3D打印技術(shù)課件 第六章 3D打印技術(shù)應(yīng)用

第六章3D打印技術(shù)應(yīng)用目錄CONTENTS3D打印技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用013D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用033D打印技術(shù)在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用053D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用043D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用023根據(jù)具體應(yīng)用對(duì)象，3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域可以詳細(xì)分為工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械制造（汽車、家電）、醫(yī)學(xué)、航空航天、建筑設(shè)計(jì)、軍事、食品、文化藝術(shù)等方面。隨著3D技術(shù)自身的發(fā)展和完善，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)展。根據(jù)3D打印技術(shù)的用途，可以將其應(yīng)用領(lǐng)域概括為以下幾個(gè)方面：1）視覺幫助。通過(guò)3D彩色打印，實(shí)現(xiàn)幾何結(jié)構(gòu)與分析數(shù)據(jù)的實(shí)體化與可視化。2）展示模型。利用3D打印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)快速打印設(shè)計(jì)模型進(jìn)行展示。在建筑設(shè)計(jì)上，可進(jìn)行建筑總體布局、結(jié)構(gòu)方案的展示和評(píng)價(jià)。3）功能模型。利用3D打印技術(shù)快速打印出功能性模型。在醫(yī)學(xué)上可制造器官、骨骼等實(shí)體模型，可指導(dǎo)手術(shù)方案設(shè)計(jì)，也可打印制作組織工程和定向藥物輸送骨架等。4）裝配試驗(yàn)。3D打印可以較精確地制造出產(chǎn)品零件中的任意結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，借助3D打印的實(shí)體模型結(jié)合設(shè)計(jì)文件，就可有效指導(dǎo)零件和模具的工藝設(shè)計(jì)，或進(jìn)行產(chǎn)品裝配試驗(yàn)，避免結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。45）模具原型。以3D打印制造的原型作為模板，制板，制作硅膠、樹脂、低熔點(diǎn)合金等快速模具，可便捷地實(shí)現(xiàn)幾十件到數(shù)百件數(shù)量零件的小批配制器。6）金屬鑄造模型。3D打印的實(shí)體原型本身具有一定的結(jié)構(gòu)性能，同時(shí)利用3D打印技術(shù)可直接制造金屬零件，或制造出熔(蠟)模，再通過(guò)熔模鑄造金屬零件，甚至可以打印制造出特殊要求的功能零件和樣件等。7）模具零件。直接打印龐大復(fù)雜的模具花費(fèi)的時(shí)間多且耗資大，其零件可用3D打印技術(shù)進(jìn)行批量制造再組裝，并可以隨時(shí)替換。8）教育與研究。借助于3D打印的實(shí)體模型，不同專業(yè)領(lǐng)域（設(shè)計(jì)、制造、市場(chǎng)、客戶）的人員可以對(duì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)方案、外觀、人機(jī)功效等進(jìn)行實(shí)物研究。5知識(shí)目標(biāo)：1、了解3D打印技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用案例。

能力目標(biāo)：1、能正確解釋3D打印技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用

素質(zhì)目標(biāo)：1、培養(yǎng)學(xué)生具有全球意識(shí)和開放的心態(tài)，了解世界發(fā)展和科技動(dòng)態(tài)；2、培養(yǎng)學(xué)生具有積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和濃厚的學(xué)習(xí)興趣，能正確認(rèn)識(shí)和理解學(xué)習(xí)的價(jià)值；3、培養(yǎng)學(xué)生掌握適合自身的學(xué)習(xí)方法，能養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣；4、培養(yǎng)學(xué)生具有以人為本的意識(shí)，能尊重尊嚴(yán)和價(jià)值，能關(guān)切人的生存、發(fā)展和幸福等。6汽車作為人們的出行交通工具，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人們生活水平不斷提高的社會(huì)環(huán)境下，目前已經(jīng)成為人們生活必需品，同時(shí)也是消耗品，汽車零部件的維修和更換成為用車生活中的常事。但是，不管是汽車制造還是汽車維修，不僅會(huì)造成大量的經(jīng)濟(jì)成本，而且還會(huì)給環(huán)境資源帶來(lái)負(fù)擔(dān)。隨著汽車制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，汽車制造企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)加大，如何開展高效的汽車制造和維修服務(wù)，成為目前車企需要考慮的重要問(wèn)題。3D打印技術(shù)憑借其優(yōu)勢(shì)，可以打印出汽車零部件，無(wú)論是外形還是性能，都與原版無(wú)異，因此3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)廣泛采用。783D打印的汽車全彩多材質(zhì)3D打印生產(chǎn)車燈93D打印剎車卡鉗10知識(shí)目標(biāo)：1、了解3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用案例。

