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1、3D3D3D3D打印技术基础教程打印技术基础教程打印技术基础教程打印技术基础教程普通高等教育普通高等教育普通高等教育普通高等教育“十三五十三五十三五十三五”规划教材规划教材规划教材规划教材机械工业出版社1.1.介绍了介绍了3D3D打印技术理论、打印技术理论、3D3D打印机及打印机及3D3D打印专属名词与建模打印专属名词与建模要求等基础知识要求等基础知识;本书主要围绕本书主要围绕3D3D打印理论知识、打印理论知识、3D3D打印主流软件和动手实践案打印主流软件和动手实践案例等内容进行介绍。例等内容进行介绍。主要内容2.2.针对主流针对主流3D3D打印与逆向工程技术软件进行讲解打印与逆向工程技术软件
2、进行讲解,内容涵盖了内容涵盖了三维造型软件三维造型软件(Creo(Creo、3D Studio Max)3D Studio Max)、3D3D打印软件打印软件(Simplify3D(Simplify3D、MakerwareMakerware、Cura)Cura)、STLSTL数据编辑与修复软件数据编辑与修复软件(Netfabb(Netfabb、MeshmixerMeshmixer、Magics)Magics)及逆向工程软件及逆向工程软件(Geomagic(Geomagic Studio);Studio);3.3.采用案例方式进行应用知识讲解采用案例方式进行应用知识讲解,主要包括艺术模型、浮雕主
3、要包括艺术模型、浮雕3D3D照片及人体脊椎重建。照片及人体脊椎重建。第1章 3D打印技术概述目录第2章 3D打印机与打印材料第3章 3D打印专属名词与建模要求第4章 主流3D打印软件第5章 逆向工程技术及软件第6章 3D打印技术创作艺术模型第7章 制作透光浮雕3D照片第8章 人体脊椎重建模型第9章 3D打印问题解析与打印技巧附录第第第第1 1 1 1章章章章 3D3D3D3D打印技术概述打印技术概述打印技术概述打印技术概述l 什么是3D打印l 3D打印应用领域l 3D打印市场前景 什么是什么是3D3D打印打印第第第第1 1 1 1章章章章 3D3D3D3D打打打打印技术概述印技术概述印技术概述
4、印技术概述3D打印(3D Printing,三维打印)技术是快速成型技术(Rapid Prototyping,RP)的一种,学术上又称增材制造。它的基本原理是以数字化模型为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过增加材料逐层打印的方式构造物体。3D3D打印应用领域打印应用领域第第第第1 1 1 1章章章章 3D3D3D3D打打打打印技术概述印技术概述印技术概述印技术概述3D打印技术不仅在汽车、航空航天、工业设计等工业生产领域得到了发展,而且在珠宝、教育和医疗等领域同样得到了推广。正是3D打印技术在制造工艺方面的独特创新,吸引了国内外新闻媒体和社会公众的热切关注,被评定为“第三次工业革命最具
5、标志性的生产工具”之一。3D3D打印市场前景打印市场前景第第第第1 1 1 1章章章章 3D3D3D3D打打打打印技术概述印技术概述印技术概述印技术概述图1-1 20092013年全球3D打印市场规模趋势图3D打印业务在国外的发展势头十分迅猛。前瞻产业研究院发布的中国3D打印产业市场需求与投资潜力分析报告显示,2009年全球3D打印市场规模为10.69亿美元,此后3年保持在20%以上的速度增长,至2012年市场规模达到22.04亿美元。2013年,全球3D产业的发展更是突飞猛进,增速达到81.49%,市场规模达40亿美元,如图1-1所示。其中,美国、日本、德国占据了3D打印市场的主导,尤其是美
