本书主要介绍快速成型技术的原理、种类及实际应用。全书共6章,详细介绍了熔融沉积成型技术、立体光固化成型技术、选择性激光烧结成型技术、三维印刷成型技术、分层实体制造技术和其他快速成型技术的概念、成型原理、工艺过程、优缺点以及成型影响因素,并介绍了快速成型的材料及设备、3D建模及数据处理、快速成型技术的应用及发展趋势,以及快速成型技术的应用案例。
本书可作为高等院校机械类或自动化类专业的教材和参考书,同时也可作为相关工程技术人员的参考用书。
快速成型技术又称快速原型制造技术,诞生于20世纪80年代后期,被认为是近20年来制造领域的一项重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身,可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件,从而为零件原型制作、新设计思想的校验等提供了一种高效率、低成本的实现手段。
本书共6章。第1章简要介绍快速成型技术的成型过程、技术体系、工艺方法分类、特点、优越性、应用以及发展趋势。第2章详细介绍了几种典型的快速成型技术,包括熔融沉积成型(FDM)技术、立体光固化成型(SLA)技术、选择性激光烧结成型(SLS)技术、三维印刷成型(3DP)技术、分层实体制造(LOM)技术及其他快速成型技术,主要介绍了这几种技术的概念、成型原理、工艺过程、优缺点以及成型影响因素。第3章详细介绍了典型的快速成型材料及设备,包括熔融沉积成型材料及设备、立体光固化成型材料及设备、选择性激光烧结成型材料及设备、三维印刷成型材料及设备、分层实体制造成型材料及设备以及其他快速成型技术的材料及设备。第4章主要介绍了3D建模及数据处理,主要包括3D建模软件的种类、3D建模软件的选用原则、快速成型中的数据处理,该章后半部分结合具体软件进行举例,主要包括三维软件UG建模实例、三维软件Pro/Engineer建模实例、CURA软件切片处理实例。第5章介绍了快速成型技术的应用及发展趋势。第6章介绍了快速成型技术应用案例。
本书具有以下特色:
● 本书按照“以生产工艺为主线,以理论与实践相结合为原则,以技能培养为重点”的思路进行编写,注重培养学生的创新意识,提高学生的工程实践能力和职业素养。
● 本书将理论、实践、实训内容融为一体,是“教、学、做”一体化的教材,有利于学生“学中看,看中学,学中干,干中学”。
● 本书提供大量的3D打印制作实例,通过实操训练,可培养学生3D打印技术方面的实践操作技能。
南京工业大学浦江学院王玉鹏、徐海璐担任本书主编,南京工业大学浦江学院房剑飞、戎新萍担任副主编,吴金文、韩雪参与了编写。具体分工为:第1章、第2章由王玉鹏编写,第3章由徐海璐编写,第4章由房剑飞、王玉鹏、韩雪编写,第5章由戎新萍、吴金文编写,第6章由徐海璐、房剑飞编写。全书由王玉鹏负责统稿。
在编写本书的过程中,得到了江苏薄荷新材料科技有限公司、安徽薄荷三维科技有限公司的大力支持和友情帮助,汤兵总经理和唐明亮博士参与了部分章节的编写,在此一并表示感谢。
由于编者水平、经验有限,书中难免存在不妥之处,敬请读者提出宝贵意见,以便及时修正。
第1章 概论 1
1.1 快速成型技术的成型过程 2
1.2 快速成型技术的技术体系 2
1.3 快速成型技术工艺方法分类 4
1.4 快速成型技术的特点 4
1.5 快速成型技术的优越性 5
1.6 快速成型技术的应用 6
1.7 快速成型技术的发展趋势 7
思考与练习 9
第2章 典型的快速成型技术 10
2.1 熔融沉积成型(FDM)技术 10
2.1.1 熔融沉积成型技术的概念 10
2.1.2 熔融沉积成型技术的原理 11
2.1.3 熔融沉积成型技术的工艺过程 12
2.1.4 熔融沉积成型技术的优缺点 15
2.1.5 熔融沉积成型的影响因素 16
2.2 立体光固化成型(SLA)技术 18
2.2.1 立体光固化成型技术的概念 18
2.2.2 立体光固化成型技术的原理 18
2.2.3 立体光固化成型技术的工艺过程 19
2.2.4 立体光固化成型技术的优缺点 24