能力目標(biāo)：1、能正確解釋3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

素質(zhì)目標(biāo)：1、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，能夠打破傳統(tǒng)思維模式，不斷適應(yīng)新環(huán)境的變化；2、培養(yǎng)學(xué)生用新方法解決新問(wèn)題的意識(shí)，能創(chuàng)造性提出問(wèn)題解決方案；3、培養(yǎng)學(xué)生具有數(shù)字化生存能力，主動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)社會(huì)信息化發(fā)展趨勢(shì)；4、培養(yǎng)學(xué)生能自覺、有效地獲取、評(píng)估、鑒別、使用信息的能力。11

用3D打印技術(shù)制造的醫(yī)學(xué)模型模型最常見的用途包括彎曲金屬板的固定和測(cè)量或擬合復(fù)雜設(shè)備旨在延長(zhǎng)或縮短骨段，這些模型的應(yīng)用可針對(duì)不同情況的患者量身定制優(yōu)化的骨重建結(jié)構(gòu)、縮短手術(shù)時(shí)間。如圖所示為用3D打印技術(shù)制造的醫(yī)學(xué)模型。

3D打印制造的機(jī)械臂

3D打印的牙模型及其支架

骨科手術(shù)用3D打印多孔植入物13知識(shí)目標(biāo)：1、了解3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用案例。能力目標(biāo)：1、能正確解釋3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。素質(zhì)目標(biāo)：1、培養(yǎng)學(xué)生關(guān)愛世界與人的意識(shí)，能關(guān)注人類面臨的挑戰(zhàn)，理解人類命運(yùn)共同體的內(nèi)涵與價(jià)值；2、培養(yǎng)學(xué)生具有工程思維，能將創(chuàng)意和方案轉(zhuǎn)化為有形物品或?qū)σ延形锲愤M(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化；3、培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感，能誠(chéng)實(shí)守信、踏實(shí)細(xì)致、實(shí)事求是；4、培養(yǎng)學(xué)生善于愿意聽取不同意見的能力，在關(guān)鍵時(shí)刻能夠做出科學(xué)判斷。14金屬3D技術(shù)作為一項(xiàng)全新的制造技術(shù)，其在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出，服務(wù)效益明顯。主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：(1)縮短新型航空航天裝備的研發(fā)周期。航空航天技術(shù)在世界各國(guó)之間競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。金屬3D打印技術(shù)讓高性能金屬零部件，尤其是高性能大結(jié)構(gòu)件的制造流程大為縮短。(2)提高材料的利用率，節(jié)約昂貴的戰(zhàn)略材料，降低制造成本。航空航天制造領(lǐng)域大多都是在使用價(jià)格昂貴的戰(zhàn)略材料。(3)優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)，減輕重量，減少應(yīng)力集中，增加使用壽命。對(duì)于航空航天武器裝備而言，減重是其永恒不變的主題。(4)零件的修復(fù)成形。金屬3D打印技術(shù)除用于生產(chǎn)制造之外，其在金屬高性能零件修復(fù)方面的應(yīng)用價(jià)值絕不低于其制造本身。就目前情況而言，金屬3D打印技術(shù)在修復(fù)成形方面所表現(xiàn)出的潛力甚至是高于其制造本身。(5)與傳統(tǒng)制造技術(shù)相配合，互通互補(bǔ)。傳統(tǒng)制造技術(shù)適用于大批量成形產(chǎn)品的生產(chǎn)，而3D打印技術(shù)則更適合個(gè)性化或者精細(xì)化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的制造。將3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合，各取所長(zhǎng)，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，使制造技術(shù)發(fā)揮更大的威力。16

