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[新加坡] 蔡志楷，[新加坡] 梁家辉著陈继民，陈晓佳 著

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• 3D打印
• 增材制造
• 材料科学
• 工程技术
• 制造工艺
• 快速原型
• 数字化制造
• 工业4
• 0
• 设计制造
• 第四工业革命

店铺： 文轩网旗舰店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118111538

商品编码：12274633965

出版时间：2017-03-01

作  者:(新加坡)蔡志楷,(新加坡)梁家辉 著；陈继民,陈晓佳 译 定  价:98 出 版 社:国防工业出版社 出版日期:2017年03月01日 页  数:324 装  帧:平装 ISBN:9787118111538 ●第1章概述
●1.1增材制造的发展
●1.2增材制造的基本原理
●1.2.1输入
●1.2.2方法
●1.2.3材料
●1.2.4应用
●1.3增材制造系统的分类
●1.3.1液态材料
●1.3.2固态材料
●1.3.3粉末材料
●1.4增材制造的优点
●1.4.1直接优点
●1.4.2间接优点
●1.5增材制造的相关标准
●1.6常用术语
●参考文献
●习题
●第2章增材制造的过程链
●2.1基本制造过程
●部分目录

内容简介

《3D打印和增材制造的原理及应用(第4版)》共分9章。靠前章介绍增材制造的发展及相关基础知识。第2章介绍增材制造的过程链，从三维建模到产品的后续处理等全套过程。第3章～第5章介绍液态基材增材制造系统、固态基材增材制造系统、粉末基材增材制造系统三大类增材制造工艺，以及各系统下主流的增材制造技术。第6章介绍增材制造技术所使用的STL文件格式。第7章对增材制造的应用领域和范围进行了一定的列举。第8章对增材制造在医学与生物工程领域的应用进行了较为系统的介绍。第9章对增材制造的未来发展趋势进行了分析和展望。 (新加坡)蔡志楷,(新加坡)梁家辉 著；陈继民,陈晓佳 译 蔡志楷，新加坡南洋理工大学机械与航空工程学院院长、增材制造中心主任。25年来，蔡教授在南洋理工大学建立了一支强有力的科研团队，在计算机辅助生物组织工程制造领域走在世界的前沿。他是靠前认可的组织工程领域里生物材料分析和快速原型制造的专家，他的研究工作进一步拓展到国防金属、陶瓷材料的增材制造技术及其应用中。蔡教授在靠前期刊和会议上发表了200多篇论文，被引用3800多次，在科学网的Hirsch索引排名第31位。本书已是第4版，在美国、欧洲各国以及亚洲各国许多大学被当成教科书使用。他在科学网的快速原型领域“被引用更多的科学家”中位列世界靠前。他也是靠前学术期刊International J等

