3D打印和增材製造的原理及應用(第4版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[新加坡] 蔡誌楷，[新加坡] 梁傢輝著陳繼民，陳曉佳 著

圖書標籤:

• 3D打印
• 增材製造
• 材料科學
• 工程技術
• 製造工藝
• 快速原型
• 數字化製造
• 工業4
• 0
• 設計製造
• 第四工業革命

店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118111538

商品編碼：12274633965

齣版時間：2017-03-01

作  者:(新加坡)蔡誌楷,(新加坡)梁傢輝 著；陳繼民,陳曉佳 譯 定  價:98 齣 版 社:國防工業齣版社 齣版日期:2017年03月01日 頁  數:324 裝  幀:平裝 ISBN:9787118111538 ●第1章概述
●1.1增材製造的發展
●1.2增材製造的基本原理
●1.2.1輸入
●1.2.2方法
●1.2.3材料
●1.2.4應用
●1.3增材製造係統的分類
●1.3.1液態材料
●1.3.2固態材料
●1.3.3粉末材料
●1.4增材製造的優點
●1.4.1直接優點
●1.4.2間接優點
●1.5增材製造的相關標準
●1.6常用術語
●參考文獻
●習題
●第2章增材製造的過程鏈
●2.1基本製造過程
●部分目錄

內容簡介

《3D打印和增材製造的原理及應用(第4版)》共分9章。靠前章介紹增材製造的發展及相關基礎知識。第2章介紹增材製造的過程鏈，從三維建模到産品的後續處理等全套過程。第3章～第5章介紹液態基材增材製造係統、固態基材增材製造係統、粉末基材增材製造係統三大類增材製造工藝，以及各係統下主流的增材製造技術。第6章介紹增材製造技術所使用的STL文件格式。第7章對增材製造的應用領域和範圍進行瞭一定的列舉。第8章對增材製造在醫學與生物工程領域的應用進行瞭較為係統的介紹。第9章對增材製造的未來發展趨勢進行瞭分析和展望。 (新加坡)蔡誌楷,(新加坡)梁傢輝 著；陳繼民,陳曉佳 譯 蔡誌楷，新加坡南洋理工大學機械與航空工程學院院長、增材製造中心主任。25年來，蔡教授在南洋理工大學建立瞭一支強有力的科研團隊，在計算機輔助生物組織工程製造領域走在世界的前沿。他是靠前認可的組織工程領域裏生物材料分析和快速原型製造的專傢，他的研究工作進一步拓展到國防金屬、陶瓷材料的增材製造技術及其應用中。蔡教授在靠前期刊和會議上發錶瞭200多篇論文，被引用3800多次，在科學網的Hirsch索引排名第31位。本書已是第4版，在美國、歐洲各國以及亞洲各國許多大學被當成教科書使用。他在科學網的快速原型領域“被引用更多的科學傢”中位列世界靠前。他也是靠前學術期刊International J等

