增材製造與3D打印技術及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊占堯，趙敬雲 著

圖書標籤:

• 增材製造
• 3D打印
• 快速原型
• 材料科學
• 工程技術
• 數字化製造
• 工業4
• 0
• 先進製造
• 工藝技術
• 應用案例

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302462279

版次：1

商品編碼：12091763

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-05-01

用紙：膠版紙

頁數：159

字數：242000

正文語種：中文

編輯推薦

增材製造技術又簡稱快速成形技術，是20世紀80年代齣現的一種全新概念的製造技術，被認為是20年來製造領域的一次重大創新，是先進製造技術的前沿，涉及機械、材料、計算機、自動化、信息與光學等學科，綜閤性強。
將增材製造技術的概念、相應的設備操作、原型製作及後處理等內容引入大學工科教學，作為對大學生進行現代製造工程技術的重要內容，可使學生對現代機械電子係統的集成性、綜閤性、交叉性等特點有深刻的感性認識，從而使學生拓寬視野、活躍思想、增強創新意識。

內容簡介

增材製造，也稱為3D打印，是現代製造技術的革命性發明。本書對增材製造技術進行瞭係統、客觀、全麵、詳實地介紹和論述。全書共分10章，分彆介紹瞭增材製造技術的基本問題；增材製造的前處理；光敏材料選擇性固化，粉末材料選擇性燒結，絲狀材料選擇性熔覆，薄型材料分層切割等主要的增材製造技術；金屬材料的增材製造；增材製造的後處理及技術選擇；增材製造技術的應用；增材製造技術發展趨勢等內容。
本書可作為高等學校機械、機電、汽車、材料成形及控製、管理工程、計算機等專業的專科和本科學生教材，也可供從事計算機輔助設計與製造、模具設計與製造等工程技術人員參考。

目錄

第1章概述1
1.1增材製造技術2
1.1.1增材製造技術的含義2
1.1.2增材製造與傳統製造方法的區彆3
1.1.3增材製造與傳統製造方法的關係3
1.2增材製造過程4
1.3增材製造技術發展曆史6
1.3.1國外增材製造技術的發展曆史6
1.3.2國內增材製造技術的發展曆史8
1.4增材製造技術的作用9
1.4.1使設計原型樣品化9
1.4.2用於産品的性能測試10
1.4.3用作投標的手段10
1.4.4快速模具製造11
1.4.5增材製造為創新設計釋放瞭巨大的空間11
1.4.63D打印是創新産品開發的利器11
思考與練習12
第2章增材製造的前處理13
2.1三維模型構造的方法13
2.1.1用計算機輔助設計軟件構造三維模型14
2.1.2利用反求工程構建三維模型15
2.2三維模型的STL格式化21
2.2.1STL格式文件的規則23
2.2.2STL格式文件的錯誤和糾錯軟件24
2.3三維模型的切片處理27
2.3.1成形方嚮的選擇27
2.3.2增材製造中的主要切片方式28
思考與練習30第3章光敏材料選擇性固化增材製造31
3.1SLA增材製造的原理和分類31
3.1.1SLA增材製造原理32
3.1.2SLA增材製造分類32
3.2SLA增材製造的基本過程及支撐結構33
3.2.1SLA增材製造的基本過程33
3.2.2SLA增材製造的支撐結構35
3.3SLA增材製造的材料及選擇36
3.3.1對SLA增材製造材料的要求36
3.3.2SLA增材製造材料的分類36
3.3.3SLA增材製造材料的選擇38
3.4SLA增材製造的優點與缺點38
3.4.1SLA增材製造的優點39
3.4.2SLA增材製造的缺點39
3.5SPS��600型增材製造機簡介40
思考與練習41
第4章粉末材料選擇性燒結增材製造42
4.1SLS增材製造的原理42
4.1.1SLS增材製造成形原理43
4.1.2SLS增材製造燒結機理43
4.1.3激光掃描係統44
4.2SLS增材製造的成形過程44
4.2.1SLS增材製造的燒結44
4.2.2燒結件的後處理46
4.2.3SLS增材製造工藝參數的影響46
4.3SLS增材製造的材料及其選擇47
4.3.1SLS增材製造對材料性能的要求47
4.3.2SLS增材製造材料的種類48
4.4SLS增材製造的優缺點49
4.53DP打印技術49
4.5.13DP打印原理49
4.5.23DP打印頭50
4.5.3國內常見的3DP打印機50
思考與練習51
第5章絲狀材料選擇性熔覆增材製造52
5.1FDM增材製造的工作原理和成形過程52
5.1.1FDM增材製造的工作原理52
5.1.2FDM增材製造的成形過程53
5.1.3FDM增材製造裝備構成53
5.2FDM增材製造的材料及選擇54
5.2.1FDM增材製造對成形材料的要求55
5.2.2FDM增材製造對支撐材料的要求55
5.3FDM增材製造的優點與缺點56
5.4FDM增材製造常用控製軟件56
5.5典型FDM增材製造裝備簡介57
思考與練習59
第6章薄型材料分層切割增材製造60
6.1LOM增材製造的工作原理60
6.2LOM增材製造的工藝參數和後處理62
6.2.1LOM增材製造的工藝參數62
6.2.2LOM增材製造的後處理63
6.2.3易於去除廢料的LOM增材製造工藝63
6.3LOM增材製造的材料及選擇64
6.3.1紙的性能64
6.3.2熱熔膠64
6.3.3塗布工藝65
6.3.4KINERGY公司的紙基捲材65
6.4LOM增材製造的優點與缺點66
6.5其他增材製造技術66
6.5.1掩膜光刻成形技術67
6.5.2彈道微粒製造技術67
6.5.3三維焊接成形技術67
6.5.4數碼纍積成形技術67
思考與練習68
第7章金屬材料的增材製造69
7.1選區激光熔化製造技術70
7.1.1SLM的成形原理70
7.1.2SLM的成形工藝過程71
7.1.3SLM的成形特點73
7.1.4SLM技術的應用及發展趨勢74
7.2激光立體成形製造技術74
7.2.1LSF的成形原理74
7.2.2LSF技術的成形工藝過程74
7.2.3LSF的主要特點75
7.2.4LSF技術的應用及發展趨勢76
7.3電子束選區溶化製造技術77
7.3.1EBSM成形的原理77
7.3.2EBSM成形工藝77
7.3.3EBSM成形特點78
7.3.4EBSM技術的應用及發展趨勢78
7.4電子束熔絲沉積製造技術79
7.4.1EBF3的成形原理79
7.4.2EBF3的成形特點80
7.4.3EBF3技術的應用及發展趨勢80
思考與練習81
第8章增材製造的後處理及技術選擇82
8.1增材製造的後處理82
8.1.1剝離83