2.2.5 立体光固化成型的影响因素 25
2.3 选择性激光烧结成型(SLS)技术 29
2.3.1 选择性激光烧结成型技术的概念 29
2.3.2 选择性激光烧结成型技术的原理 30
2.3.3 选择性激光烧结成型技术的工艺过程 31
2.3.4 选择性激光烧结成型技术的优缺点 34
2.3.5 选择性激光烧结成型的影响因素及提高制作精度的措施 35
2.4 三维印刷成型(3DP)技术 37
2.4.1 三维印刷成型技术的概念 37
2.4.2 三维印刷成型技术的原理 38
2.4.3 三维印刷成型技术的工艺过程 39
2.4.4 三维印刷成型技术的优缺点 39
2.4.5 三维印刷成型的影响因素 40
2.5 分层实体制造(LOM)技术 41
2.5.1 分层实体制造技术的概念 41
2.5.2 分层实体制造技术的原理 42
2.5.3 分层实体制造技术的工艺过程 43
2.5.4 分层实体制造技术的优缺点 44
2.5.5 分层实体制造成型的影响因素 44
2.6 其他快速成型技术 48
2.6.1 弹道微粒制造技术 48
2.6.2 数码累积成型技术 48
2.6.3 无模铸型制造技术 49
2.6.4 激光净成技术 50
2.6.5 金属板料渐进快速成型技术 50
2.6.6 多种材料组织的熔积成型技术 50
2.6.7 直接光成型技术 51
2.6.8 三维焊接成型技术 51
2.6.9 气相沉积成型技术 51
2.6.10 减式快速成型技术 52
思考与练习 52
第3章 快速成型材料及设备 54
3.1 熔融沉积成型(FDM)材料及设备 55
3.1.1 熔融沉积成型(FDM)材料 55
3.1.2 熔融沉积成型(FDM)设备 60
3.2 立体光固化成型(SLA)材料及设备 64
3.2.1 立体光固化成型(SLA)材料 64
3.2.2 立体光固化成型(SLA)设备 68
3.3 选择性激光烧结成型(SLS)材料及设备 71
3.3.1 选择性激光烧结成型(SLS)材料 72
3.3.2 选择性激光烧结成型(SLS)设备 76
3.4 三维印刷成型(3DP)材料及设备 79
3.4.1 三维印刷成型(3DP)材料 80
3.4.2 三维印刷成型(3DP)设备 84
3.5 分层实体制造成型(LOM)材料及设备 89
3.5.1 分层实体制造成型(LOM)材料 89
3.5.2 分层实体制造成型(LOM)设备 91
3.6 其他快速成型技术的材料及设备 94
3.6.1 金属材料快速成型技术 95
3.6.2 生物材料快速成型技术 108
思考与练习 113
第4章 3D建模及数据处理 114
4.1 3D建模软件的种类 114
4.2 3D建模软件的选用原则 120
4.3 快速成型中的数据处理 122
4.3.1 STL数据文件及处理 123
4.3.2 三维模型的切片处理 126
4.4 三维软件UG建模实例 128
4.5 三维软件Pro/Engineer建模实例 134
4.6 CURA软件切片处理实例 139
思考与练习 141
第5章 快速成型技术的应用及发展趋势 142
5.1 快速成型技术的主要应用 143
5.1.1 快速模具制造 143
5.1.2 设计和功能验证 145
5.1.3 在快速铸造中的应用 146
5.1.4 在医学上的应用 147
5.1.5 在艺术领域的应用 148
5.1.6 在航空航天领域的应用 148
5.2 快速成型技术的发展趋势 150
5.2.1 快速成型技术的新进展 150
5.2.2 快速成型技术的创新需求分析 153
5.2.3 快速成型技术的发展原则和发展目标 155
5.2.4 快速成型技术的发展趋势 156
思考与练习 159
第6章 快速成型技术应用案例 160
6.1 熔融沉积成型(FDM)技术应用案例 160
6.1.1 教学型3D打印机 160
6.1.2 3D打印实例 160
6.2 立体光固化成型(SLA)技术应用案例 164
6.2.1 工业级3D打印机 164
6.2.2 3D打印实例 165
思考与练习 168
参考文献 168