3D打印技术及应用实例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王广春 著

图书标签:

• 3D打印
• 增材制造
• 快速原型
• 工业设计
• 材料科学
• 数字化制造
• 工程技术
• 应用案例
• 制造技术
• 创新设计

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111552109

版次：2

商品编码：12072586

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 轻松掌握3D打印系列丛书

开本：16开

出版时间：2016-11-01

用纸：胶版纸

页数：198

产品特色

编辑推荐

适读人群 ：高等院校机械类、材料加工类、临床与再生医学类与美术类本专科生及研究生.

　　全面了解传统3D打印工艺、个人桌面级3D打印工艺、金属3D打印工艺、生物3D打印工艺，不懂专业也能学习3D打印知识。本书实用的3D技术打印在工业制造、文化创意、医学及组织工程领域的应用实例，助你掌握技术动态！

内容简介

　　本书详细介绍了目前3D打印技术中各种典型工艺方法的基本原理、主要特点、材料及设备等，包括叠层实体制造工艺、熔融沉积成型工艺、光固化成型工艺、选择性激光烧结工艺、三维喷涂粘结工艺、PolyJet 3D打印工艺、粉末选区激光熔化工艺、电子束熔化成型工艺及生物3D打印工艺等；给出了3D打印技术在制造业、文创领域及医疗与生物工程领域的应用及其实例。

目录

前言
第1章 绪论1
1.1 3D打印技术及发展历程1
1.2 3D打印基本原理及特点3
1.3 3D打印工艺过程4
1.4 3D打印材料与设备5
1.4.1 3D打印材料5
1.4.2 3D打印设备6
1.5 3D打印技术发展现状及对世界的影响7
1.5.1 3D打印技术国内外发展现状7
1.5.2 3D打印技术对世界的影响8
1.6 3D打印技术面临的挑战10
第2章 几种常见的3D打印工艺12
2.1 叠层实体制造工艺12
2.1.1 叠层实体制造工艺的原理及特点12
2.1.2 叠层实体制造工艺用纸材14
2.1.3 叠层实体制造工艺的应用实例15
2.2 熔融沉积成型工艺16
2.2.1 熔融沉积成型工艺的原理及特点16
2.2.2 熔融沉积成型材料与支撑材料18
2.2.3 熔融沉积成型应用实例19
2.3 光固化成型工艺22
2.3.1 光固化成型工艺的基本原理及特点22
2.3.2 光固化材料24
2.3.3 光固化成型工艺的应用25
2.4 选择性激光烧结工艺29
2.4.1 选择性激光烧结工艺的基本原理及特点29
2.4.2 选择性激光烧结材料31
2.4.3 选择性激光烧结应用32
2.5 三维喷涂粘结工艺35
2.5.1 三维喷涂粘结工艺的基本原理及特点35
2.5.2 三维喷涂粘结工艺的材料36
2.5.3 三维喷涂粘结工艺应用36
2.6 PolyJet 3D打印工艺38
第3章 走进日常生活的桌面级3D打印机40
3.1 熔丝的桌面级3D打印40
3.2 箔材粘结的桌面级3D打印43
3.3 光固化成型的桌面级3D打印46
3.4 桌面级3D打印材料47
3.5 桌面级3D打印设备47
第4章 先进的金属3D打印工艺53
4.1 粉末选区激光熔化工艺53
4.1.1 粉末选区激光熔化工艺基本原理54
4.1.2 粉末选区激光熔化工艺的制造过程54
4.1.3 粉末选区激光熔化技术特点及指标55
4.2 激光近净成型工艺57
4.2.1 激光近净成型工艺基本原理57
4.2.2 激光近净成型的主要特点58
4.2.3 激光近净成型工艺应用59
4.3 电子束熔化成型工艺60
4.3.1 电子束熔化成型原理61
4.3.2 电子束加工特点61
4.3.3 电子束熔化成型的工艺过程及应用62
4.4 金属粉末材料的制备64
4.4.1 雾化制粉的工艺流程65
4.4.2 雾化制粉的基本方法65
4.5 金属3D打印设备及实例66
4.5.1 金属粉末直接熔化成型设备66
4.5.2 激光熔覆近净成型设备76
4.5.3 金属粉末电子束熔化成型设备78
4.6 金属3D打印技术最新进展及动态80
第5章 第三次工业革命的引导者83
5.1 汽车领域84
5.2 国防、航空航天领域97
5.3 电子电器领域108
5.4 光伏领域113
5.5 其他领域117
第6章 文化创意领域的多面手123
6.1 3D打印影视道具123
6.2 3D打印玩具124
6.3 3D打印文物127
6.4 3D打印工艺品130
6.5 3D打印建筑136
6.6 3D打印文体娱乐用品141
6.7 3D打印食品145
6.8 3D打印其他应用146
第7章 人类健康的福音156
7.1 3D打印医用模型156
7.2 3D打印人工假体159
7.3 3D打印种植体163
7.4 颌面与颅骨修复166
7.5 辅助治疗170
7.6 生物3D打印177
7.6.1 生物3D打印原理及流程177
7.6.2 生物3D打印机178
7.6.3 生物3D打印应用181
参考文献191

