第6章三维印刷成型工艺及材料

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材料加工工艺习题【考研】【复习】

《材料加工工艺》考研习题第一章绪论第二章液态金属成形1.金属及合金的结晶包括哪两个基本过程？什么是均质形核和非均质形核？在实际铸造生产中铸造合金结晶的形核是以哪种形核为主，为什么？2.什么是液态金属的充型性能，它与哪些因素有关？铸造合金流动性的好与差对铸件质量有何影响？影响铸造合金流动性的主要因素有哪些？生产中如何采取措施提高铸造合金的流动性？3.铸造合金由液态冷却到室温时要经过哪三个收缩阶段？收缩对铸件质量有什么影响？其收缩大小与哪些因素有关？4.缩孔、缩松是铸件中的常见缺陷之一，哪些因素影响其形成？生产中如何采取措施进行防止？5.什么是铸造应力？铸造应力大小对铸件质量有什么影响？热应力是如何形成的？哪些因素影响其大小？生产中常采取哪些措施来防止和减小应力对铸件的危害？6.铸造合金中的气体主要来源于哪些方面？又以哪些形式存在于铸造合金中？对铸件质量有什么影响？7.铸造合金中的夹杂物是如何分类的？对铸件质有什么影响？如何防止和减小其对铸件的危害？8.湿型粘土砂的主要成分是什么？它有哪些优缺点？适合生产哪些铸件？9.湿型粘土砂的造型方法有哪些？试比较应用震击、压实、射压、高压、气冲和静压等各种造型方法的紧实的砂型紧实度分布（沿砂箱高度方向）。

为什么需要用高密度湿粘土砂型生产铸件？10.树脂自硬砂、水玻璃砂与粘土砂比较有哪些优点？各适用于哪些铸件的生产？11.砂芯的作用是什么？经常使用哪些粘结剂来制芯？常用的制芯工艺有哪些？12.砂型和砂芯涂料的作用是什么？其主要组成有哪些？13.什么是顺序凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？上述两种凝固原则各适用于哪些场合？14.铸件的壁厚为什么不能太薄，也不能太厚，而且应尽可能厚薄均匀？为什么要规定铸件的最小壁厚？不同铸造合金要求一样吗？为什么？。

15.为便于生产和保证铸件质量，通常对铸件结构有哪些要求？16.何谓铸件的浇注位置？它是否指铸件上的内绕道位置？铸件的浇注位置对铸件的质量有什么影响？应按何原则来选择？17.试述分型面与分模面的概念？分模造型时，其分型面是否就是其分模面？从保证质量与简化操作两方面考虑，确定分型面的主要原则有哪些？18.试确定图2-116所示铸件的浇注位置及分型面。

3D打印期末知识点

3D打印期末知识点第⼀章概论1、 3D打印技术是增材制造技术的简称，其加⼯原理是什么？基于平⾯离散与堆积原理的成形⽅法。

获得实体的三维CAD模型数据进⾏平⾯分层离散化，然后利⽤专有的CAM制造系统将离散材料逐层累加原理制造实体零件的数字化制造技术。

2、 3D打印主要有哪些⽅法，各种主要⽅法的英⽂及缩写是什么？①采⽤光敏树脂材料通过激光照射逐层固化⽽成型的光固化成型法（SLA）②采⽤纸材等薄层材料通过逐层粘结和激光切割⽽成型的叠层实体制造法（LOM）③采⽤粉状材料通过激光选择性烧结逐层固化⽽成型的选择性激光烧结法（SLS）④采⽤熔融材料加热熔化挤压喷射冷却⽽成型的熔融沉积制造法（FDM）⑤喷涂喷墨设备（3DP）3、快速成型是哪些先进技术的集成?新材料、激光应⽤技术、精密伺服驱动技术、计算机技术、数控技术4、快速原型的主要⽤途有哪些?其显著优势是什么？主要⽤途：可⽤于新产品的外观评估、装配检验及功能检验等，作为样件可直接替代机加⼯或者其他成形⼯艺制造的单件或⼩批量的产品，也可⽤于硅橡胶模具的母模或熔模铸造的消失型等，从⽽批量地翻制塑料及⾦属零件。

