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1、(金属)3D激光打印机初步调查报告目录一.前言2二.3D打打印机的的几种技技术简介介2三.国外现现状53.1代表表性的企企业/高校和和3D打印印机产品品53.2国外外打印案案例（用用3D打印印机打印印出来的的东西）10四.国内现现状144.1代表表性的企企业/高校和和3D打印印机产品品14五.相关技技术/难点20六.应用领领域/发展趋趋势216.1革命命(?)216.2应用用领域226.3打印印机价格格226.4打印印服务236.5全球球销售额额预测24七.目前的的推广/应用的的局限处处/瓶颈247.1成本本（耗材材的价格格）247.2打印印材料（耗耗材）的的多样性性/可用性性257.3打印印
2、的精度度257.4打印印的速度度257.5成品品力学性性能267.6用户户对3DD绘图软软件/CCAD软软件的掌掌握267.7知识识产权的的保护26八.公开的的资源/资料278.1金属属3D激光光打印视视频278.2开源源3D打印印机27九.个人初初步感觉觉/建议29十.附一些些名词解解释2910.1粉粉末冶金金2910.2掺掺镱光纤纤激光器器3010.3振振镜技术术31作者：健朗朗王威达达，20012年年11月月作者附言：本文是是作者个个人对33D打印印技术（较较侧重激激光金属属3D打打印这块块）的初初步调研研报告，是是根据网网络相关关材料整整理而成成，给有有兴趣关关注、了了解或从从事3DD
3、打印技技术、33D打印印机和33D打印印应用服服务的个个人（发发烧友）和和普通公公司提供供入门时时的参考考。本文文数据和和案例均均引用自自互联网网，故个个别数据据和观点点之间会会有冲突突的地方方，都摆摆出来，供供读者自自行判断断。一.前言3D打印机机，英文“3D Priinteers”，3D 打印这个个名称是是近年来来该产品品针对民民用市场场而出现现的一个个新词，是通俗俗叫法，其实在在专业领领域它有其它学术术名称“快速成成形技术术”(及“快速原原型制造造技术”、“增量制制造技术术”、“增材制制造技术术”)。快速成形技技术(又称快快速原型型制造技技术 RRapiid PProttotyypinn
4、g MManuufaccturringg，简称称RPMM)，诞诞生于220世纪纪80年代代后期，是是基于材材料堆积积法的一一种高新新制造技技术，是是一种不不再需要要传统的的刀具、夹夹具和机机床就可可以打造造出任意意形状，根根据零件件或物体体的三维维模型数数据，通通过成型型设备以以材料累累加的方方式制成成实物模模型的技技术，被认为为是近220年来来制造领领域的一一个重大大成果。它它集机械械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高
5、效低成本的实现手段。RPM 技技术是在在现代CCAD/CAMM 技术术、激光光技术、计计算机数数控技术术、精密密伺服驱驱动技术术以及新新材料技技术的基基础上集集成发展展起来的的。不同同种类的的快速成成型系统统因所用用成形材材料不同同，成形形原理和和系统特特点也各各有不同同。但是是，其基基本原理理都是一一样的，那那就是分层制制造，逐逐层叠加加，这种工工艺可以以形象地地叫做增长法法或加法。形象地地讲，快快速成形形系统就就像是一一台立体打打印机，因此此得名“3D打印印机”。3D打印机机的原理理：3D 打印机机可以根根据零件件的形状状，每次次制做一一个具有有一定微微小厚度度和特定定形状的的截面，然然后