精彩書摘

第1章概述本章重點
1. 掌握增材製造技術的成形原理。
2. 熟悉增材製造的流程。
3. 掌握增材製造的過程。
4. 瞭解增材製造技術的發展曆史。
本章難點
1. 增材製造方法與傳統製造方法的區彆與聯係。
2. 增材製造技術的作用。20世紀末，由於信息技術的飛速發展，形成瞭統一的全球市場，越來越多的企業加入競爭行列，加大瞭競爭的激烈程度。用戶可以在全球範圍內選擇自己所需要的産品，對産品的品種、價格、質量及服務提齣瞭更高的要求。産品的批量越來越小，産品的生命周期越來越短，要求企業市場響應速度越來越快。麵對日趨激烈的市場競爭，製造業的經營戰略，從20世紀50～60年代的“規模效益第一”和70～80年代的“價格競爭第一”轉變為90年代以來的“市場響應速度第一”，時間因素被提到瞭首要地位，增材製造與3D打印技術就是在這種需求下研究發展起來的，應用這項技術能夠顯著地縮短産品投放市場的周期，降低成本，提高質量，增強企業的市場競爭能力。一般而言，産品投放市場的周期由設計（初步設計和詳細設計）、試製、試驗、徵求用戶意見、修改定型、正式生産和市場推銷等環節所需的時間組成。由於采用增材製造與3D打印技術之後從産品設計的最初階段開始，設計者、製造者、推銷者和用戶都能拿到實實在在的樣品和小批量生産的産品，因而可以及早地、充分地進行評價、測試、反復修改和分析工藝過程。因此，可以大大減少新産品試製中的失誤和不必要的返工，從而能以最快的速度、最低的成本和最好的品質將新産品迅速投放市場。
製造技術從製造原理上可以分為三類： 第一類技術為等材製造，是在製造過程中，材料僅發生瞭形狀的變化，其質量（重量）基本上沒有發生變化；第二類技術為減材製造，是在製造過程中，材料不斷減少；第三類技術為增材製造，是在製造過程中，材料不斷增加，如激光快速成型、3D打印等。等材製造技術已經發展瞭幾韆年，減材製造發展瞭幾百年，增材製造僅僅是30年的發展史。從分類可知，增材製造技術相對於等材製造技術、減材製造技術就是製造技術三足鼎立的一大發明，是製造的一個重大突破，是現代製造技術的革命性發明。
1.1增材製造技術〖*4/5〗1.1.1增材製造技術的含義增材製造技術是20世紀80年代中期發展起來的一種高、新技術，是造型技術和製造技術的一次飛躍，它從成形原理上提齣一個分層製造、逐層疊加成形的全新思維模式，即將計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助製造（CAM）、計算機數字控製（CNC）、激光、精密伺服驅動和新材料等先進技術集於一體，依據計算機上構成的工件三維設計模型，對其進行分層切片，得到各層截麵的二維輪廓信息，增材製造機的成形頭按照這些輪廓信息在控製係統的控製下，選擇性地固化或切割一層層的成形材料，形成各個截麵輪廓，並逐步順序疊加成三維工件。
增材製造(Additive Manufacturing，AM)技術是通過CAD設計數據采用材料逐層纍加的方法製造實體零件的技術，相對於傳統的材料去除(切削加工)技術，是一種“自下而上”材料纍加的製造方法。自20世紀80年代末增材製造技術逐步發展，期間也被稱為“材料纍加製造”(Material Increase Manufacturing)、“快速成型”(Rapid Prototyping)、“分層製造”(Layered Manufacturing)、“實體自由製造”(Solid Freeform Fabrication)、“3D打印”(3D Printing)等。名稱各異的叫法分彆從不同側麵錶達瞭該製造技術的特點。
美國材料與試驗協會(ASTM)F42國際委員會對增材製造和3D打印有明確的概念定義。增材製造是依據三維CAD數據將材料連接製作物體的過程，相對於減法製造它通常是逐層纍加過程。3D打印是指采用打印頭、噴嘴或其他打印技術沉積材料來製造物體的技術，3D打印也常用來錶示“增材製造”技術，在特指設備時，3D打印是指相對價格或總體功能低端的增材製造設備。
從廣義的原理來看，以設計數據為基礎，將材料(包括液體、粉材、綫材或塊材等)自動化地纍加起來成為實體結構的製造方法，都可視為增材製造技術。
通過離散獲得每一層麵的製造信息和堆積的順序，通過堆積將材料構成三維實體。因此增材製造的全過程可由圖1��1錶示。
圖1��1增材製造流程圖
增材製造技術不需要傳統的刀具、夾具及多道加工工序，利用三維設計數據在一颱設備上可快速而精確地製造齣任意復雜形狀的零件，從而實現“自由製造”，解決許多過去難以製造的復雜結構零件的成形，並大大減少瞭加工工序，縮短瞭加工周期。而且越是復雜結構的産品，其製造的速度作用越顯著。近年來，增材製造技術取得瞭快速的發展。增材製造原理與不同的材料和工藝結閤形成瞭許多增材製造設備。目前已有的設備種類達到二十多種。該技術一齣現就取得瞭快速的發展，在各個領域都得到瞭廣泛的應用。例如在消費類電子産品、汽車、航天航空、醫療、軍工、地理信息、藝術設計等。增材製造的特點是單件或小批量的快速製造，這一技術特點決定瞭增材製造在産品創新中具有顯著的作用。美國《時代》周刊將增材製造列為“美國十大增長最快的工業”；英國《經濟學人》雜誌則認為它將“與其他數字化生産模式一起推動實現第三次工業革命”。認為該技術改變未來生産與生活模式，實現社會化製造，每個人都可以成為一個工廠，它將改變製造商品的方式，並改變世界的經濟格局，進而改變人類的生活方式。
1.1.2增材製造與傳統製造方法的區彆
傳統製造方法根據零件成形的過程可以分為兩大類型： 一類是以成形過程中材料減少為特徵，通過各種方法將零件毛坯上多餘材料去除掉，如切削加工、磨削加工、各種電化學加工方法等，這些方法通常稱為材料去除法；另一類是材料的質量在成形過程中基本保持不變，如采用各種壓力成形方法以及各種鑄造方法的零件成形，它在成形過程中主要是材料的轉移和毛坯形狀的改變，這些方法通常稱為材料轉移法。這兩種方法是目前製造領域中普遍采用的方法，也是非常成熟的方法，能夠滿足加工精度等各種要求。然而，隨著市場日新月異的變化以及産品生命周期的縮短，企業必須重視新産品的不斷開發和研製，纔能在競爭不斷激烈的市場中立於不敗之地。傳統的製造方法無法很好地滿足新産品快速開發的要求，促使在製造領域中發生瞭一場大的變革，這就是增材製造技術的齣現。增材製造方法與傳統製造方法的比較如圖1��2所示。
圖1��2傳統製造與增材製造方法的比較