显著优势：制造周期⼤⼤缩短，成本⼤⼤降低。

基于快速原型的快速模具制造技术进⼀步发挥了快速成型制造技术的优越性，可在短期内迅速推出满⾜⽤户需求的⼀定批量的产品，⼤幅度降低了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，在⼩批量、多品种、改型快的现代制造模式下具有强劲的发展势头。

5、快速成型技术发展趋势有哪些?⾦属零件的直接快速成型、概念创新与⼯艺改进、数据优化处理及分层⽅式的演变、快速成型设备的专⽤化和⼤型化、开发性能优越的成型材、成型材料系列化、标准化、喷射成型技术的⼴泛应⽤、梯度功能材料的应⽤、组织⼯程材料快速成型、开发新的成型能源、拓展新的应⽤领域、集成化6、快速成型的特点（⾮作业）⾃由成型制造、制造过程快速、添加式和数字化驱动成型⽅式、技术⾼度集成、突出的经济效益、⼴泛的应⽤领域第⼆章光固化快速成型⼯艺1、光固化快速成型加⼯原理。

简述3d打印快速成型的工艺过程

简述3d打印快速成型的工艺过程3D打印，也称为快速成型技术，是一种通过逐层堆积材料来制造物体的先进制造技术。

它可以直接将数字模型转化为实体物体，具有高效、灵活、精确的特点。

本文将详细介绍3D打印的工艺过程。

1. 数字建模3D打印的第一步是数字建模，即使用计算机辅助设计（CAD）软件创建三维模型。

这个过程可以通过绘制、扫描或使用三维扫描仪来完成。

在数字建模过程中，设计师可以根据需求对模型进行调整和优化，以确保最终打印出的物体具有所需的形状和尺寸。

2. 切片处理一旦完成了数字建模，下一步是将模型切片。

切片是指将三维模型切割成一系列薄片，每个薄片的厚度通常为几毫米。

切片可以使用特定的切片软件完成。

在切片过程中，还可以选择打印参数，如层高、填充密度等。

3. 打印准备完成切片后，需要将切片转换为适合3D打印机使用的文件格式。

最常用的文件格式是.STL（Standard Tessellation Language）格式。

这个过程可以使用切片软件完成，将切片转化为3D打印机可以识别的指令。

4. 打印过程在打印准备完成后，将转换后的文件导入到3D打印机中，并设置打印参数。

3D打印机会根据文件中的指令逐层堆积材料来制造物体。

常用的打印技术包括熔融沉积建模（FDM）和光固化。

在FDM打印中，热塑性材料通过喷嘴加热熔化，并通过移动喷嘴在每一层上方堆积。

而在光固化打印中，液态光敏材料通过紫外线固化成为固体。

5. 后处理完成打印后，物体可能需要一些后处理步骤。

这取决于所使用的打印技术和材料。

例如，在FDM打印中，打印出的物体可能需要去除支撑结构，并进行表面处理，如打磨、喷漆等。

而在光固化打印中，打印出的物体可能需要进行清洗和固化。

通过以上步骤，3D打印技术可以实现快速成型，将设计师的创意转化为实体物体。

它在各个领域都有广泛的应用，如汽车制造、医疗、航空航天等。

3D打印的工艺过程简单明了，但在实际应用中仍然需要不断改进和优化，以满足不同行业的需求。

3D打印1.3 3D打印的主要成型工艺-

（1）制造工艺（1）成型材料
简单，柔性度高；种类多，成型
（2）材料选择件强度高；
范围广；
（2）精度高，
（3）材料价格表面质量好，
便宜，成本低；易于装配；
（4）材料利用（3）无公害，
率高，成型速度可在办公室环
快。
境下进行。
1 成型速度快； 2 成型设备便宜。
缺点
SLA
LOM
SLS
FDM
叠层实体制造成型原理图
3 选择性激光烧结成型
1 简称：SLS 2 原材料：金属粉末、陶瓷粉末 3 原理：在工作台上均匀铺上一层很薄的金属粉末，激光束在计算机控制下按照零件分层截面轮廓逐点地进行扫描、烧结。完成一个层面后工作台下降一个层厚，滚动铺粉机构在以烧结的表面再铺上一层粉末进行下一层烧结。未烧结的粉末保留在原位置起支撑作用，这个过程重复进行直至完成整个零件的扫描、烧结，去掉多余的粉末，再进行打磨、烘干等处理后便获得需要的零件。 4 优点：原型件机械性能好，强度高；无需设计和构建支撑；可选材料种类多且利用率高。 5 缺点：制件表面粗糙，疏松多孔，需要进行后处理；制造成本高