前言/序言

　　2015年8月，国务院总理李克强主持国务院专题讲座，讨论加快发展先进制造与3D打印等问题。当今技术革命对经济发展、推动经济升级起着极为关键的作用，我们国家正在倡导大众创业、万众创新，3D打印展现了全民创新的通途。3D打印技术正成为我国日益关注的战略性产业核心技术。

　　3D打印（三维打印）技术是增材制造技术（Additive Manufacturing，AM）及此前快速成型技术（Rapid Prototyping & Manufacturing，RP&M;）的俗称，是指通过材料逐层增加的方式将数字模型制造成三维实体物件的过程。与传统的去除式加工及变形加工方式相比，逐层加工的3D打印技术具有制造过程直接而无须工模具、不受结构复杂程度限制而为设计创新提供更自由的空间、材料利用率高、制造过程节能环保等诸多突出优势，满足了工业领域单件小批量制品、医学领域定制化的植入体、文化创意展示品、个性化日用品及其他众多领域物品制作日益发展的需求。

　　20世纪80年代后期出现并迅速发展起来的快速成型或称自由成形技术，因其在新产品开发中具有显著效益而被誉为对制造业的贡献可与20世纪60年代出现的数控技术相媲美。目前的3D打印工艺方法中，仍以传统的快速成型诸多工艺方法为主。近年来，基于粉末材料的喷射成型与金属粉末高能束流熔覆成型工艺技术取得突破，促进了3D打印技术的发展，也进一步拓展了3D打印技术的应用范围，使传统的快速成型技术以制作模型和原型为主拓展到航空航天、汽车等领域的产品的直接制造，以3D打印技术为代表的新工业革命已初见端倪。

　　本书主要介绍了目前取得广泛应用的各种3D打印工艺的基本原理、主要特点、工艺过程、相应的设备及所需材料，包括传统3D打印工艺、个人桌面级3D打印工艺、金属3D打印工艺及生物3D打印工艺等；介绍了3D打印技术在工业制造、文化创意、医学及组织工程等领域的应用。

