3D打印分层技术的方向与算法
3D打印成型工艺
3D打印成型工艺详解
根据3D打印的成型工艺类型，3D打印技术可以分为很多种，现在比 较成熟的主流快速成型技术有SLA、SLS、FDM、3DP、LOM等。
成型原理 高分子聚合反应
烧结和熔化
技术名称 激光立体光固化（Stereo Lithography Apparatus， SLA）
高分子打印技术（Polymer Printing） 高分子喷射技术（Polymer Jetting） 数字化光照加工技术（Digital Lighting Processing， DLP） 选择性激光烧结技术（Selective Laser Sintering， SLS） 选择性激光熔化技术（Selective Laser Melting， SLM） 电子束熔化技术（Electron Beam Melting， EBM）
3D打印成型原理
2 黏合叠层
另一个优点是，很多原材料都可以制成粉末的形态，比如尼龙、钢、青铜和钛等， 因此粉末材料应用的范围也更加广泛。但这种方法制造的物体表面往往不光滑、 多孔，也不能同时打印不同类型的粉末，粉末处理不当，还有爆炸的危险。SLS成 型是高温过程，产品“打印”完成后需要冷却，视打印层的尺寸和厚度不同，有 的物体甚至需要一整天的冷却时间。
3D打印成型工艺详解
三维打印技术（3DP）
3DP的原理和普通打印机非常相似，这 也是三维打印这一名称的由来。其最大 的特点是小型化和易操作性，适用于商 业、办公、科研和个人工作室等场合， 但缺点是精度和表面光洁度都较低。因 此在打印方式上的改进必不可少，例如 压电式三维打印类似于传统的二维喷墨 打印，可以打印超高精细度的样件，适 用于小型精细零件的快速成型，相对于 SLA，其设备更容易维护，产品表面质 量也较好。
3d打印技术分类
3d打印技术分类一、3D打印简介1.3D打印概念3D打印（3D Printing），三维打印，相对于传统减材加工制造技术，3D打印是增材制造，是快速成型技术的一种，是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或者塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
3D打印技术起源可以追溯到19世纪末的美国，学名为“快速成型技术气直到20世纪80年代才出现成熟的技术方案，面向企业级的用户。
今天，尤其是MakeBot系列以及REPRAP开源项目的出现，使得越来越多的爱好者积极参与到3D打印技术的发展和推广中。
传统喷墨打印机工作过程是通过计算机发出打印控制指令，喷墨打印机把计算机传送过来的文件，通过将一层墨水喷到纸的表面以形成一幅二维图像。
3D 打印也是这样，通过单击控制软件中的“打印”按钮，控制软件通过切片引擎完成一系列数字切片，然后将这些切片信息传送到3D打印机上，后者会逐层打印，然后堆叠起来，直到一个固态物体成型。
2.发展历史19世纪末，由于受到两次工业革命的刺激18~19世纪欧美国家的商品经济得到了飞速的发展，为了满足科研探索和产品设计的需求，快速成型技术从这一时期已经开始萌芽。
2012年4月，英国著名经济学杂志The Economist一篇关于第三次工业革命的封面文章全面地掀起了新一轮的3D打印浪潮，以编年史的形式简述了3D打印技术的发展历程：1892年，Blanther首次提出使用层叠成型方法制作地形图的构想。
1940年，Perera提出可以沿等高线轮廓切割硬纸板然后层叠成型制作3D地形图的方法。
1972年，Matsubara在纸板层叠技术的基础上首先提出使用光固化材料，光敏聚合树脂涂在耐火的颗粒上面，然后这些颗粒将被填充到叠层，加热后会生成与叠层对应的板层，光线有选择地投射到这个板层上将指定部分硬化，没有扫描的部分将会使用化学溶剂溶解掉，这样板层将会不断堆积直到最后形成一个立体模型，这样的方法适用于制作传统工艺难以加工的曲面。
3D打印(增材制造)技术简介
3D打印（增材制造）技术简介作者：刘亚斌来源：《科学与财富》2019年第03期摘要：本文主要讲述了3D打印技术的原理，对各种3D打印技术的介绍及行业技术方向发展。
关键词：3D打印；成型工艺；3D打印机做设计，看得见摸不着？直接开模风险大，设计不合理怎么办？一、原理与方法3D打印（3D printing），即增材制造，是快速成型一种。
它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
通常是采用数字技术材料打印机来实现的。
3D打印技术从狭义上来说主要是指增材成型技术，从成型工艺上看3D打印技术突破了传统成型方法通过快速自动成型系统与计算机数据模型结合，无需任何附加的传统模具制造和机械加工就能够制造出各种形状复杂的原型，这使得产品的设计生产周几大大缩短，生产成本大幅下降。
二、几项主流的3D打印技术及技术动态几类成型方式参数对比1、LOM：分层实体成型工艺分层实体成型系统主要包括计算机、数控系统、原材料存储与运送部件、热粘压部件、激光切系统、可升降工作台等部分组成。
历史最为悠久的3D打印成型技术，也是最为成熟的3D打印技术之一。
在产品概念设计可视化、造型设计评估、装配检验、熔模铸造等方面应用广泛.2、SLA立体光固化成型工艺（立体光刻成型）该工艺最早由Charles W.Hull于1984年提出并获得美国国家专利，是最早发展起来的3D 打印技术之一。