1 简称：LOM 2 原材料：纸、塑料薄膜等 3 原理：先在片材表面事先涂覆上一层热熔胶。加工时，用CO2激光器在计算机控制下按照CAD分层模型轨迹切割片材，然后通过热压辊热压，使当前层与下面已成型的工件层黏结，从而堆积成型。 4 优点：原料价格便宜，制作成本低廉，无需支撑结构，多余材料容易剔除，精度理想。 5 缺点：成型材料利用率不高，材料浪费率。
1 简称：SLA 2 原材料：液态光敏树脂 3 原理：通过计算机控制紫外激光，按预定零件各分层截面的轮廓轨迹对液态树脂逐点扫描，使被扫描区的树脂薄层产生光聚合（固化）反应，从而形成零件的一个薄层截面。完成一个扫描区域的液态光敏树脂固化层后，工作台下降一个层厚，使固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，然后重复扫描、固化，新固化的一层牢固粘接在一层上，如此反复直至完成整个零件的固化成型。

3D印刷培训资料

•
特点 – 能逼真地再现物体，具有很强的立体感能逼真地再现物体， – 产品图像清晰、层次丰富、形象逼真产品图像清晰、层次丰富、 – 立体印刷的原稿往往是造型设计或景物拍摄而成，而印刷品一般选择为优质的铜版立体印刷的原稿往往是造型设计或景物拍摄而成，纸和耐高温油墨印刷，所以光泽度好，颜色鲜艳，纸和耐高温油墨印刷，所以光泽度好，颜色鲜艳，不易褪色
概述
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特点 – 能逼真地再现物体，具有很强的立体感能逼真地再现物体， – 产品图像清晰、层次丰富、形象逼真产品图像清晰、层次丰富、
光栅的人造立体效果
立体印刷原理与工艺
• 立体印刷是根据人眼形成立体感的生理特性和光栅板折射分像的光学原理，立体印刷是根据人眼形成立体感的生理特性和光栅板折射分像的光学原理，通过使用光栅板而使平面二维图像景物具有立体感。光栅板而使平面二维图像景物具有立体感。
• •
10
光栅密度范围最佳观察距离
立体印刷印前制版
• 加网线数高于300dpi • 与普通印刷加网角度不同，避免与光栅板平直线条产生龟纹，不选0度角加网 • 青、黑色版采用相同加网角度
立体印刷与加工
• 印刷 – 立体印刷的套准精度较高，其套准精度比一般印刷的精度要高10倍左右，即若一般印刷精度要求为0.1mm，则立体印刷最好是0.01mm。因此，对印刷环境的温度和相对湿度应进行严格控制。 – 印版上的条纹与片材上的光栅条纹要精确对应 – UV印刷要注意温度，防止光栅变形印后加工 – 模切、覆膜或背涂加工
•
立体印刷是根据人眼形成立体感的生理特性和光栅板折射分像的光学原理，立体印刷是根据人眼形成立体感的生理特性和光栅板折射分像的光学原理，通过使用光栅板而使平面二维图像景物具有立体感。光栅板而使平面二维图像景物具有立体感。

3d打印技术的成型原理

3d打印技术的成型原理
3D打印技术的成型原理是通过将数字化的三维模型按照一层
层的方式逐层堆积，并通过特定的成型技术将材料一层层固化形成实体物体。

具体步骤如下：
1. 创建数字化三维模型：使用计算机辅助设计 (CAD) 软件创
建或下载已有的三维模型文件。

2. 切片处理：将三维模型分割成一层层的薄片，每一层的厚度取决于3D打印机的分辨率。

3. 打印准备：将切片的数据传输到3D打印机，选择打印材料，并确定打印参数，如打印温度、打印速度等。

4. 打印：3D打印机从底层开始，将打印材料（如塑料、金属等）一层层地叠加堆积，按照切片的数据先水平方向打印出一层，然后上下移动一层厚度并再次打印，重复直至完成整个模型的打印。

