3D打印技術(shù)培訓(xùn)課件

3D打印技術(shù)概念、技術(shù)特點(diǎn)分類發(fā)展歷史優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用案例及發(fā)展趨應(yīng)用案例及發(fā)展趨勢(shì)1?3D打印技術(shù)的概念、技術(shù)特點(diǎn)3D打印技術(shù)的概念3D打印技術(shù)(3Dprinting),又稱積層制造(Additivemanufacturing),是一種以3D數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏結(jié)材料，通過逐層打印的方法來構(gòu)造物體的技術(shù)，屬于快速成形技術(shù)(RapidPrototypingManufacturing,簡(jiǎn)稱RPM)的一種。3D打印技術(shù)的原理：在將3D數(shù)字化模型輸出到3D打印機(jī)之前，對(duì)3D模型進(jìn)行分層,切成數(shù)百上千個(gè)薄層，這相當(dāng)于高等數(shù)學(xué)里的微分操作。然后將描述這些薄層的數(shù)字化文件輸出到打印機(jī)，3D打印機(jī)逐層打印出來，這又相當(dāng)于高等數(shù)學(xué)里的積分操作，直到將整個(gè)形狀疊加成型。3D打印技術(shù)3D打印技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)傳統(tǒng)的加工是做“減法”(減材成型)，通過切、肖I」、車、銃、

磨等工藝將一塊物料上不需要的地方去掉，但存在著“伸不進(jìn)、夠不著”的問題，因此不能加工任意復(fù)雜的中空形狀，而且去掉的物料也被浪費(fèi)掉了。3D打印是一層一層堆積起來做“加法”的工藝（增材成型），具有以下特點(diǎn)：不需要刀具、模具，所需工裝、夾具大幅度減少；生產(chǎn)周期大幅度縮短；可制造出傳統(tǒng)工藝方法難以加工，甚至無(wú)法加工的結(jié)構(gòu)；材料利用率大幅度提高。因此，3D打印特別適合于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的快速制造、個(gè)性化定制、高附加值的產(chǎn)品制造。3D打印技術(shù)2.3D打印技術(shù)的分類3D打印機(jī)根據(jù)不同的成形方法，其工作原理主要有以下兩方面：⑴依據(jù)三維成形的3D打印原理在加工平臺(tái)上把粉末狀原材料經(jīng)滾筒碾壓為薄層，打印機(jī)噴頭在需要打印的區(qū)域噴粘合劑，粉末遇到粘合劑之后快速凝結(jié)固化。這樣打印完一層之后，根據(jù)設(shè)定的程序，不斷進(jìn)行循環(huán)打印，然后清除打印機(jī)工作臺(tái)上的沒有固化的粉末，最終完成三維模型。⑵依據(jù)熔融固化技術(shù)的3D打印原理把三維模型導(dǎo)入到打印機(jī)的程序中，依據(jù)三維實(shí)體的運(yùn)動(dòng)路徑，把絲狀原材料熔化后，在加工平面上利用打印噴頭噴出該層的剖面，

