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1、3D打印技术的应用毕业论文毕业论文第一部分 引言第二部分 3D 打印技术的介绍2.1， 3D 打印系统的工作原理和制造工艺2.2，3D 打印制造的优点第三部分 3D 打印技术的应用3.1 3D 打印制造在模具制造中的应用3.2 3D 打印技术在医学中的应用第四部分 结束语参考文献3D 打印技术的应用摘要： 本文介绍了 3D 打印技术的基本原理及其制造流程。 通过一些实例说明了 3D 打印的应用，主要是说明在 机械制造方面的应用和医学方面的应用 。The using of 3D PRINTING technologyAbstract ：In this paper, it describes th

2、e theory of 3D打印 and the manufacture process. Some examples are used to make you know the using of 3D打印 technology in machine文档为精品范文，下载后即可完整编辑毕业论文manufacture and in medicine.第一部分 引言3D 打印( 3D PRINTING )即 3D 打印技术，又 3D 打印 制造是 20世纪 80年代才兴起的一门新兴的技术， 是 21世纪制 造业最具影响的技术之一。随着计算机与网络技术的发展，信 息高速公路加快了科技传播的速度， 产品

3、的生命周期越来越短， 企业之间的竞争不再只是质量和成本上的竞争，而更重要的是 产品上市时间的竞争。因此，通过计算机仿真和 3D 打印增加 产品的信息量，以便更快的完成设计及其制造过程，将产品设 计和制造过程的时间周期尽量缩短，防止投产后发现问题造成 不可挽回的损失。3D 打印技术是由 CAD 模型直接驱动的快速制造复杂形状 的三维实体的技术总称。 简单的讲， 3D 打印制造技术就是快速 制造新产品首版样件的技术，它可以在没有任何刀具、模具及 工装夹具的情况下，快速直接的实现零件的单件生产。该技术 突破了制造业的传统模式，特别适合于新产品的开发、单件或 少批量产品试制等。它是机械工程、计算机 C

4、AD 、电子技术、 数控技术、激光技术、材料科学等多学科相互渗透与交叉的产物。它可快 速，准确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或零件，以 便进行快速评估，修改及功能测试，从而大大缩短产品的研制 周期，减少开发费用，加快新产品推向市场的进程。自从美国 3D 公司在 1987年推出世界上第一台商用快速原 形制造设备以来，快速原形技术快速发展。投入的研究经费大 幅增加，技术成果丰硕。原形化系统产品的销量高速增长。在 这方面美国， 日本一直处于领先地位， 我国在这方面起步较晚， 但是奋起直追，开展研究并取得一定成果，国内也有些成熟的 产品问世，他们正在各种生产领域上发挥着作用。文档为精品范文，下载

5、后即可完整编辑毕业论文第二部分 3D 打印技术的介绍 2.13D 打印系统的工作原理和制造工艺3D 打印技术是一种逐层制造技术，它采用离散 / 堆积成型 原理，其过程是：先得到所需零件的计算机三维曲面或实体模 型；然后根据工艺要求，将其按一定厚度进行分层，将原来的 三维模型变成二维平面信息，即离散过程；再将分层后的数据 进行一定的处理，加入加工参数，产生数控代码；在微机控制 下，数控系统以平面加工方式，有序地连续加工出每个薄层， 并使它们自动粘接而成型，从而制造出所需产品的实物样件或 成品，这就是材料的堆积过程。已知自由曲面 CAD 模型，如 果使用传统的方法和数控机床进行加工， 那么复杂的自

6、由曲面， 成本高， 效率低。近年来， 3D 打印即广泛的被运用于工业生产 中。各种 3D 打印技术的过程都包括 CAD 模型建立、 生成 STL 文件格式、 3D 打印制作、模型分层切片和后置处理五个步骤， 其制造过程如图 1 所示。图 1 3D 打印技术的制造过程1)利用激光固化树脂材料的光造型法 ( Stereolithography)文档为精品范文，下载后即可完整编辑毕业论文光造型装置一直以美国 3DSYSTEMS 公司的型产品独占 鳌头 ,并形成垄断市场。其工作原理如图 2所示。由激光器发出 的紫外光 ,经光学系统汇集成一支细光束 ,该光束在计算机控制 下 ,有选择的扫描液体光敏树脂表