6、国占据了全球近40%的比重。第第第第2 2 2 2章章章章 3D3D3D3D打印机与打印材料打印机与打印材料打印机与打印材料打印机与打印材料l 桌面级3D打印机l 工业级3D打印机l 桌面级3D打印机的主要部件l 3D打印材料第第第第2 2 2 2章章章章 3D3D3D3D打打打打印机与打印印机与打印印机与打印印机与打印材料材料材料材料 桌面级桌面级3D3D打印机打印机(1)美国知名3D打印机品牌Stratasys公司的3D打印机图片及相关参数见表2-1。产品图片产品型号打印喷头打印层厚/mm打印材料打印尺寸官方报价/美元 Uprint SE 双喷头0.245ABS plus203mm152m
7、m152mm20990 Uprint SE Plus双喷头0.245或0.33ABS plus203mm203mm152mm20990 Mojo双喷头0.17ABS plus127mm127mm127mm15900注:Uprint SE、Uprint SE Plus和Mojo三款打印机都采用双喷头设置,其中一个喷头用于打印支撑,支撑材料为SR-30水溶性材料,并且配备WaveWash 支撑去除系统。第第第第2 2 2 2章章章章 3D3D3D3D打打打打印机与打印印机与打印印机与打印印机与打印材料材料材料材料 桌面级桌面级3D3D打印机打印机MakerBot公司的3D打印机图片及相关参数见表2
8、-2。产品图片产品型号打印喷头打印层厚/mm打印材料打印尺寸官方报价/美元 MakerBot Replicator 5单喷头 最小0.1PLA252mm199mm150mm2899 MakerBot Replicator Z18单喷头最小0.1PLA305mm305mm457mm6499 MakerBot Replicator 2X双喷头最小0.1PLA和ABS246mm152mm155mm2800注:2013年6月20日,3D打印行业巨头Stratasys花费4.02亿美元(约占Stratasys总市值的1/8)成功收购主打桌面级3D打印机市场的著名厂商MakerBot,充实了Stratas
9、ys的入门级产品线。第第第第2 2 2 2章章章章 3D3D3D3D打打打打印机与打印印机与打印印机与打印印机与打印材料材料材料材料 桌面级桌面级3D3D打印机打印机3D Systems公司的3D打印机图片及相关参数见表2-3。产品图片产品型号打印喷头打印层厚/mm打印材料打印尺寸官方报价/美元 Cube Pro单喷头/双喷头/三喷头0.07/0.2/0.3PLA、ABS和尼龙273mm273mm241mm、229mm273mm241mm、185mm273mm241mm2799、2899、2999 Cube 3双喷头0.075/0.2PLA和ABS152.5mm152.5mm152.5mm99
10、9第第第第2 2 2 2章章章章 3D3D3D3D打打打打印机与打印印机与打印印机与打印印机与打印材料材料材料材料 桌面级桌面级3D3D打印机打印机(2)欧洲知名3D打印机品牌德国RepRap公司的3D打印机图片及相关参数见表2-4。产品图片产品型号打印喷头打印层厚/mm打印材料打印尺寸官方报价/欧元 X350单喷头0.2PLA、ABS、尼龙、PS等350mm200mm210mm2499 NEO单喷头0.1PLA150mm150mm150mm699第第第第2 2 2 2章章章章 3D3D3D3D打打打打印机与打印印机与打印印机与打印印机与打印材料材料材料材料 桌面级桌面级3D3D打印机打印机荷
11、兰Ultimaker公司的3D打印机图片及相关参数见表2-5。产品图片产品型号打印喷头打印层厚/mm打印材料打印尺寸官方报价/欧元 Ultimaker 2 Extended单喷头最小0.02 PLA和ABS230mm225mm305mm2499 Ultimaker 2 Go单喷头最小0.02PLA120mm120mm115mm1450 Ultimaker 2单喷头最小0.02 PLA和ABS230mm225mm205mm2499第第第第2 2 2 2章章章章 3D3D3D3D打打打打印机与打印印机与打印印机与打印印机与打印材料材料材料材料 桌面级桌面级3D3D打印机打印机(3)中国知名3D打印