從概念到現實：塑造未來的製造工藝 在當今快速發展的科技時代，創新材料和先進製造技術正以前所未有的速度改變著我們的世界。其中，3D打印（也稱為增材製造）無疑是引領這一變革浪潮的關鍵技術之一。它不再僅僅是科幻電影中的炫酷概念，而是已經深入到從航空航天到醫療健康，從消費品製造到工業生産的各個領域，展現齣驚人的潛力和廣闊的應用前景。 本書旨在為讀者提供一個全麵深入的視角，理解3D打印和增材製造的核心原理，探索其多樣化的應用領域，並展望這項技術未來的發展趨勢。我們並非簡單地羅列技術和案例，而是力求深入剖析其背後的科學邏輯、工程挑戰以及市場價值。 第一部分：增材製造的基石——原理與技術解析 增材製造的核心在於“逐層疊加”的製造理念，這與傳統的“減材製造”（如車削、銑削）形成瞭鮮明對比。這種顛覆性的思路，使得復雜結構的設計和製造變得前所未有的自由。本部分將從最基礎的層麵，帶您走進增材製造的世界。 材料的奧秘： 增材製造之所以能實現如此廣泛的應用，離不開材料科學的飛速進步。我們將詳細介紹各種可用於3D打印的材料，包括： 高分子材料： 從常見的PLA、ABS到工程塑料如尼龍、PEEK，理解它們在打印過程中的特性、性能優勢以及在不同領域的適用性。我們將探討材料的分子結構、熱力學性能（如熔點、玻璃化轉變溫度）、力學性能（如拉伸強度、韌性）以及它們如何影響最終打印件的品質。 金屬材料： 鈦閤金、鋁閤金、不銹鋼、鎳基閤金等高性能金屬材料在航空航天、汽車、醫療植入物等高端領域的應用越來越廣泛。我們將深入分析金屬粉末的製備工藝（如等離子體球化）、金屬打印機的關鍵技術（如激光熔化、電子束熔化）以及閤金成分對打印件性能的影響。 陶瓷材料： 氧化鋁、氧化鋯、碳化矽等高硬度、耐高溫的陶瓷材料，在打印過程中麵臨著諸多挑戰，但其在生物陶瓷、耐磨件、高溫部件等領域的潛力巨大。我們將介紹陶瓷漿料的製備、打印工藝（如光固化、熔融沉積）以及後處理技術。 復閤材料： 將不同材料的優勢結閤，例如碳縴維增強聚閤物，能夠實現輕質高強度的目標。我們將探討復閤材料的縴維取嚮、基體選擇以及打印工藝對力學性能的影響。 工藝的革新： 不同的材料需要不同的打印方式。本部分將詳細介紹當前主流的增材製造技術，分析它們的原理、優缺點、適用範圍以及技術發展趨勢： 熔融沉積成型（FDM/FFF）： 作為最普及的3D打印技術，我們將解析其工作原理、噴嘴設計、絲材擠齣機製、層間粘附性等關鍵因素，並討論如何優化打印參數以提升打印件的精度和強度。 光固化成型（SLA/DLP）： 聚焦於液態光敏樹脂的逐層固化過程。我們將詳細闡述激光掃描路徑、光照強度、固化深度、後處理（如二次固化、清洗）等對打印精度的影響，並探討其在精細模型、原型製造中的優勢。 選擇性激光燒結/熔化（SLS/SLM）： 重點介紹基於粉末床的金屬和聚閤物打印技術。我們將深入分析激光功率、掃描速度、粉末粒徑分布、層厚對材料熔化和燒結過程的影響，以及如何通過優化這些參數來獲得高緻密度的打印件。 材料噴射成型（Material Jetting）： 模擬傳統噴墨打印，將液滴狀材料精確噴射到打印床上並固化。我們將探討其在多材料、多顔色打印方麵的優勢，以及打印精度和錶麵質量的控製。 粘結劑噴射成型（Binder Jetting）： 通過噴射粘結劑將粉末材料粘閤在一起。我們將分析粘結劑類型、噴射精度、粉末粒徑以及後續的燒結/滲透處理對最終部件性能的影響。 定嚮能沉積（DED）： 將金屬粉末或絲材與定嚮能量源（如激光、電子束）同步送入，在基材錶麵進行熔化和沉積。我們將探討其在零件修復、大型結構製造中的應用，以及能量輸入和送粉速率的協同作用。 設計與仿真的挑戰： 3D打印打破瞭傳統製造的約束，但也帶來瞭新的設計挑戰。我們將探討： 麵嚮增材製造的設計（DfAM）： 如何充分利用3D打印的自由度，設計齣更輕、更強、更具功能的零件。我們將介紹拓撲優化、晶格結構、仿生設計等概念，並解釋它們如何通過軟件工具實現。 支撐結構的設計： 在打印過程中，支撐結構至關重要，但其移除也可能帶來問題。我們將分析不同支撐策略的優缺點，以及如何設計易於移除且不影響錶麵質量的支撐。 仿真分析： 打印過程中的溫度場、應力場、材料流動等復雜現象，需要藉助仿真工具進行預測和優化。我們將介紹有限元分析（FEA）、計算流體動力學（CFD）等在3D打印領域的應用。 第二部分：增材製造的脈搏——應用領域深度剖析 增材製造的創新性不僅體現在技術本身，更體現在其為各行各業帶來的顛覆性變革。本部分將聚焦於增材製造在各個領域的實際應用，展示其強大的生命力和廣闊的市場前景。 航空航天： 作為對材料性能和結構復雜度要求極高的行業，航空航天領域是增材製造的理想舞颱。 輕量化設計： 通過拓撲優化和復雜結構設計，製造齣比傳統工藝更輕但強度不減的零件，有效降低燃油消耗。 功能集成： 將多個零件整閤為一個整體，減少裝配環節，提高可靠性，例如製造一體化的燃油噴嘴。 快速原型製造： 加速新設計驗證和迭代過程，縮短研發周期。 備件製造： 在需要時按需製造停産零件，降低庫存成本，提高響應速度。 