3D打印技术基础（第二版）

3D打印（3D printing）技术，又称为增材制造（additive manufacturing）技术，是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体的先进制造技术，体现了信息网络技术与先进材料技术、数字制造技术的交叉融合。相对于传统的减材制造（材料去除，如切削加工）技术，3D打印是一种自底向上叠加材料的制造技术，它可以打印任意复杂形状的产品且不需要预制任何模具，可实现小批量、个性化私人订制。3D打印技术的核心是基于离散降维思想的材料累加制造，即将具备复杂形貌乃至多材料、多尺度结构特征的三维零部件分解为一系列二维离散层面（可以为平面或者曲面）或者连续的一维加工路径，由此以一种统一的、简单的方式实现零部件的逐点逐域成形。并且完全（针对平面分层）或很大程度上（针对曲面分层）规避了加工头与待完成零部件间的干涉效应。相对于传统的减材制造而言，增材制造极大地缓解了复杂零部件的制造和装配难度，且可实现全自动工艺编程。3D打印的实质是以数字三维CAD模型文件为基础，利用计算机将成形零件的3D模型切成一系列一定厚度的“薄片”，运用高能束源或其他方式，将熔融体、液体、粉末、丝或片等特殊材料进行逐层堆积黏合，叠加成形，从而*终“打印”出真实而立体的固态物体。3D打印成形的通用化过程为：由设计者首先在计算机上利用三维软件建立3D模型，再用切片软件将3D模型逐层分解成多个截面，打印机逐层打印2D轮廓，堆叠形成三维实体。本书将以3D打印技术的成形原理为主线，以五种主流3D打印技术（包括SLA、FDM、SLS、SLM、3DP）为依托，详细介绍3D打印技术的成形过程，包括三维建模、模型数据处理、3D打印材料、成形件后处理等，对成形设备及工艺也进行了介绍。本书重点介绍3D打印技术的原理及应用，全书内容共分9章。第1章简要介绍3D打印技术的起源和发展、成形原理、成形特点，以及意义。第2章介绍3D打印基础理论，包括3D打印技术成形过程中的前两个环节：三维建模和模型数据处理。第3章至第8章以五种主流3D打印技术为主线，分别介绍SLA、FDM、SLS、SLM、3DP，以及其他3D打印技术的成形原理、成形材料、成形设备和成形件后处理。第9章介绍3D打印技术的应用，并分别列举了它在工业制造领域、文化艺术领域、生物医学领域、建筑领域等多领域的应用情况。 本书由武汉职业技术学院朱红、湖南工业职业技术学院易杰、武汉职业技术学院谢丹任主编，武汉职业技术学院业冬、武汉职业技术学院侯高雁、广东机械技师学院王华雄任副主编，参加编写工作的还有武汉职业技术学院魏雪、刘凯。具体编写分工如下：朱红负责编写第1章、第2章，谢丹负责编写第3章，易杰负责编写第4章，侯高雁负责编写第5章，王华雄负责编写第6章，业冬负责编写第7章、9.4～9.7节，刘凯负责编写第8章、9.3节，魏雪负责编写9.1～9.2节、附录。全书由朱红统稿。本书在编写过程中，查阅了大量的相关资料，在此向参考资料的各位作者表示衷心的感谢。由于编者水平有限，编写时间仓促，书中缺点、不足在所难免，恳请使用本书的师生和有关人士批评指正。编者2021年5月

本书根据近年来国内外3D打印技术的发展现状编写，汇集了大量国内外相关文献中的精华，以目前*新的教育改革精神和行业标准、职业标准为指导，并结合编著者近年来对3D打印技术的研究和实践成果，以3D打印技术的应用为主线，以五种主流3D打印技术（包括SLA、FDM、SLS、SLM、3DP）为依托，系统地阐述了3D打印技术的成形原理、成形材料、成形设备、成形件后处理及*新的应用进展。本书于2017年出版版，根据3D打印技术的发展和读者的使用需求，特进行了修订，此版为第二版。本书可作为高等职业教育制造工程类、材料工程类和产品设计类专业的学习教材和教学参考书，也可作为本科院校相关专业的参考教材，同时可供从事3D打印技术领域研究、开发、设计、制造的工程技术人员学习参考。