凝聚在工作臺(tái)上，通過冷卻裝置冷卻匯聚成一層很薄的三維實(shí)體剖面薄片，如此循環(huán)往復(fù)，層層疊加，形成所需要的三維實(shí)體模型。⑶3D打印的主流技術(shù)（7種）FDM：熔融沉積成型將絲狀的熱塑性材料通過噴頭加熱熔化，以一定的壓力擠噴岀來，同時(shí)噴頭沿水平方向移動(dòng)，擠岀的材料與前一層面熔結(jié)在一起。一個(gè)層面沉積完成后，工作臺(tái)垂直下降一個(gè)層的厚度，再繼續(xù)熔融沉積，直至完成整個(gè)實(shí)體造型。3DP：三維打印黏結(jié)成型鋪粉機(jī)構(gòu)在加工平臺(tái)上精確地鋪上一薄層粉末材料，噴墨打印頭根據(jù)這一層的截面形狀在粉末上噴出一層特殊的膠水，噴到膠水的薄層粉末發(fā)生固化。層層疊加，從下到上，直到把一個(gè)零件的所有層打印完畢。然后把未固化的粉末清理掉，得到一個(gè)三維實(shí)物原型。SLS：選擇性激光燒結(jié)鋪一層粉末材料，預(yù)熱，使用高強(qiáng)度的C02激光器在該層截面上掃描，使粉末溫度升至熔化點(diǎn)，然后燒結(jié)形成黏結(jié)。不斷重復(fù)鋪粉、燒結(jié)，直至完成整個(gè)模型成型。SLA：光固化立體成型槽中盛滿透明、有黏性的液態(tài)光敏樹脂，聚焦的激光束按照截而輪廓的要求，沿液面進(jìn)行掃描，使被掃描區(qū)域的樹脂固化。工作臺(tái)下降一層薄片的高度，再固化另一個(gè)層面，層層疊加構(gòu)成一個(gè)三維實(shí)體。PolyJet：多頭噴射技術(shù)打印過程像噴墨打印機(jī)一樣一層一層地噴樹脂，同時(shí)用紫外線快速固化。@DLP：數(shù)字光處理使用高分辨率的數(shù)字光處理器（DLP）投影儀來固化液態(tài)光聚合物，逐層地進(jìn)行光固化。⑦LOM：分層實(shí)體制造利用激光或刀具切割薄紙層、塑料薄膜、金屬薄板或陶瓷薄片等片材，然后通過熱壓或其他形式層層黏結(jié)，疊加獲得三維實(shí)體零件。3.3D打印技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史3D打印技術(shù)的發(fā)展最早可以追溯到19世紀(jì)，但直到20世紀(jì)80年代后期，3D打印技術(shù)才真正開始發(fā)展成熟，并被廣泛商業(yè)應(yīng)用。1860年，法國(guó)人申請(qǐng)到了多照相機(jī)實(shí)體雕塑的專利。1986年,CharlesWHull開發(fā)了第一臺(tái)商業(yè)3D印刷機(jī)：3DSystems公司。1993年，美國(guó)麻省理工學(xué)院發(fā)明了三維打印技術(shù)。2011年，世界上第一輛由3D打印機(jī)打印而成的汽車Urbee問世。2011年7月，英國(guó)研究人員開發(fā)出世界上第一臺(tái)3D巧克力打印機(jī)。2011年8月，南安普敦大學(xué)的工程師開發(fā)岀世界上第一架3D打印的飛機(jī)。2012年10月，中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟正式宣告成立。2012年11月，中國(guó)宣布掌握大型結(jié)構(gòu)關(guān)鍵件激光成型技術(shù)。

4?3D打印技術(shù)優(yōu)點(diǎn)(1-10)優(yōu)勢(shì)1：制造復(fù)雜物品不增加成本。就傳統(tǒng)制造而言，物體形狀越復(fù)雜，制造成本越高。對(duì)3D打印機(jī)而言，制造形狀復(fù)雜的物品成本不增加。優(yōu)勢(shì)2：產(chǎn)品多樣化不增加成本。一臺(tái)3D打印機(jī)可以打印許多形狀，它可以像工匠一樣每次都做岀不同形狀的物品。優(yōu)勢(shì)3：無(wú)須組裝。傳統(tǒng)制造需一個(gè)個(gè)零件加工，再進(jìn)行組裝。3D打印能使部件一體化成型，不需要組裝。優(yōu)勢(shì)4：零時(shí)間交付。3D打印機(jī)可以按需打印，即時(shí)生產(chǎn)減少了企業(yè)的實(shí)物庫(kù)存。優(yōu)勢(shì)5：設(shè)計(jì)空間無(wú)限。傳統(tǒng)制造的產(chǎn)品形狀有限，制造形狀的能力受制于所使用的工具。3D打印機(jī)可以突破這些局限，開辟巨大的設(shè)計(jì)空間。優(yōu)勢(shì)6：零技能制造。批量生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)控制的制造機(jī)器降低了對(duì)技能的要求，3D打印機(jī)所需要的操作技能比注塑機(jī)少。優(yōu)勢(shì)7：不占空間、便攜制造。優(yōu)勢(shì)8：減少?gòu)U棄副產(chǎn)品。傳統(tǒng)金屬加工90%的金屬原材料被丟棄在工廠車間里，3D打印制造金屬