1.1.3增材製造與傳統製造方法的關係
從以上對增材製造方法與傳統製造方法的論述可以知道，它們兩者之間的關係是相輔相成、相互補充、密不可分的。增材製造技術主要是製造樣品，也就是將設計者的設計思想、設計模型迅速轉化為實實在在的、看得見、摸得著的三維實體樣件。它生産的是單個樣件或是小批量樣件，它的精髓是在極短的時間之內，不使用刀具、夾具、模具和輔具，將設計思想實體化，主要應用於新産品的快速開發。而真正的大批量生産，包括中批量生産還是要采用傳統製造方法來實現，由於在新産品開發中首先采用瞭增材製造技術，再采用傳統製造方法進行大批量生産時，就避免瞭因多次試製而齣現不必要的返工，從而降低瞭生産成本，縮短瞭新産品試製的時間，使新産品能夠盡早上市，提高瞭企業對市場響應的速度，使企業在激烈的市場競爭中占得先機。
1.2增材製造過程
增材製造技術自誕生以來，經過三十多年的發展，根據不同成形材料已經開發齣數十種成形方法，目前比較成熟、應用比較普遍的增材製造技術有以下幾種。
① 光敏材料選擇性光固化（SLA）增材製造。
② 粉末材料選擇性激光燒結（SLS）增材製造。
③ 絲狀材料融化沉積成形（FDM）增材製造。
④ 薄型材料分層切割（LOM）增材製造。
⑤ 金屬材料的增材製造。
以上各種增材製造技術，將分彆在第3～7章中進行詳細的論述和講解。
雖然增材製造技術有很多種工藝方法，但所有的增材製造工藝方法都是一層一層地製造零件，不同的是每種方法所用的材料不同，製造每一層添加材料的方法不同。增材製造的工藝過程一般為以下3個步驟，如圖1��3所示。
圖1��3增材製造的全過程
1. 前處理
前處理包括産品三維模型的構建、三維模型的近似處理、增材製造方嚮的選擇和三維模型的切片處理。
（1） 産品三維模型的構建。由於增材製造裝備是由三維CAD模型直接驅動，因此首先要構建所加工工件的三維CAD模型。該三維CAD模型可以利用計算機輔助設計軟件（如Pro/E,I�睤EAS,Solid Works,UG等）直接構建，也可以將已有産品的二維圖樣進行轉換而形成三維模型，或對産品實體進行激光掃描、 CT斷層掃描，得到點雲數據，然後利用反求工程的方法來構造三維模型。
（2） 三維模型的近似處理。由於産品往往有一些不規則的自由麯麵，加工前要對模型進行近似處理，以方便後續的數據處理工作。由於STL格式文件的格式簡單、實用，目前已經成為增材製造領域的準標準接口文件。它是用一係列的小三角形平麵來逼近原來的模型，每個小三角形用3個頂點坐標和一個法嚮量來描述，三角形的大小可以根據精度要求進行選擇。STL文件有二進製碼和ASCII碼兩種輸齣形式，二進製碼輸齣形式所占的空間比ASCII碼輸齣形式的文件所占用的空間小得多，但ASCII碼輸齣形式可以閱讀和檢查。典型的CAD軟件都帶有轉換和輸齣STL格式文件的功能。
（3） 增材製造方嚮的選擇。按照産品的三維CAD模型，結閤增材製造裝備的特點，對製件的成形方嚮進行選擇。
（4） 三維模型的切片處理。根據被加工模型的特徵選擇閤適的加工方嚮，在成形高度方嚮上用一係列一定間隔的平麵切割近似後的模型，以便提取截麵的輪廓信息。間隔一般取0.05～0.5mm， 常用 0.1mm。間隔越小，成形精度越高，但成形時間也越長，效率就越低，反之則精度低，但效率高。
2. 分層疊加成形加工
分層疊加成形加工是增材製造的核心，包括模型截麵輪廓的製作與截麵輪廓的疊閤。也就是增材製造設備根據切片處理的截麵輪廓，在計算機控製下，相應的成形頭（激光頭或噴頭）按各截麵輪廓信息做掃描運動，在工作颱上一層一層地堆積材料，然後將各層相粘結，最終得到原型産品。
3. 成形零件的後處理
從成形係統裏取齣成形件，進行剝離、打磨、拋光、塗掛、後固化、修補、打磨、拋光和錶麵強化處理，或放在高溫爐中進行後燒結，進一步提高其強度。
1.3增材製造技術發展曆史〖*4/5〗1.3.1國外增材製造技術的發展曆史1892年到1988年屬於初期階段。從曆史上看，很早以前就有“材料疊加”的製造設想，1892年，J．E．Blanther在他的美國專利（#473901）中，曾建議用分層製造法構成地形圖。這種方法的原理是，將地形圖的輪廓綫壓印在一係列的蠟片上，然後按輪廓綫切割蠟片，並將其粘結在一起，熨平錶麵，從而得到三維地形圖。1902年，Carlo Baese 在他的美國專利（#774549）中提齣瞭用光敏聚閤物製造塑料件的原理，這是現代第一種增材製造技術——立體平闆印刷術（Stereo Lithogrphy）的初步設想。1940年，Perera提齣瞭在硬紙闆上切割輪廓綫，然後將這些紙闆粘結成三維地形圖的方法。20世紀50年代之後，齣現瞭幾百個有關增材製造技術的專利，其中Paul L Dimatteo在他1976年的美國專利（#3932923）中，進一步明確地提齣： 先用輪廓跟蹤器將三維物體轉化成許多二維廓薄片（圖1��4），然後用激光切割這些薄片成形，再用螺釘、銷釘等將一係列薄片連接成三維物體。
圖1��4Paul的分層成形法
1986邁剋爾·費金(Michael Feygin)研製成功分層實體製造(Laminated Object Manufacturing，LOM)，如圖1��5所示為LOM的工作示意圖，工作原理是根據零件分層幾何信息切割箔材和紙等，將所獲得的層片粘結成三維實體。其工藝過程是首先鋪上一層箔材，如紙、塑料薄膜等，然後用激光在計算機控製下切齣本層輪廓，非零件部分全部切碎以便於去除。當本層完成後，再鋪上一層箔材，用滾子碾壓並加熱，以固化粘結劑，使新鋪上的一層牢固地粘結在已成形體上，再切割該層的輪廓，如此反復直到加工完畢，最後去除切碎部分以得到完整的零件。具有工作可靠、模型支撐性好、成本低、效率高的優點。但是前、後處理費時費力，且不能製造中空結構件。由於該工藝材料僅限於紙或塑料薄膜，性能一直沒有提高，因而逐漸走入沒落。
1988年到1990年屬於快速原型技術的階段。1988年，美國3D Systems公司推齣世界上第一颱商用快速成型機——立體光刻SLA��1(SLA�睸tereolithography Apparatus)機，成為現代增材製造的標誌性事件。其原理如圖1��6所示，快速原型階段開發瞭多種增材製造技術。
圖1��5LOM的工作示意圖
圖1��6SLA示意圖
伊曼紐爾·薩發明三維打印（3DP）工藝，將零件的截麵“印刷”在材料粉末上麵，如圖1��7所示。圖1��73DP示意圖

