《d打印技术的由来》课件

3D打印技术的由来3D打印技术，又称增材制造，是一种将数字模型转化为物理对象的制造技术。它起源于20世纪80年代，由美国工程师查尔斯·惠勒·戴尔·胡尔发明。3D打印技术的定义增材制造3D打印是一种通过逐层添加材料，最终构建三维实体模型的技术，也被称为增材制造。数字模型3D打印过程通常始于使用计算机辅助设计(CAD)软件创建对象的数字模型。层层叠加3D打印机按照数字模型的指令，逐层添加材料，最终形成完整的实体模型。广泛应用3D打印技术已广泛应用于工业制造、医疗健康、建筑设计、教育科研、艺术创意等领域。3D打印技术的发展历程12000年后3D打印技术进入快速发展阶段，应用领域不断扩展，市场规模迅速扩大。21990年代3D打印技术开始应用于工业制造，如模具制造、原型设计等。31980年代3D打印技术起源，出现第一台3D打印机，并开始进行技术研究和探索。3D打印技术的发展历程大致可以分为三个阶段:起源阶段、发展阶段、爆发阶段。3D打印技术在过去几十年中取得了巨大的进步，并将在未来继续发展，为人类社会带来更多改变。1980年代:3D打印技术的起源1980年代是3D打印技术的萌芽阶段，这一时期主要围绕着快速成型技术展开研究。1981年H.K.博士在麻省理工学院提出基于层叠制造的快速成型概念1984年查尔斯·惠勒在3DSystems公司注册了第一个立体光刻(SLA)专利1986年:SLA第一台3D打印机诞生1986年，美国3DSystems公司研制出世界上第一台光固化成型(SLA)3D打印机，名为“SLA-1”。这台机器采用紫外线光固化技术，将液态光敏树脂材料层层固化，从而构建出三维实体模型。SLA技术的出现标志着3D打印技术的正式诞生，为后续技术的快速发展奠定了基础。1988年:FDM3D打印技术出现FDM3D打印技术，即熔融沉积成型技术，是使用热塑性材料进行3D打印的一种方法。通过将塑料丝材加热至熔融状态，然后通过喷嘴挤出，层层堆叠，最终形成三维模型。1990年代:3D打印技术的稳步发展1应用领域扩展3D打印技术开始应用于医疗、航空、汽车等行业。2打印机种类增加SLS、FDM等新的3D打印技术出现，打印机种类更加多样化。3打印精度提升3D打印技术的精度不断提高，可以制造出更精密的零件。4研究投入增加许多大学和研究机构投入资源进行3D打印技术的研究和开发。1990年代是3D打印技术稳步发展的重要阶段，应用领域不断扩展，技术不断完善，为其后来的爆发式增长奠定了基础。2000年后:3D打印技术的爆发增长技术进步2000年以后，3D打印技术取得了重大突破，包括精度提高、速度加快和材料多样化。成本下降3D打印机的价格大幅下降，使这项技术更容易被个人和小型企业所接受。应用扩展3D打印技术的应用领域不断扩展，从工业制造到医疗健康、教育和艺术创意。市场规模扩大3D打印市场规模迅速增长，全球众多企业纷纷投入3D打印技术的研究和应用。3D打印技术的原理分层制造3D打印机通过逐层叠加材料，将设计图转换为实体模型。数字模型设计软件创建的3D模型，包含了打印对象的几何信息。材料挤出打印机将材料加热融化，通过喷嘴挤出，逐层堆积成型。光固化利用紫外线照射，使液态树脂固化成型，常用在SLA打印技术中。3D打印的基本工作流程1模型设计首先，使用3D建模软件设计并创建所需的模型，可以是复杂的设计，也可以是简单的图形。2切片处理将3D模型转化成打印机可以理解的切片数据，每个切片代表一个层级，包含打印路径和材料信息。3打印过程根据切片数据，3D打印机逐层打印材料，层层叠加形成最终的三维实体。4后处理打印完成后，需要对打印件进行后处理，例如去除支撑结构、打磨抛光等，以获得最终的产品。3D扫描技术原理3D扫描仪通过发射激光或结构光，测量物体表面点的三维坐标，并将这些坐标数据转换为三维模型。常用的3D扫描技术包括结构光扫描、激光三角测量、时间飞行法等。