增材制造技术课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
? 分层厚度：0.1mm-0.5mm ? 市场范围：市场80%的3D打
印机属于民用消费级。 ? 售价：3000-20000RMB ? 消费人群：设计爱好者、小
企业、学校
民用消费级采用的工艺主要为熔积成型FDM。
现代CAD/CAM 技术
CAD技术设计要打印的 各种物品的3D数字模 型。
计算机数控技术软件或系统 把3D数字模型切片。并根据每片的形状， 分解成一条条的打印指令传给伺服电机和 喷头，并保证各个伺服电机精确确配合。
2万台） ? Objet公司（世界最大的商用3D打印机） ? 3D systems 公司 ? EOS 、 Arcam AB 、 GmbH
美国国防部资助了一系列的计划。
这些研究机构做出了大量的飞机零部件。例 如：Sandia实验室做航空发动机叶片；泵壳体尺 寸300mm左右，Los alamos 作出高温合金管。 Aeromet利用激光快速成型技术制造的多个钛合 金关键大型承力结构件；如尺寸达到2.5m、重达 130kg的大型整体筋板加强钛合金发动机框、机 翼拼接接头等已经在F22及F-18E/F上得到批量应 用。
? 分层厚度：0.1mm-0.5mm ? 市场范围：市场20%的3D打
印机属于商用级。
? 售价：100万-400万 RMB
? 消费人群：大中型生产制造 企业研发设计部门
打印出来的物品，一般不出售，只作外观设计、 模型研发用，缩短研发周期。
生物工程级3D打印机
? 打印材料：钛合金、特殊与活 体能相容的材料。
? 经济学人 “第三次工业革命”。南方周 末 “野蛮神器”要革制造业的命。
? 工信部副部长苏波表示将推动3D打印产业 化；科技部表示在制定3D打印的战略规划。
3D打印概念
? “增材制造” =“3D打印”=“快速原
型制造技术”
? 根据零件的形状，每次制做一个具有 一定微小厚度 和特定形状 的截面，然 后再把它们逐层粘结起来，就得到了 所需制造的立体的零件。
但美国激光快速成型全都集中在 小体积高价 值的零件，还包括表面修复，表面涂层。
1.激光一走， 温度迅速下降 ，容易出缺陷 ，做不了 大零件。
2.由于力学性能差 ，激光成型再去热等静压，性能 不如锻件，激光成型再去锻造，还是不如锻件。
3. 缺乏大型装备。
美国人没办法提出了“损伤容限”的概念。 在大尺寸复杂钛合金整体结构件在 F18上做试验失败 3 年后，Aeromet 公司倒闭。
增材制造（3D打印）
Additive Manufacturing（3-D printing）
钢铁研究总院 科技运营部 2013.4
背景:3D打印成为关注热点
? 奥巴马宣布美国“制造创新国家网络”计 划，成立15个制造创新中心组成网络，每 年投资10亿美元。经过5个多月的论证最 后选了“增材制造”作为第一个中心的研 究方向。
国内增材制造的研究机构
编 号
单位
代表 人物
1 北航 王华明
专业
铸造 材料
工艺
激光 熔融
产品 航空部件
国家认可
国家技术发 明奖一等奖
2
华中 科大
史玉升
3
西北 工大
黄卫东
4 清华 颜永年
材料 铸造 机械
激光 烧结
激光 熔融 容积 成型
航空部件、 汽车部件、 骨骼、牙齿
3D打印机的优势
1.制造复杂物品。（目前已显现） 2.产品多样化不增加成本。 3.生产周期短。（最大的优点） 4.零技能制造。 5.不占空间、便携制造。（战场、灾区） 6.节省材料 。 7.精确的实体复制。（ 3D照相馆）
民用消费级3D打印机
? 打印材料：塑料丝、少量金 属丝
? 特点：结构简单、精度低、 物品表面粗糙、不考虑力学 性能。
? 市场范围：打印机的用量很少。 ? 主要产品：人体植入物、假肢、
假牙、骨骼等。在欧美已经有 很广泛的应用。
? 消费人群：医疗保健企业和医 院。
? 特点：一对一满足有需求的人。
3D打印生产的假肢在欧美已经有30000人 以上在应用。
工业级3D打印机
涡轮引擎部件 钛合金
3D打印不是泡沫也非“神器”
PBS塑料 树脂 高强钢
钴铬合金 木材