从概念到现实：塑造未来的制造工艺 在当今快速发展的科技时代，创新材料和先进制造技术正以前所未有的速度改变着我们的世界。其中，3D打印（也称为增材制造）无疑是引领这一变革浪潮的关键技术之一。它不再仅仅是科幻电影中的炫酷概念，而是已经深入到从航空航天到医疗健康，从消费品制造到工业生产的各个领域，展现出惊人的潜力和广阔的应用前景。 本书旨在为读者提供一个全面深入的视角，理解3D打印和增材制造的核心原理，探索其多样化的应用领域，并展望这项技术未来的发展趋势。我们并非简单地罗列技术和案例，而是力求深入剖析其背后的科学逻辑、工程挑战以及市场价值。 第一部分：增材制造的基石——原理与技术解析 增材制造的核心在于“逐层叠加”的制造理念，这与传统的“减材制造”（如车削、铣削）形成了鲜明对比。这种颠覆性的思路，使得复杂结构的设计和制造变得前所未有的自由。本部分将从最基础的层面，带您走进增材制造的世界。 材料的奥秘： 增材制造之所以能实现如此广泛的应用，离不开材料科学的飞速进步。我们将详细介绍各种可用于3D打印的材料，包括： 高分子材料： 从常见的PLA、ABS到工程塑料如尼龙、PEEK，理解它们在打印过程中的特性、性能优势以及在不同领域的适用性。我们将探讨材料的分子结构、热力学性能（如熔点、玻璃化转变温度）、力学性能（如拉伸强度、韧性）以及它们如何影响最终打印件的品质。 金属材料： 钛合金、铝合金、不锈钢、镍基合金等高性能金属材料在航空航天、汽车、医疗植入物等高端领域的应用越来越广泛。我们将深入分析金属粉末的制备工艺（如等离子体球化）、金属打印机的关键技术（如激光熔化、电子束熔化）以及合金成分对打印件性能的影响。 陶瓷材料： 氧化铝、氧化锆、碳化硅等高硬度、耐高温的陶瓷材料，在打印过程中面临着诸多挑战，但其在生物陶瓷、耐磨件、高温部件等领域的潜力巨大。我们将介绍陶瓷浆料的制备、打印工艺（如光固化、熔融沉积）以及后处理技术。 复合材料： 将不同材料的优势结合，例如碳纤维增强聚合物，能够实现轻质高强度的目标。我们将探讨复合材料的纤维取向、基体选择以及打印工艺对力学性能的影响。 工艺的革新： 不同的材料需要不同的打印方式。本部分将详细介绍当前主流的增材制造技术，分析它们的原理、优缺点、适用范围以及技术发展趋势： 熔融沉积成型（FDM/FFF）： 作为最普及的3D打印技术，我们将解析其工作原理、喷嘴设计、丝材挤出机制、层间粘附性等关键因素，并讨论如何优化打印参数以提升打印件的精度和强度。 光固化成型（SLA/DLP）： 聚焦于液态光敏树脂的逐层固化过程。我们将详细阐述激光扫描路径、光照强度、固化深度、后处理（如二次固化、清洗）等对打印精度的影响，并探讨其在精细模型、原型制造中的优势。 选择性激光烧结/熔化（SLS/SLM）： 重点介绍基于粉末床的金属和聚合物打印技术。我们将深入分析激光功率、扫描速度、粉末粒径分布、层厚对材料熔化和烧结过程的影响，以及如何通过优化这些参数来获得高致密度的打印件。 材料喷射成型（Material Jetting）： 模拟传统喷墨打印，将液滴状材料精确喷射到打印床上并固化。我们将探讨其在多材料、多颜色打印方面的优势，以及打印精度和表面质量的控制。 粘结剂喷射成型（Binder Jetting）： 通过喷射粘结剂将粉末材料粘合在一起。我们将分析粘结剂类型、喷射精度、粉末粒径以及后续的烧结/渗透处理对最终部件性能的影响。 定向能沉积（DED）： 将金属粉末或丝材与定向能量源（如激光、电子束）同步送入，在基材表面进行熔化和沉积。我们将探讨其在零件修复、大型结构制造中的应用，以及能量输入和送粉速率的协同作用。 设计与仿真的挑战： 3D打印打破了传统制造的约束，但也带来了新的设计挑战。我们将探讨： 面向增材制造的设计（DfAM）： 如何充分利用3D打印的自由度，设计出更轻、更强、更具功能的零件。我们将介绍拓扑优化、晶格结构、仿生设计等概念，并解释它们如何通过软件工具实现。 支撑结构的设计： 在打印过程中，支撑结构至关重要，但其移除也可能带来问题。我们将分析不同支撑策略的优缺点，以及如何设计易于移除且不影响表面质量的支撑。 仿真分析： 打印过程中的温度场、应力场、材料流动等复杂现象，需要借助仿真工具进行预测和优化。我们将介绍有限元分析（FEA）、计算流体动力学（CFD）等在3D打印领域的应用。 第二部分：增材制造的脉搏——应用领域深度剖析 增材制造的创新性不仅体现在技术本身，更体现在其为各行各业带来的颠覆性变革。本部分将聚焦于增材制造在各个领域的实际应用，展示其强大的生命力和广阔的市场前景。 航空航天： 作为对材料性能和结构复杂度要求极高的行业，航空航天领域是增材制造的理想舞台。 轻量化设计： 通过拓扑优化和复杂结构设计，制造出比传统工艺更轻但强度不减的零件，有效降低燃油消耗。 功能集成： 将多个零件整合为一个整体，减少装配环节，提高可靠性，例如制造一体化的燃油喷嘴。 快速原型制造： 加速新设计验证和迭代过程，缩短研发周期。 备件制造： 在需要时按需制造停产零件，降低库存成本，提高响应速度。 医疗健康： 增材制造在医疗领域的应用，尤其是个性化和定制化医疗，正在以前所未有的速度发展。 定制化植入物： 根据患者的解剖结构，精确制造出高度匹配的骨骼、关节、牙科植入物，提高手术成功率和患者舒适度。 