3D打印技术概论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曹明元 著

图书标签:

• 3D打印
• 增材制造
• 快速原型
• 材料科学
• 工程技术
• 数字化制造
• 工业设计
• 新兴技术
• 制造工艺
• 技术概论

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111547877

版次：1

商品编码：11986945

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 职业教育3D打印技术应用专业“十三五”规划教材

开本：16开

出版时间：2016-10-01

用纸：胶版纸

页数：176

内容简介

　　本书采用了模块化的编写方式，加入丰富的案列和图片，结合职业院校学生学习特点将每个模块融入课前讨论、知识储备、扩展阅读、课堂讨论、模块任务、模块练习等学习环节。本书共七个模块，模块1主要介绍3D打印技术的产生和发展、基础原理和材质；模块2介绍3D打印的主要流程；模块3对目前主流的3D打印技术进行剖析；模块4对目前主要的3D打印机的类型进行介绍并讲述了机器的维护和保养的方法；模块5主要介绍3D打印技术目前在各个行业领域的应用；模块6分析了3D打印技术的优劣势以及未来的发展方向；模块7介绍了3D打印行业存在的主要的岗位及其职业能力和素养，为学生毕业后走上就业岗位做好铺垫。本书可作为该专业基础教材也可作为相关专业的3D打印基础学材，教师和学校应该给与足够的重视并结合其他相关专业课程有效地进行教学安排。

目录

前言
模块1
了解3D打印
1
1.1 3D打印的产生与发展 2
1.2 3D打印的原理 8
1.3 3D打印的材质 11
模块2
3D打印的流程
23
2.1 构建3D模型 24
2.2 打印3D模型 31
2.3 3D模型的后期处理 40
3.1 光固化成型技术（SLA） 52
3.2 选择性激光烧结技术（SLS） 57
3.3 熔融沉积快速成型技术（FDM）64
3.4 三维打印成型技术（3DP） 72
3.5 薄材叠层制造成型技术（LOM）76
模块3
3D打印的技术介绍
51
模块4
认识3D打印机
85
4.1 认识不同种类的3D打印机 86
4.2 3D打印机的基本构造和工作流程 92
4.3 3D打印机的维护与保养方法 97
目录
5.1 3D打印与工业制造 106
5.2 3D打印与医疗应用 113
5.3 3D打印与建筑应用 119
5.4 3D打印与大众消费 125
5.5 3D打印与教育应用 133
模块5
3D打印的广泛应用
105
模块6
3D打印的发展方向
141
6.1 3D打印的优势 142
6.2 3D打印面临的主要问题 146
6.3 3D打印的发展方向 150
模块7
3D打印的就业岗位
157
7.1 3D打印岗位概述 158
7.2 3D打印从业人员的职业素养 170
参考文献
177

前言/序言

　　前 言　　3D打印技术是一种区别于传统制造工艺的先进制造技术，它可以将3D数字模型转变为真实的实物模型，因此可以帮助人类实现许多设想。因为3D打印个性化服务和数字化制造的技术特点非常契合我国发展先进制造业的目标和要求，且它可以与物联网、云计算、机器人等实现融合发展，因此迅速成为高端装备制造行业的关键环节。它不仅是“工业4.0”时代的核心技术，也是推进实施“中国制造2025”战略的重要技术之一。 　　随着3D打印技术在我国的不断发展和普及，行业及应用领域对相关人才的需求也在急剧增长。3D打印技术专业人才的匮乏也在一定程度上限制了3D打印产业的进一步发展。在此背景下华唐集团与国内有代表性的职业院校合作进行了3D打印增材制造技术系列教材的开发，以满足全国职业院校培养专业3D打印技术人才的需求。本书对3D打印技术的基础原理、行业应用、发展前景、就业岗位进行了介绍，为后期深入学习相关核心知识和技能打下基础，并对未来可以从事的职业领域和岗位进行了介绍，以便学生提前为自己的职业发展做出合理的规划。 　　本书采用了模块化的编写方式，在编写过程中力求体现趣味性、易学性的特点，加入了丰富的案例和图片，结合职业院校学生的学习特点，每个模块都安排有课前讨论、知识储备、扩展阅读、课堂讨论、模块任务、模块练习等学习环节，非常适合职业院校的学生进行探究式学习。本书共分为7个模块：模块1主要介绍3D打印技术的产生和发展、基础原理和主要材质；模块2通过生动案例展示3D打印的具体操作流程；模块3剖析了目前主流的3D打印技术，包括光固化成型技术（SLA）、选择性激光烧结技术（SLS）、熔融沉积快速成型技术（FDM）、三维打印成型技术（3DP）和薄材叠层制造成型（LOM）；模块4介绍了目前主要的3D打印机的类型，并讲述了机器的维护和保养方法；模块5介绍了3D打印技术目前在各个行业领域的应用；模块6分析了3D打印技术的优劣势以及未来的发展方向；模块7介绍了3D打印行业主要岗位及其职业能力要求。 　　本书由国内著名职业教育科研机构华唐教育集团董事长曹明元先生担任主编，由华唐集团总经理何怀义、上饶职业技术学院院长刘秀峰担任副主编。参编人员及具体分工如下：中国人民大学王丹博士编写了模块1，乌审旗职业中学刘鹏编写了模块2，江西师范高等专科学校胡玉军、上饶职业技术学院钱国华编写了模块3，新余学院习志军编写了模块4、抚州职业技术学院胡阎林编写了模块5、胶州职教中心周庆华编写了6.1节，长沙县职业中专学校张军编写了6.2节和6.3节，华堂集团効文颖编写了模块7。 　　在教学方式上建议学校采用理实一体化教学模式，课程安排在第一学年下学期或者第二学年上学期，学时为70左右。 　　由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请读者批评指正。 　　编 者