陶瓷 尼龙 铝 镍铝合金 细胞
不锈钢 玻璃 钛 青铜合金 黄金
纸 生物墨水
钛合金 ABS塑胶
钨
3D打印能制造的物品，常常令人惊叹！，但这些 打印件没有生产标准，没有质量检测，没有安全 认证，属于“三无”产品。大部分外观、质量、 性能都赶不上常规生产方法制造出的物品。
3D打印市场情况
2011年全球3D打印产业产值为17亿美元， 国内为3亿人民币。年增长率25%。
目前3D打印产品的主要应用领域
1.快速模具制造（汽车） 2.高端零部件（航空零部件） 3.产品设计（电子消费品等，苹果手机） 4.医疗保健（牙科、假肢、骨骼）
这些应用集中在不计成本的设计行业、尖端制造、 以及一对一的个性化服务方面。
3D打印机，都是“分层制造，逐层叠加”。
3D打印的工艺
1.熔积成型 FDM(Fused Deposition Modeling)
石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝
2. 选择性激光烧结 。SLS（Selective Laser Sintering ）尼龙、腊、 ABS、金 属和陶瓷粉末。
3.立体光固化成型法SLA(Stereo Lithography Appearance) 液态光敏材料
精密伺服驱动技术 伺服电机根据指令要精确控制打印头 的移动位置和平台移动，使每个时刻都在 精确的位置打印。精度要达到0.1mm 。甚 至20um.
新材料技术 打印材料的研发目前还在初级阶段。
商用级3D打印机
? 打印材料：树脂、金属、石 膏、尼龙、玻璃等。
? 特点：结构复杂、精度高、 物品表面质量好、基本不考 虑力学性能。
金属零部件增材制造
Since 1985
国外金属材料增材制造的主要研究机构
? 美国Los Alamos ? 美国 Sandia ? AeroMet ? GE、罗罗(英国)、IBM 、波音、洛马、诺格 ? 西屋核电
------------------------------------------------------------------------------? Stratasys 公司 （占世界3D打印机销量的一半，2011年为
印机属于民用消费级。 ? 售价：3000-20000RMB ? 消费人群：设计爱好者、小
企业、学校
民用消费级采用的工艺主要为熔积成型FDM。
现代CAD/CAM 技术
CAD技术设计要打印的 各种物品的3D数字模 型。
计算机数控技术软件或系统 把3D数字模型切片。并根据每片的形状， 分解成一条条的打印指令传给伺服电机和 喷头，并保证各个伺服电机精确确配合。
2万台） ? Objet公司（世界最大的商用3D打印机） ? 3D systems 公司 ? EOS 、 Arcam AB 、 GmbH
美国国防部资助了一系列的计划。
这些研究机构做出了大量的飞机零部件。例 如：Sandia实验室做航空发动机叶片；泵壳体尺 寸300mm左右，Los alamos 作出高温合金管。 Aeromet利用激光快速成型技术制造的多个钛合 金关键大型承力结构件；如尺寸达到2.5m、重达 130kg的大型整体筋板加强钛合金发动机框、机 翼拼接接头等已经在F22及F-18E/F上得到批量应 用。
? 分层厚度：0.1mm-0.5mm ? 市场范围：市场20%的3D打
印机属于商用级。
? 售价：100万-400万 RMB
? 消费人群：大中型生产制造 企业研发设计部门
打印出来的物品，一般不出售，只作外观设计、 模型研发用，缩短研发周期。
生物工程级3D打印机
? 打印材料：钛合金、特殊与活 体能相容的材料。
? 经济学人 “第三次工业革命”。南方周 末 “野蛮神器”要革制造业的命。
? 工信部副部长苏波表示将推动3D打印产业 化；科技部表示在制定3D打印的战略规划。
3D打印概念
? “增材制造” =“3D打印”=“快速原
型制造技术”
? 根据零件的形状，每次制做一个具有 一定微小厚度 和特定形状 的截面，然 后再把它们逐层粘结起来，就得到了 所需制造的立体的零件。
但美国激光快速成型全都集中在 小体积高价 值的零件，还包括表面修复，表面涂层。