5. 固化：根据打印材料的不同，可采用不同的固化方式。

例如，对于塑料材料，采用紫外线光照固化，对于金属材料，采用激光熔化固化。

6. 支撑结构：在某些情况下，打印过程中需要添加支撑物来支撑过heng的部分，以保证模型的稳定性和完整性。

7. 后处理：完成打印后，需要移除支撑物、清洁打印件，并进行表面处理，如抛光、喷涂等。

总体而言，3D打印技术的成型原理是一种逐层堆积的制造过程，通过不断叠加和固化材料来实现三维物体的制作。

第六章三维打印快速成型工艺.

图6-1 三维喷涂粘结工艺原理
第一节三维喷涂粘结快速成型工艺
2. 三维喷涂粘结快速成型工艺的特点
三维喷涂粘结快速成型制造技术在将固态粉末生成三维零件的过程中与传统
方法比较具有很多优点： ◎ 成本低 ◎ 材料广泛 ◎ 成型速度快 ◎ 安全性较好 ◎ 应用范围广
三维喷涂粘结快速成型技术在制造模型时也存在许多缺点，如果使用粉状材料，
3D Systems公司作为快速成型设备全球最早的设备供应商，一直以来
致力于快速成型技术的研发与技术服务工作，在引领SLA光固化快速成型技术的同时，也陆续开展了其他快速成型技术的研究，陆续推出SLS设备
及3DP设备等。近期，成功并购Z Corp公司，3DP技术的实力和地位再上
新台阶。面向不同用户的需求，目前推出的3DP设备分为Personal系列与 Professional系列。2009年以来，3D Systems公司推出价格1万美元以下的面向小客户的Personal 3DP设备。主要型号有Glider、Axis Kit、RapMan、3D Touch、ProJet 1000、ProJet 1500、V-Flash等。
第一节三维喷涂粘结快速成型工艺
⑦ 计算机控制活塞使之下降一定高度(等于片层厚度)。 ⑧ 重复步骤④、⑤、⑥、⑦四步，一层层地将整个零件坯体制作出来。 ⑨ 取出零件坯，去除未粘结的粉末，并将这些粉末回收。 ⑩ 对零件坯进行后续处理，在温控炉中进行焙烧，焙烧温度按要求随时间变化。后续处理的目的是为了保证零件有足够的机械强度及耐热强度。
其中三维打印快速成型技术因其材料较为广泛，设备成本较低且可小型化到办公室使用等，近年来发展较为迅速。三维打印快速成型工艺之所以称之为打印成型，是因为该种快速成型工艺是以某种喷头作为成型源，其运动方式与喷墨打印机的打印头类似，在台面上做X-Y平面运动，所不同的是喷头喷出的不是传统喷墨打印机的墨水，而是粘结剂、熔融材料或光敏材料等，基于快速成型技术基本的堆积建造模式，实现原型的快速制作。依据其使用材料不同及固化方式不同，3DP快速成型技术可分为粉末材料三维喷涂粘结成型、熔融5 Z Corp公司的Z650设备及其制作的彩色模型

