3D打印技术普及知识(课堂PPT)

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教 育
教育教学
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人像模型
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鞋业制造
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首饰珠宝
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工业产品
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建筑
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服装
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医学
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食物
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艺术
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行业应用
➢ 家电：各种家电产品的外形与结构设计，装配试验与功能验证，市场 宣传，模具制造。
➢ 通讯产品：产品外形与结构设计，装配试验，功能验证，模具制造。 ➢ 航空、航天：特殊零件的直接制造，叶轮、涡轮、叶片的试制，发动
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2015年将成为“3D打印元年”
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3D打印离我们有多远？
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神奇的3D打印机
3D打印带来了世界性制造业革命，以前是部件设计完全依 赖于生产工艺能否实现，而3D打印机的出现，将会颠覆这 一生产思路.
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在好莱坞大作《十二生肖》电影中有项非常流行技术不知各位是否有 留意，电影中成龙佩戴了专业扫描手套来扫描剧中十二生肖铜像，另外 一边通过专业设备将所扫描的铜像完美打印，看似很科幻不切实际，其 实，影片中出现的专业设备就是流行的3D打印技术。
通过电脑相关软件将照片数据转化成模型数 据。 • 通过电脑和3D打印机连接，选择相应耗材， 3D打印机接受到指令开始打印模型。
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• 常见的3D设计软件，均可用来建模，如：
• 草图大师（Sketchup），是一个表面上极为简单，实际上
却令人惊讶地蕴含着强大功能的构思与表达的工具。
• 3DSMAX，3D Studio Max，是基于PC系统的三维动画渲
3D打印的主要优势
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（不需要特殊技能） 5.不占空间、便携制造（战场、灾区 ） 6.节省材料（相对于传统加工方式）
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3D打印技术的基本原理
1. 3D打印的基本原理 2. 打印流程 3. 主要工艺分类
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主要工艺技术分类
• FDM (熔融沉积成型）
• FFF (熔丝制造成型）
• LOM (分层实体制造）
DLP
FFF
• SLS (选择性激光烧结）
• SLA （立体光固化成型法）
SLS
• DLP (数字光处理）
LOM
SLA
• 3D打印所用耗材
• ABS、PLA、尼龙、橡胶、聚苯乙烯、ABS、聚碳酸、金属、陶瓷等众多材料26。
光造型SLA工艺
Stereolithography Apparatus
SLA技术是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长和 强度的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应, 分子量急剧增大, 材料也就从液态 转变成固态。 优缺点： 成型精度高、成型零件表面质量好、原材料利用率接近100%，而且不 产生环境污染，特别适合于制作含有复杂精细结构的零件；但这种方法也有自身 的局限性，比如需要支撑、树脂收缩导致精度下降、光固化树脂有一定的毒性等 。
切片软件
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• 我们习惯使用的是： • Repetier-Host，是一款操作简单，将生成Gcode以及打印机操作界面集成到
一起的软件，另外可以通过调用外部生成Gcode的配置文件，很适合初学者使 用，尤其是手动控制的操作界面，用户可以很方便的实时控制打印机。
控制打印软件
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5 3D打印的未来
3D打印机的未来或将 无所不能，只需要一个想 法，一些材料，一台3D打 印机，就能将脑中的一切 转变为实体。
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选择性烧结SLS工艺
Selective Laser Sintering
SLS工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面 ，材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起。
特点：材料适应面广，不仅能制造塑料零件，还能制造陶瓷、蜡等材料的零 件。特别是可以制造金属零件。这使SLS工艺颇具吸引力。SLS工艺无需加支撑 ，因为没有烧结的粉末起到了支撑的作用。其缺点是：成形件结构疏松多孔， 表面粗糙度较高；成形效率不高。
机的试制、装配试验。 ➢ 轻工业：各种产品的设计、验证、装配，市场宣传，玩具、鞋类模具
的快速制造。 ➢ 国防：各种武器零部件的设计、装配、试制，特殊零件的直接制作，
遥感信息的模型制作。
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4 3D打印流程44 Nhomakorabea3D打印流程
• 首先要有三维模型数据，三维模型数据的获 得方式简单来讲有三种。
• 通过三维软件建模获得。 • 通过扫描仪扫描实物获得其模型数据。 • 通过拍照的方式拍取实物多角度照片，然后
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FDM工作原理
