上课文件-3D打印技术介绍.ppt

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1、3D 打印技术,内容提要,1、3D打印的起源2、什么是3D打印3、关于3D打印机4、3D打印的优势5、3D打印应用领域6、3D打印的流程7、课堂练习,3D打印的起源,1、3D打印的起源,关于 3D 打印技术的理念，我们要穿越回 19 世纪美国。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。,3D打印的起源,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 8

2、0 年代技术才得到了实现。其学名为“快速成形”3D打印是科技融合体模型中最新的高“维度”的体现之一，中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。,2、什么是3D打印,什么是3D打印,3D 打印技术（3D Printing）有很多个称呼，学术上称之为快速成型技术(Rapid Prototyping Manufacturing，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（Additive Manufacturing，简称 AM）。快速成形是一种基于离散堆积成形思想的数字化成形技术；是CAD、数控技术、激光技术以及材料科学与工程的技术集成。

3、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。,什么是3D打印,简单来讲：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。,视频一,什么是3D打印技术,3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。6 3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀

4、金、橡胶类材料。,3、关于3D打印机,什么是3D打印机,三维立体打印机是一种连接电脑并把电脑中的信息输出的设备（工作方式与喷墨打印机有些类似）；不同的是三维立体打印机输出的是真实的物体模型。（而传统的打印机只能输出到纸张等平面上）三维立体打印是一种由CAD（计算机辅助设计）数据通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型的技术。这一成型过程不再需要传统的刀具、夹具和机床就可以打造出任意形状。它可以自动、快速、直接和精确地将计算机中的设计转化为模型，甚至直接制造零件或模具，从而有效的缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本。,3D打印机的分类,目前国内还没有一个明确的 3D 打印机分类标准，但是

5、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。,个人级3D打印机,国内各大电商网站上销售的个人 3D 打印机为例，大部分国产的 3D 打印机都是基于国外开源计术延伸的，由于采用了开源技术，技术成本得到了很大的压缩因此售价在 3 千至 1万不等，十分有吸引力。国外进口的品牌个人 3D 打印机价格都在 2 万至 4 万之间。这类设备都属于熔丝堆积技术（FDM 技术为代表），设备打印材料都以 ABS 塑料或者 PLA塑料为主。主要满足个人用户生活中的使用要求，因此各项技术指标都并不突出，优点在于体积小巧，性价比高。,个人级3D打印机,市场上常用的塑料材料：聚乳酸（PLA）是一

6、种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。机械性能及物理性能良好。聚乳酸适用于熔化挤出成型，射出成型，吹膜成型，发泡成型及真空成型等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛。ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。,个人级3D打印机,打印ABS材料与打印PLA聚乳酸区別:打印PLA時气味为棉花糖气味，不像ABS那样刺鼻子的不良气味PLA可以在沒有加热床情况下打印大型零件模型而边角不会翘起。PLA加工温度是200，ABS在220以上PLA具有较低的收缩率，即使打印较大尺寸的模型时

7、也表现良好PLA具有较低的熔体强度，打印模型更容易塑形，表面光泽性优异，色彩艳丽PLA是晶体，ABS是一种非晶体。当你加热ABS时，会慢慢转换凝胶液体，不经过状态改变。PLA像冰冻的水一样，直接从固体到液体。因为没有相变，ABS不吸喷嘴的热能。部分PLA，使喷嘴堵塞的风险更大。如何判断材料是PLA还是ABS?从表面上很难判断,对比观察ABS呈亚光,而PLA很光亮.加热到195度,PLA可以顺畅挤出,ABS不可以.加热到220度,ABS可以顺畅挤出,.PLA会出现鼓起的气泡,甚至被碳化.碳化会堵住喷嘴,非常危险。,个人级3D打印机,视频二,专业级3D打印机,专业级的3D打印机，可供选择的成型技术

8、和耗材（塑料、尼龙、光敏树脂、高分子、金属粉末等）就要比个人 3D 打印机要丰富很多。设备结构和技术原理相比起来更先进自动化更高，应用软件的功能以及设备的稳定性也是个人3D打印机望尘莫及。这类设备售价都在十几万至上百万人民币。,视频三,工业级3D打印机,工业级的设备除了要满足材料上面的特殊性，制造大尺寸的物件等要求。更关键是物品制造后它需要符合一些列的特殊应用的标准，因为这类设备制造出来的物体是直接应用的。比如飞机制造中用到的钛合金材料，就需要对物件的刚性、任性、强度等等参数有一系列的要求。由于很多设备是根据需求定制的因此价格很难估量了。,全彩色打印机,这里说的彩色可不是几个简单的颜色没有过度

9、混合起来。能否支持彩色打印还是需要看3D 打印机所采用的技术是否在打印过程中给材料进行染色或者混色。目前实现彩色打印主要两种方式采用的 3D 打印技术是否有条件在打印过程中给材料染色。采用的 3D 打印技术是否支持多种耗材，不同颜色的耗材在打印的时候进行混色。,ZPrinter,ZPrinter 是整个 Z 公司产品系列中性价比最高的彩色 3D 打印机。ZPrinter 的特点 成型速度快，成型材料价格低，适合做桌面型的快速成型设备。成型过程不需要支撑，多余粉末的去除比较方便，特别适合于做内腔复杂的原型。,Mcor IRIS,Mcor IRIS 带来的 3D 顶级质量色彩和最真实的细节表现，如

10、同 2D 照片般清晰真实。而且 Mcor IRIS 制作的模型质地坚韧、环保，操作过 程简单并且更适合办公室无尘无味的环保要求。可以适用于任何办公室和 学校环境，获得了快速模型设计专业人士和学生的一致好评。Mcor IRIS 的特点：真实色彩：展现 100 多万种不同颜色、5750 x1440 x508 分辨率；提供与实物高度一致色彩；适用于办公室环境并且使用简单，制作原料安全，制作过程噪音低；无气味，不产生有毒物质；经济实用：耗材容易获取，价格便宜。,视频四（2个视频）,4、3D打印机的优势,3D打印的优势,就目前的发展情况来分析，3D 打印机并不适合用来大批量生产，与传统制造模式相比，它的

11、优越性在于可以短时间内快速的完成用户需求的小批量定制化物件，降低新产品开发研制的成本和投资风险，缩短了新产品研制和投放市场的周期。简单来讲：发明者、设计师、工程师可以几个小时迅速制作一个展示样品,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。,5、3D打印应用领域,3D

12、打印应用领域,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。,3D打印应用领域,人像模型,3D打印应用领域,工业模型,3D打印应用领域,制作业模型,3D打印应用领域,首饰珠宝,3D打印应用领域,工业产品,3D打印应用领域,建筑,3D打印应用领域,服装,3D打印应用领域,医学,3D打印应用领域,食物,3D打印应用领域,艺术,医疗行业,医疗行业（尤其是修复性医学领域）个性定制化需求显着，鲜有标准的量化生产，而个性化、小批量和高精度恰是3D打印技术的优势所在。

13、无生命的假肢位于阶梯的底层；中间是简单的活性组织，如骨与软骨；简单组织之上将是静脉和皮肤；最靠近阶梯顶层的将是复杂且关键的器官，如心脏、肝脏和大脑；而生命阶梯的顶层将是完整的生命单位。,3D生物打印的肾脏内部血管组织,刘忠军教授将3D打印内植物用于脊柱外科手术,3D打印的假肢,5、3D打印流程,3D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。1、通过三维软件建模获得。2、通过扫描仪扫描实物获得其模型数据。3、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。,三维建模,扫描仪,图像生成模型,图像生成模型,视频五,课堂练习,手机模型,