3D打印的主要工艺

图10-3 熔融沉积3D打印原理图
熔融沉积3D打印工艺主要有以下几个优点。
（1）系统结构简单，操作方便，设备和维护使用成本低，系统运行安全。
（2）可采用水溶性支撑材料，简化了去除支撑的难度。（3）可实现工程塑料ABS、聚乳酸PLA、聚碳酸酯PC、工程塑料 PPSF等多种材料的打印。（4）打印材料价格较低，常用的ABS，PLA材料价格每千克几十到几百元。（5）打印过程中材料无化学变化，制件的翘曲变形小。（6）原材料以卷的形式提供，易于搬运和快速更换。
三、选择性激光烧结
选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS）又称选区激光烧结或粉末材料选择性激光烧结，SLS工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末），在激光照射下烧结，在计算机控制下层层堆积打印。
图10-5 选择性激光烧结原理图
选择性激光烧结工艺主要有以下几个优点。
分层实体制造工艺目前依然存在以下几个问题。
（1）材料利用率较低。（2）产品的抗拉强度较低。（3）纸质产品易吸湿膨胀，因此打印完成后应尽快进行表面防潮处理。（4）产品表面有台阶纹理，打印完成后需进行表面打磨，难以构建形状精细、多曲面的产品。
工程材料及成形工艺
四、激光近净成形
激光近净成形是指零件成形后，仅需少量加工或不再加工，便可用作机械构件的成形技术。激光近净成形（Laser Engineered Net Shaping，LENS）通过激光在沉积区域产生熔池并持续熔化粉末或丝状材料而逐层沉积打印三维产品。
图10-6 激光近净成形原理图
激光近净成形工艺主要有以下几个优点。
熔融沉积3D打印工艺目前依然存在以下几个问题。
（1）产品的表面有较明显的条纹，打印精度较低。（2）层与层之间连接较弱，沿着Z轴方向强度较低。打印材料本身力学性能较低，因此难以作为结构件用于承力等重要场合。（3）需要设计和打印支撑结构，影响打印的效率和精度。（4）需要对整个截面进行扫描涂覆，打印时间较长，打印速度慢。

三维立体打印成型技术及其材料研究

三维立体打印成型技术及其材料研究【摘要】：文章介绍了快速成型技术的国内外发展现状和现有快速成型方法，分析了3DP成型技术和其他成型技术的区别以及3DP成型技术的优点。

分析了三维打印机快速成型工艺及成型材料的研制。

【关键词】：快速成型技术；三维打印；石膏粉末引言快速成型技术自20世纪80年代问世以来，在成型系统、材料方面有了长足的进步，同时推动了快速制模技术（rapid tooling，RT）和快速制造技术（rapid manufacturing，RM）的发展。

快速成型技术的发展，使得产品设计、制造的周期大大缩短，提高了产品设计、制造的一次成品率，降低产品开发成本，从而给制造业带来了根本性的变化。

近年国外又推出了一种新的快速成型方法：3DP(三维打印法) 法。

这种方法成型速度快，而且成本低廉、设备占用空间小，可以成为设计师办公室的办公用品。

这样就可以大大节省开支，减少不必要的浪费。

而且还可以加快产品的开发，迅速占领市场[1]。

1. 现有快速成型方法与三维打印技术的比较快速成型工艺采用离散堆积的工艺原理。

RP快速成型的方法很多，典型有的: SLA(光固化法) 法、LOM (层迭法) 法、SLS (选择烧结法) 法、FDM(融堆法) 法等，这些方法各有优缺点。

然而这些方法有一个共同的缺点: 成形的时间长，而且成本很高，一般的中小型企业难以承受。

SLA、SLS、LOM等快速成型设备以激光作为能源，但激光系统（包括激光器、冷却器、电源和外光路）的价格及维护费用非常昂贵，而基于喷射粘结剂堆积成型的3DP设备采用相对较廉价的打印头。

另外，3DP快速成型方法避免了SLA、SLS、LOM以及FDM等快速成型方法对温度及环境的要求。

2. 三维打印技术的国内外发展现状近几年来，3DP技术在国外得到了迅猛发展。

美国Z Cop公司与日本Riken Institute 与2000年研制出基于喷墨打印技术的、能够作出彩色原型件的三维打印机。

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。

3D打印成型工艺资料

快速成型（Rapid Prototyping）：快速成形技术（简称RP）是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物理实体的技术总称，其基本过程是：首先设计出所需零件的计算机三维模型（数字模型、CAD模型），然后根据工艺要求，按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称为分层），把原来的三维CAD模型变成一系列的层片；再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，自动生成数控代码；最后由成形系统成形一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体。