醫療健康： 增材製造在醫療領域的應用，尤其是個性化和定製化醫療，正在以前所未有的速度發展。 定製化植入物： 根據患者的解剖結構，精確製造齣高度匹配的骨骼、關節、牙科植入物，提高手術成功率和患者舒適度。 手術導闆： 打印齣精確的手術導航工具，輔助醫生在手術中精確定位，減少創傷。 生物打印： 探索打印功能性組織和器官的可能性，為疾病治療和再生醫學帶來革命性的突破。我們將討論生物墨水、細胞培養以及3D生物打印機的技術挑戰。 假肢和助聽器： 製造高度個性化的假肢和助聽器外殼，提供更舒適、更貼閤的使用體驗。 藥物輸送： 研發具有復雜內部結構的微型藥物輸送裝置，實現精準控釋。 汽車工業： 汽車行業同樣受益於增材製造帶來的效率提升和設計創新。 輕量化部件： 製造高性能、輕量化的車身結構件、發動機部件，提高燃油經濟性。 復雜功能件： 打印具有復雜內部流道的冷卻係統、排氣係統部件，優化性能。 原型和小批量生産： 快速驗證新設計，支持小批量定製化生産，滿足個性化需求。 工具和夾具： 快速製造定製化的生産工具、夾具，提高生産效率和靈活性。 消費品製造： 增材製造正在重塑消費品的設計和生産模式。 個性化消費品： 消費者可以根據自己的喜好定製鞋子、眼鏡、珠寶等，實現真正意義上的個性化。 復雜設計： 製造傳統工藝難以實現的復雜造型和精細結構，提升産品附加值。 按需生産： 減少庫存積壓，實現“按需生産”，降低浪費。 創意玩具和模型： 為設計師、藝術傢和愛好者提供無限的創意空間。 其他新興領域： 增材製造的應用範圍仍在不斷拓展。 建築領域： 探索3D打印建築的可能性，實現快速、低成本、個性化的建築。 食品工業： 研發3D食品打印技術，創造齣具有新穎造型和口感的食品。 能源領域： 打印用於發電、儲能的復雜結構件。 教育與研究： 為科學研究和教育提供創新的實驗工具和模型。 第三部分：增材製造的未來展望 盡管增材製造已經取得瞭令人矚目的成就，但其發展潛力遠未被完全挖掘。本部分將展望增材製造的未來發展趨勢，以及可能麵臨的挑戰。 材料的進步： 新型高性能材料、智能材料、功能梯度材料的研發將是未來的關鍵。 工藝的優化： 更快的打印速度、更高的精度、更低的成本、更少的後處理將是持續追求的目標。 智能化與自動化： 結閤人工智能（AI）和機器學習，實現打印過程的智能化監控、參數優化和故障診斷。 軟件與設計的協同： 更強大的設計軟件和仿真工具將進一步釋放增材製造的潛力。 規模化生産： 剋服當前麵臨的效率和成本瓶頸，實現增材製造在規模化生産中的應用。 可持續性： 關注材料的迴收利用，減少能源消耗，推動綠色製造。 標準化與法規： 隨著應用的普及，建立完善的行業標準和法規將變得愈發重要。 本書將通過豐富的案例、清晰的原理闡述和深入的分析，幫助讀者建立對3D打印和增材製造的係統性認識。我們相信，掌握這項顛覆性技術，將有助於您更好地理解當前製造業的變革，並為未來的創新和發展做好準備。無論您是學生、研究人員、工程師，還是對前沿科技充滿好奇的讀者，本書都將是您探索增材製造世界的寶貴指南。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一位對3D打印的應用前景充滿好奇的讀者，《3D打印和增材製造的原理及應用(第4版)》的“應用”部分是我最看重的。我希望它能夠覆蓋盡可能廣泛的應用領域，並且提供具有說服力的案例分析。例如，在教育領域，3D打印是如何被用來輔助教學，讓學生更直觀地理解抽象的科學概念？在藝術和設計領域，3D打印如何賦能創作者，實現過去難以想象的藝術形態和設計創意？我尤其想知道，書中是否會探討3D打印在“可持續發展”方麵的潛力，例如如何通過按需製造減少材料浪費，如何利用迴收材料進行打印，以及它在循環經濟中的作用。另外，我還希望看到一些關於“標準和規範”的內容。隨著3D打印技術的普及，相關的行業標準和質量認證體係也在不斷建立。書中是否會提及一些關鍵的標準，以及它們如何影響3D打印在各個行業的應用和推廣？我希望這本書能夠幫助我全麵地認識3D打印的現狀和未來，為我的學習和工作提供寶貴的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的“第4版”字樣，讓我對它的內容更新程度充滿瞭信心。《3D打印和增材製造的原理及應用(第4版)》在我看來，應該能夠反映齣近年來該領域最前沿的技術發展和應用突破。我尤其關注書中是否會包含一些關於“規模化生産”和“工業化集成”的內容。畢竟，3D打印從實驗室走嚮大規模生産，還有很多挑戰需要剋服。書中是否會探討如何提高打印速度，降低生産成本，以及如何將3D打印技術與現有的自動化生産綫進行有效整閤？例如，在汽車製造領域，3D打印是否已經開始用於批量生産某些零部件，或者在工裝夾具、原型製造方麵發揮瞭重要作用？在電子産品製造領域，是否已經有成熟的3D打印技術可以實現微電子元器件的直接製造？我希望這本書能夠提供一些關於“未來製造”的設想，讓我瞭解3D打印在構建更靈活、更高效、更智能的製造生態係統中的關鍵作用。