6、再把把它们逐逐层粘结结起来，就就得到了了所需制制造的立立体的零零件。每每个截面面数据相相当于医医学上的的一张CCT 像像片；整整个制造造过程可可以比喻喻为一个个积分的过程程。当然然，整个个过程是是在电脑脑的控制制下，由由3D打印印机系统统自动完完成的。二.3D打打印机的的几种技术术简介3D打印机机的技术术：现在市市面上已已经有十十几种不不同的33D打印印机的技技术，其其中比较较成熟的的有SLLS、SLAA、LOMM 和FDMM等方法法。其中中SLSS 3D打印印机技术术简介如如下：1989年年，C.R.DDechhardd发明SSLS（Sellecttivee Laaserr Siinteer
7、inng），利用用高强度度激光将将材料粉粉末烤结结，直至至成型。这这种技术术的特点点在于选选材范围围广泛，比比如尼龙龙、腊、AABS、金金属和陶陶瓷粉末末等都可可以作为为原材料料。SLSS(Seelecctivve LLaseer SSintteriing)选择性性激光烧烧结（以以下简称称SLSS）技术术最初是是由美国国德克萨萨斯大学学奥斯汀汀分校的的Carrlckkardd（C.RR. DDechhardd）于19889年在在其硕士士论文中中提出的的。后美美国DTTM公司司于19992 年推出出了该工工艺的商商业化生生产设备备Sinnterr Saatioon。几几十年来来，奥斯斯汀分校校和
8、DTTM公司司在SLLS 领领域做了了大量的的研究工工作，在在设备研研制和工工艺、材材料开发发上取得得了丰硕硕成果。德德国的EEOS公公司在这这一领域域也做了了很多研研究工作作，并开开发了相相应的系系列成型型设备（gg0.hhtmll）。国内也有多多家单位位进行SSLS的的相关研研究工作作，如华华中科技技大学、南南京航空空航天大大学、西西北工业业大学、中中北大学学和北京京隆源自自动成型型有限公公司等，也也取得了了许多重重大成果果，如南南京航空空航天大大学研制制的RAAP-II型激光光烧结快快速成型型系统、北北京隆源源自动成成型有限限公司开开发的AAFS 3000激光快快速成型型的设备备。选择性
9、激光光烧结是是采用激激光有选选择地分分层烧结结固体粉粉末，并并使烧结结成型的的固化层层层层叠叠加生成成所需形形状的零零件。其其整个工工艺过程程包括CCAD模模型的建建立及数数据处理理、铺粉粉、烧结结以及后后处理等等。SLS 技技术3DD 打印印机的工工作原理理：整个工工艺装置置由粉末末缸和成成型缸组组成，工工作时粉粉末缸活活塞（送送粉活塞塞）上升升，由铺铺粉辊将将粉末在在成型缸缸活塞（工工作活塞塞）上均均匀铺上上一层，计计算机根根据原型型的切片片模型控控制激光光束的二二维扫描描轨迹，有有选择地地烧结固固体粉末末材料以以形成零零件的一一个层面面。粉末末完成一一层后，工工作活塞塞下降一一个层厚厚，
10、铺粉粉系统铺铺上新粉粉。控制制激光束束再扫描描烧结新新层。如如此循环环往复，层层层叠加加，直到到三维零零件成型型。最后后，将未未烧结的的粉末回回收到粉粉末缸中中，并取取出成型型件。对对于金属属粉末激激光烧结结，在烧烧结之前前，整个个工作台台被加热热至一定定温度，可可减少成成型中的的热变形形，并利利于层与与层之间间的结合合。SLS 技技术的特特点：与其它它3D 打印机机技术相相比，SSLS 最突出出的优点点在于它它所使用用的成型型材料十十分广泛泛。从理理论上说说，任何何加热后后能够形形成原子子间粘结结的粉末末材料都都可以作作为SLLS 的的成型材材料。目目前，可可成功进进行SLLS 成成型加工工
11、的材料料有石蜡蜡、高分分子、金金属、陶陶瓷粉末末和它们们的复合合粉末材材料。由由于SLLS 成成型材料料品种多多、用料料节省、成成型件性性能分布布广泛、适适合多种种用途以以及SLLS无需需设计和和制造复复杂的支支撑系统统，所以以SLSS 的应应用越来来越广泛泛。小结SLSS 技术术：3D 打印机机技术中中，金属属粉末SSLS技技术是近近年来人人们研究究的一个个热点。实实现使用用高熔点点金属直直接烧结结成型零零件，对对用传统统切削加加工方法法难以制制造出高高强度零零件，对对快速成成型技术术更广泛泛的应用用具有特特别重要要的意义义。展望望未来，SLS 形技术在金属材料领域中研究方向应该是单元体系金