前言/序言

第1章概述1
1.1增材製造技術2
1.1.1增材製造技術的含義2
1.1.2增材製造與傳統製造方法的區彆3
1.1.3增材製造與傳統製造方法的關係3
1.2增材製造過程4
1.3增材製造技術發展曆史6
1.3.1國外增材製造技術的發展曆史6
1.3.2國內增材製造技術的發展曆史8
1.4增材製造技術的作用9
1.4.1使設計原型樣品化9
1.4.2用於産品的性能測試10
1.4.3用作投標的手段10
1.4.4快速模具製造11
1.4.5增材製造為創新設計釋放瞭巨大的空間11
1.4.63D打印是創新産品開發的利器11
思考與練習12
第2章增材製造的前處理13
2.1三維模型構造的方法13
2.1.1用計算機輔助設計軟件構造三維模型14
2.1.2利用反求工程構建三維模型15
2.2三維模型的STL格式化21
2.2.1STL格式文件的規則23
2.2.2STL格式文件的錯誤和糾錯軟件24
2.3三維模型的切片處理27
2.3.1成形方嚮的選擇27
2.3.2增材製造中的主要切片方式28
思考與練習30第3章光敏材料選擇性固化增材製造31
3.1SLA增材製造的原理和分類31
3.1.1SLA增材製造原理32
3.1.2SLA增材製造分類32
3.2SLA增材製造的基本過程及支撐結構33
3.2.1SLA增材製造的基本過程33
3.2.2SLA增材製造的支撐結構35
3.3SLA增材製造的材料及選擇36
3.3.1對SLA增材製造材料的要求36
3.3.2SLA增材製造材料的分類36
3.3.3SLA增材製造材料的選擇38
3.4SLA增材製造的優點與缺點38
3.4.1SLA增材製造的優點39
3.4.2SLA增材製造的缺點39
3.5SPS��600型增材製造機簡介40
思考與練習41
第4章粉末材料選擇性燒結增材製造42
4.1SLS增材製造的原理42
4.1.1SLS增材製造成形原理43
4.1.2SLS增材製造燒結機理43
4.1.3激光掃描係統44
4.2SLS增材製造的成形過程44
4.2.1SLS增材製造的燒結44
4.2.2燒結件的後處理46
4.2.3SLS增材製造工藝參數的影響46
4.3SLS增材製造的材料及其選擇47
4.3.1SLS增材製造對材料性能的要求47
4.3.2SLS增材製造材料的種類48
4.4SLS增材製造的優缺點49
4.53DP打印技術49
4.5.13DP打印原理49
4.5.23DP打印頭50
4.5.3國內常見的3DP打印機50
思考與練習51
第5章絲狀材料選擇性熔覆增材製造52
5.1FDM增材製造的工作原理和成形過程52
5.1.1FDM增材製造的工作原理52
5.1.2FDM增材製造的成形過程53
5.1.3FDM增材製造裝備構成53
5.2FDM增材製造的材料及選擇54
5.2.1FDM增材製造對成形材料的要求55
5.2.2FDM增材製造對支撐材料的要求55
5.3FDM增材製造的優點與缺點56
5.4FDM增材製造常用控製軟件56
5.5典型FDM增材製造裝備簡介57
思考與練習59
第6章薄型材料分層切割增材製造60
6.1LOM增材製造的工作原理60
6.2LOM增材製造的工藝參數和後處理62
6.2.1LOM增材製造的工藝參數62
6.2.2LOM增材製造的後處理63
6.2.3易於去除廢料的LOM增材製造工藝63
6.3LOM增材製造的材料及選擇64
6.3.1紙的性能64
6.3.2熱熔膠64
6.3.3塗布工藝65
6.3.4KINERGY公司的紙基捲材65
6.4LOM增材製造的優點與缺點66
6.5其他增材製造技術66
6.5.1掩膜光刻成形技術67
6.5.2彈道微粒製造技術67
6.5.3三維焊接成形技術67
6.5.4數碼纍積成形技術67
思考與練習68
第7章金屬材料的增材製造69
7.1選區激光熔化製造技術70
7.1.1SLM的成形原理70
7.1.2SLM的成形工藝過程71
7.1.3SLM的成形特點73
7.1.4SLM技術的應用及發展趨勢74
7.2激光立體成形製造技術74
7.2.1LSF的成形原理74
7.2.2LSF技術的成形工藝過程74
7.2.3LSF的主要特點75
7.2.4LSF技術的應用及發展趨勢76
7.3電子束選區溶化製造技術77
7.3.1EBSM成形的原理77
7.3.2EBSM成形工藝77
7.3.3EBSM成形特點78
7.3.4EBSM技術的應用及發展趨勢78
7.4電子束熔絲沉積製造技術79
7.4.1EBF3的成形原理79
7.4.2EBF3的成形特點80
7.4.3EBF3技術的應用及發展趨勢80
思考與練習81
第8章增材製造的後處理及技術選擇82
8.1增材製造的後處理82
8.1.1剝離83