　　本书由山东大学王广春编著。在编写过程中，研究生王玉宝和林瑶参与了应用实例的整理和PPT制作。

　　3D打印技术涉及众多学科，发展日新月异，限于作者水平，书中不妥之处在所难免，请读者批评指正。

　　作 者

《材料科学前沿：从微观结构到宏观性能的探索》 内容简介： 本书深入探讨了材料科学领域最前沿的研究进展，旨在为读者提供一个系统、全面的认识。我们不仅关注材料的微观结构，如原子排列、晶体缺陷、相变机制等，更进一步揭示这些微观特征如何直接影响材料的宏观性能，包括力学强度、热学稳定性、电学导性、光学特性以及化学反应活性等。 全书共分为三个主要部分： 第一部分：基础理论与表征技术 原子与分子层面： 深入解析化学键的类型、电子结构与材料性能之间的内在联系。我们将探讨各种先进的量子力学计算方法，如何预测和理解材料的电子分布、能量状态以及其对宏观性质的影响。 晶体结构与缺陷： 详细介绍晶体学原理，包括点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的形成机制、种类及其对材料塑性、韧性和强度等力学性能的关键作用。我们将介绍如何通过晶体结构设计来优化材料性能。 相变与热力学： 剖析不同材料体系中的相变过程，包括固态相变、液相-固相转变等。本书将详细讲解相图的构建与解读，以及热力学原理在理解和控制材料相结构中的应用，例如如何通过热处理获得期望的微观组织。 先进表征技术： 全面介绍一系列现代材料表征技术，如透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）以及拉曼光谱等。我们将阐述这些技术的原理，并展示它们如何帮助科学家精确地分析材料的微观形貌、晶体结构、化学成分和电子状态，从而建立起微观结构与宏观性能之间的桥梁。 第二部分：功能材料的设计与应用 高性能金属材料： 聚焦于高强度钢、铝合金、钛合金及高温合金等先进金属材料的开发。我们将探讨如何通过合金化、热处理和形变强化等手段，实现材料在极端温度、高压和腐蚀性环境下的优异性能。同时，也将介绍这些材料在航空航天、汽车制造和能源领域的广泛应用。 先进陶瓷材料： 深入研究工程陶瓷、功能陶瓷以及生物陶瓷等。本书将重点介绍氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷的制备工艺、微观结构控制及其在耐磨损、耐高温、绝缘和生物相容性等方面的卓越表现。例如，在高温热障涂层、电子元器件和人工骨骼等领域的应用实例。 聚合物科学与工程： 探讨高分子材料的结构、性能与加工关系。我们将详细介绍不同类型的聚合物（如热塑性塑料、热固性塑料、弹性体）的分子链结构、聚集态结构对其力学、热学和化学性质的影响。同时，也将涵盖聚合物复合材料、智能高分子以及生物可降解聚合物等前沿方向。 半导体与光电子材料： 深入分析半导体材料的能带理论、掺杂效应以及其在电子器件和光电器件中的应用。本书将涵盖硅基材料、III-V族化合物半导体以及二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的制备、性能调控和器件集成，如LED、激光器、太阳能电池和传感器等。 纳米材料与器件： 聚焦于纳米尺度下材料的奇特性质及其应用。我们将介绍纳米颗粒、纳米线、纳米管、纳米片以及量子点的制备方法，并探讨其在催化、传感、能源储存、药物递送和生物成像等领域的巨大潜力。 第三部分：材料性能的模拟与预测 计算材料科学： 介绍分子动力学模拟、密度泛函理论（DFT）计算以及有限元分析（FEA）等数值模拟方法。我们将展示如何利用这些工具来预测材料在不同条件下的行为，设计新型材料，并优化现有材料的性能，从而大大缩短实验周期，降低研发成本。 机器学习与人工智能在材料科学中的应用： 探讨如何利用大数据和人工智能技术来加速材料的发现和设计过程。本书将展示如何通过构建材料数据库、开发预测模型，来实现材料的快速筛选、性能预测以及工艺优化，为材料科学的研究注入新的活力。 本书的读者对象包括材料科学、化学、物理学、机械工程、电子工程以及相关领域的本科生、研究生、科研人员和工程师。通过阅读本书，读者将能够深入理解材料科学的核心概念，掌握先进的表征和模拟技术，并了解当前功能材料的设计理念和未来发展趋势。 关键词： 材料科学，微观结构，宏观性能，表征技术，功能材料，计算材料科学，纳米材料，半导体，聚合物，陶瓷，金属材料，机器学习。