7、面 ,利用光敏树脂遇紫外光凝 固的机理 ,一层一层固化光敏树脂 ,每固化一层后 ,工作台下降一 精确距离 ,并按新一层表面几何信息使激光扫描器对液面进行 扫描 ,使新一层树脂固化并紧紧粘在前一层已固化的树脂上 ,如此反复 ,直至制作生成零件实体模型。 激光立体造型制造精度目 前可达 0.1 ,主要用作为产品提供样品和实验模型。此外 日本的帝人制机开发的 SOLIFORM 可直接制作注射成型模具 和真空注塑模具。图 2 激光固化树脂法的原理图2）纸张叠层造型法。纸张叠层造型法目前以 HELISYS 公司开发的 LOM 装置应用最广。该装置采用专用滚筒纸 ,由加热 辊筒使纸张加热联接 ,然后用激光

8、将纸切断 ,待加热辊筒自动离 开后,再由激光将纸张裁切成层面要求形状 ,如图 3 所示。文档为精品范文，下载后即可完整编辑毕业论文图 3 纸张叠层造型法原理图3）熔融造型法熔融造型法（ FDM ）。以美国 STRATASYS 公司开发的产品 FDM（FUSED DEPOSITION MODELLING） 应 用最为广泛。 工作时 ,直接由计算机控制喷头挤出热塑材料并按 照层面几何信息逐层由下而上制作出实体模型。技术的 最大特点是速度快 （一般模型仅需几小时即可成型 ）、无污染 ,在 原型开发和精铸蜡模等方面得到广泛应用。FDM 生产可选成型材料种类较多， 原材料费用低， 因而的 到广泛的应用。

9、但是 FDM 也有其固有的缺点。精度低，热融 制造中很难控制精度，难以制造结构复杂的构件，且材料的制 造是处于熔点附近，因而构件的强度小，也不适合制造大型的 制件，这些特点都限制了 FDM 的应用范围。4）热可塑造型法（ SLS）。以 DTM 公司开发的选择性激光 烧结即 SLS（SELECTIVE LASER SINTERING） 应用较多。该方 法是用 2 激光熔融烧结树脂粉末的方式制作样件。工作时 由 2 激光器发出的光束在计算机控制下 ,根据几何形体各层 横截面的几何信息对材料粉末进行扫描 ,激光扫描处粉末熔化 并凝固在一起。然后 ,铺上一层新粉末 ,再用激光扫描烧结 ,如此 反复 ,

10、直至制成所需样件。如图 3 所示。2.23D 打印制造的优点3D 打印技术的加工特点 3D 打印技术突破了 “毛坯切削 加工品” 传统的零件加工模式 ,开创了不用刀具制作零件的先 河 ,是一种利用的薄层叠加的加工方法。 与传统的切削加工方法文档为精品范文，下载后即可完整编辑毕业论文相比,3D 打印加工至少具有以下优点 :1）可迅速制造出具有自由曲面和更为复杂形态的零件 ,如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，这些利用传统工艺很难加工 的 ,从而大大降低了新产品的开发成本和开发周期。 在时间尤其 重要的今天，它可以为企业节省大量的研发时间。2）它属于非接触加工 ,不需要切削加工所必需的刀具和夹具 无

11、刀具磨损和切削力影响。 只需要一套特定的设备， 工序简单， 没有传统加工的烦琐的工序。传统的加工中每一个工序都需要 机床等复杂加工设备，且加工过程复杂，对操作人员的技术要 求很高。3）无振动、噪声和切削废料。可以为企业节省宝贵的试制 原料， 简化生产。 传统的制造中由于多是机械制造， 噪音较大。 且加工时边角料多。造成资源的浪费。4）可实现完全自动化生产。操作可以由电脑控制，无需人 的过多干预。真正实现了自动化。5）加工效率高 ,能快速制作出产品实体模型及模具。 精度高， 生产的产品质量好。3D 打印技术在产品开发中的关键作用和重要意义是很明 显的，它不受复杂形状的限制，可迅速地将示于计算机屏