手术导板： 打印出精确的手术导航工具，辅助医生在手术中精确定位，减少创伤。 生物打印： 探索打印功能性组织和器官的可能性，为疾病治疗和再生医学带来革命性的突破。我们将讨论生物墨水、细胞培养以及3D生物打印机的技术挑战。 假肢和助听器： 制造高度个性化的假肢和助听器外壳，提供更舒适、更贴合的使用体验。 药物输送： 研发具有复杂内部结构的微型药物输送装置，实现精准控释。 汽车工业： 汽车行业同样受益于增材制造带来的效率提升和设计创新。 轻量化部件： 制造高性能、轻量化的车身结构件、发动机部件，提高燃油经济性。 复杂功能件： 打印具有复杂内部流道的冷却系统、排气系统部件，优化性能。 原型和小批量生产： 快速验证新设计，支持小批量定制化生产，满足个性化需求。 工具和夹具： 快速制造定制化的生产工具、夹具，提高生产效率和灵活性。 消费品制造： 增材制造正在重塑消费品的设计和生产模式。 个性化消费品： 消费者可以根据自己的喜好定制鞋子、眼镜、珠宝等，实现真正意义上的个性化。 复杂设计： 制造传统工艺难以实现的复杂造型和精细结构，提升产品附加值。 按需生产： 减少库存积压，实现“按需生产”，降低浪费。 创意玩具和模型： 为设计师、艺术家和爱好者提供无限的创意空间。 其他新兴领域： 增材制造的应用范围仍在不断拓展。 建筑领域： 探索3D打印建筑的可能性，实现快速、低成本、个性化的建筑。 食品工业： 研发3D食品打印技术，创造出具有新颖造型和口感的食品。 能源领域： 打印用于发电、储能的复杂结构件。 教育与研究： 为科学研究和教育提供创新的实验工具和模型。 第三部分：增材制造的未来展望 尽管增材制造已经取得了令人瞩目的成就，但其发展潜力远未被完全挖掘。本部分将展望增材制造的未来发展趋势，以及可能面临的挑战。 材料的进步： 新型高性能材料、智能材料、功能梯度材料的研发将是未来的关键。 工艺的优化： 更快的打印速度、更高的精度、更低的成本、更少的后处理将是持续追求的目标。 智能化与自动化： 结合人工智能（AI）和机器学习，实现打印过程的智能化监控、参数优化和故障诊断。 软件与设计的协同： 更强大的设计软件和仿真工具将进一步释放增材制造的潜力。 规模化生产： 克服当前面临的效率和成本瓶颈，实现增材制造在规模化生产中的应用。 可持续性： 关注材料的回收利用，减少能源消耗，推动绿色制造。 标准化与法规： 随着应用的普及，建立完善的行业标准和法规将变得愈发重要。 本书将通过丰富的案例、清晰的原理阐述和深入的分析，帮助读者建立对3D打印和增材制造的系统性认识。我们相信，掌握这项颠覆性技术，将有助于您更好地理解当前制造业的变革，并为未来的创新和发展做好准备。无论您是学生、研究人员、工程师，还是对前沿科技充满好奇的读者，本书都将是您探索增材制造世界的宝贵指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，对我这样一位长期在传统制造行业摸爬滚打、对新兴技术充满好奇却又深感门外汉的人来说，简直是一场及时雨。我一直都对3D打印和增材制造这个概念有所耳闻，知道它正在颠覆很多传统的生产方式，能够实现一些过去难以想象的复杂结构和个性化定制。然而，对于其背后的具体原理，比如不同材料如何被逐层堆积，各种打印技术（FDM、SLA、SLS等等）究竟有何异同，以及它们各自的优势和局限性，我一直是一知半解。当我看到这本书的标题——《3D打印和增材制造的原理及应用(第4版)》，尤其是“原理”和“应用”这两个词，就立刻燃起了我的兴趣。我希望它能够系统地、深入浅出地解答我心中的这些疑问，而不是泛泛而谈，流于表面。例如，书中关于材料科学的部分，是否会详细介绍各种打印材料的分子结构、力学性能、热学性能，以及它们如何影响最终成品的强度、韧性、耐腐蚀性等关键指标？在应用部分，我特别期待看到它能涵盖哪些行业，比如航空航天、医疗、汽车、消费品等，并且能给出具体的案例分析，说明3D打印是如何解决实际生产中的痛点，带来哪些创新性的解决方案。我希望这本书能够帮助我从宏观上理解这个领域的发展脉络，也能在微观上掌握一些关键的技术细节。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我一种厚重感，让我觉得内容一定十分充实。《3D打印和增材制造的原理及应用(第4版)》的标题也明确指出了它的两大核心内容，这正是我所急需的。我希望书中能够提供一个清晰的、分层次的知识体系，能够帮助我从零开始，逐步建立起对3D打印和增材制造的全面认识。例如，在“原理”部分，是否会详细解释不同技术（如FDM、SLA、SLS、SLM等）的工作原理，包括其基本流程、关键设备、材料选择以及优缺点？在“应用”部分，是否会根据不同的行业（如医疗、航空航天、汽车、教育、消费品等）进行分类介绍，并提供具体的案例分析，说明3D打印是如何在该领域发挥作用，解决实际问题？我尤其希望看到一些关于“设计”和“后处理”的内容。因为我知道，3D打印不仅仅是简单的“打印”，它还需要针对性的设计思维和必要的后处理工艺才能获得最终的理想效果。书中是否会介绍一些针对增材制造的设计原则，比如如何进行拓扑优化，如何考虑支撑结构，以及各种后处理技术（如热处理、表面精加工、抛光、喷漆等）的适用性和效果？