SLA工艺以光敏树脂作为材料，在计算机的控制下紫外激光将对液态的光敏树脂进行扫描从而让其逐层凝固成型，SLA工艺能以简洁且全自动的方式制造出精度极高的几何立体模型.3、SLS：选择性激光烧结工艺由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard于1989年在其硕士论文中提出的，随后C.R.Dechard创立了DTM公司并于1992年发布了基于SLS技术的工业级商用3D打印机Sinterstation。
在国内也有许多科研单位开展了对SLS工艺的研究，如南京航空航天大学、中北大学、华中科技大学、武汉滨湖机电产业有限公司、北京隆源自动成型有限公司、湖南华曙高科等。
3D打印技术
3D打印技术3D打印技术,即快速成型技术得一种,它就是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印得方式来构造物体得技术。
3D打印就是一种“自下而上”分层添加材料实现快速产品制造得技术,具有制造成本低、生产周期短等明显优势,被誉为“第三次工业革命最具标志性得生产工具”。
一、3D打印基本概念传统得切割加工就是利用刀具进行材料得切削去除,就是一种“自上而下”得加工方式。
这种加工方式就是从已有得零件毛坯开始,逐渐去除材料实现成型,因此受到刀具能够达到得空间限制,一般很难制造出复杂得三维空间结构。
３Ｄ打印技术得成型原理与上述传统方法截然不同,采用材料逐层累加得方法制造实体零件,相对于传统切割加工技术,该方法就是一种“自下而上”得制造方法,3D打印得实质就是增量制造:“通过增材制造,从零件得电子、数字化描述直接到最终产品得过程”、因此3D打印技术具备两个本质特征:一就是数字化模型直接驱动,将产品得数字化模型输入3Ｄ打印机,就能直接“输出”最终产品,实现快速制造,不需要制模或铸造;二就是基于离散—堆积成型原理得逐层材料添加方式,可成型任意复杂空间结构,具有很高得柔性。
二、３D打印技术得优缺点、优点:①不需要机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状得零件,从而极大地缩短产品得研制周期,提高生产率;②通过摒弃传统得生产线,有效降低生产成本,大幅减少材料浪费;③可以制造出传统生产技术无法制造出得外形,让产品设计更加随心所欲;④可以简化生产制造过程,快速有效又廉价地生产出单个物品,与机器制造出得零件相比,打印出来得产品得重量要轻60%,并且同样坚固、缺点:可打印得原材料少、打印精度低、速度较慢、打印成本高。
(3D打印原材料:工程塑料、光敏树脂、橡胶、金属、陶瓷等)三、3D打印军事应用现状(1)2０12年,美国Sciaky公司得新型电子束3D打印技术取得重要突破,具备大型金属部件加工能力,美国国防部与洛克希德•马丁公司准备将其用于生产F-35战斗机得钛、钽、铬镍铁合金等高价值材料得高品质零部件,前期检测全部达到要求。
3D打印技术之FDM(热熔堆积固化成型法)
3D打印技术之FDM（热熔堆积固化成型法）FDM，热熔堆积固化成型法（Fused Deposition Modelin）FDM技术是由Stratasys公司所设计与制造，FDM技术利用ABS，polycarbonate(PC)，polyphenylsulfone (PPSF)以及其它材料。
这些热塑性材料受到挤压成为半熔融状态的细丝，由沉积在层层堆栈基础上的方式，从3D CAD资料直接建构原型。
该技术通常应用于塑型，装配，功能性测试以及概念设计。
此外，FDM技术可以应用于打样与快速制造。
FDM 术语WaterWorks(水溶性支撑): 可以分解于碱性水溶剂的可溶解性支撑结构。
Break Away Support Structure (BASS) (易剥离性支撑): 水溶性支撑的前身，需要手动剥离工件表面的支撑。
Tip(喷嘴): 挤压成型用的喷嘴。
喷嘴提供各种不同的孔径让使用者选择。
Road(线材):在喷嘴的单一路径中所挤压成型的材料。
可由喷嘴尺寸与材料进几率控制。
工程材料属性致力于工业需求，符合这些预期用来生产的材料的材料属性非常重要，这也是FDM技术最重要的强项之一。
当Stratasys公司制造用于FDM技术的所有材料，每一项都是从商业上可用的热塑性树脂来生产。
ABS 所有的FDM系列产品都提供ABS作为材料选项，而接近90%的FDM 原型都是由这种材料制造。
使用者报告说ABS的原型可以达到注塑ABS成型强度的80%。
而其它属性，例如耐热性与抗化学性，也是近似或是相当于注塑成型的工件，其耐热度为摄氏93.3度。
这让ABS成为功能性测试应用的广泛使用材料。
Polycarbonate 可以在Titan机型上使用的一种新式RP材料--polycarbonate –正在快速成长。
增加强度的polycarbonate比ABS材料生产的原型更经得起力量与负载。
许多使用者相信该材料生产的原型可以达到注塑ABS成型的强度特性，其耐热度为摄氏125度。
3D打印技术详解
3D打印技术3D打印技术，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
3D打印是一种“自下而上”分层添加材料实现快速产品制造的技术，具有制造成本低、生产周期短等明显优势，被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。
一、3D打印基本概念传统的切割加工是利用刀具进行材料的切削去除，是一种“自上而下”的加工方式。
