战略意义14我国作为制造业大国，转型升级压力凸显，各种成本增加，倒逼我们去寻求能够帮助我们打造“制造强国”、设计创新有效路径与工具。消费行为转变也要求我们改变产品制造模式，从少品种、大批量转向多品种、小批量个性化定制模式。新产品生命周期越来越短，研发生产效率、成本与品质更为制胜关键。3D打印还符合节能环境保护、降低浪费可连续发展之路。不进步就是落后，没能赶上第一次和第二次工业革命，我们不能错过第三次。14/71为何3D打印还未普及153D打印机材料种类还不够多3D打印缺乏行业标准相关配套不足：软件、材料、零部件、售后维护等最大问题还是设计师们对3D打印认识还不充分，没能利用这种先进制造方式来提升设计附加值，尤其是在我国15/7123D打印机起源与发展1616/713D打印机起源1979年，东京大学中川威雄教授利用分层技术制造了金属冲裁模、成形模和注塑模。CharlesW.Hull在UVP资助下，完成了第1个RP系统StereolithographyApparatus（SLA），并于1986年取得专利17其实增材建造方式是自古有之，只是日本率先把这个概念引入到数字制造领域。17/71183D打印机发展历程18/71193D打印机发展历程19/71203D打印机发展历程20/713主流3D打印工艺与代表设备2121/713D打印机原理2222/71(selectedlaserSintering)选择激光性烧结工艺(fuseddepositionmodeling)融熔沉积工艺(three-dimensionalprinting)三维印刷工艺(laminatedobjectmanufacturing)

薄材叠层制造工艺成型工艺

(stereolithographyapparatus)光固化成型工艺较为成熟SLASLSFDM3DPLOM2323/71SLA工作原理图24SLA技术原理：激光直接打在树脂上，让打到树脂凝固。打到地方就成型了，未打到地方还是液态树脂。SLA激光光固化24/71SLA光固化成型工艺:SLA工艺成型样件成形材料：液态光敏树脂；

--制件性能：相当于工程塑料或蜡模；

--主要用途：高精度塑料件、铸造用蜡模、样件或模型2525/71SLA光固化成型工艺-优势与劣势:SLA工艺成型样件优势：1、表面质量很好2、成型精度较高,精度在0.1-0.3mm之间3、系统分辨率较高。劣势：1、SLA系统造价高昂,使用和维护成本过高。

2、SLA系统是要对液体进行操作精密设备，对工作环境要求苛刻。

3、成型件多为树脂类，强度,刚度,耐热性有限,不利于长时间保留。

4、立体光固化成型技术被单一企业所垄断.2626/71SLA代表设备:SLA工艺代表设备27600*600*400mm成型空间1500*750*550mm成型空间27/71SLS工作原理图28激光粉末烧结成型：激光直接打在粉末上，让粉末瞬间融化瞬间凝固。烧到地方就成型了，未烧到地方还是粉末。成型材料和成型件物理性能很好，持久耐用。SLS激光粉末烧结成型28/71SLS选择性激光烧结成型工艺:SLS工艺成型样件--成形材料：粉末；

--制件性能：相当于工程塑料、蜡模、砂型；

--主要用途：样件或模型，金属件。2929/71SLS选择性激光烧结成型工艺:SLS工艺成型样件SLS优点；1、可采取各种材料。2、制造工艺比较简单。3、高精度。普通能够到达工件整体范围内±(0.05～2.5)mm公差。当粉末粒径为0.1mm以下时，成型后原型精度可达±0.1mm。4、材料利用率高，价格廉价，成本低。5、无需支撑结构。3030/71SLS代表设备:SLS工艺代表设备31金属粉末3D打印机尼龙粉末3D打印机31/713DP工艺成型原理32全彩色3D打印：先铺一薄层粉末材料，然后利用喷嘴选择性地在粉层表面喷射粘接剂，将粉末材料粘接在一起形成实体层，逐层粘接，最终形成三维零件。全彩色粉末材料粘接成型32/713DP三维印刷工艺:3DP工艺成型原理该技术由美国麻省理工大学EmanualSachs教授创造于1993年，工作原理类似于喷墨打印机。--成形材料：粉末。

--制件性能：相当于工程塑料、蜡模、砂型；

--主要用途：样件或模型，彩色件。3333/713DP三维印刷工艺:3DP工艺成型样件优点：1、速度快；2、适合制造复杂形状零件；3、可用与制造复合材料或非均匀材料零件；4、适合制造小批量零件；5、可打印彩色模型

缺点：1、成形件强度较低，只能做概念型使用，而不能做功效性试验；2、零件易变性甚至出现裂纹；3、表面粗糙

3434/713DP工艺代表设备353DP三维印刷工艺:35/71FDM工艺成型原理36熔融挤出成型：将材料瞬间融化了，挤压出来进行堆积，瞬间凝固，就堆积出实物来。熔融挤出成型36/71FDM熔融挤压成型:FDM工艺成型原理是一个不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材（如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等）加热熔化进而堆积成型方法。

