3D设计与3D打印 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杨伟群 著

图书标签:

• 3D设计
• 3D打印
• 数字建模
• 快速原型
• 工业设计
• 制造
• CAD
• CAM
• 创客
• DIY

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302392545

版次：1

商品编码：11682319

品牌：清华大学

包装：平装

丛书名： STEM教育培训系列

开本：16开

出版时间：2015-04-01

用纸：胶版纸

页数：271

编辑推荐

什么是3D打印技术？3D打印技术如何改变我们明天的工作和生活？如何利用3D打印机实现你的设计创意？我们如何利用互联网和3D打印机结合创业？

这就是本书要告诉广大读者的。

本教材是和国家有关部委合作开展全国性3D打印技术师资培训活动的主教材，同时也可以作为各类学校的创新设计、职业培训、劳动技术或通用技术课程的实训教材以及各类企、事业教育培训机构的3D打印技术推广应用培训教材。

内容简介

　　近年来随着消费型桌面3D打印机及其耗材成本持续下降，桌面3D打印机开始进入学校和普通家庭。桌面3D打印机属于智力设计创作工具，要求用户具有一定的技术和设计素养，尤其需要具有3D建模、3D扫描、手工制作方面的动脑与动手能力。本书全面介绍桌面型3D打印技术的原理、方法和应用案例，强调利用3D打印技术解决日常生活和教学中的问题，是一本基于项目案例的培训教材。《3D设计与3D打印》案例均取材于日常生活，全部项目均经过实际打印验证。
　　《3D设计与3D打印》是和国家有关部委合作开展全国性3D打印技术师资培训活动的主教材，同时也可以作为各类学校的创新设计、职业培训、劳动技术或通用技术课程的实训教材以及各类企、事业教育培训机构的3D打印技术推广应用培训教材。

前言/序言

近年来3D打印技术被媒体持续热炒并引起社会广泛关注。其实3D打印并不是全新的技术，它源于20世纪80年代工具、模具制造领域的快速成型技术(Rapid Prototyping)，随着制造技术的进步，快速成型设备能做到小型化放在办公桌面上使用，其操作并不比传统的纸张打印机复杂多少，所以从通俗易懂及易于向社会推广的角度出发，美国人率先提出了“3D打印机”这一新商品名称并在短短几年间迅速传遍全球。

我国是制造业大国，3D打印技术有着巨大的市场需求和应用前景，但中国的国情和美国不同，中国还没有形成桌面型3D打印机的商业化应用模式，作者看到许多人是凭着热情和好奇在用3D打印机。应用3D打印的消费环境还没有建立起来，其中最重要的原因是3D打印机是一种智力型创作工具，需要用户具有一定的技术和设计素养。从普遍性来讲，中国民众包括众多沉浸在应试教育的中小学老师设计和技术素养远远比不上欧美民众，所以，要想普及3D打印并让非专业民众尝到技术设计与创作的乐趣，开展3D设计和3D打印的普及性培训是当务之急。为此笔者利用自身的经验和能力，在北京、广州等地尝试举办了多期面向非专业公众的3D打印体验和培训班，发现桌面型3D打印机在教育行业有很好的应用前景，在有关专业厂商支持下，决定编著一本能够帮助人们理解、操作3D打印的实用培训教材，其读者对象主要是中小学教师、职业院校教师和已经购买或将要购买3D打印机的普通市民。本书的写作目的和特点可以用三个“面向”来归纳。

(1) 面向日常生活，提倡兴趣驱动学习

国内的大部分科技竞赛和技能大赛陷入功利性怪圈，常常和升学条件和个人名利挂钩，它剥夺了许多孩子个性张扬和自由学习的权利。本书尽量做到把“好玩、有趣、实用”的元素引入生活与学习，并强调利用3D打印机解决身边的实际生活问题。

(2) 面向基础和职教领域师资的新技术培训

我国基础教育师资大部分来自师范院校，教师工程技术素养和动手能力不足，本书的许多案例可以帮助从事数学、物理、信息、艺术、劳动技术或通用技术等课程教师利用3D打印技术改良教育技术和升级教学内容。

职业教育在中国经济发展和产业转型中扮演着重要角色，但整个社会普遍都“崇拜学历、轻视技能”，在企业和公司，技能型人才职业上升空间有限，而设计素养和创新能力是提升职业地位的重要砝码。本书的许多案例可以作为职业院校学生进行产品创意设计训练的课题，并已在全国性师资培训中得到验证。

