3D打印機(jī)講解課件

3D打印機(jī)22024/4/24目錄1、什么是3D打印2、3D打印市場(chǎng)？3、我用它干什么？1.1、3D打印原理1.2、過(guò)程和精度1.3、打印機(jī)種類2.1、3D打印用途2.2、3D流程圖2.3、市場(chǎng)3.1、中國(guó)市場(chǎng)3.2、研發(fā)應(yīng)用1.1、淺談原理32024/4/243D打印采用兩項(xiàng)技術(shù)1、增材技術(shù)2、分層打印技術(shù)

3D打印是“增材制造”（AdditiveManufacturing）的主要實(shí)現(xiàn)形式。“增材制造”的理念區(qū)別于傳統(tǒng)的“去除型”制造。傳統(tǒng)數(shù)控制造一般是在原材料基礎(chǔ)上，使用切割、磨削、腐蝕、熔融等辦法，去除多余部分，得到零部件，再以拼裝、焊接等方法組合成最終產(chǎn)品。而“增材制造”與之截然不同，無(wú)需原胚和模具，就能直接根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)，通過(guò)疊加材料的方法生成任何形狀的物體，簡(jiǎn)化產(chǎn)品的制造程序，縮短產(chǎn)品的研制周期，提高效率并降低成本。淺談原理42024/4/24分層實(shí)體制造法（LOM——LaminatedObjectManufacturing），LOM又稱層疊法成形，它以片材（如紙片、塑料薄膜或復(fù)合材料）為原材料，其成形原理如圖所示，激光切割系統(tǒng)按照計(jì)算機(jī)提取的橫截面輪廓線數(shù)據(jù)，將背面涂有熱熔膠的紙用激光切割出工件的內(nèi)外輪廓。切割完一層后，送料機(jī)構(gòu)將新的一層紙疊加上去，利用熱粘壓裝置將已切割層粘合在一起，然后再進(jìn)行切割，這樣一層層地切割、粘合，最終成為三維工件。LOM常用材料是紙、金屬箔、塑料膜、陶瓷膜等，

3D打印采用兩項(xiàng)技術(shù)1、增材技術(shù)2、分層打印技術(shù)1.2、過(guò)程和精度52024/4/24每一層的打印過(guò)程分為兩步：首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴(kuò)散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會(huì)迅速固化黏結(jié)，而沒(méi)有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實(shí)體模型將會(huì)被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環(huán)利用。[打印耗材由傳統(tǒng)的墨水、紙張轉(zhuǎn)變?yōu)槟z水、粉末，當(dāng)然膠水和粉末都是經(jīng)過(guò)處理的特殊材料，不僅對(duì)固化反應(yīng)速度有要求，對(duì)于模型強(qiáng)度以及“打印”分辨率都有直接影響。3D打印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)600dpi分辨率，每層厚度只有0.01毫米，即使模型表面有文字或圖片也能夠清晰打印。受到噴打印原理的限制，打印速度勢(shì)必不會(huì)很快，較先進(jìn)的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)每小時(shí)25毫米高度的垂直速率，相比早期產(chǎn)品有10倍提升，而且可以利用有色膠水實(shí)現(xiàn)彩色打印，色彩深度高達(dá)24位。3D打印的精度控制3D打印機(jī)要打印出逼真的3D物體，其中的最重要的是對(duì)物體的精度控制，比如細(xì)到發(fā)絲和纖維的打印。這是怎么做的呢？根據(jù)前面講述的3D打印原理，我們知道3D打印是一層一層進(jìn)行的。每打一層的厚度0.01毫米，這個(gè)厚度基本上人的肉眼很難看出。而且在每層的橫切面，3D打印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)600dpi分辨率（dpi單位代表每英寸所打印的點(diǎn)數(shù)或線數(shù)，用來(lái)表示打印機(jī)打印分辨率），這是很高的精度了。我們知道高質(zhì)量的印刷打印，一般要求是300dpi，這樣的精度，即使模型表面有文字或圖片也能夠清晰打印。所以3D打印機(jī)在生產(chǎn)應(yīng)用方面存在著巨大的潛力，并在珠寶首飾、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、汽車、航天、醫(yī)學(xué)高領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。62024/4/241.3、打印機(jī)種類1、SLS激光粉末燒結(jié)成型（Se1ectedLaserSintering）；SLS選擇性激光燒結(jié)是采用激光有選擇地分層燒結(jié)固體粉末，并使燒結(jié)成型的固化層層層疊加生成所需形狀的零件。整個(gè)工藝裝置由粉末缸和成型缸組成，計(jì)算機(jī)根據(jù)原型的切片模型控制激光束的二維掃描軌跡，有選擇地?zé)Y(jié)固體粉末材料以形成零件的一個(gè)層面。粉末完成一層后，工作活塞下降一個(gè)層厚，鋪粉系統(tǒng)鋪上新粉.控制激光束再掃描燒結(jié)新層。如此循環(huán)往復(fù)，層層疊加，直到三維零件成型。最后，將未燒結(jié)的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。2、3DP三維打?。?DimensionPrinter）；三維立體打印機(jī)，也稱三維打印機(jī)（3DPrinter，簡(jiǎn)稱3DP）是快速成型（RapidPrototyping,RP）的一種工藝，采用層層堆積的方式分層制作出三維模型，其運(yùn)行過(guò)程類似于傳統(tǒng)打印機(jī)，只不過(guò)傳統(tǒng)打印機(jī)是把墨水打印到紙質(zhì)上形成二維的平面圖紙，而三維打印機(jī)是把液態(tài)光敏樹(shù)脂材料、熔融的塑料絲、石膏粉等材料通過(guò)噴射粘結(jié)劑或擠出等方式實(shí)現(xiàn)層層堆積疊加形成三維實(shí)體3、SLA激光光固化（Stereolithography）sla是液體激光固化,SLS是粉末激光固化4、FDM熔融沉積造型（FusedDepositionModeling）熔融沉積制造(FDM：FusedDepositionModeling）,又稱材料選擇性溶覆、熔融擠出成模（MEM）或簡(jiǎn)稱熔積成型。工作原理：