《智造未來：微納加工與精密成型新紀元》 內容簡介： 本書並非探討傳統意義上的三維打印，而是將讀者帶入一個更為精微、更為前沿的製造領域——微納加工與精密成型。我們將一同深入剖析那些隱藏在宏觀世界背後，卻又支撐著現代科技飛速發展的微觀製造技術。 第一部分：微納加工的基石 微影技術： 從經典的光刻技術，到更先進的電子束光刻、X射綫光刻，以及新興的納米壓印和全息光刻，我們將係統介紹這些能夠將電路、器件乃至納米結構的圖案精密轉移到基材錶麵的核心工藝。深入探討不同光刻方法的原理、分辨率極限、材料兼容性以及在半導體、微電子、生物芯片等領域的應用。 刻蝕技術： 無論是乾法刻蝕（如反應離子刻蝕RIE、感應耦閤等離子體刻蝕ICP-RIE）還是濕法刻蝕，它們都是移除不需要材料、塑造微觀結構的關鍵。本書將詳細闡述各種刻蝕技術的機理、選擇性、各嚮異性控製，以及如何通過優化工藝參數實現對材料的精準去除，為後續製造奠定基礎。 沉積技術： 從薄膜沉積的經典方法（如物理氣相沉積PVD、化學氣相沉積CVD）到更先進的原子層沉積ALD，我們將揭示這些技術如何精確地在基底上生長齣具有特定厚度和成分的薄膜，構建復雜的器件結構。深入分析不同沉積技術的特點、優缺點及其在光學、電子、催化等領域的應用。 其他關鍵微納加工工藝： 還將涵蓋如離子束刻蝕、聚焦離子束（FIB）技術在精細加工和錶徵中的作用，以及微機械加工、超聲波加工等傳統但同樣重要的微觀加工手段。 第二部分：精密成型的維度拓展 高精度模具製造： 精密成型離不開高精度的模具。本書將聚焦於能夠製造微細、復雜、高精度模具的先進技術，例如精密電火花加工（EDM）、超精密金剛石車削、微注塑成型等。深入研究這些技術如何實現納米級的錶麵粗糙度和微米級的尺寸精度，為微觀部件的批量生産提供可能。 微流控芯片製造： 微流控技術是生命科學、化學分析等領域的革命性工具。我們將探討如何利用上述微納加工和精密成型技術，製造齣具有精密通道、混閤室、反應室等結構的微流控芯片，並分析其在疾病診斷、藥物篩選、微反應器等方麵的潛力。 微機電係統（MEMS）的誕生： MEMS作為集成化的微型機械和電子器件，其製造是微納加工與精密成型的集大成者。本書將詳細介紹MEMS器件的設計、仿真以及關鍵的製造流程，如矽微加工、聚閤物微加工等，並展示其在傳感器、執行器、醫療器械等領域的廣泛應用。 先進光學元件製造： 從微透鏡陣列到衍射光學元件，再到精密光學傳感器的製造，都離不開高精度的成型技術。我們將探討如何利用光刻、納米壓印、微注塑等技術，製造齣滿足光學性能要求的光學元件，推動光學器件的小型化和集成化。 第三部分：應用領域的前沿探索 生物醫藥領域的微創與精準： 探討微納加工與精密成型技術在微創手術器械、生物傳感器、藥物輸送係統、體外診斷設備等方麵的創新應用，如何實現更低的損傷、更高的精度和更個性化的治療。 半導體與集成電路的極限挑戰： 深入分析這些技術如何推動半導體工藝嚮前發展，實現更小的晶體管尺寸、更高的集成度和更快的計算速度，以及在先進封裝、三維集成等方麵的應用。 新能源與環境監測的微觀解決方案： 介紹如何利用微納製造技術開發高效的微型催化劑、儲能器件、微型傳感器，用於環境監測、能源轉換和可持續發展。 其他新興應用： 涵蓋微型機器人、微光學器件、微流體混閤器、以及在消費電子、汽車工業等領域中日益增長的微觀製造需求。 本書特色： 與單純介紹三維打印不同，《智造未來》著重於那些構成精密製造“骨骼”和“神經”的關鍵工藝。它將技術原理、工藝流程、材料選擇、設備性能以及實際應用緊密結閤，為讀者勾勒齣一幅微納製造的全景圖。本書適閤從事相關領域研究的科研人員、工程師，以及對精密製造和前沿科技感興趣的工程師、研究生和高年級本科生閱讀。通過本書，您將深刻理解微觀世界的無限可能，以及精密成型技術如何塑造我們未來的生活與科技。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對新興技術充滿好奇的學習者，我在書店的科技類書架上偶然發現瞭《增材製造與3D打印技術及應用》，當時被它厚實的裝幀和內頁精美的圖示所吸引。翻閱瞭幾頁後，我被作者對於增材製造原理的清晰闡述和對3D打印技術的深度解析所打動。這本書不僅僅停留在概念層麵，更深入地探討瞭不同打印技術的機械原理、材料科學以及工藝流程，比如我一直很睏惑的SLA（光固化）和FDM（熔融沉積）在細節上的區彆，這本書都給齣瞭詳盡的解答，甚至提到瞭不同打印技術的優缺點在實際應用中的考量，比如某些材料在高溫下易變形，而另一些則對紫外綫敏感。書中對各種打印材料的介紹也讓我大開眼界，從傳統的PLA、ABS，到高性能的金屬粉末、陶瓷，再到生物相容性的醫用材料，作者都一一列舉，並分析瞭它們的力學性能、熱學性能以及化學穩定性，這對於我瞭解未來材料的發展趨勢非常有幫助。此外，書中還穿插瞭許多實際案例，例如航空航天領域如何利用3D打印製造輕量化、高強度的零部件，醫療領域如何實現定製化假肢和植入物，以及建築行業如何利用3D打印建造房屋，這些鮮活的例子讓我對增材製造技術的應用前景有瞭更直觀的認識。我特彆喜歡書中關於設計優化和後處理技術的章節，它讓我明白，3D打印不僅僅是“打印”，更是一個包含設計、製造、後處理等多個環節的完整生態係統。例如，在設計環節，書中就介紹瞭如何利用拓撲優化來減輕零件重量同時保持強度，這是傳統減材製造難以實現的。而在後處理方麵，書中也詳細講解瞭支撐結構的去除、錶麵拋光、熱處理等工藝，這些對於保證打印件的最終質量至關重要。總的來說，這本書為我打開瞭一扇通往增材製造和3D打印技術世界的大門，讓我看到瞭這項技術巨大的潛力和深遠的意義。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在製造業一綫摸爬滾打多年的工程師，我深知技術更新迭代的速度有多麼驚人。《增材製造與3D打印技術及應用》這本書，恰恰是我一直以來都在尋找的那本能夠幫助我跟上技術潮流的寶貴資料。這本書的價值在於其內容的廣度和深度兼備，它係統地介紹瞭增材製造的核心概念，包括其與傳統減材製造和等材製造的區彆，並詳細闡述瞭不同3D打印技術的工作原理。我特彆喜歡書中關於不同打印工藝的對比分析，比如SLM（選擇性激光熔融）與DMLS（直接金屬激光燒結）在金屬打印領域的異同，以及它們在材料選擇、工藝參數設置和後處理要求上的具體差異。這些細節對於我們在實際生産中選擇閤適的設備和工藝至關重要。書中對各種金屬粉末材料的性能評估，比如鈦閤金、鋁閤金、不銹鋼在不同打印條件下的力學性能變化，以及氧化、變形等問題如何規避，都提供瞭非常有價值的信息。我曾經遇到過金屬打印件內部齣現氣孔的問題，而書中對此類缺陷的成因分析以及如何通過優化打印參數和後處理來解決，都給瞭我很大的啓發。此外，書中還涵蓋瞭增材製造在航空航天、汽車、醫療、模具製造等多個行業的實際應用案例，並對這些案例進行瞭深入的分析，比如如何利用3D打印製造復雜幾何形狀的航空發動機渦輪葉片，以及如何在汽車行業實現輕量化車身結構件的生産。這些案例展示瞭增材製造如何幫助企業提高生産效率、降低生産成本、實現産品創新，從而獲得市場競爭力。這本書不僅為我們提供瞭理論知識，更重要的是，它為我們指明瞭實際操作的路徑和解決問題的思路，對於我們解決生産中的實際難題非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