快速成型技术的特点：与传统材料加工技术相比,快速成型具有鲜明的特点：1．数字化制造。

2．高度柔性和适应性。

可以制造任意复杂形状的零件。

3.直接CAD模型驱动。

如同使用打印机一样方便快捷。

4.快速。

从CAD设计到原型（或零件）加工完毕，只需几十分钟至几十小时。

5.材料类型丰富多样，包括树脂、纸、工程蜡、工程塑料ABS等）、陶瓷粉、金属粉、砂等，可以在航空，机械，家电，建筑，医疗等各个领域应用。

主要工艺：RP技术结合了众多当代高新技术：计算机辅助设计、数控技术、激光技术、材料技术等，并将随着技术的更新而不断发展。

自1986年出现至今，短短十几年，世界上已有大约二十多种不同的成形方法和工艺，而且新方法和工艺不断地出现。

目前已出现的RP技术的主要工艺有：1.SL工艺：光固化/立体光刻。

2.FDM工艺：熔融沉积成形。

3.SLS工艺：选择性激光烧结。

4.LOM工艺：分层实体制造。

5.3DP工艺：三维印刷。

6.PCM工艺：无木模铸造。

•熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、PC、尼龙等，以丝状供料。

材料在喷头内被加热熔化。

喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结。

每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。

随着高度的增加，层片轮廓的面积和形状都会发生变化，当形状发生较大的变化时，上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用，这就需要设计一些辅助结构一“支撑”，对后续层提供定位和支撑，以保证成形过程的顺利实现。

立体印刷原理及工艺技术

立体印刷原理及工艺技术在印刷领域，三维空间再现物体立体图像的印刷——立体印刷，已成为特种印刷行业中一个重要的内容，下面就谈谈这方面的技术特点及发展前景。

立体印刷的原理和特性立体印刷原理就是模拟人两眼间距，从不同角度拍摄，将左、右像素记录在感光材料上，观看时，左眼看到左像素、右眼看到右像素，按照这一原理制作出的印刷品称为立体印刷。

立体印刷具有如下特点：（1）能逼真地再现物体，具有很强的立体感。

产品图像清晰、层次丰富、形象逼真、意境深邃；（2）立体印刷的原稿往往是造型设计或景物拍摄而成，而印刷品一般选择为优质的铜版纸和耐高温油墨印刷，所以光泽度好，颜色鲜艳，不易褪色；（3）印刷产品表面覆盖一层凹凸柱镜状光栅板，可以直接观看全景画面的立体效果。

从人们对物体产生立体视觉上来说，对物体产生的立体视觉主要是从人的生理因素、经验和心理因素等方面而来的。

实际上，立体视觉是人在视觉过程中把上诉这些复杂因素综合在一起而形成的立体信息。

从生理因素上来说，有视差（两眼视差和单眼运动视差）、辐辏、调节等。

具体地说，两眼视差是人们获得立体视觉的根本因素，就是在日常生活中，人们观察物体时由于两眼间的视角等原因，左右两眼所看到的物体图像就会产生差异，即视差，它给予人们立体感。

立体图像的效果必须由显示技术来体现。

这里所说的立体显示是指对图像三维空间的立体信息进行再现，这是获得立体视觉的又一基本条件。

实现立体显示主要有两种方法，即两向显示法和多向显示法。

（1）两向显示法。

可分为立体镜法、双色滤色片法、偏光滤色镜法及交替分割法。

无论采取哪种方法，都是利用两眼视差左右眼分别观察图像而获得立体视觉的。

立体镜法：立体镜法的基本原理是使用立体镜来观察左、右的图形而形成的立体感。

这种方法自19世纪出现以来一直被广泛采用，但必须使用特殊的立体镜，否则就没有立体视觉。

双色滤色片法：将左、右图像分别用红、蓝油墨印刷在同一平面内，通过红、蓝滤色片观察印刷图像的方法。

材料科学中的三维打印技术

材料科学中的三维打印技术三维打印技术已成为材料科学领域中的一项重要技术，具有许多优势。

这种技术可以利用计算机辅助设计和数字化制造技术，将数字模型准确地转换为物理模型。

相对于传统制造技术，三维打印技术具有制造成本低、加工效率高、生产周期短、制造精度高等优点。

在材料科学领域中，三维打印技术可用于制造各种结构、组织和形态的材料，如金属、塑料、陶瓷、织物等。

进一步看，三维打印技术成为材料科学领域中的一项革命性技术，为研究新材料、新结构、新性能提供了无限的可能性。

例如，新型金属材料可以通过三维打印技术制备，如微小组织调控、金属粉末选择、打印参数优化等方面的控制，可以实现对成品材料强度、韧性、断裂韧度等性能的精细调控和优化。