(3) 面向国际STEM课程项目推广

许多学校把课程分得过多、过细，导致学习负担重、知识综合应用能力弱，而以美英为首的西方教育体系正在实施STEM教育计划——即把科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Maths)高度融合形成“一锅烩”的模块化课程，从美国总统、大学校长到工业领袖都寄希望于STEM计划能使本国理工教育和人力资源在21世纪继续保持全球领先的地位。本教材介绍的F1 in Schools和4×4 Racing是国际STEM课程项目，也是和3D打印密切相关的教育项目。

本教材将用于和国家有关部委合作开展全国性3D打印技术师资培训项目，也适用于各类学校的创新设计、劳动技术或通用技术课程的教学以及各类企事业单位的3D打印技术培训课程，主要内容安排如下：

第1~5章为3D打印技术综述，3D建模理论与技能，3D扫描测量原理及打印数据处理技术，打印机使用操作。

第6章为3D设计与打印课题，分中级(6.1~6.4)和高级(6.5~6.10)，主要为3D打印培训和学校的课程开发提供项目素材。

第7章为STEM课程开发项目，介绍F1 in Schools和4×4 Racing项目的教学内容与实施。

读者可以选择性地完成第6章的练习案例，体会一下3D打印的乐趣和魅力。由于本书的版面有限，有些案例内容写得不详细，将来作者会逐步把有关补充内容上传到微小网(www.vx.com)网站，书中涉及的3D打印数据文件和软硬件操作的PDF文档全部向购书读者开放并将持续更新，读者将能从微小网上下载模型、视频、照片、工程图文档等详细数据，便于尽快掌握3D打印知识和技能。

最后，作者特别鸣谢下列单位和人士：

泰西（北京）精密技术有限公司、北京数码大方软件有限公司、北京太尔时代科技有限公司、北京天极力达技术开发有限责任公司、广州中望龙腾软件股份有限公司，它们提供了赞助和技术支持。另外，本书还得到了北京航空航天大学、世界技能大赛(Worldskills)中国机械设计CAD项目集训基地(广州市工贸技师学院)、北京瑞谦广源科技有限公司的支持。

上述单位的许彦龙、谢小星、芦贺平、拾祎春、金鹏、何珊珊、孙宏波、杨冠煜、黄奕、靳永卫、王励扬、王超等工程师和教师们在3D建模、图纸编辑、小电路制作、打印验证等方面提供了技术支持工作。没有上述单位资助和个人的支持，就不可能在9个月内完成写作，作者在此深表感激。