我一直對那些能徹底改變行業格局的前沿科技充滿興趣，而《增材製造與3D打印技術及應用》這本書恰好滿足瞭我的這種求知欲。這本書的敘述風格非常專業且係統，它並沒有迴避技術的復雜性，而是將那些晦澀難懂的專業術語和原理一一拆解，用清晰易懂的語言進行解釋。我尤其欣賞書中在介紹各種3D打印技術時，不僅僅是簡單羅列，而是深入分析瞭每種技術背後的物理化學原理，例如激光燒結（SLS）是如何通過激光能量使粉末材料熔融並粘結成型的，而電子束熔融（EBM）又如何利用高能電子束實現類似的效果，兩者在能量源、工藝精度和適用材料上的差異，書中都做瞭細緻的對比。讓我印象深刻的是，書中還討論瞭不同技術在打印精度、錶麵光潔度、材料兼容性以及生産效率方麵的權衡，這使得讀者能夠根據具體應用需求，選擇最閤適的技術。我一直認為，理解技術的本質是應用的關鍵，而這本書在這方麵做得非常齣色。此外，書中關於3D打印材料的章節也十分詳盡，它不僅僅列舉瞭常見的聚閤物和金屬材料，還深入探討瞭陶瓷、復閤材料甚至生物材料的3D打印特性，並分析瞭這些材料在特定應用場景下的優勢。例如，在航空航天領域，對輕質高強材料的需求非常迫切，而3D打印能夠實現傳統工藝難以製造的復雜結構，從而大幅提升性能。在醫療領域，個性化定製的植入物和手術導闆，也因為3D打印技術的齣現而變得可行。書中對這些應用案例的深入剖析，讓我看到瞭3D打印不僅僅是一種製造技術，更是一種創新驅動力，它正在以前所未有的方式重塑我們的生活和工作。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對科技前沿充滿好奇的愛好者，《增材製造與3D打印技術及應用》這本書為我打開瞭一扇全新的大門。這本書的敘述方式非常接地氣，用通俗易懂的語言解釋瞭復雜的科學原理，並且融入瞭大量的實際案例，讓我對3D打印技術有瞭更深刻的理解。我尤其喜歡書中關於不同3D打印技術的對比分析，它詳細解釋瞭每種技術的工作原理、優缺點以及適用範圍，這讓我能夠更清晰地認識到，沒有一種技術是萬能的，而是需要根據具體需求進行選擇。例如，在製作外觀精美的模型時，SLA和DLP技術可能更適閤，而在製作具有一定強度和韌性的功能性零件時，FDM技術則更為常用。書中對3D打印材料的分類和介紹也讓我受益匪淺，我瞭解到不同材料的力學性能、耐熱性、耐化學性等特點，以及它們在不同應用場景下的選擇依據。我還對書中關於3D打印軟件和工作流程的介紹非常感興趣，它讓我瞭解瞭從三維建模到切片、打印和後處理的整個過程，這為我今後嘗試DIY打印打下瞭基礎。書中還著重介紹瞭3D打印在教育、醫療、藝術、工業設計等領域的應用，例如，在教育領域，3D打印如何幫助學生更好地理解抽象概念；在藝術領域，3D打印如何實現更復雜的創作；在工業設計領域，3D打印如何加速産品原型開發和迭代。這本書讓我看到瞭3D打印技術強大的普適性和巨大的創新潛力。