《3D打印技术概论》 内容简介： 《3D打印技术概论》是一本全面而深入地探讨3D打印（又称增材制造）技术及其在各个领域应用的书籍。本书旨在为读者构建一个清晰、系统的3D打印知识体系，从基础原理到前沿发展，从材料选择到实际操作，全面揭示这项颠覆性技术的核心魅力与广阔前景。 第一部分：3D打印技术的核心原理与发展历程 本书首先将带领读者走进3D打印的起源与演变。我们将追溯这项技术的萌芽，从上世纪80年代的早期概念，到如今蓬勃发展的多元化形态，深入剖析其发展脉络。 从分层制造到精确成型： 核心章节将详细阐述3D打印的基本原理——“分层制造”。我们将逐一解析最主流的几种3D打印技术，包括： 熔融沉积成型（FDM/FFF）： 讲解热塑性材料如何通过加热熔融，再由喷嘴精确挤出，逐层堆叠成型。我们会深入探讨不同喷嘴设计、挤出速度、层高设置等关键参数对最终模型精度的影响。 光固化成型（SLA/DLP/LCD）： 阐述液态光敏树脂在特定波长紫外光照射下发生化学反应，逐层固化的过程。我们将区分SLA、DLP和LCD技术在光源、投影方式、精度和打印速度上的差异，并解析其各自的优势与局限。 选择性激光烧结（SLS）/选择性激光熔化（SLM）/电子束熔化（EBM）： 重点介绍粉末床熔融技术。SLS利用激光选择性地烧结聚合物粉末，而SLM和EBM则针对金属粉末，通过激光或电子束使其熔化并结合。本书将详细分析不同激光功率、扫描策略、粉末粒径以及支撑结构的重要性，特别是对于复杂金属零件的制造。 材料喷射成型（PolyJet/MultiJet）： 解释通过喷嘴将液态光敏聚合物逐点喷射到构建平台上，并立即通过紫外光固化的技术。本书将重点介绍其在多材料打印、高精度原型制作和逼真色彩呈现方面的独特优势。 粘结剂喷射成型（Binder Jetting）： 讲解液态粘结剂如何选择性地喷射到粉末层上，将粉末颗粒粘合在一起，随后进行后处理（如烧结或浸渗）以获得最终的实体部件。我们将探讨其在陶瓷、金属和砂型铸造领域的应用潜力。 历史的足迹与未来的展望： 除了技术原理，本书还将回顾3D打印在不同历史阶段的关键突破，例如早期原型制造的应用，到如今复杂功能性零件的生产。我们将分析影响技术发展的关键因素，如材料科学的进步、软件算法的优化以及硬件制造能力的提升。 第二部分：3D打印的材料世界 材料是3D打印的基石，本书将全面探索3D打印所使用的多样化材料体系。 聚合物家族： 热塑性塑料： 详细介绍PLA、ABS、PETG、TPU、Nylon等常见3D打印线材的特性、适用范围、打印参数和后处理方法。我们将分析其力学性能、耐热性、耐化学性以及生物相容性，帮助读者根据具体应用场景选择最合适的材料。 光敏树脂： 深入解析不同类型光敏树脂的性能差异，包括标准树脂、工程树脂（高强度、高韧性、耐高温）、柔性树脂、可铸树脂和生物相容性树脂。本书将重点讲解这些材料的化学结构、固化机理以及在原型设计、医疗模型和精密部件制造中的独特价值。 金属的变革： 金属粉末： 详细介绍3D打印金属所使用的粉末材料，如不锈钢、铝合金、钛合金、镍基合金等，并分析其粉末粒径、形状、流动性等对打印过程和最终性能的影响。 合金设计与性能调控： 探讨如何通过调整金属合金成分，实现打印件的特定力学性能、耐腐蚀性或导电性。 陶瓷与复合材料的崛起： 陶瓷： 介绍陶瓷粉末、浆料等在3D打印中的应用，包括其在高温耐磨、生物医学和电子领域的潜力。 复合材料： 探讨碳纤维增强聚合物、玻璃纤维增强聚合物等复合材料在3D打印中的应用，以及其如何结合了基体材料的易加工性和增强材料的高强度。 生物材料与可降解材料： 关注3D打印在生物医学领域的进展，介绍生物相容性材料、支架材料以及可降解材料在组织工程、药物递送和生物医学器件制造中的应用。 第三部分：3D打印的设计、软件与工作流程 从三维模型到实体物件，3D打印需要一系列精密的软件工具和严谨的工作流程。 三维建模基础： 介绍几种主流的三维建模软件，如SolidWorks、Fusion 360、Blender、Rhino等，并讲解参数化建模、自由曲面建模、网格编辑等基本概念。 