评分☆☆☆☆☆

在接触《3D打印技术及应用实例》之前，我对3D打印的理解仅停留在“打印玩具”的层面，认为它只是个小众且娱乐化的技术。然而，这本书彻底刷新了我的认知。它系统地介绍了3D打印在各个工业领域的深度应用，从航空航天那令人咋舌的复杂零件，到汽车工业那不断追求轻量化和高性能的策略，再到消费品领域那日益增长的个性化定制需求，都给予了详尽的阐述。我印象尤其深刻的是书中关于医疗健康的篇幅，那些为患者量身定制的植入物、手术导板，甚至模拟器官，展现了3D打印技术在精准医疗领域所带来的革命性变化。这些应用案例不再是纸上谈兵，而是有真实数据和成功案例支撑，让我看到了技术的力量是如何直接转化为解决实际问题的方案。书中对3D打印在建筑、教育、艺术等领域的探索，也让我看到了这项技术无限的可能性。它不仅仅是制造业的工具，更是推动各行各业创新发展的催化剂。这本书让我意识到，3D打印并非遥不可及的未来科技，它早已融入我们的生活，并将在未来扮演越来越重要的角色。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对新鲜事物总是充满好奇心的普通读者，我常常在想，那些看似科幻电影里的场景，究竟离我们有多远。《3D打印技术及应用实例》这本书，就像一把钥匙，为我推开了一扇通往未来的大门。我一直对“创造”这件事本身非常着迷，而3D打印技术，在我看来，就是一种最直接、最纯粹的“创造”。这本书里描绘的，不再是简单的“复制”，而是“从无到有”的诞生过程。我喜欢书中对那些“不可能”的实现方式的解读，比如那些复杂精密的微观结构，或者是一些传统工艺难以制造的异形零件，通过3D打印，它们都变成了触手可及的现实。书中对于“设计自由度”的强调，让我深刻理解了3D打印颠覆性的一面。它不再受限于模具、刀具等传统制造的束缚，设计师可以尽情释放想象力，创造出前所未有的产品形态。这让我开始思考，在不久的将来，我们每个人是否都能拥有一个属于自己的“设计室”，将脑海中的想法直接转化为实体。书中提及的一些应用，比如个性化医疗器械、定制化的教育模型，让我看到了技术进步如何真正地服务于个体，提升生活品质，甚至挽救生命。这本书给我带来的，是一种由衷的对科技进步的赞叹，以及对未来生活的美好憧憬。