評分☆☆☆☆☆

長期以來，我一直對3D打印技術在各個領域的應用充滿瞭濃厚的興趣，而《增材製造與3D打印技術及應用》這本書，無疑滿足瞭我對這項技術的深入探究的願望。這本書的結構非常嚴謹，從宏觀的增材製造概念，到微觀的各種打印技術原理，再到具體的應用案例，層層遞進，邏輯清晰。我特彆欣賞書中對不同3D打印技術的詳細闡述，例如，熔融沉積成型（FDM）如何通過加熱和擠齣熱塑性材料來構建物體，選擇性激光燒結（SLS）如何利用激光能量熔融粉末材料，以及光固化成型（SLA）如何利用紫外光精確地固化液態光敏樹脂。書中對這些技術的工藝參數、設備要求以及潛在的優缺點都進行瞭深入分析，這對於我理解每種技術的適用場景至關重要。我一直對金屬3D打印技術非常好奇，而書中關於選擇性激光熔融（SLM）和電子束熔融（EBM）的詳細介紹，讓我對金屬增材製造有瞭更全麵的認識，特彆是它們在材料選擇、打印精度、後處理要求以及成本效益方麵的權衡。書中還穿插瞭大量極具說服力的行業應用案例，例如，航空航天領域如何利用3D打印製造復雜的發動機部件以減輕重量和提高性能，醫療領域如何實現個性化的植入物和假肢，以及汽車工業如何利用3D打印進行快速原型製造和復雜零件的生産。這些案例不僅讓我看到瞭3D打印技術的巨大潛力，也為我提供瞭許多實際應用的思路和藉鑒。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對創新技術有著天然敏感度的讀者，而《增材製造與3D打印技術及應用》這本書，簡直就是為我量身打造的。這本書的語言風格既專業又富有洞察力，它不僅僅是技術的羅列，更是對這項技術未來發展趨勢的深刻解讀。我尤其喜歡書中對3D打印材料的細緻介紹，從我們熟知的PLA、ABS，到高性能的PEEK、碳縴維復閤材料，再到醫用級彆的鈦閤金和生物相容性材料，書中都對其特性、適用範圍和加工工藝進行瞭詳細說明。例如，書中對PEEK材料在高溫下的打印挑戰以及如何通過優化打印參數來剋服這些睏難的討論，讓我對高性能材料的3D打印有瞭更深入的理解。此外，書中對不同3D打印技術的優劣勢分析也非常到位，它並沒有簡單地贊美某一種技術，而是從工藝成本、精度、材料兼容性、生産效率等多個維度進行對比，讓讀者能夠理性地認識到每種技術的局限性。我特彆欣賞書中關於3D打印在設計創新方麵的論述，它強調瞭增材製造如何突破傳統製造工藝的限製，實現更復雜、更輕量化的結構設計，從而為産品性能的提升和功能創新提供瞭可能。書中列舉的航空航天、汽車、醫療等領域的成功案例，更是讓我看到瞭3D打印技術如何改變行業格局，如何創造新的商業價值。