評分☆☆☆☆☆

我之前一直覺得3D打印似乎是一個比較“新潮”的技術，但隨著時間的推移，它已經逐漸滲透到各個行業。這本《3D打印和增材製造的原理及應用(第4版)》的齣現，恰好滿足瞭我想要係統瞭解這個領域發展現狀的願望。我希望這本書能夠全麵地覆蓋增材製造的最新技術動態和發展趨勢，而不僅僅是停留在一些經典技術上。例如，書中是否會介紹一些新興的打印技術，比如連續縴維增強復閤材料打印、數字光處理（DLP）的最新進展，或者是一些更具潛力的前沿技術？在應用方麵，我希望看到它能夠深入探討3D打印在“智能製造”和“工業4.0”中的角色，以及它如何與其他先進技術（如人工智能、大數據、物聯網）相結閤，實現更高效、更智能的生産模式。例如，如何通過大數據分析來優化打印參數，提高打印成功率？如何利用AI進行設計優化，創造齣更符閤功能需求的復雜結構？我期待這本書能夠提供一個關於3D打印未來發展方嚮的洞察，讓我能夠更好地把握這個行業的脈搏。

評分☆☆☆☆☆

作為一個曾經嘗試過在傢用3D打印機上進行一些小物件製作的人，我對《3D打印和增材製造的原理及應用(第4版)》的“應用”部分充滿瞭期待，希望能看到一些真正具有顛覆性的實際案例。我不僅僅想知道3D打印能做什麼，更想知道它在解決現實世界中的復雜問題時，是如何發揮作用的。例如，在醫療領域，書中是否會詳細介紹如何利用3D打印技術為患者量身定製手術導闆，如何打印齣仿真模型幫助醫生進行術前規劃，甚至是打印齣功能性的生物打印器官？對於汽車行業，它是否會探討如何通過3D打印製造輕量化、高性能的零部件，從而提高燃油效率和安全性？在航空航天領域，我很好奇3D打印的復雜金屬結構是如何實現的，以及它們在減輕飛機重量、提高結構強度方麵扮演瞭怎樣的角色。我希望書中能提供一些具體的、有數據支持的案例，說明3D打印在成本、效率、性能等方麵相較於傳統製造方式的優勢，以及它如何推動瞭這些行業的創新。例如，某個零部件從設計到製造，通過3D打印縮短瞭多少周期？降低瞭多少成本？帶來瞭哪些性能上的提升？

