增材制造技術基礎 課件 項目7 3D打印技術發(fā)展展望

項目七3D打印技術發(fā)展展望提綱7.13D打印技術創(chuàng)新需求分析7.23D打印技術的發(fā)展原則和目標7.33D打印技術的發(fā)展展望7.43D打印與創(chuàng)客7.13D打印技術創(chuàng)新需求分析一、任務引入

盧秉恒院士提出：從總體研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，與大多數(shù)“一帶一路”新興市場國家相比，我國增材制造技術處于絕對領先地位，但與發(fā)達地區(qū)和國家相比，在高端增材制造裝備商業(yè)化銷售市場，美國和德國占據(jù)著絕對優(yōu)勢；我國高端增材制造裝備的核心元器件和商用軟件依舊依賴進口；系統(tǒng)級創(chuàng)新設計引領的規(guī)?；I(yè)應用的發(fā)展還主要在美歐國家。我國在基礎理論、關鍵工藝技術以及高端裝備等方面存在較大的差距。二、相關知識1．3D打印基礎材料生產(chǎn)的創(chuàng)新需求

3D打印需要的材料必須是高分子材料，加熱或激光照射之后要具有流動性，能夠變成流體、半流體，成形之后有能力立刻固化。我國目前大部分原材料依賴進口。基礎材料生產(chǎn)環(huán)節(jié)亟待有新的理念產(chǎn)生。7.13D打印技術創(chuàng)新需求分析二、相關知識2．3D打印設備的創(chuàng)新需求

設備是實現(xiàn)工藝技術的載體，包含了高精度機械、數(shù)控、噴射和成形環(huán)境等子系統(tǒng)。在關鍵元器件，如激光器、掃描振鏡、噴頭、精密傳感等器件方面，在成形方式與效率、自動化和智能化水平、可加工的產(chǎn)品尺寸、分辨率、色彩豐富和精細程度、模型或零件的尺寸精度，以及表面光潔度水平等方面都需要不斷提高。7.13D打印技術創(chuàng)新需求分析二、相關知識3．3D打印工藝技術的創(chuàng)新需求

《增材制造標準ASTM-F42》將增材制造技術分為“光聚合、材料噴射、黏結(jié)劑噴射、材料超充、粉末床融合、片層疊加和定向能量沉積”七類。目前國際國內(nèi)的創(chuàng)新需求主要圍繞粉末/絲狀材料高能束燒結(jié)及熔化成形技術、液態(tài)樹脂光固化成形技術、絲材基礎熱熔成形技術、液體噴印成形技術、片/板/塊材的粘接或焊接成形等打印工藝技術開展研究，同時更多的打印技術也會隨著3D打印材料、技術等發(fā)展而有進一步的發(fā)展。7.13D打印技術創(chuàng)新需求分析三、3D打印技術的發(fā)展創(chuàng)新1.3D材料技術發(fā)展創(chuàng)新

金屬木質(zhì)生物7.13D打印技術創(chuàng)新需求分析三、3D打印技術的發(fā)展創(chuàng)新2.3D打印設備發(fā)展創(chuàng)新

7.13D打印技術創(chuàng)新需求分析桌面級工業(yè)級專業(yè)級

桌面級設備通過智能化和成本不斷降低，促進了大眾化和社會化應用。

圍繞金屬零件的直、間接制造，提高效率、致密度、精度、表面光潔度、實時在線測量缺陷的工業(yè)級和專業(yè)級高能激光和電子束增材制造技術不斷進步，金屬原材料品種持續(xù)豐富，標準不斷完善，在工業(yè)界開始逐步應用。

在陶瓷材料、新型功能、結(jié)構(gòu)一體化復合零件的制造，醫(yī)用假體制造、3D細胞打印、組織器官類生命體制造等都可能成為3D打印的創(chuàng)新需求方向。三、3D打印技術的發(fā)展創(chuàng)新3.3D打印設計工藝發(fā)展創(chuàng)新

7.13D打印技術創(chuàng)新需求分析控形控性四、拓展閱讀中國工程院盧秉恒院士：我國增材制造技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究

中國工程院盧秉恒院士研究團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》2022年第4期發(fā)表《我國增材制造技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究》一文。文章在分析全球增材制造技術發(fā)展態(tài)勢與產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)的基礎上，全面梳理了我國增材制造技術與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢，剖析了我國增材制造產(chǎn)業(yè)面臨的共性技術研究及基礎器件能力不足、面向國際市場的專利布局滯后、產(chǎn)業(yè)規(guī)模與產(chǎn)業(yè)集群建設有待深化等問題。著眼增材制造產(chǎn)業(yè)前瞻布局，文章論證提出了生物醫(yī)藥與醫(yī)療器械增材制造、大型高性能復雜構(gòu)件增材制造、空間增材制造、基于增材制造的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與新材料發(fā)明等重點發(fā)展方向。7.13D打印技術創(chuàng)新需求分析五、課堂討論

