《产品模型制作》课件-2.3D打印技术认知-3D打印技术概述

2021PRODUCTDESIGN产品模型制作3D打印技术认知——3D打印技术概述3D打印技术介绍3D打印技术的发展历程及趋势3D打印原理、工艺及特点123PrototypeConcept,Application&Skill43D打印技术的应用领域课程目标01知识目标1、了解3D打印技术的发展历程2、掌握3D打印技术的原理、工艺、特点3、了解3D打印技术的应用02技能目标1、能够掌握3D打印的基本原理2、能够熟悉3D打印的工艺3、能够熟悉常见的3D打印设备03素养目标1、了解3D打印发展历程及发展趋势2、了解我国3D打印技术的应用情况3D打印又可称为增材制造，是一种综合了计算机、材料、机械、控制及软件等多学科知识的先进制造技术。一、什么是3D打印技术3D打印应用领域非常广泛，已逐渐成为产品快速制造、个性化制造强有力的手段。二、3D打印技术的发展历程查尔斯·赫尔开发了第一台商业3D印刷机198619911995200520082012Helisys推出第一台叠层法快速成型（LOM）系统1995年，ZCorp开始开发基于3DP技术的打印机ZCorp公司推出世界上第一台高精度彩色3D打印机第一款开源的桌面级3D打印机发布中国成为世界上唯一掌握大型结构关键件激光成型的国家。三、3D打印技术的发展趋势未来的3D打印将朝着复杂先进的机械零部件的制造、工艺改进

、数据处理技术的优化、专用3D打印设备的开发、材料的系列化与标准化方向发展，以进一步拓展3D打印技术在新领域的应用。3D打印技术与传统加工制造方法不同，它是通过将三维数据模型按一定的方式进行离散，将其转变成可加工的离散面、离散线、离散点。然后采用多种物理或化学方式，如熔融、烧结、粘结等，将这些离散面、线、点逐层堆积，最终形成实体模型或产品，因此也称为增材制造（MaterialIncreasingManufacturing，MIM）或分层制造技术（LayeredManufacturingTechnology，LMT）。四、3D打印基本原理3D打印技术就是利用三维CAD的数据，通过3D打印机，将一层层的材料堆积成实体原型。四、3D打印基本原理CAD文件STL文件模型切片片层轮廓打印成型实体模型3D打印技术的工艺过程一般都包括三维模型的建立、3D打印前处理、实体叠加打印成型及后处理四个步骤。五、3D打印的工艺流程五、3D打印的工艺流程1.产品三维模型的构建

首先要构建三维CAD模型，该三维CAD模型可以利用计算机辅助设计软件（如Pro/E，UG，Solidworks，I-DEAS等）通过构造性立体几何表达法、边界表达法、参量表达法等方法直接构建，也可以将已有产品的二维图样进行转换而形成三维模型，或对产品实体进行激光扫描、CT断层扫描，得到点云数据，然后利用逆向工程的方法来构造三维模型。五、3D打印的工艺流程2.3D打印的前处理01三维模型的近似处理根据产品特性，加工前要对模型进行近似处理，输出STL格式文件02三维模型的分层处理根据模型的特征选择合适的加工方向，在成型高度方向上切割模型，提取截面的轮廓信息。三维模型的切片处理及截面层五、3D打印的工艺流程3.实体叠加成型根据切片处理的截面轮廓，在计算机控制下，相应的成型头（激光头或喷头）按各截面轮廓信息做扫描运动，在工作台上一层一层地将材料堆积在一起，各层材料通过交联或粘结固化后，最终得到成型件。五、3D打印的工艺流程4.成型制件的后处理

从打印设备里取出成型件，根据最终产品或模型表面的需求，对原型表面光整处理，对加支撑的部位进行打磨、修剪等后处理，以降低原型表面粗糙度，另外，对表面质量要求较高的原型还需进行进一步的如喷砂等后处理。六、3D打印技术特点（1）快速性通过STL文件，3D打印系统与CAD造型系统无缝连接，从模型到完成常只需几小时到几十小时。（2）高度集成化模型数据通过接口软件可以直接驱动3D打印设备的数控指令，打印设备根据数控指令完成原型件或零件的加工，实现了设计与制造的一体化。（3）与工件复杂度无关3D打印技术采用分层制造工艺，可以将复杂的三维实体离散成一系列层片加工，简化加工过程。（4）高度柔性3D打印系统仅需改变三维CAD模型，适当地调整和设置加工参数，即可完成不同类型的零件的加工制作，并且在成型过程中无需专用工具，成型过程具有极高的柔性。（5）自动化程度高3D打印是一种完全自动的成型过程，整个成型过程无需或较少干预就可完成。七、3D打印技术的应用领域1、机械制造

与传统模具制造相比，3D打印技术可以使模具制造的时间缩短，加快了产品的开发进度，迅速完成从设计到投产的转换。利用3D打印技术能够快速制造企业所需要的模具或设备，其制造周期一般为传统的数控切削方法的1/5到1/10，而成本仅为其1/3～1/5，且模具的复杂程度越高，效益就越显著。

汽车行业中，3D打印通常在安全性测试、造型创新设计等工作中使用。可以将一些非关键部件用3D打印的产品替代，不仅提高了生成效率，也降低了生产成本。七、3D打印技术的应用领域2、汽车制造目前，3D打印技术在国内的家电行业上得到了很大程度的普及与应用，许多家电企业走在了国内前列，如：广东的美的、科龙，春兰、小天鹅，海尔等，都先后采用3D打印技术来开发新产品，并收到了很好的效果。七、3D打印技术的应用领域3、家电行业（a)海尔公司制作的全球首台3D打印空调（b）吹风筒模型七、3D打印技术的应用领域4、航空航天领域主要用于展示模型、功能讲解演示模型以及单件产品的快速制造。七、3D打印技术的应用领域5、医学领域利用3D打印技术可以加工出内、外部三维结构完全仿真的生物模型，总体误差不超过0.1%，完全可以满足外科手术的需要并且克服了生理解剖标本的难度及道德伦理方面的困扰。借助3D打印技术加工出患者术区解剖结构模型，外科医生可以更直观地了解手术的状况并结合模型具体讨论复杂特殊病例、制定更合理的手术方案。七、3D打印技术的应用领域6、文化艺术领域利用3d扫描扫描文物利用扫描得到的点