这种加工方式是从已有的零件毛坯开始，逐渐去除材料实现成型，因此受到刀具能够达到的空间限制，一般很难制造出复杂的三维空间结构。
3D打印技术的成型原理与上述传统方法截然不同，采用材料逐层累加的方法制造实体零件，相对于传统切割加工技术，该方法是一种“自下而上”的制造方法，3D打印的实质是增量制造：“通过增材制造，从零件的电子、数字化描述直接到最终产品的过程”。
因此3D打印技术具备两个本质特征：一是数字化模型直接驱动，将产品的数字化模型输入3D打印机，就能直接“输出”最终产品，实现快速制造，不需要制模或铸造；二是基于离散-堆积成型原理的逐层材料添加方式，可成型任意复杂空间结构，具有很高的柔性。
-1-二、3D打印技术的优缺点。
优点：①不需要机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率；②通过摒弃传统的生产线，有效降低生产成本，大幅减少材料浪费；③可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让产品设计更加随心所欲；④可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品，与机器制造出的零件相比，打印出来的产品的重量要轻60%，并且同样坚固。
缺点：可打印的原材料少、打印精度低、速度较慢、打印成本高。
(3D打印原材料：工程塑料、光敏树脂、橡胶、金属、陶瓷等)三、3D打印军事应用现状（1）2012年，美国Sciaky公司的新型电子束3D打印技术取得重要突破，具备大型金属部件加工能力，美国国防部和洛克希德•马丁公司准备将其用于生产F-35战斗机的钛、钽、铬镍铁合金等高价值材料的高品质零部件，前期检测全部达到要求。
《2024年3D打印技术的发展及其软件实现》范文
《3D打印技术的发展及其软件实现》篇一一、引言3D打印技术，作为一种革命性的制造技术，已经彻底改变了传统的制造业。
其利用材料逐层堆叠以制造三维物体的能力，已经从单纯的科研实验进入到了我们的日常生活。
从精密的医疗设备到复杂的工业零件，再到日常生活中的各种小物件，3D打印技术几乎无所不能。
本文将详细探讨3D打印技术的发展及其软件实现。
二、3D打印技术的发展1. 技术发展历程3D打印技术的发展历程可以追溯到上世纪80年代初。
从最初的简单模型到现在的复杂产品，3D打印技术经历了从无到有、从简单到复杂的过程。
主要的技术流派包括选择性激光烧结、光固化、粉末粘结等。
2. 材料的发展随着技术的发展，3D打印材料也在不断增加和改进。
目前已经使用的材料包括塑料、金属、陶瓷、生物材料等。
不同材料的出现，使得3D打印技术的应用领域得到了极大的扩展。
3. 技术的应用领域3D打印技术在医疗、建筑、航空、汽车、玩具等领域得到了广泛的应用。
例如，在医疗领域，3D打印技术被用于制造定制的医疗器械和生物材料。
在建筑领域，3D打印技术可以快速制造出复杂的建筑结构。
三、3D打印技术的软件实现1. 切片软件切片软件是3D打印过程中最重要的软件之一。
它将三维模型切割成一系列的二维切片，然后根据这些切片信息控制打印机进行逐层打印。
切片软件需要具备高精度的切片算法和友好的用户界面。
2. 建模软件建模软件是用于创建三维模型的软件。
用户可以使用这些软件创建复杂的模型，然后通过切片软件进行切片处理，最后通过3D打印机进行打印。
常用的建模软件包括AutoCAD、Blender等。
3. 控制系统软件控制系统软件是控制3D打印机工作的核心软件。
它需要根据切片软件生成的切片信息，控制打印机的运动和材料的供应，以完成整个打印过程。
控制系统软件需要具备高稳定性和高可靠性。
四、结论随着科技的发展，3D打印技术将会在更多的领域得到应用。
而为了实现更高效、更精确的打印过程，我们还需要进一步研究和改进相关的技术和软件。
3d打印技术介绍
电子束选区熔化技术( EBSM) EBSM是采用高能电子束作为加工热源，扫描成形可以通过操纵
磁偏转线圈进行，且电子束具有的真空环境，还可以避免金属粉末在 液相烧结或熔化过程中被氧化。
其利用金属粉末在电子束轰击下熔化的原理，先在铺粉平面上铺 展一层粉末并压实;然后，电子束在计算机的控制下照截面轮廓的信息 进行有选择的熔化、烧结层层堆积，直至整个零件全部熔化、烧结完 成。
LENS 是一种新的快速成形技术， 它由美国 Sandia国家实验室首 先提出。其特点是: 直接制造形状结构复杂的金属功能零件或模具;可加 工的金属或合金材料范围广泛并能实现异质材料零件的制造;可方便加工 熔点高、难加工的材料。
LENS系统同轴送粉器结构示意图
激光选区熔化技术( SLM) SLM 是金属 3D 打印领域的重要部分，其发展历程经历低熔
五、3D打印应用
理论上来讲，3D打印技术可用于各个领域，以 下列举的是目前3D打印涉足较多且取得较好效 果的行业，相信随着技术的进一步发展，3D打 印终将出现在各行各业的日常生产及应用中。
医疗
美国一家儿科医学中心 利用3D打印技术成功制 造出全球第一颗人类心 脏，这颗用塑料打印出 的心脏可以像正常人类 心脏一样正常跳动。外 科医生能够利用3D打印 心脏来练习复杂的手术。
材料-Laywood-D3
德国Laywood-D3丝材是非常常用的打印材料，主要是由PLA和木 粉混合制成的。打印出来的物件材质手感很不错，还带有特殊的木 质香气。材料硬度不高，容易变形，不适合需要承载高强度应力的 应用。
彩色618尼龙材料
