3D打印技术工艺研究分析PPT文档格式.pptx

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v2011年7月，英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。

世界上第一台世界上第一台3D巧克力打印机巧克力打印机巧克力打印机的作品巧克力打印机的作品2011年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。

第一架第一架3D打印的打印的飞机机2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。

2013年10月，全球首次成功拍卖一款名为“ONO之神”的3D打印艺术品。

2013年11月，美国德克萨斯州奥斯汀的3D打印公司“固体概念”设计制造出3D打印金属手枪。

v3D打印金属手打印金属手枪缺点：

缺点：

仅仅限于短周期或者是短时间内的使用，没有办法在长时限于短周期或者是短时间内的使用，没有办法在长时间内满足使用的要求。

通过间内满足使用的要求。

通过3D3D打印得到的武器结构强度，需打印得到的武器结构强度，需要进一步论证。

要进一步论证。

v3D打印打印过程程模型模型后后处理理进行行3D模型打印模型打印切片切片处理生成二理生成二维图形信息形信息三三维设计建立模型建立模型完成完成模型模型打印打印v3D打印的打印的优缺点缺点3D3D打印技术的优点打印技术的优点：

11、制造复杂物品不增加成本、制造复杂物品不增加成本22、产品多样化不增加成本、产品多样化不增加成本33、无须组装、无须组装44、设计空间、设计空间无限无限，能设计出传统机械难以制造的，能设计出传统机械难以制造的形状形状55、减少废弃副产品减少废弃副产品66、精确的实体精确的实体复制复制v3D3D打印技术的缺点打印技术的缺点：

11、打印打印能能使用使用的的材料材料有限（有限（现阶段个人级用户使现阶段个人级用户使用的用的3D3D打印机大部分都使用的是塑料这一打印机大部分都使用的是塑料这一载体载体）、打印出来产品的耐用打印出来产品的耐用的的性不高性不高22、对设备性能要求高，设备比较昂贵。

对设备性能要求高，设备比较昂贵。

v3D打印的打印的应用用航空领域航空领域在在美国太空探索技术公司的不载美国太空探索技术公司的不载人人飞船飞船“龙龙”向向空间空间站运送的大量日常物资与科学实验设备中有这台站运送的大量日常物资与科学实验设备中有这台3D3D打印机。

打印机。

宇航员可以在太空宇航员可以在太空“打印打印”零部件，制造出国际空间站零部件，制造出国际空间站30%30%零部件零部件随随“龙”飞船上太空的船上太空的3D打印机打印机v美国弗吉尼亚大学的学生史蒂芬美国弗吉尼亚大学的学生史蒂芬伊斯特伊斯特（StevenEaster）（StevenEaster）和乔纳森和乔纳森图尔曼图尔曼（JonathanTurman）（JonathanTurman）通过通过3D3D打印技术制造打印技术制造出一架飞机模型并成功试飞。

出一架飞机模型并成功试飞。

v通用电气航空集团通用电气航空集团（GEAviation）（GEAviation）使用使用3D3D打印机制造飞机打印机制造飞机喷气喷气引擎引擎体育体育领域领域v耐克抛弃传统制鞋的过程，使用耐克抛弃传统制鞋的过程，使用3D3D打印制造的打印制造的“VaporVaporLaserTalonLaserTalon”鞋子鞋子v医疗领域医疗领域3D打印的人体器官打印的人体器官3D打印的第一打印的第一颗人人类心心脏3D打印的配打印的配义肢及肢及髋关关节v3D打印材料打印材料

（1）金属（metals）1）黑色金属（ferrousmetals）不锈钢（stainlesssteel）高温合金（superalloy）3D打印的不打印的不锈钢饰物物3D打印的打印的IN718镍基高温合金基高温合金转子子2）有色金属（non-ferrousmetals）l钛（titanium）rvnDSGNrvnDSGN团队利用团队利用3D3D打印技术将钛粉快速而高效地打印打印技术将钛粉快速而高效地打印成精致的成精致的手表手表。

英国英国的的MetalysisMetalysis公司利用钛金属粉末成功打印了叶轮公司利用钛金属粉末成功打印了叶轮和涡轮增压器等汽车零件和涡轮增压器等汽车零件3D打印的打印的钛手表手表3D打印的打印的涡轮叶叶轮l镁铝合金（magnesium-aluminumalloy）日本佳能公司日本佳能公司利用利用3D3D打印技术制造出了顶级单反相机壳打印技术制造出了顶级单反相机壳体上的镁铝合金特殊曲面体上的镁铝合金特殊曲面顶盖顶盖。

3D打印的打印的顶级单反相机壳体上的反相机壳体上的镁铝合金特殊曲面合金特殊曲面顶盖盖l镓（gallium）3D打印的液打印的液态金属金属镓l镓-铟合金（gallium-indiumalloy）3D打印的打印的镓-铟液液态合金合金3）稀贵金属（rareandpreciousmetals）l金（gold）l纯银（sterlingsver）l黄铜（brass）3D打印的叶形金戒指打印的叶形金戒指3D打印的菌打印的菌丝银戒指戒指3D打印的黄打印的黄铜戒指戒指

（2）聚合物（poymer）lABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯lEP弹性塑料lPLA聚乳酸lEndur，一种先进的仿聚丙烯材料3D打印的打印的ElastoPlastic鞋鞋3D打印的打印的PLA螺栓和螺母螺栓和螺母3D打印的笔筒打印的笔筒（3）陶瓷（ceramic）（4）复合材料（composite）3D打印的陶瓷茶杯打印的陶瓷茶杯3D打印的超打印的超强聚合物部件聚合物部件v3D打印各打印各项技技术的工的工艺原理及其原理及其特点特点物体成型的方式主要有以下四类：