应用3D扫描技术广泛应用于工业设计、医疗健康、文物保护、建筑设计等领域。例如，在工业设计中，3D扫描可以帮助设计师快速获取产品模型，进行产品设计和优化。优势3D扫描技术能够快速、准确地获取物体的三维模型，无需人工建模，提高效率。同时，3D扫描可以还原物体的真实形状和细节，为后续设计和制造提供更准确的参考。3D建模软件11.3D建模软件3D建模软件是创建和编辑3D模型的工具。常见软件包括AutodeskMaya、Blender、3dsMax等。22.3D模型3D模型是用于3D打印的数字模型。3D建模软件用于创建和编辑3D模型，并最终生成用于打印的STL文件。33.STL文件STL文件是3D打印机使用的标准文件格式，包含3D模型的几何信息。44.3D打印通过3D打印机将STL文件转换成物理模型，最终输出3D打印产品。3D打印机种类熔融沉积成型技术(FDM)材料加热融化，层层堆积成型，成本低，易操作，适合制作原型和简单模型。光固化成型技术(SLA)使用光敏树脂材料，通过紫外线照射固化成型，精度高，表面光滑，适用于精细模型和珠宝制作。选择性激光烧结技术(SLS)粉末材料在激光照射下熔融烧结成型，强度高，耐热性好，适合制作复杂模型和功能性部件。喷墨3D打印技术(MJP)利用喷墨技术将液态材料喷射到平台上，逐层堆叠成型，适合制作色彩丰富的模型和个性化产品。光固化成型技术(SLA)原理SLA技术使用紫外线光固化液体光敏树脂，逐层构建三维物体。树脂在紫外线照射下发生化学反应，固化成型。通过精确控制光束路径，实现精细的物体结构。特点高精度，表面光滑细节表现力强适合制作模型、原型应用于医疗、珠宝等领域优势SLA技术制造的物体具有高精度、光滑表面，能够清晰展现模型细节。该技术应用范围广泛，可用于制作各种模型、原型，满足不同行业需求。局限性SLA技术对打印环境要求较高，需要控制温度和湿度。打印成本相对较高，且打印速度相对较慢。熔融沉积成型技术(FDM)1材料挤出FDM使用热塑性塑料线材，通过加热熔化，然后挤出到打印平台上。2分层堆积逐层堆叠挤出的塑料，形成三维模型，层与层之间融合。3广泛应用FDM因其价格低廉、操作简便，被广泛应用于原型设计、教育和工业生产。选择性激光烧结技术(SLS)粉末材料SLS使用热塑性粉末材料，通过激光熔化粉末层来构建三维物体。激光烧结激光束扫描粉末床，使粉末材料局部熔化，层层堆积形成物体。强度高SLS制造的零件具有高强度、高韧性和耐高温的特性。复杂结构SLS可以制造具有复杂几何形状和内部结构的零件。喷墨3D打印技术(MJP)喷墨3D打印技术喷墨3D打印技术利用喷墨打印机，将绑定剂喷到粉末材料层上，然后固化材料，构建三维模型。特点MJP具有精度高、材料种类多、颜色丰富、打印速度快的优势。应用适用于原型制造、珠宝设计、医疗模型等领域。3D打印的应用领域1工业制造3D打印在工业制造中应用广泛，包括原型设计、定制化生产、模具制造等。3D打印可以帮助企业快速制造出各种零件，提高效率，降低成本。2医疗健康3D打印技术在医疗健康领域有着广阔的应用前景，包括假肢制造、生物打印、医疗器械制造等。3D打印可以帮助医生为患者定制个性化的医疗解决方案。3建筑设计3D打印技术在建筑设计领域也有着重要的应用，包括模型制作、建筑构件制造等。3D打印可以帮助建筑师快速建造出各种复杂的建筑结构。工业制造汽车制造3D打印可以用于制造汽车原型，降低生产成本和周期。航空航天3D打印可以制造复杂形状的飞机零件，例如发动机叶片和机身部件。机器人制造3D打印可以制造轻质、坚固的机器人零件，提升机器人性能。医疗健康医疗器械3D打印技术在医疗器械制造中发挥着重要作用，可用于定制义肢、假牙和手术导板等，为患者提供更加精准和个性化的治疗。药物研发3D打印技术可以用于药物开发，通过构建人体器官模型，帮助研究人员更好地理解药物的作用机理和安全性。