Taulman的“618”高强度尼龙聚合材料是专门为3D打印设计的材料。 618材料虽然非常轻巧，但具有高的强度和耐久性。高强度的“618”尼 龙材料另一个优点是，它很容易通过使用标准的织物染料（纺织品和纸张 类染料）易进行染色。你可以非常简单地把材料染成任何你喜欢的颜色。 染色后的材料可以正常地进行打印，唯一不同的是打印温度上升至235℃。
“3d打印技术”资料文集
“3d打印技术”资料文集目录一、3D打印技术的原理及应用二、3D打印技术及我国的发展现状三、3D打印技术过程控制问题研究进展四、3D打印技术在医学相关领域的应用现状及展望五、金属3D打印技术的应用与发展前景六、3D打印技术及其对机械制造及自动化的影响3D打印技术的原理及应用3D打印技术是一种快速制造工艺，通过连续层叠物质来构建三维实体。
这种技术最早出现在20世纪80年代，并在近年来得到了快速发展和广泛应用。
本文将介绍3D打印技术的原理、应用实例、风险与挑战，以及未来的发展方向。
3D打印技术是一种基于数字模型文件的制造工艺，它使用可粘合材料如金属粉末、塑料等，通过打印头将其逐层打印出来。
这种技术使用了CAD（计算机辅助设计）软件进行模型设计，然后通过3D打印机将模型转化为现实物体。
相较于传统制造技术，3D打印技术具有许多不同之处。
它可以在没有传统加工工具的情况下制造出复杂形状的物体，这是因为3D打印技术是通过层叠物质来构建三维实体的。
3D打印技术可以实现个性化制造，因为可以在数字模型文件中添加自定义元素，使得每个物体都具有独特性。
3D打印技术还可以实现绿色制造，因为它使用的材料都是可回收利用的，且在制造过程中不会产生过多的浪费。
3D打印技术在许多领域都有广泛的应用，以下是其中的几个实例。
制造业：在制造业中，3D打印技术被广泛应用于产品设计和工艺流程中。
设计师可以通过CAD软件进行模型设计，然后使用3D打印机将模型打印出来进行测试。
这种方法可以加快产品开发速度，提高设计效率。
同时，3D打印技术还可以用于生产少量定制产品，满足客户的个性化需求。
医疗行业：在医疗行业中，3D打印技术被广泛应用于器官移植、手术导板、假肢等领域。
通过3D打印技术，可以根据患者情况进行个性化制造，提高医疗效果和患者的满意度。
建筑行业：在建筑行业中，3D打印技术可以帮助设计师更好地呈现建筑模型和效果图。
通过3D打印技术，可以制作出更为精细、逼真的建筑模型，方便设计师与客户沟通和交流。
3D打印实训指导书
2、熔融堆积成型（FDM）3D打印工艺流程及操作熔融堆积成型（FDM）是一种技术性能较为成熟的3D打印技术，其结构及工作原理如图3-37所示，工作步骤是首先建立原型零件的计算机三维模型, 然后利用前处理软件在计算机内对该三维模型沿Z轴方向进行模拟切片分层（每层厚度约0.1～0.4mm）,并进行支撑设计和喷射轨迹设计，再把分层和轨迹数据信息传输给3D打印系统中的控制执行部件，控制系统将所用的成型材料和支撑材料加热熔融，按照预设轨迹有规律地喷射平铺于每一个分层的薄平面上, 然后层层堆积形成三维实体,最后经过去除支撑材料以及打磨、上色等后处理工艺成为产品的原型或零件。
目前，随着熔融堆积成型3D打印设备技术的不断成熟完善、耗材的价格逐渐降低，以及国内企业对于产品开发重要性的认识，熔融堆积成型3D打印设备很推广到我国大中型制造企业当中。
在产品开发设计中使用熔融堆积成型3D打印技术，能迅速将设计与工程生产联系起来，通过3D打印样机的检验反馈于设计，使设计与制造过紧密结合，成为集“设计——FDM ——样机制作”于一体的现代产品设计方法，如图3-38所示，其主要内容和流程为：设计建模、数据前处理、3D打印、原型后处理、产品测试、设计反馈。
（a）系统组成（b）工作原理图3-37 熔融堆积成型3D打印系统组成及工作原理图3-38 “设计——FDM——样机生产”一体化快速开发流程（1）三维模型建模用Pro-E三维设计软件建立全车数据模型（也可以用Solidworks、Rhino等软件），如图3-39所示。
选择要打印的车壳零件，将其另存为STL数据格式（可能有多个零件，则每个零件单独保存），如图3-40～图3-42所示。
要打印的车壳STL文件如图3-41所示。
图3-39 产品整体三维建模（装配图）图3-40 Pro-E软件中另存为stl格式文件图3-41 车壳零件三维建模图3-42 车壳零件stl格式文件（2）三维模型数据前处理a)启动三维模型数据前处理软件Cura在桌面上双击图标启动三维模型数据前处理软件Cura，进入软件界面，如图3-43所示。
3D打印技术培训课件pptx
定期清洁打印头、喷嘴、加热腔等部件，保 持机器良好运行状态。
耗材更换
根据使用情况及时更换耗材，如喷嘴、加热 棒等。
软件更新
保持打印机控制软件更新至最新版本，以获 得更好的性能和稳定性。
安全注意事项
遵循打印机安全规范，确保使用过程中人员 和设备安全。
PART 06
3D打印技术的未来展望
3D打印技术的发展方向
制造业
通过快速原型制造和定制化生产，3D 打印将改变传统制造业的生产模式，提
高生产效率和灵活性。
建筑业
利用3D打印技术，可以实现建筑结构 的快速建造，降低成本和减少废弃物
。
医疗领域
3D打印在医疗领域的应用将更加广泛 ，包括个性化药物、人体器官和组织 打印等。
教育领域
通过3D打印，学生可以更直观地理解 复杂的概念和结构，提高学习效果。
建筑业
用于建筑模型、构件和 结构的快速制造，提高
设计效率。
教育领域
用于教学辅助、实验设 备和教具的制作，提高