评分☆☆☆☆☆

长期以来，我对工业生产的流程和效率的提升有着持续的关注。《3D打印技术及应用实例》这本书，为我提供了一个全新的视角来审视制造业的未来。它不仅仅是罗列了3D打印的技术名词，而是深刻剖析了3D打印如何颠覆传统的生产模式，如何提高生产效率，如何降低生产成本，以及如何实现更灵活、更高效的供应链管理。书中对于“分布式制造”和“按需制造”等概念的论述，让我看到了3D打印在未来生产体系中的核心地位。它能够实现生产模式的根本性转变，从大规模、标准化的生产，转向小批量、定制化的生产，从而更好地满足市场日益多样化的需求。我特别关注书中对3D打印在复杂零部件制造、原型制作以及备件生产等方面的应用。这些应用，不仅能够缩短产品研发周期，降低生产试错成本，更重要的是，它能够为企业提供更强的市场竞争力。书中还提到了3D打印在提升产品性能、优化材料利用率等方面所带来的优势，这对于我理解如何通过技术创新来驱动产业升级，具有重要的启发意义。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深教育工作者，我一直在探索如何将前沿科技引入课堂，激发学生的学习兴趣，培养他们的创新能力。《3D打印技术及应用实例》这本书，对我来说，是一份极其宝贵的教学资源。它不仅系统地介绍了3D打印技术的原理和发展，更重要的是，它提供了大量贴近生活、贴近实际的案例，这些案例能够生动地展示3D打印在各个领域的应用，从而极大地提升学生学习的积极性和主动性。书中对于3D打印在科学、技术、工程、艺术（STEAM）教育中的应用，有着非常深入的探讨。它不仅仅是讲解技术本身，更是强调如何通过3D打印来解决实际问题，培养学生的逻辑思维、空间想象能力和团队协作能力。我尤其喜欢书中关于学生如何利用3D打印进行项目式学习的建议，比如设计并打印出自己的模型飞机、机器人零件，或者为学校设计出新的标识。这些实践性的案例，能够让学生在动手操作中学习，在解决问题中成长。这本书让我看到了3D打印技术在教育领域的巨大潜力，它能够打破传统教学的壁垒，为学生打开一个充满创造力和可能性的学习新天地。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对科技进步和未来发展趋势抱有浓厚兴趣的普通读者，《3D打印技术及应用实例》这本书，无疑是一扇让我窥探未来的窗口。它没有枯燥的技术理论，而是以非常易懂和生动的方式，描绘了3D打印技术如何渗透到我们生活的方方面面，并带来前所未有的变革。从医学领域那些“量身定制”的生命支持设备，到航空航天领域那些“不可思议”的轻质高强结构件，再到日常生活中那些“充满创意”的家居用品和时尚配饰，每一个案例都让我惊叹于科技的力量。书中对于“个性化”和“定制化”的深入阐释，让我深刻理解了3D打印如何打破了传统生产的同质化，让每个人都能够成为自己产品的创造者。这不仅仅是技术上的进步，更是一种生活方式的转变。我尤其喜欢书中关于3D打印如何激发人类创造力的讨论，它让那些曾经只能存在于想象中的设计，变得触手可及。这本书让我看到了一个充满无限可能性的未来，一个科技将更加人性化，更加贴近个体需求的未来。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在制造业一线摸爬滚打多年的工程师，对于各种先进制造技术的迭代和演进，我有着自己独到的见解和审视。《3D打印技术及应用实例》这本书，在我看来，是一部相当扎实且具有前瞻性的作品。它没有流于表面地泛泛而谈，而是深入到3D打印的核心工艺，比如FDM、SLA、SLS等，对每种技术的原理、优缺点、适用范围进行了详尽的剖析。这一点对于我这样需要实际操作和选择技术方案的工程师来说，是至关重要的信息。书中关于材料科学的讨论也相当到位，不同类型打印材料的性能、成本、以及它们在特定应用场景下的选择逻辑，都给出了清晰的指引。我尤其关注书中对金属3D打印的论述，这部分内容在当前制造业升级的大背景下，具有极高的参考价值。它不仅介绍了金属打印的技术细节，更重要的是，它提供了大量真实的行业应用案例，比如航空发动机叶片、汽车高性能零部件等，这些案例的背后，是材料科学、工艺优化和质量控制等一系列复杂环节的协同作用，书中对这些方面的阐释，让我受益匪浅。此外，书中对未来3D打印技术发展趋势的预测，也让我感到眼前一亮，特别是关于智能化、自动化以及与其他先进技术（如AI、大数据）的融合，这无疑为我们未来的技术研发和产业布局提供了重要的参考方向。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对新材料和新工艺有着浓厚兴趣的设计师，在创作过程中，我一直在寻找能够突破传统材料和工艺限制的解决方案。《3D打印技术及应用实例》这本书，对我来说，简直是量身定做的宝藏。它不仅详细介绍了3D打印技术的原理，更重要的是，它深入挖掘了3D打印在材料选择上的多样性和在设计表现上的无限可能性。书中对于不同打印材料（如各种高性能聚合物、金属合金、陶瓷等）的特性、打印效果以及它们在艺术和设计领域的应用前景，都进行了非常细致的介绍。我特别喜欢书中关于“仿生设计”和“功能性打印”的章节，通过3D打印，我们可以模拟自然界中那些精妙的结构，创造出具有特定功能的艺术品或产品。例如，书中展示的能够自我修复的材料，或者能够随着环境变化而改变形态的结构，这些都极大地拓宽了我的设计思路。此外，书中关于3D打印在服装设计、首饰设计、家具设计等领域的具体案例，为我提供了许多直观的灵感。它让我意识到，3D打印不仅仅是一种制造手段，更是一种能够实现我设计理念、表达我艺术情感的强大媒介。