评分☆☆☆☆☆

我之前尝试过阅读一些关于3D打印的文章和在线教程，但总感觉不成体系，知识点零散，理解起来也比较吃力。很多时候，文章会提及某个术语，比如“光固化”、“粉末床”、“挤出成型”，但很少能深入解释其工作机制，以及为什么这种机制能够实现材料的精确堆叠。我希望这本《3D打印和增材制造的原理及应用(第4版)》能够在这方面做得更加出色。它有没有可能通过清晰的插图、流程图，甚至是动画（如果以电子版形式存在）来直观地展示不同打印技术的层层推进过程？我特别希望了解不同工艺在精度、速度、表面光洁度、可制造材料种类以及成本效率方面的权衡。比如，对于要求极高精度的医疗植入物，哪种技术是首选？对于需要大批量生产的消费品零件，哪种技术更具成本效益？此外，书中关于“应用”的部分，我希望它不仅仅是罗列一些成功案例，而是能深入分析这些应用是如何诞生的，涉及了哪些技术挑战，以及3D打印是如何克服这些挑战的。比如，在航空航天领域，3D打印轻量化零件是如何实现的？在医疗领域，个性化定制的假肢是如何根据患者个体数据进行精确设计的？我期待这本书能提供一个连贯的学习路径，让我从一个门外汉逐渐成长为一个对此领域有深入理解的从业者。