组织工程3D打印技术在组织工程方面取得了突破性进展，可以利用生物材料和细胞制造出人工器官，为患者提供新的治疗方案。康复护理3D打印技术可以制造出更轻便、更舒适的医疗器械，为患者提供更好的康复护理服务。建筑设计定制化建筑3D打印技术可以根据客户的个性化需求，创造出独特且符合人体工程学的建筑结构。结构创新3D打印可以实现复杂几何形状的建筑结构，提升建筑效率，并降低建造成本。可持续发展3D打印减少了建筑材料浪费，有助于实现绿色建筑和可持续发展目标。教育科研教学应用3D打印技术帮助学生直观地理解理论知识，设计和制作模型，提高学习兴趣。科研创新研究人员可利用3D打印制造原型和实验设备，加速科研项目进度，推动科技进步。图书馆资源3D打印为图书馆提供新的资源形式，帮助学生获取更丰富的学习素材和研究工具。艺术创意雕塑3D打印技术允许艺术家创作出具有复杂几何形状的雕塑，这些雕塑无法通过传统雕刻方法实现。珠宝设计设计师们可以创建定制珠宝，并使用3D打印来快速制作原型，以便在生产前进行测试和修改。建筑模型3D打印可以创建详细的建筑模型，以帮助建筑师和设计师进行设计和规划。时尚3D打印正在改变服装行业，设计师们正在使用3D打印技术来制作定制服装和配饰。3D打印的优势与局限性优势快速制造个性化设计低成本材料选择广泛环保局限性打印精度有限打印速度较慢维护成本高应用领域受限快速制造缩短产品开发周期3D打印技术可以快速制作原型，简化产品设计和迭代过程，加速产品开发。个性化定制生产根据客户需求定制设计和生产，满足个性化需求，提升产品竞争力。满足小批量生产需求适用于小批量定制产品，降低生产成本，提高生产效率，满足市场快速变化的需求。个性化设计满足个性需求3D打印技术可以根据用户的个性化需求，定制设计独特的物品，满足他们的个性化需求，例如定制珠宝、个性化家居用品等。无限创意空间用户可以根据自己的想法，设计各种形状和样式的产品，摆脱传统制造的限制，实现个性化创意。独特定制服务3D打印技术的出现，为用户提供了独特的定制服务，他们可以根据自己的需求，定制属于自己的专属产品，例如定制模型、定制玩具等。材料选择有限有限的材料选择目前3D打印可用的材料种类有限，主要包括塑料、金属、陶瓷等。特殊材料的限制某些特殊材料，如复合材料、生物材料等，目前尚未实现3D打印。打印成本较高材料成本3D打印使用各种材料，有些材料价格昂贵，如金属和特殊塑料。设备成本3D打印设备价格差异很大，高端设备非常昂贵，例如工业级3D打印机。打印时间成本复杂模型的打印时间较长，这会增加人力成本和能源消耗。未来3D打印技术的发展趋势1打印精度的提升更高分辨率和更细致的细节2材料种类的丰富新型材料，如纳米材料、生物材料和可降解材料3打印速度的加快提高生产效率，降低成本4应用领域的拓展食品、服装、医疗器械等更多领域打印精度的提升层厚减小3D打印精度主要取决于层厚。层厚越小，打印出的模型越精细，表面越光滑。打印头精度打印头的精度决定了打印路径的精确度，从而影响模型的尺寸精度和表面质量。材料性能材料的流动性、收缩率等因素都会影响打印精度。新型材料的开发有助于提升打印精度。控制系统先进的控制系统可以实现更精准的运动控制和温度控制，进一步提升打印精度。材料种类的丰富金属材料3D打印技术已能处理多种金属材料，如不锈钢、铝合金、钛合金等。塑料材料3D打印技术支持多种塑料材料，包括ABS、PLA、尼龙等。陶瓷材料陶瓷材料的3D打印技术已开始应用于医疗器械、航空航天等领域。复合材料3D打印技术正在探索更多新型复合材料的打印应用，如碳纤维增强塑料。打印速度的加快技术进步3D打印技术不断创新，例如多喷头技术、高速激光扫描技术等，有效提升了打印速度。材料优化新材料的开发，例如快速固化树脂，能缩短打印时间。新型材料的应用也带来了更快的打印速度。设备升级3D打印设备不断升级，更高的功率、更强大的硬件配置，以及更精密的控制系统，都显著提升了打印效率