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我一種厚重感，讓我覺得內容一定十分充實。《3D打印和增材製造的原理及應用(第4版)》的標題也明確指齣瞭它的兩大核心內容，這正是我所急需的。我希望書中能夠提供一個清晰的、分層次的知識體係，能夠幫助我從零開始，逐步建立起對3D打印和增材製造的全麵認識。例如，在“原理”部分，是否會詳細解釋不同技術（如FDM、SLA、SLS、SLM等）的工作原理，包括其基本流程、關鍵設備、材料選擇以及優缺點？在“應用”部分，是否會根據不同的行業（如醫療、航空航天、汽車、教育、消費品等）進行分類介紹，並提供具體的案例分析，說明3D打印是如何在該領域發揮作用，解決實際問題？我尤其希望看到一些關於“設計”和“後處理”的內容。因為我知道，3D打印不僅僅是簡單的“打印”，它還需要針對性的設計思維和必要的後處理工藝纔能獲得最終的理想效果。書中是否會介紹一些針對增材製造的設計原則，比如如何進行拓撲優化，如何考慮支撐結構，以及各種後處理技術（如熱處理、錶麵精加工、拋光、噴漆等）的適用性和效果？

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，對我這樣一位長期在傳統製造行業摸爬滾打、對新興技術充滿好奇卻又深感門外漢的人來說，簡直是一場及時雨。我一直都對3D打印和增材製造這個概念有所耳聞，知道它正在顛覆很多傳統的生産方式，能夠實現一些過去難以想象的復雜結構和個性化定製。然而，對於其背後的具體原理，比如不同材料如何被逐層堆積，各種打印技術（FDM、SLA、SLS等等）究竟有何異同，以及它們各自的優勢和局限性，我一直是一知半解。當我看到這本書的標題——《3D打印和增材製造的原理及應用(第4版)》，尤其是“原理”和“應用”這兩個詞，就立刻燃起瞭我的興趣。我希望它能夠係統地、深入淺齣地解答我心中的這些疑問，而不是泛泛而談，流於錶麵。例如，書中關於材料科學的部分，是否會詳細介紹各種打印材料的分子結構、力學性能、熱學性能，以及它們如何影響最終成品的強度、韌性、耐腐蝕性等關鍵指標？在應用部分，我特彆期待看到它能涵蓋哪些行業，比如航空航天、醫療、汽車、消費品等，並且能給齣具體的案例分析，說明3D打印是如何解決實際生産中的痛點，帶來哪些創新性的解決方案。我希望這本書能夠幫助我從宏觀上理解這個領域的發展脈絡，也能在微觀上掌握一些關鍵的技術細節。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對技術細節有一定追求的讀者，我希望《3D打印和增材製造的原理及應用(第4版)》能夠提供足夠的技術深度，讓我不僅理解“是什麼”，更能理解“為什麼”。例如，在討論不同打印技術時，我希望它能深入到材料的物理化學性質，比如聚閤物的玻璃化轉變溫度、熔點、粘度，金屬粉末的粒徑分布、球形度、流動性，以及它們如何影響打印過程中的能量輸入、溫度控製和層間結閤。在“應用”部分，我期待看到關於“性能驗證”和“質量控製”的內容。畢竟，對於許多關鍵領域的應用，比如航空航天和醫療器械，其産品的性能和可靠性至關重要。書中是否會介紹如何對3D打印件進行力學性能測試、化學成分分析、無損檢測等，以確保其滿足嚴格的應用要求？是否會探討不同打印過程中可能齣現的缺陷（如氣孔、層間開裂、燒結不足等），以及如何通過優化工藝參數和後處理來避免或修復這些缺陷？我希望這本書能夠提供一套完整的知識體係，幫助我理解從設計到製造，再到質量保證的整個流程。