結(jié)合本節(jié)課內(nèi)容，同學們分組討論3D打印技術的創(chuàng)新需求可以體現(xiàn)在哪些未來行業(yè)中？7.13D打印技術創(chuàng)新需求分析六、思考與練習1.3D打印技術的創(chuàng)新需求主要有哪幾個方面？2.3D打印技術在設備創(chuàng)新中有哪方面需求？3.為什么說控形與控性是增材制造工藝的兩個重要考察指標。7.13D打印技術創(chuàng)新需求分析項目七3D打印技術發(fā)展展望【模塊目標】(1)能準確描述3D打印的發(fā)展方向和趨勢。(2)能準確描述3D打印的瓶頸?！局R目標】(1)了解3D打印技術的發(fā)展歷史和特點。(2)熟悉3D打印的現(xiàn)狀。(3)了解3D打印技術的優(yōu)勢。【能力目標】(1)通過學習學會收集、分析、整理參考資料的技能。(2)能說出3D打印技術的作用。(3)知道3D打印技術在各個領域的應用情況。提綱7.13D打印技術創(chuàng)新需求分析7.23D打印技術的發(fā)展原則和目標7.33D打印技術的發(fā)展展望7.43D打印與創(chuàng)客7.23D打印技術的發(fā)展原則、目標一、課堂引入一、課堂引入7.23D打印技術的發(fā)展原則、目標一、課堂引入7.23D打印技術的發(fā)展原則、目標一、課堂引入7.23D打印技術的發(fā)展原則、目標二、相關知識全球范圍內(nèi)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)革命正在萌發(fā)，世界各國紛紛將增材制造作為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展新增長點，推動增材制造技術與信息網(wǎng)絡技術、新材料技術、新設計理念的加速融合。全球制造、消費模式開始重塑，增材制造產(chǎn)業(yè)將迎來巨大的發(fā)展機遇。我國增材制造產(chǎn)業(yè)尚存在關鍵技術滯后。7.23D打印技術的發(fā)展原則、目標三、3D打印技術的發(fā)展原則和目標1.3D打印技術的發(fā)展原則

（1）創(chuàng)新驅(qū)動，夯實基礎（2）需求牽引，統(tǒng)籌推進（3）軍民融合，開放合作

（4）市場主導，政府引導

7.23D打印技術的發(fā)展原則、目標三、3D打印技術的發(fā)展原則和目標2.3D打印技術的發(fā)展目標

（1）產(chǎn)業(yè)保持高速發(fā)展（2）技術水平明顯提高（3）行業(yè)應用顯著深化（4）生態(tài)體系基本完善（5）全球布局初步實現(xiàn)7.23D打印技術的發(fā)展原則、目標四、拓展閱讀我國牽頭制定的首項增材制造國際標準正式發(fā)布2021年10月，國際標準ISO/IEC23510:2021Informationtechnology—3Dprintingandscanning—FrameworkforanAdditiveManufacturingServicePlatform(AMSP)正式發(fā)布。該標準由全國增材制造標準化技術委員會秘書處承擔單位中國機械總院中機生產(chǎn)力促進中心專家牽頭負責，是中國在增材制造領域牽頭制定的第一項國際標準，標志著我國該領域國際標準化工作實現(xiàn)了零的突破。2018年8月，該國際標準正式立項。三年間，為做好國際標準的研究和編制工作，我國聯(lián)合各國專家代表先后召開了20余次國際會議，起草各階段國際標準草案及有關文件數(shù)十份，因其在DIS階段無任何技術性意見等原因，最終省略FDIS投票直接進入發(fā)布階段。該國際標準的發(fā)布，將進一步規(guī)范和促進全球增材制造平臺化、服務化、智能化發(fā)展，是我國在前沿新興領域國際標準化工作的典型代表，標志著我國在先進制造領域牽頭制定國際標準又邁出了重要一步。7.23D打印技術的發(fā)展原則、目標五、課堂討論

請同學們搜索了解《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃(2015-2016年)》與《增材制造(又稱3D打印)產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2017-2020年)》。7.23D打印技術的發(fā)展原則、目標六、思考與練習1．3D打印技術的發(fā)展原則是什么？2．3D打印技術的發(fā)展目標是什么？7.23D打印技術的發(fā)展原則、目標項目七3D打印技術的發(fā)展展望【模塊目標】(1)能準確描述3D打印的發(fā)展方向和趨勢。(2)能準確描述3D打印的瓶頸?！局R目標】(1)了解3D打印技術的發(fā)展歷史和特點。(2)熟悉3D打印的現(xiàn)狀。(3)了解3D打印技術的優(yōu)勢。【能力目標】(1)通過學習學會收集、分析、整理參考資料的技能。(2)能說出3D打印技術的作用。(3)知道3D打印技術在各個領域的應用情況。提綱7.13D打印技術創(chuàng)新需求分析7.23D打印技術的發(fā)展原則和目標7.33D打印技術的發(fā)展展望7.43D打印與創(chuàng)客7.33D打印技術的發(fā)展展望一、課堂引入一、課堂引入7.33D打印技術的發(fā)展展望一、課堂引入7.33D打印技術的發(fā)展展望一、課堂引入7.33D打印技術的發(fā)展展望二、相關知識1.三維數(shù)據(jù)的獲取——智能化設計。7.33D打印技術的發(fā)展展望二、相關知識2.