由于本人知识水平和技术能力有限，书中如有错误之处敬请读者不吝指正。

杨伟群

2014年11月

现代建筑设计中的可持续性实践与创新材料应用 图书简介 本书深入探讨了当代建筑设计领域中至关重要的两大核心议题：可持续性实践的深化与创新材料的引入与应用。在全球气候变化与资源日益紧张的背景下，建筑行业正经历一场深刻的范式转变，要求设计师和工程师必须超越传统的审美与功能考量，将生态责任、能源效率和社会福祉融入设计的每一个环节。 第一部分：可持续性设计的理论基石与前沿策略 本部分系统梳理了可持续性建筑设计的理论演进，从早期的绿色建筑概念到如今强调全生命周期评估（LCA）的综合性方法。我们首先界定了“净零能耗建筑”（NZEB）和“正能量建筑”（PEC）的关键技术指标和实现路径。这不仅仅是关于安装太阳能电池板，更涉及对场地微气候的精细化分析、被动式设计策略（如优化建筑朝向、自然通风组织、热质量管理）的深度应用。 气候响应性设计： 详细分析了不同气候带（寒冷、温带、炎热干燥、炎热潮湿）下，建筑围护结构的热工性能优化方案。内容涵盖了高性能隔热材料的选择标准、热桥效应的消除技术，以及智能化遮阳系统与动态外墙的应用，以最大限度地减少供暖和制冷负荷。我们着重探讨了城市热岛效应（UHI）在建筑设计中的应对措施，包括屋顶绿化、透水铺装以及高反射率表面的策略性使用。 水资源管理与循环经济： 探讨了建筑用水效率的提升，包括雨水收集与中水回用系统的集成设计。内容涉及灰水处理技术的最新进展、节水器具的性能评估，以及景观设计中对本土耐旱植物的选择与应用，以构建低维护、高节水的场地环境。同时，我们引入了建筑废弃物最小化和材料循环利用的“摇篮到摇篮”（C2C）设计理念，分析了建筑部件的拆解性设计（Design for Disassembly, DfD）在未来城市更新中的重要作用。 室内环境质量（IEQ）的提升： 可持续性不仅关乎外部能耗，更关乎居住者的健康。本章聚焦于保证室内空气质量（IAQ）、热舒适度、声学性能和视觉健康的方法。内容包括低挥发性有机化合物（Low-VOC）材料的筛选标准、新风系统（特别是带有热回收功能的新风系统）的设计优化，以及如何通过自然采光最大化地减少人工照明依赖，同时避免眩光。 第二部分：创新材料在高性能建筑中的应用 建筑材料是实现可持续目标的关键载体。本部分摒弃了对传统材料的常规介绍，转而聚焦于那些在力学性能、环境影响和功能集成方面具有突破性的新型材料。 高性能结构材料： 重点分析了交叉层积木材（CLT）作为替代传统钢筋混凝土在多层建筑中的应用潜力。内容涵盖了CLT的防火性能、抗震性能测试数据，以及其固有的碳固存优势。此外，还探讨了超高性能混凝土（UHPC）在减轻结构自重、实现复杂结构造型方面的应用，以及再生骨料混凝土（RAC）的性能提升技术。 智能与自适应材料： 深入研究了能够对环境刺激做出反应的材料系统。例如，相变材料（PCM）在墙体或楼板中的集成应用，用以平滑室内温度波动；电致变色玻璃（Electrochromic Glass）如何实现动态的光热控制，取代传统的物理遮阳构件；以及自修复材料（Self-Healing Materials）在延长建筑寿命、减少维护需求方面的最新研究成果。 生物基与低碳足迹材料： 评估了新兴的生物基建筑材料的性能与可持续性潜力。这包括但不限于竹材的工程化应用、菌丝体材料（Mycelium Composites）在非承重隔断和保温领域的试验性应用，以及稻壳、麻纤维等农业废弃物作为轻质或复合材料填料的工艺流程。对于每种材料，我们都提供了其从原材料采集到最终废弃的完整生命周期碳排放数据对比分析。 先进围护系统与集成技术： 探讨了建筑外立面作为能源转换界面的角色。内容详述了光伏一体化建筑（BIPV）的最新美学设计与发电效率的提升，特别是柔性光伏材料在曲面建筑上的应用。此外，还介绍了气凝胶（Aerogel）在超薄高效保温层中的应用，以及真空隔热门板（VIP）在空间极其受限情况下的热工解决方案。 第三部分：数字化工具与设计流程的集成 实现复杂的可持续性目标需要高度精确的模拟和集成化的工作流程。本部分强调了数字化工具在评估和优化设计决策中的核心作用。 建筑信息模型（BIM）在可持续性分析中的深化应用： 阐述了如何利用BIM模型进行多维度的性能模拟。重点介绍了能源模拟插件（如Ladybug Tools for Grasshopper/Rhino、IES-VE）在早期设计阶段对日照分析、阴影计算、能耗预测和CFD（计算流体力学）模拟的集成操作。讨论了如何将材料的LCA数据直接嵌入到BIM对象属性中，实现设计过程中的碳预算管理。 性能导向的设计（Performance-Driven Design）： 介绍了参数化设计方法如何帮助设计师探索庞大的设计空间，以找到在多目标优化下（如最小化能耗、最大化采光、最小化材料成本）的最优解。通过实例展示了复杂几何形态如何通过算法优化来同时满足气动效率和采光需求。 项目实施与后评估： 讨论了从设计蓝图到实际建造过程中，如何通过施工阶段的质量控制确保可持续性目标得以实现。此外，强调了“建筑性能验证”的重要性，即利用传感器网络和实时监测系统，对比实际运行数据与设计模拟数据，为未来项目的迭代优化提供真实反馈。 本书面向建筑学、土木工程、环境科学及城市规划等领域的专业人士、研究人员及高年级学生，旨在提供一套前瞻性、技术性强且具有高度可操作性的现代建筑设计方法论。