教学质量。
PART 02
3D打印技术的工作原理
3D打印机的组成
01
02
03
04
打印喷头
用于将材料逐层堆积并形成三 维结构。
打印平台
用于固定和支撑打印对象，确 保打印过程中不会发生位移。
控制系统
多元化应用
环境友好型发展
除了传统的塑料、金属打印，未来3D打印 还将应用于陶瓷、玻璃等领域。
随着环保意识的提高，未来3D打印将更加 注重环保和可持续发展。
PART 04
3D打印技术的应用实例
工业设计中的应用
工业设计是3D打印技术应用的重要领域之一，通过3D打印技术，设计师可以快速将 概念模型转化为实际产品，进行测试和优化。
3D打印原理、技术与应用第4章 3D打印技术及材料分类与应用
CLIP成型工艺原理图
各种3D打印材料作品展示
3D打印材料-物理状态分类
液体材料 液体3D打印材料一般是液体树脂材料。在光固化（SLA）和连续液面成型技术（CLIP）中 经常用到。
3D打印材料-物理状态分类
固体材料 固体材料又可以分成丝状材料、薄片状材料以及粉末状 材料等等。
3D打印材料-化学性能分类
3D打印技术分类-SLA
SLA 技 术 也叫光固化立体成型 (Stereo Lithography Apparatus)。 该技术以光敏树脂为原料，将计算机 控制下的紫外光按预定零件各分层界 面的轮廓对液态树脂进行连点扫描， 使被扫描区域的树脂产生光聚合反应， 从而形成一个零件的薄层截面。固化 完成后，移动工作台开始下一轮廓的 成型。
SLS成型工艺原理图
3D打印技术分类-SLM
SLM 技术 也叫激光选区熔化成型 (Selective Laser Melting) 。 该 成型工艺与 SLS 基本相同，使用材 料多为不同金属组成的混合物，各 种成分在烧结过程中相互补偿，有 利于保证制作精度。
SLM 技术成型精度高、性能好、且 不需要工模具，属于典型的数字化 过程，目前在复杂精密金属零件的 成型中具有不可替代性，在精密机 械、能源、电子、石油化工、交通 运输等几乎所有的高端制造领域都 具有广阔的工业应用前景。
LOM成型工艺原理图
3D打印技术分类-3DP
3DP 技术 也叫三维打印成型 (3 Dimensional Printing) 。 与SLS工艺类似，采用粉末材 料(如陶瓷粉末、金属粉末等 )打印成型。所不同的是材料 粉末不是通过烧结连接起来 的，而是通过喷头用粘接剂 （如硅胶）将零件的截面“ 印刷”在材料粉末上面。用 粘接剂粘接的零件强度较低， 需要进行后期处理。
3D打印技术主要的工艺流程解析
3D打印技术主要的工艺流程解析大家对3D打印这个热门概念应该都或有耳闻，下面给大家介绍一下3D打印的主流技术及其工艺，希望能够帮助大家更深一步了解3D打印的工作原理和其工作特点。
现在我们来看看3D打印的主流工艺流程。
1、熔融沉积造型（Fused deposition modeling，FDM）FDM 可能是目前应用最广泛的一种工艺，很多消费级3D 打印机都是采用的这种工艺，因为它实现起来相对容易：FDM加热头把热熔性材料（ABS树脂、尼龙、蜡等）加热到临界状态，使其呈现半流体状态，然后加热头会在软件控制下沿CAD 确定的二维几何轨迹运动，同时喷头将半流动状态的材料挤压出来，材料瞬时凝固形成有轮廓形状的薄层。
这个过程与二维打印机的打印过程很相似，只不过从打印头出来的不是油墨，而是ABS树脂等材料的熔融物。
同时由于3D 打印机的打印头或底座能够在垂直方向移动，所以它能让材料逐层进行快速累积，并且每层都是CAD 模型确定的轨迹打印出确定的形状，所以最终能够打印出设计好的三维物体。
2、光固化立体造型（Stereolithography，SLA）据维基百科记载，1984年的第一台快速成形设备采用的就是光固化立体造型工艺，现在的快速成型设备中，以SLA的研究最为深入，运用也最为广泛。
平时我们通常将这种工艺简称“光固化”，该工艺的基础是能在紫外光照射下产生聚合反应的光敏树脂。
与其它3D 打印工艺一样，SLA 光固化设备也会在开始“打印”物体前，将物体的三维数字模型切片。
然后电脑控制下，紫外激光会沿着零件各分层截面轮廓，对液态树脂进行逐点扫描。
被扫描到的树脂薄层会产生聚合反应，由点逐渐形成线，最终形成零件的一个薄层的固化截面，而未被扫描到的树脂保持原来的液态。
当一层固化完毕，升降工作台移动一个层片厚度的距离，在上一层已经固化的树脂表面再覆盖一层新的液态树脂，用以进行再一次的扫描固化。
新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此循环往复，直到整个零件原型制造完毕。
一种快速3D打印分层方向确定算法
一种快速3D打印分层方向确定算法
罗楠;王泉;刘红霞
【期刊名称】《西安交通大学学报》
【年(卷),期】2015(049)005
【摘要】针对减少3D打印等分层制造应用中成型的模型实体与理论模型之间的体积偏差,提出一种快速精确的分层方向确定算法.通过分析体积偏差的产生原因和理论模型,明确了统一分层厚度下使体积偏差最小的分层方向,是与模型面片面积加权法向量内积绝对值之和最小的单位向量,将最优方向选取问题转化为最小绝对偏差线性回归问题.用最小二乘准则近似最小绝对偏差准则,并用基于该准则的主成分分析方法,对加权法向量的散列矩阵进行特征值分解,从特征向量中快速确定最优的分层方向.针对多个不同复杂程度的模型进行评估实验,结果表明,该算法能在保证精度的前提下将运算量减少80％,适合于复杂精细模型的分层制造应用.