减材成型、受压成型、增材成型、生长成型。

3D3D打印技术从狭义上来说主要是指增材成打印技术从狭义上来说主要是指增材成型型技术技术。

LOM：

分分层实体成型工体成型工艺LOM分分层实体成型工体成型工艺vLOM分层实体成型工艺设备分层实体成型系统主要包括计算机、数控系分层实体成型系统主要包括计算机、数控系统、原材料存储与运送部件、热粘压部件、激光统、原材料存储与运送部件、热粘压部件、激光切系统、可升降工作台等部分组成切系统、可升降工作台等部分组成。

vLOM：

分层实体成型工艺LOM技技术的的基本原理基本原理图vLOM分层实体成型工艺特点优点：

优点：

11、LOMLOM工艺采用的原料价格便宜，因工艺采用的原料价格便宜，因此制作成本极为低廉此制作成本极为低廉22、其适用于大尺寸工件其适用于大尺寸工件的成型，成型过程无需设置支撑结构，多余的成型，成型过程无需设置支撑结构，多余的材料也容易剔除，精度也比较理想。

的材料也容易剔除，精度也比较理想。

由于由于LOMLOM技术成型材料的利用率不高，技术成型材料的利用率不高，材料浪费材料浪费比较比较严重严重。

SLA：

立体光固化成型工：

立体光固化成型工艺vSLA：

立体光固化成型工艺原理SLA：

立体光固化成型工艺特点优点优点：

1、SLA工艺成型效率高，系统运行相对稳定；

2、成型精度高，适合制作结构异常复杂的模型。

缺点缺点：

1、成型尺寸也有较大的限制，不适合制作体积庞大的工件；

2、成型过程中伴随的物理变化和化学变化可能会导致工件变形，因此成型工件需要有支撑结构；

3、SLA工艺所支持的材料还相当有限且价格昂贵，液态的光敏树脂具有一定的毒性和气味，材料需要避光保存以防止提前发生聚合反应。

4、SLA成型的成品硬度很低而相对脆弱，使用SLA成型的模型还需要进行二次固化，后期处理相对复杂。

SLS：

选择性激光性激光烧结工工艺vSLS：

选择性激光烧结工艺原理SLS：

选择性激光性激光烧结工工艺vSLS特点：

11、SLSSLS工艺支持多种材料工艺支持多种材料；

22、成型工件无需支撑结构成型工件无需支撑结构；

33、材料利用率材料利用率较高较高；

44、在成型的过程中，未经烧结的粉末对模型在成型的过程中，未经烧结的粉末对模型的空腔和悬臂起着支撑的作用，因此的空腔和悬臂起着支撑的作用，因此SLSSLS成型成型的工件不需要像的工件不需要像SLASLA成型的工件那样需要支撑成型的工件那样需要支撑结构结构。

11、SLSSLS设备的价格和材料价格仍然十分昂贵设备的价格和材料价格仍然十分昂贵；

22、烧结前材料需要预热，烧结过程中材料会烧结前材料需要预热，烧结过程中材料会挥发出异味，设备工作环境要求相对苛刻。

挥发出异味，设备工作环境要求相对苛刻。

vSLS与SLA区别相似之处相似之处：

都需要借助激光将物质固化为都需要借助激光将物质固化为整体整体。

不同之处：

11、SLASLA使用的是紫外激光，使用的是紫外激光，SLSSLS工艺使用的是红外工艺使用的是红外激光束激光束；

22、材料材料则由光敏树脂变成了塑料、蜡、陶瓷、金属或其复则由光敏树脂变成了塑料、蜡、陶瓷、金属或其复合物的粉末。

合物的粉末。

SLSSLS工艺使用的材料与工艺使用的材料与SLASLA相比相对丰富些，主相比相对丰富些，主要有石蜡、聚碳酸酯、尼龙、纤细尼龙、合成尼龙、陶瓷甚要有石蜡、聚碳酸酯、尼龙、纤细尼龙、合成尼龙、陶瓷甚至还可以是金属。

至还可以是金属。

FDM：

熔融沉：

熔融沉积成型工成型工艺vFDM：

熔融沉积成型工艺原理FDM：

熔融沉积成型工艺特点FDM工艺无需激光系统的支持，所用的成型材料也相对低廉，总体性价比高。

v熔融沉积成型技术（FDM）中目前常用的打印材料有ABS与PLA两种。

两种材料的比较:

ABSABS即丙烯腈即丙烯腈-丁二烯丁二烯-苯乙烯共聚物，它是非晶体，具有强苯乙烯共聚物，它是非晶体，具有强度高、韧性好、熔点高、凝固快、流动性低的特点，是一种度高、韧性好、熔点高、凝固快、流动性低的特点，是一种易于加工成型的热塑型高分子材料，应用较为广泛，但易于加工成型的热塑型高分子材料，应用较为广泛，但ABSABS在加热时会产生刺激性气味且收缩率较大，且成型精度不易在加热时会产生刺激性气味且收缩率较大，且成型精度不易控制。

控制。

PLAPLA是聚乳酸的简称，主要以玉米、木薯等为原料，是聚乳酸的简称，主要以玉米、木薯等为原料，具有可降解性，加热融化时气味小，成型时具有可降解性，加热融化时气味小，成型时收缩率较低收缩率较低，打，打印大型零件模型时边角印大型零件模型时边角不易，不易，且熔点较低，所以且熔点较低，所以在在实际实际中中选选择择PLAPLA作为打印材料作为打印材料。

vFDM注意要点：

采用FDM工艺制作具有悬空结构的工件原型时需要有支撑结构的支