评分☆☆☆☆☆

我一直对3D打印的“个性化定制”能力非常着迷。这本《3D打印和增材制造的原理及应用(第4版)》是否能在这方面提供深入的探讨？我希望书中能详细介绍如何将数字模型转化为可打印的物理对象，这其中涉及到的CAD/CAM软件、切片软件以及三维扫描技术等。我特别想知道，对于复杂的、异形的产品，如何进行高效的设计和参数优化，以最大化3D打印的优势。例如，在医疗领域，如何根据患者的CT/MRI扫描数据，精确地设计和打印出个性化的假肢、骨骼支架或手术导板？在消费品领域，如何利用3D打印实现小批量、多品种的定制化生产，满足消费者日益增长的个性化需求？此外，书中关于“材料”的部分，我希望它能不仅仅列举几种常见的打印材料，而是能深入分析不同材料的特性、适用范围以及它们在不同打印技术下的表现。例如，各种工程塑料、金属合金、陶瓷材料，甚至生物材料，它们在力学性能、耐热性、耐化学性、生物相容性等方面有何差异？以及这些差异是如何影响最终成品的性能和应用领域的？

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一位对3D打印的应用前景充满好奇的读者，《3D打印和增材制造的原理及应用(第4版)》的“应用”部分是我最看重的。我希望它能够覆盖尽可能广泛的应用领域，并且提供具有说服力的案例分析。例如，在教育领域，3D打印是如何被用来辅助教学，让学生更直观地理解抽象的科学概念？在艺术和设计领域，3D打印如何赋能创作者，实现过去难以想象的艺术形态和设计创意？我尤其想知道，书中是否会探讨3D打印在“可持续发展”方面的潜力，例如如何通过按需制造减少材料浪费，如何利用回收材料进行打印，以及它在循环经济中的作用。另外，我还希望看到一些关于“标准和规范”的内容。随着3D打印技术的普及，相关的行业标准和质量认证体系也在不断建立。书中是否会提及一些关键的标准，以及它们如何影响3D打印在各个行业的应用和推广？我希望这本书能够帮助我全面地认识3D打印的现状和未来，为我的学习和工作提供宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对技术细节有一定追求的读者，我希望《3D打印和增材制造的原理及应用(第4版)》能够提供足够的技术深度，让我不仅理解“是什么”，更能理解“为什么”。例如，在讨论不同打印技术时，我希望它能深入到材料的物理化学性质，比如聚合物的玻璃化转变温度、熔点、粘度，金属粉末的粒径分布、球形度、流动性，以及它们如何影响打印过程中的能量输入、温度控制和层间结合。在“应用”部分，我期待看到关于“性能验证”和“质量控制”的内容。毕竟，对于许多关键领域的应用，比如航空航天和医疗器械，其产品的性能和可靠性至关重要。书中是否会介绍如何对3D打印件进行力学性能测试、化学成分分析、无损检测等，以确保其满足严格的应用要求？是否会探讨不同打印过程中可能出现的缺陷（如气孔、层间开裂、烧结不足等），以及如何通过优化工艺参数和后处理来避免或修复这些缺陷？我希望这本书能够提供一套完整的知识体系，帮助我理解从设计到制造，再到质量保证的整个流程。