现在武汉职业技术学院机电工程学院副院长,教授。课程建设：武汉职业技术学院机电学院3D打印方向负责人。主持完成了《冲塑模具设计与制造》*精品资源共享课程的建设，完成专业论文15篇，主持省级课题2项、校级课题3项，实用新型专利2项。表彰：2014年获全国优秀教师 、作为指导教师，获得第五届大学生机械创新设计大赛国家二等奖、湖北省一等奖、第六届大学生机械创新设计大赛湖北赛区一等奖。

第1章绪论(1)

1.13D打印概述(1)

1.23D打印工艺分类(2)

1.33D打印技术优势(4)

1.43D打印技术的意义(5)

1.53D打印发展趋势(6)

1.63D打印的未来(8)

习题(9)

第2章3D打印基础理论(10)

2.13D打印数据(10)

2.2模型处理(30)

习题(42)

第3章光固化成形(43)

3.1SLA成形原理及特点(43)

3.2SLA成形材料(45)

3.3SLA成形设备(50)

3.4SLA成形件后处理(62)

习题(63)

第4章熔融沉积制造(65)

4.1FDM成形原理及特点(65)

4.2FDM成形材料(67)

4.3FDM成形设备(75)

4.4FDM成形件后处理(85)

习题(85)

第5章激光选区烧结(86)

5.1SLS成形原理及特点(86)

5.2SLS成形材料(87)

5.3SLS成形设备(92)

5.4SLS成形件后处理(104)

习题(106)

第6章激光选区熔化(108)

6.1SLM成形原理及特点(108)

6.2SLM成形材料(110)

6.3SLM成形设备(114)

6.4SLM成形件后处理(123)

习题(124)

第7章三维打印(125)

7.13DP成形原理及特点(125)

7.23DP成形材料(126)

7.33DP成形设备(129)

7.43DP成形件后处理(136)

习题(137)

第8章其他成形技术(138)

8.1分层实体制造(138)

8.2形状沉积制造(140)

8.3数字化光照加工(142)

习题(145)

第9章3D打印技术的应用(146)

9.13D打印技术在工业制造领域中的应用(146)

9.23D打印技术在文化艺术领域中的应用(156)

9.33D打印技术在生物医学领域中的应用(164)

9.43D打印技术在建筑领域中的应用(168)

9.53D打印技术在食品领域中的应用(171)

9.63D打印技术在教育领域中的应用(171)

9.7各主流3D打印成形技术的应用(173)

习题(178)

参考文献(180)

附录A常用材料中英文名称对照(183)

附录B本书部分中英文术语对照(185) 

本书根据近年来国内外3D打印技术的发展现状编写，汇集了大量国内外相关文献中的精华，以目前*新的教育改革精神和行业标准、职业标准为指导，并结合编著者近年来对3D打印技术的研究和实践成果，以3D打印技术的应用为主线，以五种主流3D打印技术（包括SLA、FDM、SLS、SLM、3DP）为依托，系统地阐述了3D打印技术的成形原理、成形材料、成形设备、成形件后处理及*新的应用进展。本书于2017年出版版，根据3D打印技术的发展和读者的使用需求，特进行了修订，此版为第二版。本书可作为高等职业教育制造工程类、材料工程类和产品设计类专业的学习教材和教学参考书，也可作为本科院校相关专业的参考教材，同时可供从事3D打印技术领域研究、开发、设计、制造的工程技术人员学习参考。

现在武汉职业技术学院机电工程学院副院长,教授。课程建设：武汉职业技术学院机电学院3D打印方向负责人。主持完成了《冲塑模具设计与制造》*精品资源共享课程的建设，完成专业论文15篇，主持省级课题2项、校级课题3项，实用新型专利2项。表彰：2014年获全国优秀教师 、作为指导教师，获得第五届大学生机械创新设计大赛国家二等奖、湖北省一等奖、第六届大学生机械创新设计大赛湖北赛区一等奖。