3D打印技术汇编.ppt

3D打印技术 机电工程学院 邓平 目录 1.概述 2.典型技术分析 3.打印材料的制备 4.总结 1.概述 3D打印技术的核心思想最早起源于19世纪末的美国，当时进行的是照相雕塑和地貌成型技术研究。到20世纪80年代中期已有雏形，1986年美国人Charles Hull发明了第一台 3D 打印机。3D打印这个名词也是由麻省理工学院在1995年创造的。 我国从1991年开始研究3D打印技术。90年代末期，大家开始研究金属材料快速成形技术，但难度很大。2000年前后，这些工艺从实验室研究逐步向工程化、产品化转化。 当时叫快速原型技术（RP），即开发样品之前的实物模型。现在也有叫快速成型技术，增材制造。但为便于公众接受，把这种新技术统称为 3D 打印。 2012年4月，英国《经济学人》刊文认为，3D打印技术将与其他数字化生产模式一起，推动第三次工业革命的实现。 背景 1.1 涵义及原理 3D打印技术是指由数字模型（CAD）直接驱动的，运用金属、塑料、陶瓷、树脂、蜡、纸、砂等可粘合材料，在快速成形设备里通过逐层叠加的方式来构造物理实体的技术。 什么是3D打印技术？ 3D打印技术 机械工程 控制工程 光学 热学 软件 材料科学 涉及领域 不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但都是基于离散堆积原理——分层制造，逐层叠加。 基本原理 基本流程 设计三维模型 把三维数字模型离散为面、线和点 再通过3D 打印设备分层堆积 三维的实物 1.2 组成 主要指3D打印机 3D打印设备 辅助设计人员制作产品的三维数字模型，并根据模型自动分析出打印的程序， 自动控制打印机和材料的操作。 设计与控制软件 原材料必须能够液化、粉末化、丝化，在打印完成后又能重新结合起来， 并具有合格的物理、 化学性能。 打印材料 3D打印机是3D打印的核心装备。它是一种利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。 3D打印机 3D打印机 喷射系统 成型环境子系统 数控系统 高精度机械系统 3D打印材料基本上可以分为高分子材料和金属材料两大类。高分子材料如光敏树脂、ABS、PC、尼龙粉、石膏粉、蜡等是打印主力材料；金属材料受工艺及自身特性局限，应用并不广泛。 打印材料 1.3 类型 3D打印有很多种工艺，如直接金属激光烧结（DMLS）、数字光处理（DLP）、熔丝制造(FFF）、融化压膜（MEM）、分层实体制造（LOM）、电子束熔化成型（EBM）、选择性热烧结（SHS）、粉末层3D打印（PP）等等。 3D 打印 工艺 分层实体制造LOM 立体光固造型SLA 选择性激光燃结SLS 熔融沉积成型FDM 打印紫外光照射固化的液体，精度可以达到每层厚度 (0.05～0.15) mm。 在高强度激光照射下将粉末材料烧结在一起形成物体截面。 将高温熔化成液态的材料通过喷嘴挤压出一个个很小的球状颗粒， 这些颗粒喷出后立刻固化并逐层形成物体。 用激光切割一个薄层，然后一层层叠加。 1.4 特点及适用场合 3D打印技术处理的是计算机模型，人们能设计出全新的形状而不用考虑制造上可能存在的局限性； 它无需机械加工或制造出任何磨具，就能直接从计算机图形数据中生成零件； 可缩短产品研制周期与加工流程，提高生产率； 可提高材料利用率，降低成本； 还可以通过不同的定制，满足人们个性化需求。 3D打印是以数字化、网络化为基础，以个性化、短流程为特征，实现直接制造、桌边制造和批量定制。 优点 适用场合 3D打印技术特别适用于单件小批量生产，形状复杂，多层嵌套和具有空腔结构的零件或物体的制造。 1.5 应用领域 近年来，3D打印技术发展迅速，在各领域都取得了长足发展，已成为现代模型模具和零部件制造的有效手段。目前主要应用于汽车、航天军工、家电、船舶、医疗、影视、食品、创意等领域。 2011年，英国科学家利用3D打印技术打印了一辆可以骑行的自行车，这辆尼龙自行车重量只有普通钢铝自行车的1/3，但坚固度毫不逊色。 2011年底，英国南安普顿大学打印了一架翼展2米、最高时速可达160公里的无人驾驶小飞机。 苏格兰科学家使用人类细胞打印出了世界上第一个人造肝脏组织。 西北工业大学凝固技术国家重点试验室可一次打印超过5m的钛合金飞机部件,2014年投产的国产客机C919制造翼梁。 歼-15主承力整体框等很多部件就是钛合金和M100钢3D打印的，目前中国先进战斗机上3D打印部件所占比例已超20%。 国产客机C919制造翼梁 歼15战斗机 巧克力茶杯 2.典型技术分析 把材料用高温熔化成熔融状态，然后通过细小的喷嘴挤压并排列填充出一个截面，一