【总页数】7页(P140-146)
【作者】罗楠;王泉;刘红霞
【作者单位】西安电子科技大学计算机学院,710071,西安;西安电子科技大学计算机学院,710071,西安;西安电子科技大学计算机学院,710071,西安
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.一种改进的3D打印自适应分层算法研究 [J], 李嘉平;党开放
2.3D打印中一种快速分层处理算法的研究 [J], 刘大伟;王苏洲
3.3D打印分层技术的方向与算法 [J], 陈晓雷;晁金金;
4.一种面向3D打印技术的STL模型快速分层算法 [J], 江本赤;王建彬;王刚
5.一种面向3D打印技术的STL模型快速分层算法 [J], 江本赤;王建彬;王刚
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杭州3D打印分享：3D打印技术之LOM技术
杭州3D打印分享：3D打印技术之LOM技术1.分层实体制造。
箔材叠层实体制作（Laminated Object Manufacturing）快速原型技术是薄片材料叠加工艺，简称LOM。
1）、由美国Helisys公司的Michael Feygin于1986年养发成功，该公司推出了LOM-1050和LOM-2030两种型号的成型机。
除了美国Helisys公司以外，还有日本Kira 公司、瑞典Sparx公司、新加坡Kinersys精技私人公司、清华大学、华中理工大学等！2）、LOM原理：箔材叠层实体制作是根据三维CAD模型每个截面的轮廓线，在计算机控制下，发出控制激光切割系统的指令，使切割头作X和Y方向的移动。
供料机构将地面涂有热溶胶的箔材（如涂覆纸、涂覆陶瓷箔、金属箔、塑料箔材）一段段的送至工作台的上方。
激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓用二氧化碳激光束对箔材沿轮廓线将工作台上的纸割出轮廓线，并将纸的无轮廓区切割成小碎片。
然后，由热压机构将一层层纸压紧并粘合在一起。
可升降工作台支撑正在成型的工件，并在每层成型之后，降低一个纸厚，以便送进、粘合和切割新的一层纸。
最后形成由许多小废料块包围的三维原型零件。
然后取出，将多余的废料小块剔除，最终获得三维产品。
3）、适用领域：由于分层实体制造在制作中多适用纸材，成本低。
而且制造出来的木质原型具有外在的没感性和一些特殊的品质，所以该技术在产品概念设计可视化、造型设计评估、装配检验、熔模铸造型芯。
砂型铸造木模、快速制模母模以及直接制模等方面得到广泛的应用！4）、LOM优缺点：优点在于：A、成型速度快，由于只要使激光束沿着物体的轮廓进行切割，不用扫描整个断面，所以成型速度很快，因此常用于加工内部结构简单的大型零件，制作成本低。
B、不需要设计和构建支撑结构。
C、原型精度高，翘曲变形小。
D、原型能承受高达200摄氏度的温度，有较高的硬度和较好的力学性能。
E、可以切削加工。
3D打印工作原理及操作步骤
3D打印工作原理及操作步骤3D打印机正如其名，是一种能够打印出3D实体的机器。
如我们普通的打印机一样,能够在纸面上打印出任意形状的画面。
理想的3D打印机能够在3维空间中打印出任意形状的实体模型，能够不受结构工艺限制，直接将零件的3维数据资料打印成实体零件在传统的机械设计程序上，一个零件需要由设计者设计完成,并绘制好2维图纸（通常是3视图的形式，并且有些细节部位还需要追加详细图）。
然后把这个零件的图纸交给机械工艺师，机械工艺师会根据你的零件图纸排列加工制造工序，再然后工人会按照机械工艺师设计安排的工序来制造零件。
通常这个流程还不能一次性完成。
机械设计者设计的零件可能会有部分结构不容易加工制造，机械工艺师会将信息反馈给机械设计师,机械设计师再修改图纸。
而一旦有了3D打印机，整个流程就简化了。
设计者设计完成零件后，就可以直接制造。
不需要绘制3视图，不需要细节描述的详细图，不需要工艺师的编排工序，不需要工人加班，而且极少有结构工艺限制，只需要3维数据本文分为两个部分，第一部分将为简要介绍FDM式3D打印机的工作原理，第二部分介绍打印机的硬件和软件操作。
第一部分：FDM式3D打印机原理简介任何3维物体都可以看成是由一个个面堆叠累积而成的。
就像宝塔一样，是由一层一层的楼堆起来的。
比如说，一个球形物体,就可以看成是由一个个厚度很小直径不同的圆柱堆在一起形成的。
对于任何一个物体,都可以看成是由一个个厚度很小的菱形物体堆起来的.如果引用数学中的概念，那么就是，当这些菱形的厚度趋近于无穷小的时候，这个堆砌起来的实体与目标实体就是完全一致的.遗憾的是，现实中任何物体都是有厚度的.可是我们可以把这个厚度做到很小，小到我们能容忍的误差以下，就够了。
FDM式的3D打印机就是利用这个原理，将任意一个三维数据实体,切割成一个个面来分析。
那么理论上只要这台打印机能够实现打印出任意形状的面,它就可以打印出任意形状的物体了(不考虑重力对结构的限制因素)。
3D打印模型的最佳方向与定位
3D打印模型的最佳方向与定位3D打印技术近年来取得了长足的发展，从最初的原型制作到如今的大规模生产，3D打印已经成为了现代制造业中不可或缺的一部分。
而在3D打印中，模型的方向与定位则是一个至关重要的环节，它直接影响着打印结果的质量和效率。
本文将探讨3D打印模型的最佳方向与定位的相关问题。
首先，我们需要明确一个概念，那就是模型的方向。
在3D打印中，模型的方向指的是模型在打印平台上的朝向。
不同的方向会对打印结果产生不同的影响。
一般而言，模型的方向应该尽量使得打印层面与模型的主要特征平行，这样可以减少支撑结构的使用，提高打印效率。
同时，合理的方向选择还能够减少打印过程中的失真和变形。
那么，如何确定模型的最佳方向呢？首先，我们可以从模型的几何特征出发。
一般来说，模型的平均曲率越小，方向选择的余地就越大。