12、属零件烧结成型，多元合金材料零件的烧结成型，先进金属材料如金属纳米材料，非晶态金属合金等的激光烧结成型等，尤其适合于硬质合金材料微型元件的成型。此外，根据零件的具体功能及经济要求来烧结形成具有功能梯度和结构梯度的零件。相信随着人们对激光烧结金属粉末成型机理的掌握，对各种金属材料最佳烧结参数的获得，以及专用的快速成型材料的出现，SLS技术的研究和引用将进入一个新的境界。其他几种33D打印印机技术术简介如如下：SLA 是是Sttereeo llithhogrraphhy AAppeearaancee的缩缩写，即即立体光光固化成成型法。用用特定波波长与强强度的激激光聚焦焦到光固固化材料料(液态态光敏
13、树树脂原料料)表面面，使之之由点到到线，由由线到面面顺序凝凝固，完完成一个个层面的的绘图作作业，然然后升降降台在垂垂直方向向移动一一个层片片的高度度，再固固化另一一个层面面。这样样层层叠叠加构成成一个三三维实体体。1992年年，Heelissys发发明LOOM（LLamiinatted Objjectt Maanuffactturiing），利用用薄片材材料、激激光、热热熔胶来来制作物物体。然然而该33D打印印技术的的原材料料一直仅仅限于纸纸等膜，性性能较低下。LOMM分层实实体制造造法（LLOMLaaminnateed OObjeect Mannufaactuurinng），LOOM又称称层
14、叠法法成形，它它以片材材（如纸纸片、塑塑料薄膜膜或复合合材料）为为原材料料，激光光切割系系统按照照计算机机提取的的横截面面轮廓线线数据，将将背面涂涂有热熔熔胶的纸纸用激光光切割出出工件的的内外轮轮廓。切切割完一一层后，送送料机构构将新的的一层纸纸叠加上上去，利利用热粘粘压装置置将已切切割层粘粘合在一一起，然然后再进进行切割割，这样样一层层层地切割割、粘合合，最终终成为三三维工件件。LOOM 常常用材料料是纸、金金属箔、塑塑料膜、陶陶瓷膜等等，此方方法除了了可以制制造模具具、模型型外，还还可以直直接制造造结构件件或功能能件。1988年年，Sccottt Crrumpp 发明明了一种种3D打打印技
15、术术FDMM（Fussed Depposiitioon MModeelinng），并成成立公司司Strrataasyss。这个个技术的的特点是是它能利利用腊、AABS、PPC、尼尼龙等热热塑性材材料来制制作物体体，具备备性能优优良的特特点。FDMM 3DD 打印印机技术术简介如如下：熔熔积成型型（FDDMFussed Depposiitioon Moddeliing）法法，该方方法使用用丝状材材料（石石蜡、金金属、塑塑料、低低熔点合合金丝）为为原料，利利用电加加热方式式将丝材材加热至至略高于于熔化温温度（约约比熔点点高1），在在计算机机的控制制下，喷喷头作xx-y 平面运运动，将将熔融的的材料
16、涂涂覆在工工作台上上，冷却却后形成成工件的的一层截截面，一一层成形形后，喷喷头上移移一层高高度，进进行下一一层涂覆覆，这样样逐层堆堆积形成成三维工工件。FFDM 技术的的特点：该技术术污染小小，材料料可以回回收，用用于中、小小型工件件的成形形。成形形材料：固体丝丝状工程程塑料；制件性性能：相相当于工工程塑料料或蜡模模；主要要用途：塑料件件、铸造造用蜡模模、样件件或模型型。（PS：目前前国内外外常见的的个人级级3D打印印机多用用此技术术。）1993年年，麻省省理工大大学教授授Emaanuaal SSachhs发明明Thrree-Dimmenssionnal Priintiing技技术（33DP，非泛指的 3