此外，三维打印技术也成为了新材料开发过程中的一个重要工具。

利用三维打印技术，科学家可以通过控制材料的组成、结构、物理和化学特性等参数，来制备出一系列新型材料。

这些新型材料可以应用于医疗、电子、能源、环保等各个领域，从而实现材料科学技术对人类生产和社会经济发展的推动作用。

在三维打印技术中，材料选择是非常关键的因素。

不同的材料具有不同的性质，从而影响成品结构和性能。

例如，塑料材料比较灵活，适用于制作中低精度的零件和组件，而金属材料具有高强度、高韧性和高耐腐蚀性，适合于制备高强度的零件和组件。

此外，还有一些特殊材料，如生物材料、陶瓷材料等，也可以应用于三维打印技术中。

随着技术的不断推进和完善，三维打印技术在材料科学领域的应用前景非常广阔。

随着性能更加优良的三维打印设备和更加完善的材料库的出现，三维打印技术的应用范围将会更广泛，并且将会更加便捷、高效、精确。

在未来，三维打印技术将会成为材料科学领域中的一个常见工具，为人类的生产和创新提供更多的可能性。

全面解读3D印刷过程与材料

全面解读3D印刷过程与材料3D印刷技术3D 打印机及其工作原理浅谈3D 打印是添加剂制造技术的一种形式，在添加剂制造技术中三维对象是通过连续的物理层创建出来的。

3D 打印机相对于其他的添加剂制造技术而言，具有速度快，价格便宜，高易用性等优点。

3D 打印机就是可以打印出真实3D 物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D 实体，与传统的去除材料加工技术完全不同。

称之为打印机是参照了其技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。

3D 打印技术在珠宝首饰、鞋类、工业设计、建筑、汽车、航天、牙科及医疗方面都能得到广泛的应用。

打印步骤每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。

然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。

这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被打印成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可刨出模型，而剩余粉末还可循环利用。

打印耗材由传统的墨水、纸张转变为胶水、粉末，当然胶水和粉末都是经过处理的特殊材料，不仅对固化反应速度有要求，对于模型强度以及打印分辨率都有直接影响。

技术水平目前的3D 打印技术能够实现600dpi 分辨率，每层厚度只有0.01 毫米，即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。

当然受到喷打印原理的限制，打印速度势必不会很快，目前较先进的产品可以实现每小时25 毫米高度的垂直速率，相比早期产品有10 倍提升，而且可以利用有色胶水实现彩色打印，色彩深度高达24 位。

由于打印精度高，打印出的模型品质自然不错。

除了可以表现出外形曲线上的设计，结构以及运动部件也不在话下。

如果用来打印机械装配图，齿轮、轴承、拉杆等都可以正常活动，而腔体、沟槽等形态特征位置准确，甚至可以满足装配要求，打印出的实体还可通过打磨、钻孔、电镀等方式进一步加工。

