增材制造技术ppt课件
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• 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。
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。
• 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”
• 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。
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
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。
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
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。
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
1 北航
代表 人物
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
3
西北 工大
4 清华
5Leabharlann Baidu
西安 交大
史玉升 黄卫东 颜永年 卢秉恒
材料 铸造 机械 机械
激光 烧结
航空部件、 汽车部件、 骨骼、牙齿
激光 熔融
航空部件
容积 成型
• 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。
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。
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。
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。
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
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• Stratasys 公司 （占世界3D打印机销量的一半，2011 年为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。
• 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”
• 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。
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
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。
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
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。
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
1 北航
代表 人物
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
3
西北 工大
4 清华
5Leabharlann Baidu
西安 交大
史玉升 黄卫东 颜永年 卢秉恒
材料 铸造 机械 机械
激光 烧结
航空部件、 汽车部件、 骨骼、牙齿
激光 熔融
航空部件
容积 成型
• 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。
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。
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。