評分☆☆☆☆☆

讀完《增材製造與3D打印技術及應用》，我感覺自己對3D打印技術的認知得到瞭一個質的飛躍。這本書的語言風格非常專業且嚴謹，但同時又兼具條理性和易讀性，使得即使是初學者也能逐步理解其中的奧秘。作者在書中對增材製造的整個流程進行瞭詳盡的介紹，從三維模型的創建、切片處理，到具體的打印過程，再到後處理，環環相扣，邏輯清晰。我尤其喜歡書中關於不同3D打印技術在材料科學層麵的探討，比如不同金屬閤金在激光或電子束作用下的顯微組織變化，以及這些變化如何影響材料的力學性能和疲勞壽命。書中還對不同聚閤物材料在熱熔擠齣過程中的流變行為進行瞭分析，這對於理解FDM打印件的內部結構和力學強度至關重要。我曾經在打印一些具有高精度要求的零件時遇到過尺寸精度不穩定的問題，而書中關於熱膨脹係數、打印速度、冷卻速度對打印件尺寸精度影響的分析，以及如何通過調整工藝參數來優化尺寸精度，都給瞭我非常大的幫助。此外，書中還對3D打印在航空航天、汽車製造、醫療器械、消費品設計等多個領域的應用進行瞭深入的案例分析，並探討瞭這些應用如何推動産品創新和産業升級。例如，書中詳細介紹瞭航空發動機葉片3D打印技術的發展曆程，以及如何通過優化設計和工藝來提高葉片的性能和可靠性。這本書不僅是一本技術手冊，更是一本啓發思考的書籍，它讓我看到瞭3D打印技術如何改變我們的製造方式，如何為創新提供無限可能。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對未來科技充滿憧憬的普通讀者，我在《增材製造與3D打印技術及應用》這本書中找到瞭解答我諸多疑惑的答案。這本書的敘述風格非常清晰且富有邏輯性，作者通過深入淺齣的語言，將增材製造和3D打印的復雜概念一一呈現。我特彆喜歡書中對不同3D打印技術原理的詳盡解析，例如，理解瞭熔融擠齣（FDM）是如何通過加熱絲材並逐層堆疊來形成物體的，也明白瞭光固化（SLA/DLP）是如何通過光照使液態樹脂發生化學反應而固化成型的。這些清晰的解釋，讓我對不同技術的特點和適用性有瞭更直觀的認識。書中對3D打印材料的介紹也十分全麵，從最基礎的聚閤物材料，到更先進的金屬、陶瓷，乃至生物材料，作者都逐一進行瞭介紹，並分析瞭它們的性能和應用前景。我尤其對書中關於3D打印在醫療領域的應用感到興奮，例如，如何利用3D打印技術製造定製化的骨骼植入物、手術導闆，甚至組織器官，這讓我看到瞭技術如何直接改善人類的生活質量。書中還穿插瞭大量生動的案例，比如3D打印如何被用於製造個性化的鞋子、玩具，以及如何加速新産品的研發進程。這些案例，讓我看到瞭3D打印技術不僅僅是工業生産的工具，更是連接創新與生活的橋梁。這本書讓我對3D打印的未來充滿瞭期待，也激發瞭我進一步學習和探索的興趣。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對新興技術充滿熱情的學生，在學習過程中，《增材製造與3D打印技術及應用》這本書無疑是我遇到的寶藏。它以一種非常直觀且引人入勝的方式，將增材製造和3D打印的復雜世界呈現在我的麵前。書中的圖文並茂，讓我能夠輕鬆理解抽象的技術概念。我特彆喜歡書中對不同3D打印技術的原理講解，例如，立體光刻（SLA）是如何通過紫外光逐層固化液態樹脂來構建三維模型的，而選擇性激光燒結（SLS）又是如何通過激光選擇性地熔融粉末材料來形成固體結構的。這些清晰的解釋讓我對不同技術的特點和優勢有瞭深刻的認識。書中對3D打印材料的介紹也極大地拓寬瞭我的視野，從常見的PLA、ABS，到更高級的尼龍、TPU，再到金屬和陶瓷材料，我都對它們的特性和應用有瞭初步的瞭解。我尤其對書中關於生物打印技術的介紹感到驚嘆，它預示著未來醫學的巨大變革。此外，書中還列舉瞭許多3D打印在各個行業的應用案例，比如個性化定製的醫療器械、精密的航空航天零部件、創新的消費品設計等。這些案例讓我看到瞭3D打印技術如何解決現實世界中的問題，如何創造新的商業機會。這本書不僅僅是知識的傳遞，更是激發我學習興趣和探索欲望的源泉。它讓我明白瞭，3D打印技術不僅僅是“打印東西”，更是“創造可能性”的強大工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直就是一本3D打印技術的百科全書，內容詳實，條理清晰，是我近年來閱讀過的最令人印象深刻的技術類書籍之一。作者在內容組織上非常齣色，從最基礎的增材製造原理講起，逐步深入到各種3D打印技術的細節，包括但不限於FDM、SLA、SLS、SLM、DMLS、EBM等，並對每種技術的工作原理、優缺點、適用材料以及常見的設備型號都進行瞭詳細的介紹。我特彆欣賞書中對打印過程中可能遇到的各種問題，比如支撐結構的設計與移除、打印件翹麯與變形的控製、材料的選型與性能匹配等，都給齣瞭非常具體和可行的解決方案。比如，在討論FDM技術時，書中詳細介紹瞭不同打印層高、打印速度、打印溫度對打印件外觀和力學性能的影響，以及如何通過調整這些參數來獲得最優的打印效果。我還對書中關於後處理工藝的章節印象深刻，它詳細講解瞭支撐材料的去除方法，如水溶性支撐和可斷裂支撐；以及對打印件進行打磨、拋光、噴塗、熱處理等錶麵處理和性能增強的工藝，這些對於提升3D打印件的最終質量至關重要。書中還重點介紹瞭3D打印在設計和製造領域的創新應用，比如如何利用參數化設計和拓撲優化來創造齣前所未有的復雜結構，以及如何實現小批量、定製化生産，從而滿足個性化需求。我尤其對書中關於生物醫學應用的案例分析非常感興趣，比如3D打印的骨骼植入物、牙科修復體以及藥物緩釋係統，這些都展示瞭3D打印技術在醫療健康領域的巨大潛力。這本書為我打開瞭新的視野，讓我對3D打印技術的未來發展充滿瞭期待。

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