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3D打印机的应用领域
3D打印机的应用对象可以是任何行业，只 要这些行业需要模型和原型。
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应用领域
• 三维打印机技术可快速地将模型转换成物理实物模型，这样可以方便地验证设计 人员的设计思想和产品结构的合理性、可装配性、美观性，发现设计中的问题可 及时修改。
• 目前，3D打印技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家 电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。并且 随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展。
三维CAD 模型设计
CAD模型 的近似处理
对STL文件 切片处理
逐层 制造
原型制作流程图
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打印流程
在3D打印时，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；最后由成形机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。
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工业 4.0
• “智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产 设施的实现；
• “智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术 在工业生产过程中的应用等；
• “智能物流”，主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分 发挥现有物流资源供应方的效率。
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18世纪60年代，蒸汽机的广泛使用引发了第一次工业革命
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3D打印技术的基本原理
3D打印的原理是依据计算机设计的三维模型（设计软件可以是 常用的CAD软件，例如SolidWorks、Pro/E、UG、POWERSHAPE等。也 可以是通过逆向工程获得的计算机模型），将复杂的三维实体模型 “切”成设定厚度的一系列片层，从而变为简单的二维图形，逐层 加工，层叠增长。
• 它是一种以 3D 设计模型文件为基础，运用不同的打印技 术、方式使特定的材料，通过逐层堆叠、叠加的方式来制 造物体的技术。
• 注意区分：“3D 打印”与“3D 打印机”， • 3D 打印多代表工艺技术 • 3D 打印机指硬件设备。
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什么是3D打印技术？
3D打印（英语：3D printing），即快速成形技术的一种，它是一种 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。
染和制作软件。
• SolidWorks，是专门负责研发与销售机械设计软
件的视窗产品。
• AutoCAD，是自动计算机辅助设计软件，用于二
维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。
• Pro/Engineer是CAD/CAM/CAE一体化的三维软件
。
三维建模
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• 切片软件，用来将三维模型分解到层，控制打印机进行打印，如： • CuraEngine原本是在Cura 3D打印机控制软件中自带的切片功能，它能高速切片
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熔融沉积制造（丝状材料选择性融覆）FDM工艺
Fused Depostion Modeling
FDM的加工原材料是丝状热塑性材料（如ABS 、MABS、蜡丝、尼龙丝等），加工时加热喷头在 计算机的控制下，可根据截面轮廓信息，做X-Y平 面的运动和高度Z方向的运动。丝状热塑性材料由 供丝机构送至喷头，并在碰头加热至熔融状态，然 后杯选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后形成了 截面轮廓。一层成形完成后，喷头上升一个截面层 高度，再进行第二层的涂覆，如此循环，最终形成 三维产品。
带有扫描功能的手套
电影中打印生肖头像
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？ 什么是3D打印机
1. 基本概述 2. 3D打印技术解释 3. 3D打印技术的起源 4. 丰富的3D打印产品 5. 3D打印的优势
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基本概述
三维立体打印机是二十世纪八十年代末九十 年代初兴起并迅速发展起来的新的先进制造技术 ，它是一种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。是CAD、数控技术、激光技术 以及材料科学与工程的技术集成。它可以自动、 快速地将设计思想物化为具有一定结构和功能的 原型或直接制造零部件，从而可对产品设计进行 快速评价、修改，以响应市场需求，提高企业的 竞争能力。
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最早的3D打印出现在上个世纪的80年代，价格极其昂贵且所能打 印的产品数量也少得可怜。
早期的3D打印机
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现在3D打印技术广泛应用于汽车、家电、电动工具、医疗、机械加 工、精密铸造、航空航天、工艺品制造及儿童玩具等行业，是个人、家 庭、办公的好助手。
现代的3D打印机
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丰富的3D打印产品
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过去其常在模具制造、工业设计等领域被用 于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造 ，意味着这项技术正在普及。
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3D打印名词解释
• 3D 打印技术（3D Printing）有很多个称呼，学术上称之 为快速成型技术(Rapid Prototyping Manufacturing，简 称 RPM)，3D 打印技术从制造工艺的技术上划分它叫做增 材制造（Additive Manufacturing，简称 AM）。