3D打印技術(shù)航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

3D打印技術(shù)制造的衛(wèi)星零件17

戰(zhàn)斗機(jī)使用的3D打印件18知識(shí)目標(biāo)：1、了解3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用案例。能力目標(biāo)：1、能正確解釋3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用。素質(zhì)目標(biāo)：1、培養(yǎng)學(xué)生具有終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力；2、培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)持不懈的品質(zhì)，面對(duì)困難和失敗能沉著冷靜，不輕易放棄；3、培養(yǎng)學(xué)生具有網(wǎng)絡(luò)倫理道德與信息安全意識(shí)等。19在建筑行業(yè)里，工程師和設(shè)計(jì)師們已經(jīng)逐漸開始使用3D打印機(jī)打印建筑模型，這種方法快速、成本低、環(huán)保，而且制作精美，完全合乎設(shè)計(jì)者的要求，又能節(jié)省大量材料。在建筑設(shè)計(jì)上，美學(xué)和工程是兩個(gè)需要考慮的主要問(wèn)題，模型設(shè)計(jì)和制造是建筑設(shè)計(jì)中不可或缺的環(huán)節(jié)。3D打印技術(shù)制作的建筑模型203D打印建筑的原理示意圖213D打印建筑外墻結(jié)構(gòu)圖223D打印的建筑PARTFIVE第五節(jié)3D打印技術(shù)在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用24知識(shí)目標(biāo)：1、了解3D打印技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用案例。能力目標(biāo)：1、能正確解釋3D打印技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。素質(zhì)目標(biāo)：1、培養(yǎng)學(xué)生能接受并自覺踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀；2、培養(yǎng)學(xué)生具有正確的國(guó)家意識(shí)，能自覺捍衛(wèi)國(guó)家主權(quán)、尊嚴(yán)和利益；3、培養(yǎng)學(xué)生具有文化自信和科技自信，尊重中華民族的優(yōu)秀文明成果與科技成果，并能傳播弘揚(yáng)社會(huì)主義先進(jìn)文化與成果。251.軍事領(lǐng)域在軍事領(lǐng)域，3D打印技術(shù)給裝備保障帶來(lái)的變化無(wú)疑也是革命性的。在來(lái)來(lái)信息化戰(zhàn)場(chǎng)上，無(wú)論武器裝備處于任何位置，一旦需要更換損毀的零部件，技術(shù)保障人員可隨時(shí)利用攜帶的3D打印機(jī)，直接把所需的部件打印出來(lái)，裝配好就可以讓武器裝備重新投入戰(zhàn)場(chǎng)。2.食品領(lǐng)域3D打印在食品領(lǐng)域也有成功的應(yīng)用，如做成的鮮肉特別有彈性，而且烹任后肉質(zhì)有嚼頭，絲毫不遜于真正的肉。此外，3D巧克力打印機(jī)和3D匹薩打印機(jī)也已進(jìn)入市場(chǎng)。如圖所示為3D打印的巧克力。263D打印的巧克力273.服飾設(shè)計(jì)領(lǐng)域3D打印同時(shí)也是時(shí)尚新寵兒，致力于生產(chǎn)時(shí)尚且高性能的產(chǎn)品。耐克在2013年推出了VaporLaserTalon，這是它的第一個(gè)3D打印技術(shù)的運(yùn)動(dòng)鞋，如圖所示。其鞋底采用3D打印技術(shù)，重量輕，在草地上的抓地力表現(xiàn)非常優(yōu)秀。VaporLaserTalon283D打印的衣服293D打印的帽子303D打印的鞋子3D打印的飾品314.文物修復(fù)領(lǐng)域雖然3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)、建筑、航空等廣泛領(lǐng)域都有所應(yīng)用，但在文物修復(fù)（古陶瓷器）、復(fù)制中卻未得到嘗試。珍貴文物保存困難，制作工藝復(fù)雜且細(xì)節(jié)難以復(fù)原?？脊艑W(xué)家開始試