1.激光一走， 温度迅速下降 ，容易出缺陷 ，做不了 大零件。
2.由于力学性能差 ，激光成型再去热等静压，性能 不如锻件，激光成型再去锻造，还是不如锻件。
3. 缺乏大型装备。
美国人没办法提出了“损伤容限”的概念。 在大尺寸复杂钛合金整体结构件在 F18上做试验失败 3 年后，Aeromet 公司倒闭。
增材制造（3D打印）
Additive Manufacturing（3-D printing）
钢铁研究总院 科技运营部 2013.4
背景:3D打印成为关注热点
? 奥巴马宣布美国“制造创新国家网络”计 划，成立15个制造创新中心组成网络，每 年投资10亿美元。经过5个多月的论证最 后选了“增材制造”作为第一个中心的研 究方向。
国内增材制造的研究机构
编 号
单位
代表 人物
1 北航 王华明
专业
铸造 材料
工艺
激光 熔融
产品 航空部件
国家认可
国家技术发 明奖一等奖
2
华中 科大
史玉升
3
西北 工大
黄卫东
4 清华 颜永年
材料 铸造 机械
激光 烧结
激光 熔融 容积 成型
航空部件、 汽车部件、 骨骼、牙齿
3D打印机的优势
1.制造复杂物品。（目前已显现） 2.产品多样化不增加成本。 3.生产周期短。（最大的优点） 4.零技能制造。 5.不占空间、便携制造。（战场、灾区） 6.节省材料 。 7.精确的实体复制。（ 3D照相馆）
民用消费级3D打印机
? 打印材料：塑料丝、少量金 属丝
? 特点：结构简单、精度低、 物品表面粗糙、不考虑力学 性能。
? 市场范围：打印机的用量很少。 ? 主要产品：人体植入物、假肢、
假牙、骨骼等。在欧美已经有 很广泛的应用。
? 消费人群：医疗保健企业和医 院。
? 特点：一对一满足有需求的人。
3D打印生产的假肢在欧美已经有30000人 以上在应用。
工业级3D打印机
涡轮引擎部件 钛合金
3D打印不是泡沫也非“神器”
PBS塑料 树脂 高强钢
钴铬合金 木材
陶瓷 尼龙 铝 镍铝合金 细胞
不锈钢 玻璃 钛 青铜合金 黄金
纸 生物墨水
钛合金 ABS塑胶
钨
3D打印能制造的物品，常常令人惊叹！，但这些 打印件没有生产标准，没有质量检测，没有安全 认证，属于“三无”产品。大部分外观、质量、 性能都赶不上常规生产方法制造出的物品。
3D打印市场情况
2011年全球3D打印产业产值为17亿美元， 国内为3亿人民币。年增长率25%。
目前3D打印产品的主要应用领域
1.快速模具制造（汽车） 2.高端零部件（航空零部件） 3.产品设计（电子消费品等，苹果手机） 4.医疗保健（牙科、假肢、骨骼）
这些应用集中在不计成本的设计行业、尖端制造、 以及一对一的个性化服务方面。
3D打印机，都是“分层制造，逐层叠加”。
3D打印的工艺
1.熔积成型 FDM(Fused Deposition Modeling)
石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝
2. 选择性激光烧结 。SLS（Selective Laser Sintering ）尼龙、腊、 ABS、金 属和陶瓷粉末。
3.立体光固化成型法SLA(Stereo Lithography Appearance) 液态光敏材料
精密伺服驱动技术 伺服电机根据指令要精确控制打印头 的移动位置和平台移动，使每个时刻都在 精确的位置打印。精度要达到0.1mm 。甚 至20um.
新材料技术 打印材料的研发目前还在初级阶段。
商用级3D打印机
? 打印材料：树脂、金属、石 膏、尼龙、玻璃等。
? 特点：结构复杂、精度高、 物品表面质量好、基本不考 虑力学性能。
金属零部件增材制造
Since 1985
国外金属材料增材制造的主要研究机构
? 美国Los Alamos ? 美国 Sandia ? AeroMet ? GE、罗罗(英国)、IBM 、波音、洛马、诺格 ? 西屋核电
------------------------------------------------------------------------------? Stratasys 公司 （占世界3D打印机销量的一半，2011年为