個性化產(chǎn)品的獲取——分布式制造7.33D打印技術的發(fā)展展望三、3D打印相關技術的發(fā)展方向3D打印技術發(fā)展展望：

（1）增材制造裝備方面

（2）前沿新材料方面

（3）3D打印耗材方面

（4）生物醫(yī)療方面7.33D打印技術的發(fā)展展望四、拓展閱讀中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立于2016年10月19日，是在工業(yè)和信息化部指導下，由增材制造領域的企事業(yè)單位、高等院校、科研機構(gòu)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等128家相關單位，按照自愿、平等、互利、合作的原則，共同發(fā)起組成的跨行業(yè)、開放性、非營利性的社會組織，秘書處設在工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心?，F(xiàn)有聯(lián)盟成員300余家，是中國增材制造領域?qū)哟巫罡摺⒁?guī)模最大的行業(yè)組織。

中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟堅持開放、創(chuàng)新、合作、共贏的工作原則，立足于為我國增材制造產(chǎn)業(yè)搭建合作與促進平臺，致力于支撐行業(yè)管理、聚攏行業(yè)資源、營造創(chuàng)新環(huán)境、促進交流合作，助力中國增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大。7.33D打印技術的發(fā)展展望五、課堂討論請同學們查閱資料并討論以下問題：

●你覺得未來3D打印還會有哪些發(fā)展？

●你希望未來出現(xiàn)什么樣的3D打印機呢？

●3D打印的優(yōu)勢是什么？7.33D打印技術的發(fā)展展望六、思考與練習1．你對3D打印的未來有哪些期望？2．你覺得3D打印為什么會發(fā)展如此迅速？3．你覺得3D打印能取代傳統(tǒng)制造業(yè)嗎？7.33D打印技術的發(fā)展展望項目七3D打印技術發(fā)展展望提綱7.13D打印技術創(chuàng)新需求分析7.23D打印技術的發(fā)展原則和目標7.33D打印技術的發(fā)展展望7.43D打印與創(chuàng)客一、課堂引入7.43D打印與創(chuàng)客

3D打印與創(chuàng)客

通過新技術來吸引學生投入到科學、技術、工程和數(shù)學學習中，成為新一代高級設計師和工程師，在未來國家科技競爭中起到引領作用。

發(fā)達國家的3D打印技術早已進入教育領域。大學、中學、小學都開設了3D打印創(chuàng)客課堂，通過3D打印技術的學習，對青少年進行創(chuàng)新意識、技術手段的培養(yǎng)。一、課堂引入7.43D打印與創(chuàng)客

3D打印創(chuàng)客教室里主要培養(yǎng)的是學生們的發(fā)明創(chuàng)造能力，為適用創(chuàng)客“智造”社會打下堅實基礎。二、相關知識創(chuàng)新是科學發(fā)展、文明進步的動力。培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力，是大學教育的首要任務?！皠?chuàng)客”一詞來源于英文單詞“Maker”，是指出于興趣與愛好，努力把各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實的人。3D打印可以直接將“創(chuàng)客”的設計產(chǎn)品化，真正將CAD和CAM集于一體。7.43D打印與創(chuàng)客

三、3D打印場地規(guī)劃及硬件配置

1.3D打印創(chuàng)客教室

7.43D打印與創(chuàng)客

三、3D打印場地規(guī)劃及硬件配置

2.軟硬件介紹

7.43D打印與創(chuàng)客

逆向掃描

正向設計

3D打印四、拓展閱讀國家增材制造創(chuàng)新中心

國家增材制造創(chuàng)新中心依托西安增材制造國家研究院有限公司，以“公司+聯(lián)盟”形式組建，實行獨立法人、公司化運作、企業(yè)化管理。股東單位13家，注冊資本1.35億元。中心建成研發(fā)中試、公共測試、共性技術服務三大平臺。

西安增材制造國家研究院有限公司于2016年07月29日成立。法定代表人盧秉恒,公司經(jīng)營范圍包括：增材制造及智能制造軟件、裝備、材料、器件的生產(chǎn)；檢測服務；增材制造及智能制造軟件、裝備、材料、器件的研發(fā)、設計、銷售及技術咨詢、技術服務、技術轉(zhuǎn)讓、技術推廣；企業(yè)內(nèi)部員職工培訓；企業(yè)孵化器管