12、幕上 的设计变为进一步评估的实物。 根据原型， 可对设计的正确性、 造型的合理性、可装配性和干涉性，进行具体的检验。通过原 型的检验可使开发产品中的风险减到最底的限度。文档为精品范文，下载后即可完整编辑毕业论文第三部分 3D 打印技术的应用3D 打印制造的技术实现快速模具制造是目前颇受制造部 门关注的一个技术。在模具的研制过程中样件的设计和加工是 重要环节之一。与数控加工相比， 3D 打印制造技术可以更快 更方便的制造出各种复杂的原型。将 3D 打印制作的样件用于 模具制造，一般可使模具制造的成本和周期减少一半，显著提 高生产效率。间接用 3D 打印样件实现快速模具制造的方法一 般有硅胶模、环

13、氧树脂模、金属冷喷涂等。由于锻造方法常用 来制造形状很复杂的零件，所以 3D 打印与传统的锻造方法相 结合，可解决传统铸造加工困难的瓶颈问题。近年来 3D 打印 已经应用的非常广泛，除上述与传统的模具制造相结合实现复 杂零件的快速制造外，还广泛应用于医疗、汽车制造等领域。3D 打印技术对模具制造业的影响非同凡响，所以到目前 为止 3D 打印技术主要还是应用于加工、制造领域。但随着医 疗技术的发展， 3D 打印技术也大量的应用于手术的术前论证， 大大提高了手术的成功率，特别是各种骨科手术。3.1 3D打印制造在模具制造中的应用 传统的模具制造方法周期长、 成本高 ,一套简单的塑料注塑 模具其价值

14、也在 10 万元以上。设计上的任何失误反映到模具 上都会造成不可挽回的损失。 3D 打印技术可精确制作模具的 型心和型腔 ,也可直接用于注射过程制作塑料样件 ,以便发现和文档为精品范文，下载后即可完整编辑毕业论文纠正出现的错误。3D 打印制造将需铸零件的 CAD 模型转换为 STL 文件 ,在 用纸张叠层制造机按模壳每层截面的几何形状生成纸张模壳， 然后按模具铸造方法即可快速制造金属零件。将 3D 打印技术 制作生成的样件作为铸造模具的原模 ,实现零件的快速铸造 ,其 过程为 :零件 CAD 三维设计计算流体动力学分析 (CFD) LOM 模型制造熔模铸造金属零件。美国爱达荷国家工程与环境试验

15、中心采用快速凝固工艺即 RSP技术实现了注塑模具的快速经济制造。如图 4 所示。可以利用快速原形技术快速的将零部件从设计转向实际 模拟图形而不必必须经过生产。可以用 CAD 制图软件设计出 零件的三维图， 也可以用三维扫描仪由实物直接扫描出实物的 数据然后进行修改。 下图是某汽车的一个零部件的三维扫描图 片。文档为精品范文，下载后即可完整编辑毕业论文图 5 某汽车零部件的三维扫描图在快速原形技术的帮助下， 可以在电脑中通过模拟而做出 它的模拟图片。进而可以观察设计与结果是否一致。如图 6 所 示。通过图 6 的模拟，我们可以很快的知道自己的设计是否与 自己的设计初衷一致，如果不一致，可以在图

16、5 上进行修改， 避免了在实际生产中的反复。避免了生产中的反复。可以给产 品的试制节省大量的试制经费。自此，可以生成 STL文件，再用 3D 打印机器如纸张叠层 机等，初步制造出实物模型，然后进行后置的处理以后就可以 进行零件的铸造了。文档为精品范文，下载后即可完整编辑毕业论文图 6 某汽车零部件的计算机模拟图文档为精品范文，下载后即可完整编辑毕业论文3.2 快速制造技术在医学中的应用1)3D 打印制造在镶牙过程中的应用 传统的镶牙过程一般是首先用印模材料从口中得到牙齿的阴 模，再用石膏得到牙齿的阳模，然后由医生手工进行设计、修 改完成病人的牙齿模型。完成病人的镶牙过程。尽管牙齿结构 简单，但面型极为复杂。有时病