评分☆☆☆☆☆

作为一个曾经尝试过在家用3D打印机上进行一些小物件制作的人，我对《3D打印和增材制造的原理及应用(第4版)》的“应用”部分充满了期待，希望能看到一些真正具有颠覆性的实际案例。我不仅仅想知道3D打印能做什么，更想知道它在解决现实世界中的复杂问题时，是如何发挥作用的。例如，在医疗领域，书中是否会详细介绍如何利用3D打印技术为患者量身定制手术导板，如何打印出仿真模型帮助医生进行术前规划，甚至是打印出功能性的生物打印器官？对于汽车行业，它是否会探讨如何通过3D打印制造轻量化、高性能的零部件，从而提高燃油效率和安全性？在航空航天领域，我很好奇3D打印的复杂金属结构是如何实现的，以及它们在减轻飞机重量、提高结构强度方面扮演了怎样的角色。我希望书中能提供一些具体的、有数据支持的案例，说明3D打印在成本、效率、性能等方面相较于传统制造方式的优势，以及它如何推动了这些行业的创新。例如，某个零部件从设计到制造，通过3D打印缩短了多少周期？降低了多少成本？带来了哪些性能上的提升？

评分☆☆☆☆☆

这本书的“第4版”字样，让我对它的内容更新程度充满了信心。《3D打印和增材制造的原理及应用(第4版)》在我看来，应该能够反映出近年来该领域最前沿的技术发展和应用突破。我尤其关注书中是否会包含一些关于“规模化生产”和“工业化集成”的内容。毕竟，3D打印从实验室走向大规模生产，还有很多挑战需要克服。书中是否会探讨如何提高打印速度，降低生产成本，以及如何将3D打印技术与现有的自动化生产线进行有效整合？例如，在汽车制造领域，3D打印是否已经开始用于批量生产某些零部件，或者在工装夹具、原型制造方面发挥了重要作用？在电子产品制造领域，是否已经有成熟的3D打印技术可以实现微电子元器件的直接制造？我希望这本书能够提供一些关于“未来制造”的设想，让我了解3D打印在构建更灵活、更高效、更智能的制造生态系统中的关键作用。

评分☆☆☆☆☆

这次翻阅《3D打印和增材制造的原理及应用(第4版)》，我的主要关注点在于它是否能够真正帮助我理解“原理”部分，而不是停留在技术的介绍层面。我希望它能像一本扎实的教材，从基础概念讲起，逐步深入到各种打印技术的物理和化学基础。比如，对于熔融沉积成型（FDM），书中是否会解释聚合物在挤出时的流变学特性，加热和冷却过程中的相变，以及层间结合的力学原理？对于光固化（SLA/DLP），是否会深入探讨光引发剂、光敏树脂的化学反应机理，以及紫外线固化过程中的能量传递和聚合动力学？我尤其关心不同技术之间在材料兼容性、打印精度、表面质量、力学性能以及后处理工艺等方面的根本差异是如何形成的。例如，为什么金属3D打印技术（如SLM/DMLS）需要使用惰性气体保护，而塑料打印则不需要？为什么某些技术能够打印出多材料的复杂结构，而另一些则只能打印单一材料？我期望书中能够提供足够多的理论支撑和公式推导（如果适用），让我们不仅知其然，更知其所以然。如果能有针对性的实验设计或案例分析来佐证这些原理，那就更好了。

评分☆☆☆☆☆

我之前一直觉得3D打印似乎是一个比较“新潮”的技术，但随着时间的推移，它已经逐渐渗透到各个行业。这本《3D打印和增材制造的原理及应用(第4版)》的出现，恰好满足了我想要系统了解这个领域发展现状的愿望。我希望这本书能够全面地覆盖增材制造的最新技术动态和发展趋势，而不仅仅是停留在一些经典技术上。例如，书中是否会介绍一些新兴的打印技术，比如连续纤维增强复合材料打印、数字光处理（DLP）的最新进展，或者是一些更具潜力的前沿技术？在应用方面，我希望看到它能够深入探讨3D打印在“智能制造”和“工业4.0”中的角色，以及它如何与其他先进技术（如人工智能、大数据、物联网）相结合，实现更高效、更智能的生产模式。例如，如何通过大数据分析来优化打印参数，提高打印成功率？如何利用AI进行设计优化，创造出更符合功能需求的复杂结构？我期待这本书能够提供一个关于3D打印未来发展方向的洞察，让我能够更好地把握这个行业的脉搏。