因为平坦的表面更容易打印，而曲面则需要更多的支撑结构来保证打印的稳定性。
此外，模型的中空部分也是决定方向的一个重要因素。
如果模型中有大量的中空空间，可以选择将模型倒置放置，这样可以减少打印过程中的支撑结构使用。
除了几何特征，模型的功能性也是方向选择的一个重要因素。
如果模型需要承受一定的载荷或者需要具备一定的强度，那么方向选择就需要考虑到材料的力学性能。
一般而言，纵向方向的强度要大于横向方向，因此可以根据模型的功能性来选择合适的方向。
此外，打印材料的特性也是方向选择的一个重要考虑因素。
不同的材料具有不同的物理性质，比如热膨胀系数、收缩率等。
这些性质会影响打印过程中的失真和变形。
因此，在选择方向时，需要考虑到材料的特性，并尽量减少由于材料性质引起的问题。
除了方向，模型的定位也是3D打印中需要考虑的一个重要问题。
模型的定位指的是模型在打印平台上的位置。
合理的定位可以提高打印效率，减少材料的浪费。
一般来说，模型的定位应该尽量减少不必要的移动和重复打印，同时也要考虑到打印过程中的支撑结构的使用。
在确定模型的定位时，可以考虑将模型分割成多个部分进行打印，然后再进行组装。
3D打印单层路径规划算法综述
3D打印单层路径规划算法综述摘要：军民融合背景下，越来越多的先进制造技术被应用到军工产品的生产上，尤其是契合军工产品生产特点的3D打印技术，在国防军工、航空航天领域发挥着越来越重要的作用。
但3D打印技术也存在打印尺寸受限、打印速度偏慢等不少技术瓶颈，其中有些不足可以通过对算法优化加以改进。
本文针对3D打印的单层路径规划问题进行了梳理研究，指出几种主要算法的原理、特点和不足，对现有算法存在的问题进行归纳，对3D打印技术的发展做了有益探讨。
关键词：3D打印；路径规划；算法军民融合战略开启了军队武器装备发展的新思路、新格局，一大批民营企业参与到了军品研发和竞标中，打破了以往需求论证、方案研发、设计定型、生产定型、批量生产的传统模式，部分武器装备采购采取了竞标、预研的模式。
然而，武器装备采购有着十分显著的特点，比如大型武器装备采购数量少、个性化零部件多、装备性能指标要求高、环境试验复杂等，要想做出预研样机参与竞标，成本会非常高，这在一定程度上抬高了民营企业参与军品研制的门槛，不利于装备领域军工和民企的深度融合，市场上迫切需要一种快速成型、个性定制的技术支撑概念模型和样机生产。
3D打印又称增材制造技术，是20世纪80年代后期发展出来的一种先进的制造技术，属于快速成型技术的一种，具有个性定制、节省材料、快速成型的特点，且在一级加工过程中不需要过多的夹具、刀具、模具就能制造出高度复杂的产品，因而在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域、行业有着重要的地位和作用[1]。
它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造三维实体的技术[2]。
3D打印技术虽然得到了广泛应用，但是也存在不少技术瓶颈，其中之一就是打印速度过慢。
通常情况下，即使一个5cm*5cm*5cm的小型玩具，如果采用FDM技术打印，也需要至少半个小时，这严重影响了3D打印技术的进一步推广[7]。
3D打印算法研究及应用中期报告
3D打印算法研究及应用中期报告一、研究背景3D打印技术是一种通过数字模型切片制造物体的技术。
在这个过程中，先将数字模型软件处理成一系列分层的二维截面，然后通过一系列方法将材料层层叠加，最终得到一个三维实体。
其中，3D打印算法是其中一个核心部分，它相当于链接了数字模型和物理成品之间的基础技术，是3D打印过程中的核心环节。
二、研究现状目前，3D打印算法的研究主要集中于以下几个方面：1、切片算法：这是3D打印的基础环节，切片算法将数字模型切割成薄片，生成一个三维数据对象。
根据不同的3D打印技术，切片算法的实现方式也有所不同。
2、填充算法：填充算法决定了打印时如何充填物料，如何调节填充密度以及如何控制实体的强度和重量。
常见的填充算法包括网格填充、光线追踪填充、正弦波填充等。
3、支撑算法：由于一些3D打印成品可能存在悬空的外延部分，无法直接打印，因此需要添加支撑杆来支撑这些部分。
支撑算法主要是用于自动生成支撑杆以保证打印成品的质量和准确性。
三、研究内容和计划本报告的研究内容主要包括以下几个方面：1、构建3D打印模型的切片算法：在本次研究工作中，我们将构建一个基于阈值法的层状表面切片算法。
该算法利用切片层和模型表面之间的距离阈值来确定每个层的高度，并根据该高度生成切片层。
2、填充算法优化：对于3D打印过程中填充算法的优化研究，主要是采用基于正弦波的优化方案来对填充算法进行优化，以提高打印成品的强度和重量。
3、支撑算法优化：由于支撑算法的优化效果可以直接影响最终成品的质量，因此我们将采用基于机器学习的支撑算法优化方法。
该方法通过对大量打印数据的学习，来自动生成最优的支撑杆，从而提高3D打印成品的精度和质量。
四、研究成果展望本次研究工作的成果将可以为3D打印技术的快速发展提供支持，其中切片算法的构建可以提高3D打印过程的效率和精度，填充算法和支撑算法的优化则可以保证最终打印成品的强度和质量。
本研究所提出的算法和方法也将在相关领域产生广泛的应用和推广。
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3D打印分层技术的方向与算法
作者：陈晓雷晁金金
来源：《电子技术与软件工程》2016年第22期
摘要
3D打印技术是近年来备受关注的技术之一，在诸多领域中得到了广泛运用，尤其是高端技术领域成为研究与利用的重点对象。
本文基于对3D 打印分层技术模型与流程以及参数分析的基础之上，就其中两类分层算法进行详细剖析。
【关键词】3D打印分层方向分层算法
1 3D打印分层技术概述
1.1 STL模型