评分☆☆☆☆☆

我被这本书中那股浓厚的历史怀旧气息所吸引。作者似乎对现代的快速成型技术兴趣不大，反而对早期快速原型制造（RPM）的历史非常着迷。书中花费了大量的篇幅来追溯SLA技术诞生初期，那些先驱者们如何在简陋的实验室条件下进行艰苦卓绝的探索。读到那些关于早期设备笨重、树脂不稳定、打印速度极其缓慢的描述时，我仿佛置身于上世纪八十年代的研发现场。这种叙事手法极具文学色彩，充满了对技术先驱的敬意。然而，这种对“过去”的执着，使得对“现在”的介绍显得苍白无力。比如，对于当前市场上主流的MJF或Binder Jetting技术，书中提及的篇幅加起来可能还不如介绍某位十九世纪机械学家的生平时长。作为一名希望了解最新行业动态的读者，我更关心的是这些新技术如何解决了老技术在精度、速度和材料多样性上的瓶颈，以及它们在哪些垂直领域正在引发颠覆。这本书更像是一本献给技术史爱好者的纪念册，而不是一本面向未来趋势的指南手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图文搭配策略简直是一场灾难。理论性的文字段落占据了几乎全部篇幅，而那些原本应该用来辅助理解复杂结构或操作步骤的插图，要么数量稀少，要么质量极差。很多关键的流程图，比如“支撑结构的最佳生成逻辑”或者“复杂零件的内部填充模式比较”，都只是用极其简化的线条勾勒出来，根本无法看清细节。更令人抓狂的是，许多地方的文字描述与图片标注系统完全脱节。比如，当作者提到“请参考图3.5中所示的温度梯度曲线”时，我翻遍了整个章节，发现根本没有一个标注为3.5的图表，或者只有一个模糊不清的黑白灰度图，上面密密麻麻的曲线根本无法分辨。这种设计上的粗心，极大地降低了阅读效率。对于技术类书籍而言，清晰直观的视觉辅助是至关重要的，这本书却似乎完全忽视了这一点，使得那些原本可以轻松理解的概念，也需要反复阅读和猜测才能勉强领会。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排给我带来了一种强烈的割裂感。章节之间的过渡非常突兀，仿佛是把几篇独立的学术论文强行拼凑在了一起。前半部分花了大量的篇幅去阐述光学原理在光固化成型中的应用，探讨了不同波长激光对树脂固化深度的影响曲线，这部分内容详实到几乎可以作为大学物理选修课的讲义。读起来需要高度集中精神，生怕漏掉某个关键的数学公式。然而，当我翻到讲述后处理工艺的章节时，内容却突然变得非常概括和粗略。比如，关于清洗和二次固化，作者仅仅用了寥寥数语提及了溶剂的选择和时间控制，完全没有深入到实际操作中常见的陷阱——比如如何判断零件是否清洗彻底，或者不同材料对UV光照射强度的敏感性差异。这种厚此薄彼的处理方式让我感到困惑，似乎作者更热衷于讨论那些高深的物理基础，而对实际操作层面那些决定最终成品质量的“脏活累活”不屑一顾。我原本指望这本书能提供一个从建模到成品的全流程可视化指南，结果却得到了一半是理论的海洋，一半是实践的沙漠。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常吸引人，那种金属质感和几何图形的碰撞，立刻让人联想到精密制造和无限创意的可能性。我带着对未来制造技术的好奇心翻开了第一页，期待能有一场关于如何将数字蓝图转化为实体物件的奇妙旅程。然而，这本书更多地将笔墨聚焦在了理论性的探讨上，比如材料科学的宏观发展史，以及不同制造工艺在工业革命中的角色演变。对于一个渴望快速上手操作，想知道如何使用软件建模、如何调整切片参数的实践者来说，这种过于学术化的叙述方式显得有些晦涩难懂。我花了很多时间试图在那些长篇累牍的关于高分子聚合物稳定性的章节中，寻找哪怕一丝关于FDM打印机喷嘴维护的实用技巧，但收获甚微。它更像是一本面向工程学研究生的教科书，而非面向创客或中小企业技术人员的指南。那些关于“增材制造的哲学意义”的讨论，虽然深刻，却无法解决我手上那台打印机偶尔出现的层错位问题。我需要的不仅仅是“为什么”要3D打印，更迫切地需要“怎样”才能打印出一个完美的作品。总体而言，它更像是一部关于“制造的可能性”的史诗，而非“如何实现制造”的说明书。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的总体感觉是“广而不深，空泛且遥远”。作者试图涵盖“3D设计”和“3D打印”的每一个角落，从CAD建模的基础知识讲到全球供应链对增材制造的影响，从人体植入物的设计标准谈到太空探索中的零件制造需求。这种“大而全”的企图心，最终导致了每一项具体技能的讲解都蜻蜓点水，缺乏实操性。比如，在设计部分，它泛泛而谈了参数化设计的好处，却没有给出一个具体的软件操作案例（比如如何用Grasshopper或Fusion 360实现一个特定功能）；在打印部分，它描述了不同材料的力学性能差异，但对于如何根据这些性能差异来调整层厚和填充率却没有给出任何量化的建议或经验法则。读完后，我感觉自己脑子里塞满了各种名词和概念的碎片，但却找不到一条将它们串联起来形成有效行动路径的线索。它更像是一份行业白皮书的初稿，列举了许多值得关注的方向，却迟迟没有深入到任何一个方向进行建设性的指导。

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写的还不错，简单明了

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好评！！！！！！！！

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