评分☆☆☆☆☆

从一个完全门外汉的角度来看，《3D打印技术及应用实例》这本书，就像是在给我讲述一个关于“魔法”的故事。我原以为3D打印只能打印出塑料小玩意，但这本书让我大开眼界。它用生动的语言，把那些复杂的打印原理，比如一层一层堆叠，就像用橡皮泥捏东西一样，讲得明明白白。书中介绍的应用案例更是让我目不暇接，从能帮助医生做手术的“身体模型”，到能让飞机更轻更快的“零件”，再到可以穿在身上的“衣服”，我觉得简直不可思议。我尤其对书中关于“个性化”的描述印象深刻，原来3D打印可以根据每个人的需要，做出独一无二的东西。这让我开始想象，以后看牙医，是不是就能打印出完全适合自己牙齿的牙套？或者，我想要的某个玩具，也能根据我的想法直接打印出来？这本书让我觉得，科技离我们的生活原来这么近，而且它正在以一种非常酷炫的方式，让我们的生活变得更美好、更方便。它充满了惊喜，也充满了对未来的想象空间。

评分☆☆☆☆☆

一本让我深感惊喜的书，尽管我并非技术背景出身，但《3D打印技术及应用实例》以其出人意料的通俗易懂和引人入胜的叙述方式，彻底颠覆了我对“技术类书籍”的刻板印象。起初，我抱着试探的心态翻开它，本以为会面对一堆晦涩难懂的术语和复杂的原理图，但令我惊喜的是，作者仿佛拥有点石成金的魔法，将那些原本高深莫测的3D打印技术，转化为了一系列生动有趣的科普故事。书中对3D打印的起源、发展历程的描绘，就像在讲一段充满创新与挑战的科技史诗，让我不由自主地被吸引，甚至能想象出早期科学家们在实验室里夜以继日、克服重重困难的场景。更让我惊叹的是，书中的应用实例部分，简直是打开了一个全新的世界。从医疗领域那些拯救生命的定制化假肢和器官模型，到航空航天领域那些减轻重量、提升性能的复杂零件，再到时尚设计和艺术创作中那些天马行空的创意实现，每一个例子都让我目瞪口呆，拍案叫绝。它不再是冰冷的技术参数堆砌，而是将技术与人类生活、社会进步紧密地联系起来，让我切实感受到了3D打印技术所蕴含的巨大潜力和改变世界的可能。我尤其喜欢书中对“个性化定制”这一理念的深入探讨，它不仅仅是简单的“按需生产”，更是对个体需求、情感表达和生活品质提升的深刻理解。

评分☆☆☆☆☆

我是一名资深媒体人，关注科技发展及其对社会的影响。《3D打印技术及应用实例》这本书，对我而言，是一份极具价值的深度报道素材库。它不仅仅是技术层面的介绍，更重要的是，它以翔实的应用实例，揭示了3D打印技术如何深刻地影响着各行各业，重塑着我们的生产、生活和社会形态。书中对3D打印在医疗、航空航天、汽车、建筑、艺术、教育等领域的案例分析，都非常深入且具有洞察力。它不仅呈现了技术的创新和突破，更重要的是，它探讨了这些技术进步所带来的社会效益、伦理挑战以及未来的发展趋势。我尤其欣赏书中对3D打印在解决现实社会问题方面的潜力挖掘，例如在偏远地区提供定制化的医疗设备，或者在灾后重建中快速制造所需构件。这些案例，不仅仅是技术的展示，更是对人类智慧和科技力量如何服务于社会福祉的生动诠释。这本书为我提供了丰富的素材，让我能够从更广阔的视角，去理解和报道3D打印技术，以及它所代表的未来发展方向。