为3D打印而设计（DfAM）： 重点讲解3D打印的设计原则，包括如何利用其自由度实现轻量化设计、一体化成型、复杂内部结构设计（如点阵结构、仿生结构），以及避免打印失败的设计考量（如悬垂结构、支撑结构）。 切片软件与打印参数： 详细介绍切片软件（如Cura、PrusaSlicer、Simplify3D）的功能，包括模型修复、层高、填充密度、打印速度、温度、支撑生成等关键参数的设置。本书将提供针对不同技术和材料的参数优化建议。 后处理工艺： 阐述3D打印完成后所需的各种后处理步骤，如去除支撑、打磨、抛光、热处理、表面涂层、浸渗、组装等，并探讨这些工艺对最终产品性能和外观的影响。 第四部分：3D打印的应用领域与未来趋势 3D打印技术正在以前所未有的速度渗透到各个行业，本书将深入探讨其广泛的应用场景，并展望未来的发展方向。 制造业的革新： 原型制造： 阐述3D打印如何加速产品迭代，降低原型制作成本，提高设计验证效率。 工具与模具制造： 介绍3D打印在制造快速模具、夹具、工装方面的优势。 最终零件生产： 重点讲解3D打印如何实现小批量、定制化生产，以及在航空航天、汽车、能源等高端制造业中的应用。 医疗健康领域的突破： 定制化植入物与假肢： 详细介绍如何根据患者个体解剖结构定制骨骼植入物、关节假体、齿科修复体等。 手术规划模型： 讲解3D打印真实比例的解剖模型如何帮助医生进行术前规划，提高手术成功率。 药物递送与组织工程： 探索3D打印在制造药物缓释装置、生物支架以及再生医学领域的潜力。 消费品与个性化定制： 探讨3D打印在服装、鞋履、家居、玩具等领域的个性化定制应用，以及其如何赋能“按需生产”模式。 建筑与工程： 介绍3D打印在建筑材料、构件制造，甚至整个房屋建造中的应用。 教育与科研： 强调3D打印在STEM教育中的重要作用，以及其在科研领域作为实验工具和新型材料开发的支持。 未来展望： 材料创新： 预测更先进、功能性更强的3D打印材料的出现，如形状记忆合金、智能材料等。 设备升级： 探讨打印速度、精度、尺寸的提升，以及多材料、多工艺集成打印的趋势。 智能化与自动化： 展望AI在设计优化、参数调控、质量控制等方面的深度融合。 工业化规模： 分析3D打印如何从“小作坊”走向大规模工业化生产，成为未来制造体系的重要组成部分。 可持续性： 探讨3D打印在减少浪费、实现循环经济方面的潜力。 《3D打印技术概论》不仅是一本技术手册，更是一扇开启未来制造大门的钥匙。无论您是行业初学者、工程师、设计师、研究人员，还是对前沿科技充满好奇的读者，本书都将为您提供宝贵的知识与启迪，帮助您深入理解这项变革性技术，并预见其无限可能。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是打开了我对未来制造方式的一扇窗！一直以来，3D打印在我眼中只是一种神奇但遥不可及的技术，像是科幻电影里的道具。但读完这本书，我才发现它已经如此贴近我们的生活，并且拥有巨大的潜力。作者用一种非常易懂的方式，从3D打印的起源、发展历程，到各种核心技术原理，比如FDM、SLA、SLS等等，都做了详尽的介绍。我尤其喜欢其中关于不同材料如何被打印成复杂结构的解释，例如树脂、金属粉末、甚至生物材料，这让我对材料科学和工程制造有了全新的认识。书中不仅有理论知识，还穿插了大量实际应用的案例，从医疗领域的定制化植入物，到航空航天的轻量化零件，再到日常生活的个性化产品，这些例子让我真切地感受到了3D打印带来的变革。而且，书中对未来发展趋势的展望也让我充满期待，特别是关于多材料打印、智能化控制以及可持续性方面的讨论，这绝对是一本能激发你思考和创新的好书，即使你之前对3D打印一无所知，也能从中受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在制造业领域工作了多年的技术人员，我一直关注着新兴技术的动向，而3D打印无疑是近年来最热门的领域之一。