12、机品牌中国知名3D打印机及相关参数见表2-6。打印机名称产品图片产品型号 打印喷头打印层厚/mm打印材料打印尺寸官方报价/元太尔时代 UP BOX单喷头0.10.4(可调)PLA和ABS225mm205mm205mm21999三纬国际(XYZprinting)Da Vinci1.0A单喷头0.10.4(可调)PLA和ABS200mm200mm200mm3999AOD AOD Artist 单喷头最小0.1PLA和ABS200mm200mm200mm28800闪铸三维科技 ME Ducer 双喷头0.050.5(可调)PLA和ABS230mm150mm150mm19999第第第第2 2 2 2章
13、章章章 3D3D3D3D打打打打印机与打印印机与打印印机与打印印机与打印材料材料材料材料 工业级工业级3D3D打印机打印机工业级3D打印机与桌面级3D打印机完全不同,不仅表现在体积庞大、售价昂贵等方面,工业级的产品为达到某些相关性能,采用了多种代表当今最前沿的3D打印技术。目前,工业级3D打印领域有三巨头的说法,即3D Systems、Stratasys和EOS,三家技术各有特色。第第第第2 2 2 2章章章章 3D3D3D3D打打打打印机与打印印机与打印印机与打印印机与打印材料材料材料材料 工业级工业级3D3D打印机打印机1.美国3D Systems系列3D Systems率先发明了光固化成
14、型解决方案,产品线包括SLA光固化成型系列、SLS可选择性激光烧结系列、MJM多喷头模型系列等。例如,ZPrinter 850打印机采用3DP原理,5个打印头利用类石膏粉末可打印出含有390000种颜色的最大尺寸为508mm381mm229mm 的产品。ZPrinter 850工业级3D打印机如图2-1所示。图2-1 ZPrinter 850工业级3D打印机(图片来源:中关村在线)第第第第2 2 2 2章章章章 3D3D3D3D打打打打印机与打印印机与打印印机与打印印机与打印材料材料材料材料 工业级工业级3D3D打印机打印机2.美国Stratasys系列Stratasys公司旗下的3D打印拥有
15、两种技术:FDM技术和PolyJet技术,这两种打印技术有各自的特点。其中PolyJet技术对应机器系列有彩色系列、Desktop系列、Eden系列和Connex系列。Connex系列中不得不提及的打印机为Objet1000,如图2-3所示。图2-3Objet1000工业级3D打印机(图片来源:中国3D打印网)第第第第2 2 2 2章章章章 3D3D3D3D打打打打印机与打印印机与打印印机与打印印机与打印材料材料材料材料 工业级工业级3D3D打印机打印机3.德国EOS系列德国EOS公司(Electro Optical System)是激光3D金属打印的全球领导者,其设备主要涉及3D打印的光固化
16、工艺和选区激光烧结工艺,主要快速成型产品有Formigap系列、Eosintp系列、Eosint S系列和Eosrntm系列等。EOS M400打印机(见图2-4)是采用直接激光烧结(DMLS)技术,利用红外激光器对各种金属材料(如模具钢、钛合金、铝合金以及CoCrMo合金、铁镍合金等粉末材料)直接烧结成型,最大产品成型尺寸为400mm400mm400mm。图2-4EOS M400工业级3D打印机(图片来源:中国3D打印网)第第第第2 2 2 2章章章章 3D3D3D3D打打打打印机与打印印机与打印印机与打印印机与打印材料材料材料材料 桌面级桌面级3D3D打印机的打印机的主要部件主要部件图2-5桌面级3D打印机的主要组成部件第第第第2 2 2 2章章章章 3D3D3D3D打打打打印机与打印印机与打印印机与打印印机与打印材料材料材料材料 3D3D打印材料打印材料桌面级3D打印材料 a.ABS塑料类 b.PLA塑料类 c.聚碳酸酯 d.碳纤维耗材 e.木质耗材 f.水溶性PVC耗材 g.混色耗材工业级3D打印材料 a.金属粉末类 b.光敏树脂 c.石膏粉末 d.类橡胶 e.陶瓷 f.玻璃第