--成形材料：固体丝状工程塑料；

--制件性能：相当于工程塑料或蜡模；

--主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。3737/71FDM熔融挤压成型:FDM工艺成型样品优点：1、结构原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全。2、材料性能是主要优点，ABS原型强度能够到达注塑零件1/3。3、能够成型任意复杂程度零件。4、原材料利用率高，且材料寿命长，以材料卷形式提供，易于搬运和快速更换。5、支撑去除简单，无需化学清洗，分离轻易。6、多用于概念设计三维打印机对原型精度和物理化学特征要求不高，廉价价格是其能否推广开来决定性原因。缺点：1、成型精度较低，成型件表面有较显著条纹；2、需要设计与制作支撑结构；3、成型速度相对较慢

3838/71FDM工艺代表设备39FDM熔融挤压成型:39/71FDM工艺样品40FDM熔融挤压成型:40/71FDM工艺样品41FDM熔融挤压成型:41/71FDM工艺样品42FDM熔融挤压成型:42/71FDM工艺样品43FDM熔融挤压成型:43/71FDM工艺样品44FDM熔融挤压成型:44/71FDM工艺样品45FDM熔融挤压成型:45/71FDM工艺样品46FDM熔融挤压成型:46/71LOM工艺成型原理47箔材叠层实体制作工艺依据三维CAD模型每个截面轮廓线，在计算机控制下，激光切割系统对箔材沿轮廓线将工作台上纸割出轮廓线，然后由热压机构将一层层纸压紧并粘合在一起。取出，将多出废料小块剔除，最终取得三维产品。47/71LOM工艺成型原理又称为分层实体制造。--成形材料：涂敷有热敏胶纤维纸/PVC薄膜；

--制件性能：相当于高级木材；

--主要用途：快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。48LOM箔材叠层实体制作工艺:48/71LOM箔材叠层实体制作工艺:LOM工艺成型样件优势：1、成型速度较快，因为只需要使激光束沿着物体轮廓进行切割，无需扫描整个断面，所以成型速度很快，因而惯用于加工内部结构简单大型零件。2、无需设计和构建支撑结构。3、工艺过程中不存在材料相变，所以不易引发翘曲变形。劣势：1、难以构建形状精细、多曲面零件，仅限于结构简单零件。2、废料去除困难。3、因为材料质地原因，加工原型件抗拉性能和弹性不高；4、易吸湿膨胀，需进行表面防潮处理；4949/71LOM工艺代表设备50LOM箔材叠层实体制作工艺:50/7143D打印时代，你准备好了吗5151/71523D打印突破了制造与服务界限，物流形态会发生改变，数字化技术作为技能趋于普及，智慧（知识产权保护）在这一轮革命中将占据优势。杰里米·里夫金以3D打印为标志第三次工业革命52/7153DIY制造业、DIY设计、DIY工厂、DIY生物学开源硬件、开源软件、开源小区、开源创新创客四个桌面工厂：3D打印机、数控机器、激光切割机、3D扫描仪工厂概念将悄然改变，云工厂出现制造业经济由大规模工业重塑为以前设计商店手工匠人模式，是数字制造和个人制造结合

3D打印在小批量生产、个性化定制生产、创意领域上胜出，大批量生产仍是传统生产模式3D打印时代特点53/7154新设计制造流程图54/71553D打印，已经无处不在55/71小型3D打印机的普及个人打印机的销售量与日俱增全球600～700家创客空间几乎都拥有3D打印机制造企业的逐渐采用很多我们日常生活中在使用的东西，它们的研发过程中已经在采用3D打印技术，如汽车、家电、数码产品、服饰等生物医疗领域的进步齿科助听器骨科人造器官医疗设备、医疗器械教学领域的引进高校、科研院所：核心技术研究、产学研结合专业技术学校、金工训练：技能培训中小学：创新意识培养、动手能力训练全新商业模式的开拓工业设计与3D打印服务中心在线打印服务平台3D模型交易平台3D照相馆食品打印563D打印与普通民众距离其实很近56/7157专业3D打印机个人3D打印机生产全流程可用3D打印57/7158交流和沟通用模型设计概念评定造型和匹配确实认安装验证功效/性能测试环境测试设计保密试验或教学用模型营销宣传和体验用样品快速模具工装和夹具直接数字化制造消费品包装建筑模型.玩具、动漫和游戏角色.消费电子航空航天应用终端产品.汽车试制和改装件.收藏品和装饰品.鞋模和运动装备验证品.快速模具、工装、夹具.熔模铸造蜡芯.金属牙齿制造；珠宝制造.应用领域58/7159应用领域59/7160应用领域60/7161应用领域61/7162应用领域62/7163应用领域63/7164应用领域64/713D打印我了来！6565/71第一步：准备一个可打印3D数据663D数据正向三维造