（1）噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)產(chǎn)品零件的截面輪廓信息，作X-Y平面運(yùn)動(dòng)。熱塑性絲狀材料（如直徑為1.78mm的塑料絲）由供絲機(jī)構(gòu)送至噴頭，并在噴頭中加熱和溶化成半液態(tài)，然后被擠壓出來(lái)，有選擇性的涂覆在工作臺(tái)上，快速冷卻后形成一層大約0.127mm厚的薄片輪廓。

（2）一層截面成型完成后工作臺(tái)下降一定高度，再進(jìn)行下一層的熔覆最終形成三維產(chǎn)品零件。

72024/4/242.1、3D打印用途82024/4/24優(yōu)點(diǎn)三維打印技術(shù)的魅力在于它不需要在工廠操作，桌面打印機(jī)可以打印出小物品，而且，人們可以將其放在辦公室一角、商店甚至房子里；而自行車車架、汽車方向盤(pán)甚至飛機(jī)零件等大物品，則需要更大的打印機(jī)和更大的放置空間。3D打印技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，三維打印技術(shù)還擁有如下優(yōu)勢(shì)：通過(guò)放棄生產(chǎn)線而降低了成本；大幅減少了材料浪費(fèi)；而且，它還可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無(wú)法制造出的外形，讓人們可以更有效地設(shè)計(jì)出飛機(jī)機(jī)翼或熱交換器；另外，在具有良好設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過(guò)程的情況下，三維打印技術(shù)還可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)制造過(guò)程，快速有效又廉價(jià)地生產(chǎn)出單個(gè)物品。三維打印技術(shù)還有其他重要的優(yōu)點(diǎn)。大多數(shù)金屬和塑料零件為了生產(chǎn)而設(shè)計(jì)，這就意味著它們會(huì)非常笨重，并且含有與制造有關(guān)但與其功能無(wú)關(guān)的剩余物。三維打印技術(shù)不是這樣的。在三維打印技術(shù)中，原材料只為生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品”，借用三維打印技術(shù)，他的團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)出的零件更加精細(xì)輕盈。當(dāng)材料沒(méi)有了生產(chǎn)限制后，就能以最優(yōu)化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，因此，與機(jī)器制造出的零件相比，打印出來(lái)的產(chǎn)品的重量要輕60%，并且同樣堅(jiān)固。92024/4/243D打印流程圖102024/4/24普通用戶在使用3D打印技術(shù)時(shí)通常面臨這樣的難題，并非每個(gè)人都能使用3D軟件進(jìn)行圖像設(shè)計(jì)，并非每個(gè)人都買得起價(jià)格百萬(wàn)的3D打印機(jī)。但是“開(kāi)源”、“社交”等互聯(lián)網(wǎng)理念，使這些問(wèn)題迎刃而解。一些公司將3D建模軟件分享到互聯(lián)網(wǎng)，例如123D和Tinkercad，它們使用起來(lái)并不復(fù)雜。