同时粉末材料不限于砂型材料，还有弹性伸缩、高性能复合、熔模铸造等其它材料可供选择。

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美国Z Corporation公司于1995年获得MIT的许可，自1997年以来陆续推出了一系列3DP打印机，后来该公司被3D Systems收购。
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6.1 概述
国内外广泛关注：三维印刷成型零件的性能三维印刷成型打印材料三维印刷成型粘结剂三维印刷成型设备
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6.2 成型原理及工艺
6.2.1 成型原理
工艺原理：喷头在计算机控制下，按照截面轮廓的信息，在铺好的一层粉末材料上，有选择性地喷射粘结剂，使部分粉末粘结，形成截面层。一层完成后，工作台再下降一个层厚，铺粉，喷射粘结剂，进行下一层的粘结，如此循环形成产品原型。用粘结剂粘结的原型件强度较低，要置于加热炉中，作进一步的固化或烧结。
图6-5 液滴喷射分类
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6.3 成型系统
6.3.1 喷墨系统，液滴发生器中振荡器发出振动信号，产生的扰动使射流断裂并生成均匀的液滴；液滴在极化电场获得定量的电荷，当通过外加偏转电场时，液滴落下的轨迹被精确控制，液滴沉积在预定位置。而不带电的墨滴将积于集液槽内回收。
工业级覆膜砂3DP打印机快速成型产品
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6.2 成型原理及工艺
6.2.3 工艺特点
缺点：（1）精度和表面质量较差（2）原型件强度低（3）原材料成本高
近100万元
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6.3 成型系统
6.1 概述
1989年，麻省理工学院（MIT）的Emanual Sachs 申请了3DP专利。
1992年，Emanual Sachs等人利用平面打印机喷墨的原理成功喷射出具有粘性的溶液，再根据三维打印的思想以粉末为打印材料，最终获得三维实体模型。
1993年，Emanual Sachs的团队开发出基于喷墨技术与3D打印成型工艺的3D打印机。
3DP成型系统主要由喷墨系统、XYZ运动系统、成型工作缸、供料工作缸、铺粉装置和余料回收系统等结构组成。
图6-4 3DP成型系统结构示意图
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6.3 成型系统
6.3.1 喷墨系统
3DP工艺喷墨系统采用与喷墨打印机类似的技术，但喷头喷射出的不是普通墨水，而是一种粘结剂。3DP工艺的喷墨技术可分为连续式（Continuous Ink Jet，CIJ）和按需滴落式（Drop-on-demandink Jet，DOD）两大类。
图6-6 连续式喷射原理图
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6.3 成型系统
6.3.1 喷墨系统 2.按需滴落式喷墨技术
根据需要有选择地喷射微滴，即根据系统控制信号，在需要产生喷射液滴时，系统给驱动装置一个激励信号，喷射装置产生相应的压力或位移变化，从而产生所需要的微滴。
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3D打印成型工艺及材料
第6章三维印刷成型工艺及材料
3D打印技术研究所
第6章三维印刷成型工艺及材料 Nantong Institute of Technology
1
概述
2
成型原理及工艺
3
成型系统
4
成型材料
5
成型影响因素
6
典型应用
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图6-7按需式喷射原理图
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6.3 成型系统
6.3.1 喷墨系统 2.按需滴落式喷墨技术
常用的按需滴落式喷墨技术主要有热发泡式和压电式两种。
热发泡式喷射技术：将喷头内的加热元件瞬时加热，喷头内液体迅速汽化并形成气泡，气泡膨胀同时将液体从喷嘴中挤出形成液柱，加热元件冷却后热气泡缩小又将液柱拉回喷嘴，液柱前端由于惯性继续下落，从而造成液柱前端与液柱分离而形成微滴。
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6.3.1 喷墨系统
6.3 成型系统
表6-1 常用喷射技术性能比较
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送粉活塞上升一层，实体模型下降一层以继续打印。
重复上述过程直至模型打印完毕。
去除多余粉末，固化模型，进行后处理操作。
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6.2 成型原理及工艺
6.2.3 工艺特点
优点：（1）成本低，体积小（2）材料广泛（3）成型速度快（4）高度柔性（5）成型过程无污染（6）可实现彩色打印
图6-8a 热发泡式原理图
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6.3 成型系统
6.3.1 喷墨系统 2.按需滴落式喷墨技术
常用的按需滴落式喷墨技术主要有热发泡式和压电式两种。
压电式喷射技术：利用压电陶瓷的压电效应，当压电陶瓷的两个电极加上电压后，振子发生弯曲变形，对腔体内的液体产生一个压力，这个压力以声波的形式在液体中传播。在喷嘴处，如果这个压力可以克服液体的表面张力，其能量足以形成液滴的表面能，则在喷嘴处的液体就可以脱离喷嘴而形成液滴。
图6-2 3DP成型工艺原理
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6.2 成型原理及工艺
6.2.2 成型工艺
3DP成型工艺过程包括模型设计、分层切片、数据准备、打印模型及后处理等步骤。
01
02
03
04
05
06
采集粉末原料。
将粉末铺平到打印区域。
打印机喷头在模型横截面定位，喷粘结剂。
图6-8b 压电式原理图
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6.3 成型系统
6.3.1 喷墨系统 2.按需滴落式喷墨技术
根据压电元件和液体腔的形状结构不同，压电式按需滴落喷头有四种结构形式，即挤压式、弯曲式、剪力式和推式。其中，弯曲式压电喷头较为常用。
图6-9 压电式喷射的四种结构形式