三维模型的数据格式多样，如CAD模型、点云数据模型、STL模型等，这些原始数据文件无法直接作为 3D 打印的输入数据，必须通过分层软件转化为 3D 打印可识别的数据形式。
STL模型形成于上世纪80年代，由美国的3D System 公司率先提出的，因该数据格式具备简单性、误差率低、使用方便等特点，使之在短时间内成为了行业内的标准格式而且在3D打印技术运用中得到了广泛运用。
STL模型建立是基于诸多三角形的面片，通过分析与计算诸多三角形的顶点、边、面数据进而形成二维轮廓并不断重复该计算过程以获取到最终的模型。
同时，通过数据优化以拉近理论模型与实体模型之间的相近度，提升工作效率。
因该模型精确度较高，使之成为了3D打印中的主流模型，受到了广泛关注。
1.2 3D打印基本流程
采用3D打印的基本流程主要包括以下几个流程：
（1）结合实际需求设计相应的实体模型，一般通过STL三维模型予以体现；
（2）通过分层软件，并调整分层方向与分层厚度，将目标三维模型分层离散为一组有序的二维轮廓集合，每一层的二维轮廓即为一个切片（层片）；
（3）根据实际需求以及获取到的切片二维轮廓信息，设定技术参数以得出可供3D打印机识别并扫描的数据代码，使之在参数的设定控制下完成3D分层处理；
（4）3D打印机根据获取到的数控代码逐步进行加工，并在相应的工艺技术的辅助下将各个分层进行粘结，以得出最终的实体模型。
1.3 分层参数选取与优化
1.3.1 分层厚度
在3D打印过程中存在一定的阶梯效应而体积误差则是衡量其影响的主要参数，通过该参数即可判断理论模型与实体表面的差距所在。
换而言之，通过体积误差能够判断出两者的接近程度，同时通过降低体积误差即可有效提升模型的精确度和准确度，进而进一步推动3D打印技术的发展。
对于体积误差的控制，分层厚度是重要的影响因素，合理控制分层厚度即可降低体积误差。
1.3.2 分层方向
通过控制分层厚度虽可以在一定程度上降低阶梯效应的影响，但因受到当今技术的限制尚不足以取得较大成效，因此引入了分层方向进一步强化控制阶梯效应的影响。
采用从分层方向角度研究减少体积误差与构建时间的方法，分层方向选取应满足下面几个要求：模型中产生阶梯效应的表面面积之和占总表面积比例最小，也就是成型实体中体积误差最小；分层数目不宜过多；使得模型在该分层方向下平衡稳定。
2 3D打印分层算法研究
2.1 基于模型拓扑信息的切片算法
2.1.1 算法的基本原理
运用该算法的基础或前提在于获取模型的毗邻拓扑结构，然后在运用相关技术开展分层处理。
本文在研究中设定Z轴为分层方向，分层平面为Zi，运用该算法计算出二维轮廓。
首先，在该平面中找到与之相交的面片Ti，并计算出交点的坐标，同时结合计算得出来的拓扑结构获取到与之临近的面片。
由此类推得出其他各个Ti，将之组合进而得到了分层的二维轮廓，同时重复运用该算法即可获取到其他平面的轮廓模型，进而获取到真个分层数据。
2.1.2 算法实现
运用该算法进行3D打印分层处理的重点在于如何运用现有技术以及条件计算出合理的拓扑结构，进而基于该拓扑结构进行运算。
首先，根据模型的顶点、边、面进行计算，获取到相应数据；其次，结合顶点、边、面的数据计算出面片的数据，并据此得出与之相邻的面片信息，以此类推得出最终的数据。
2.1.3 算法特点
运用概算法有利有弊，其优势在于计算过程中每个交点不仅只计算一次而且均是有序开展的，直接提升了计算的效率与质量；其劣势在于拓扑结构较为复杂，导致得到的模型的完整性有所欠缺，同时对消耗的内存相比其他算法更大。
2.2 基于三角形面片位置信息的切片算法
2.2.1 算法基本原理
运用该算法主要是基于STL模型的特点而设计的：特点一，分层的方向跨度与相交分层平面数量成正比例关系，前者越大，后者的数量也就越多；特点二，分层平面的高度与面片高度呈线性关系。
根据上述两个特点，运用该算法即可有效的降低分层的时间，提升分层处理的效率。
在计算过程中设定顶点Z坐标的最大值和最小值分别为Zmax和Zmin，势为（Zmax + Zmin）/2，面片的能量为（Zmax-Zmin）
2.2.2 算法实现过程
为降低分类排序的时间和提升工作效率，在处理过程中应当尽可能的减少类数量，增加了级数量，面片数量不宜过多。
在该算法计算过程中设定类数为m，L， Z为分层厚度的坐标ZMAX为模型最大Z值，Start[I]和Finish[I]分别为第I类三角形面片的开始位置和结束位置（I=0， 1， 2，…，M-1），算法流程如下：
（1）划分面片的属性并对之进行合理排序，令初始Z=0；
（2）若Z>ZMAX，转入（14），否则转入（3）；
（3）Z=Z+L；
（4）I=0；
（5）若I=M，转入（13），否则转入（6）；
（6）得到第I类面片的开始位置J，J=Start[I]；
（7）若J>Finish[I]，转入（12），否则转（8）；
（8）读取第J个面片的Zjmax，Zjmin；
（9）判断Z值与Zjmax和Zjmin的大小，改变该类面片的Start[I]和Finish[I]；
（10）若Zjmax≤Z≤Zjmin，则求交，并记录交线段，转（11）；
（11）J=J+1，转入（7）；
（12）I=I+1，转入（5）；
（13）保存已求得的当前层的交线段，转（2）；
2.2.3 算法特点
运用该算法的主要优势在于合理控制了面片的数量，减少了计算的工作量也即提升了分层处理的效率。
该算法的劣势在于不利于处理较大量的面片计算，不仅排序工作量较大而且过程十分复杂，分层处理效率较低，最终数据的客观性不足。
参考文献
[1]孙柏林.试析“3D打印技术”的优点与局限[J].自动化技术与应用， 2013， 32（06）：1-6.
[2]罗楠，王泉，刘红霞.一种快速3D打印分层方向确定算法[J].西安交通大学学报，2015，49（05）：140-146.
作者单位
郑州轻工业学院计算机与通信工程学院河南省郑州市 450001。