另外一款名為Photofly的軟件，只要你有一臺(tái)單反相機(jī)或者是普通的卡片機(jī)，就可以將你自己的人像生成3D數(shù)據(jù)。從工業(yè)領(lǐng)域到尋常百姓家，3D打印的產(chǎn)業(yè)鏈正在形成。“社會(huì)化制造”成為行業(yè)內(nèi)外熱議的一個(gè)話題，制造業(yè)的形態(tài)正在發(fā)生潛移默化的改變。未來(lái)我們有可能利用這項(xiàng)“野蠻”的技術(shù)來(lái)直接打印出手機(jī)。無(wú)論如何，3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一種可能，只要你有一臺(tái)電腦，一個(gè)想法，不管你在窮鄉(xiāng)僻壤，還是繁華都市，都可以通過(guò)自己的方式，改造這個(gè)世界——至少改變自己的世界。2.3、市場(chǎng)112024/4/24現(xiàn)在三維打印技術(shù)的精度約為0.1毫米，而且打印機(jī)本身的售價(jià)偏高，不過(guò)，隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，一臺(tái)普通三維打印機(jī)的成本有望比1985年的激光打印機(jī)還要低。在工藝設(shè)計(jì)領(lǐng)域已經(jīng)有應(yīng)用了，但是造價(jià)高昂，需要10萬(wàn)美元，現(xiàn)在針對(duì)普通消費(fèi)者推出，只要5000美元已經(jīng)是非常便宜了，大小為25x20x20inches，這種產(chǎn)品有望成為許多家庭的必備用品，而4年之內(nèi)價(jià)格可以降到1000美元。

不過(guò)，雖然3D打印機(jī)價(jià)格在不斷降低，很多廠商、設(shè)計(jì)院、大學(xué)等都開(kāi)始或準(zhǔn)備配備，但產(chǎn)品價(jià)格依然較高。3DSystems推出的新款I(lǐng)nVisionLD入門級(jí)桌面型產(chǎn)品價(jià)格為1.59萬(wàn)美元，而ZCorporation出品的中端型號(hào)Z510要價(jià)10萬(wàn)美元。好在3D打印機(jī)的耗材成本并不夸張，例如打印手機(jī)模型，大概花費(fèi)20美元材料費(fèi)，比起其它成型技術(shù)成本要低得多。

3、我用它干什么？3.1、中國(guó)3D打印技術(shù)發(fā)展122024/4/24在2013年兩會(huì)上，全國(guó)政協(xié)委員、中航工業(yè)副總工程師、中國(guó)航母艦載機(jī)殲-15總設(shè)計(jì)師孫聰透露，殲-15項(xiàng)目率先采用了數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)理念：三維數(shù)字化設(shè)計(jì)改變了設(shè)計(jì)流程，提高了試制效率；五級(jí)成熟度管理模式，沖破設(shè)計(jì)和制造的組織壁壘，而這與3D打印技術(shù)關(guān)系緊密。他透露，鈦合金和M100鋼的3D打印技術(shù)已應(yīng)用于新機(jī)試制過(guò)程，主要是主承力部分。[3]在傳統(tǒng)的戰(zhàn)斗機(jī)制造流程當(dāng)中，飛機(jī)的3D模型設(shè)計(jì)好后，需要進(jìn)行長(zhǎng)期的投入來(lái)制造水國(guó)內(nèi)現(xiàn)在可能很多人已經(jīng)在用3D打印了，比如說(shuō)很多透明牙套，原來(lái)我們校正牙齒用的不銹鋼這類的金屬，現(xiàn)在已經(jīng)有一種新的