評分☆☆☆☆☆

我一直對3D打印的“個性化定製”能力非常著迷。這本《3D打印和增材製造的原理及應用(第4版)》是否能在這方麵提供深入的探討？我希望書中能詳細介紹如何將數字模型轉化為可打印的物理對象，這其中涉及到的CAD/CAM軟件、切片軟件以及三維掃描技術等。我特彆想知道，對於復雜的、異形的産品，如何進行高效的設計和參數優化，以最大化3D打印的優勢。例如，在醫療領域，如何根據患者的CT/MRI掃描數據，精確地設計和打印齣個性化的假肢、骨骼支架或手術導闆？在消費品領域，如何利用3D打印實現小批量、多品種的定製化生産，滿足消費者日益增長的個性化需求？此外，書中關於“材料”的部分，我希望它能不僅僅列舉幾種常見的打印材料，而是能深入分析不同材料的特性、適用範圍以及它們在不同打印技術下的錶現。例如，各種工程塑料、金屬閤金、陶瓷材料，甚至生物材料，它們在力學性能、耐熱性、耐化學性、生物相容性等方麵有何差異？以及這些差異是如何影響最終成品的性能和應用領域的？

評分☆☆☆☆☆

我之前嘗試過閱讀一些關於3D打印的文章和在綫教程，但總感覺不成體係，知識點零散，理解起來也比較吃力。很多時候，文章會提及某個術語，比如“光固化”、“粉末床”、“擠齣成型”，但很少能深入解釋其工作機製，以及為什麼這種機製能夠實現材料的精確堆疊。我希望這本《3D打印和增材製造的原理及應用(第4版)》能夠在這方麵做得更加齣色。它有沒有可能通過清晰的插圖、流程圖，甚至是動畫（如果以電子版形式存在）來直觀地展示不同打印技術的層層推進過程？我特彆希望瞭解不同工藝在精度、速度、錶麵光潔度、可製造材料種類以及成本效率方麵的權衡。比如，對於要求極高精度的醫療植入物，哪種技術是首選？對於需要大批量生産的消費品零件，哪種技術更具成本效益？此外，書中關於“應用”的部分，我希望它不僅僅是羅列一些成功案例，而是能深入分析這些應用是如何誕生的，涉及瞭哪些技術挑戰，以及3D打印是如何剋服這些挑戰的。比如，在航空航天領域，3D打印輕量化零件是如何實現的？在醫療領域，個性化定製的假肢是如何根據患者個體數據進行精確設計的？我期待這本書能提供一個連貫的學習路徑，讓我從一個門外漢逐漸成長為一個對此領域有深入理解的從業者。

評分☆☆☆☆☆

這次翻閱《3D打印和增材製造的原理及應用(第4版)》，我的主要關注點在於它是否能夠真正幫助我理解“原理”部分，而不是停留在技術的介紹層麵。我希望它能像一本紮實的教材，從基礎概念講起，逐步深入到各種打印技術的物理和化學基礎。比如，對於熔融沉積成型（FDM），書中是否會解釋聚閤物在擠齣時的流變學特性，加熱和冷卻過程中的相變，以及層間結閤的力學原理？對於光固化（SLA/DLP），是否會深入探討光引發劑、光敏樹脂的化學反應機理，以及紫外綫固化過程中的能量傳遞和聚閤動力學？我尤其關心不同技術之間在材料兼容性、打印精度、錶麵質量、力學性能以及後處理工藝等方麵的根本差異是如何形成的。例如，為什麼金屬3D打印技術（如SLM/DMLS）需要使用惰性氣體保護，而塑料打印則不需要？為什麼某些技術能夠打印齣多材料的復雜結構，而另一些則隻能打印單一材料？我期望書中能夠提供足夠多的理論支撐和公式推導（如果適用），讓我們不僅知其然，更知其所以然。如果能有針對性的實驗設計或案例分析來佐證這些原理，那就更好瞭。