中小学3D打印科普讲座

本节内容
3D打印的概念 3D打印的起源 主流的3D打印技术 3D打印的材料 3D打印的应用
3D打印未来发展趋势
传统制造加工（减材制造）
木材加工
激光切割
激光切割
裁缝
科幻片中的3D打印
影片回顾
影片回顾
影片回顾
影片回顾
影片回顾
1、3D打印（3D printing）技术原理：
从无到有 3D打印，又叫快速成型 、增材制造，以经过智能化处理后的3D数字模型文件为 基础，通过逐层增加材料的方式构造任意形状的3D实体形状。通俗的讲就是将计 算机设计的立体图形一层一层地打印出来，叠加在一起，变成立体实物的过程。
ABS 塑料类
ABS是FDM最常用的3D打印材 料，目前有多种颜色可以选择， 是消费级3D打印机用户最喜爱 的打印材料，比如打印玩具、 创意家居饰件等。ABS材料通 常是细丝盘装，通过3D打印喷 嘴加热熔解打印。
尼龙铝粉
这种材料在尼龙的粉末中 参杂了铝粉，利用SLS技 术进行打印，其成品就有 金属光泽，经常用于装饰 品和首饰的创意产品的打 印中。
光敏树脂打印
玻璃
玻璃粉末采用SLS技术进行打印
金属
金属材料都是采用SLS的粉末烧结， 金银可以打印饰品，而钛金属是 高端3D打印机经常用的材料，用 来打印航空飞行器上的构件。
金属3D打印
其他3D打印材料
药物 皮肤
生物墨水 骨头
巧克力
砂石
GYPSUM 石膏
3D 打印在各行业的应用
1、世界首款3D打印汽车
8、 艺术
9、 食品
10、 玩具
11、 3D打印人工智能
考古
3D打印食物
产 科学研究
无人机
品 原
医疗
国防军事
艺术创作
型
教
3D打印机
文物保护 育
各种各样的3D打印机
3D打印未来发展趋势 1、材料越来越丰富
新推出的大型3D打印机Object 1000已经支持打印140中材料，每次打印可同时利用其中的14 种，但物品是多种多样的，只有更丰富更实用的材料才能让3D打印尽快的融入生产和生活。
2、实用性越来越高
从简单的原型开发，到打印巧克力，到飞机上的钛合金零部件，3D打印的成品已经越来越实用。
3、精度会越来越高，同时打印速度会更快
4、家庭化、个人化、价格越来越低
5、4D打印技术出现
在3D打印基础上增加了时间这一维度，让打印出的智能材料在设定时间改变形状。
如有讲得不到位的地方，欢迎批评指正，感激！
陶瓷
陶瓷粉末采用SLS进行烧结，上釉陶瓷产品 可以用来盛食物，很多人用陶瓷来打印个性 化的杯子，当然3D打印并不能完成陶瓷的 高温烧制，这道手续现在需要在打印完成之 后进行高温烧制。
树脂
树脂是SLA(Stereo Lithography)光固 化成型的重要原料，目前应用最广泛 的是光敏树脂，其变化种类很多，有 透明的、半固体状的，可以制作中间 设计过程模型，由于其成型精度比 FDM高，可以作为生物模型或医用模 型。
进入21世纪，3D打印技术逐渐走向成熟、初步形成产业并 显示出巨大的发展潜力。
19世纪的思想
20世纪的技术
21世纪的市场
主流3D 打印技术
1、熔融堆积快速成型（FDM）
熔融沉积又叫熔丝沉积，它是将丝状 热熔性材料加热融化，通过带有—个 微细喷嘴的喷头挤喷岀来。热熔材料 融化后从喷嘴喷岀，沉积在制作面板 或者前一层已固化的材料上，温度低 于固化温后开始固化，通过材料的层 层堆积形成最终成品。
4、选择性激光烧结（SLS）
SLS通过烧结将粉末变成紧密结合的全体，在激光扫描之下通过一层一 层的掩盖，最后构成部件沉没在一堆粉末当中了，经过冷却，剩余的粉 末可回收再次利用。
常见的3D打印 材料
PLA塑料类
PLA塑料熔丝是一种常用的3D打印材料， 适用于消费级3D打印机，PLA可以降解， 是一种环保的材料
2、普通打印机和3D打印机的区别
对比角度 成品 耗材
普通打印机 平面 墨水、墨粉等
3D打印机 立体 塑料、尼龙、金属粉末等
3、3D打印的起源
3D打印技术起源于19世纪末美国研究的照像雕塑和地貌成 形技术。
到20世纪80年代后期已初具雏形，其名为“快速成型”， 并且在这个时期得到了推广和发展。
在医疗领域，人们可以利 用3D技术打印出人体骨骼、 牙齿、心脏等器官，还可 以打印一些医疗器材，帮 助医生感知人体构造，提 高医疗技术降低病患手术 风险。
5、 3D打印创造的个性化的时尚
源自文库
6、 珠宝首饰
7、世界首款3D打印手枪
命名：“Liberator （解放者）” 全部 16 个部件都采用 ABS 塑料来制造 可以使用标准的手枪弹匣 并支持不同口径的子弹 制造者：德州大学学生科迪•威尔森
时间：2014年 命名“strati” 从零部件打印到组装，整个制造过程仅用了44个小时。 最大速度可达到每小时64公里 一次充电可行驶约190到240公里
2、世界首座3D打印城堡
时间：2014年 混凝土建筑 打印机的打印速度大约是每天50cm 占地面积：15平方米
3、工业产品原型
4、医疗健康
2、光固化成型（SLA）
光固化技术是最早发展起来的快速成 型技术，也是目前研究最深入、技术 最成熟、应用最广泛的快速成型技术 之一。光固化技术，主要使用光敏树 脂为材料，通过紫外光或者其他光源 照射凝固成型，逐层固化，最终得到 完整的产品。
3、三维粉末黏接
3DP技术由美国麻省理工大学 开发，原料使用粉末材料，如 陶瓷粉末、金属粉末、塑料粉 末等，3DP技术工作原理是， 先铺层粉末,然后使用喷嘴将粘 合剂喷在需要成型的区域,让材 料粉末粘接，形成零件截面， 然后不断重复铺粉喷涂、粘接 的过程，层层叠加，获得最终 打印出来的零件。