这本书在我看来，更像是一份深入的行业分析报告，它并没有停留在基础概念的普及上，而是对3D打印技术在不同行业的实际应用和商业化落地进行了深入剖析。作者不仅详细介绍了打印机的种类和工作原理，更重要的是，他通过大量的案例研究，展示了3D打印如何解决传统制造方式难以逾越的难题。例如，在模具制造领域，3D打印如何实现快速原型制作和按需生产，从而大幅缩短产品开发周期；在汽车工业，它如何制造轻质高强的复杂零件，提高燃油经济性和安全性；在消费品领域，它如何实现高度个性化定制，满足消费者的独特需求。书中对供应链管理、质量控制以及后处理技术等方面的探讨也十分到位，这对于想要将3D打印技术引入实际生产环节的企业来说，具有极高的参考价值。这本书的价值在于它提供了具体的解决方案和可行的路径，对于希望将3D打印技术转化为实际生产力的专业人士来说，绝对是不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验可谓是惊喜连连！我原以为会是一本枯燥的技术理论书籍，但作者的写作风格却异常生动有趣，仿佛在娓娓道来一个关于“点石成金”的奇妙故事。开篇就用一些引人入胜的案例，比如用3D打印技术“打印”食物，或者“打印”一套完整的房屋，瞬间就抓住了我的好奇心。随着阅读的深入，作者并没有回避技术细节，但他的解释方式却非常巧妙，常常会用一些生动的比喻和形象的插图，将复杂的原理变得通俗易懂。我尤其欣赏的是书中对3D打印技术发展过程中遇到的挑战以及解决方案的讨论，这让我意识到技术进步并非一蹴而就，而是充满了探索和创新的艰辛。书中对未来3D打印在教育、艺术、甚至是太空探索等领域的应用畅想，更是让我大开眼界，原来这项技术早已超越了工业生产的范畴，正在深刻地影响着我们生活的方方面面。这本书读起来一点都不费力，反而充满了发现的乐趣，让我对3D打印技术这个曾经有些遥不可及的领域，产生了浓厚的兴趣和向往。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对科学技术发展史充满好奇心的业余爱好者，我一直在寻找能够系统性梳理新兴技术发展脉络的书籍，而这本关于3D打印技术的著作，恰好满足了我的需求。作者从3D打印的萌芽时期，那些大胆的设想和初步的尝试开始讲起，细致地勾勒出了这项技术是如何一步步从实验室走向工业化，再到如今的广泛应用。书中不仅回顾了关键的技术突破和代表性的发明，还深入探讨了不同技术流派之间的竞争与融合，例如早期的立体光刻技术如何为后来的其他打印方式奠定了基础，以及粉末床熔融技术如何克服了材料限制等。我特别欣赏的是书中对3D打印技术发展背后驱动力的分析，包括市场需求、材料科学的进步、以及计算能力的提升等等。这种宏观视角让我能够更好地理解3D打印技术演进的逻辑，以及它与整个科技发展大潮的关系。这本书不仅仅是关于3D打印本身，更像是一部关于创新和技术迭代的生动教材，对于任何想了解科技如何塑造未来的读者来说，都具有极高的启发意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最深刻感受，是3D打印技术所蕴含的无限可能性和颠覆性力量。它彻底改变了我对“制造”的传统认知，原来一件物品的诞生，可以不再依赖于庞大的生产线和固定的模具，而是可以通过数字模型和材料的逐层叠加来实现。作者在书中对3D打印的“解构与重构”能力进行了淋漓尽致的展现，从最基础的材料选择、打印过程的参数优化，到最终产品的后处理和质量检测，每一个环节都进行了细致的讲解。让我印象深刻的是，书中关于“个性化制造”和“分布式制造”的讨论，这预示着未来生产模式的巨大转变。想象一下，我们可以根据自己的需求，在家中或就近的生产点，就能获得定制化的产品，这无疑会极大地提高生产效率，降低成本，并且减少资源的浪费。书中对3D打印在教育领域的应用，比如让学生亲手设计和制作模型，从而激发他们的创造力和工程思维，更是让我看到了这项技术对下一代教育的深远影响。这本书让我意识到，3D打印不仅仅是一种技术，更是一种能够重塑我们生活、工作乃至思考方式的强大力量。