3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用3D打印技術(shù)類(lèi)型及材料02典型3D打印技術(shù)-光固化成型(SLA)技術(shù)01典型3D打印技術(shù)-熔融沉積成型(FDM)技術(shù)03典型3D打印技術(shù)-選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)課程內(nèi)容04典型3D打印技術(shù)-分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)05典型3D打印技術(shù)-三維立體噴印(3DP)技術(shù)06其他3D打印技術(shù)07項(xiàng)目實(shí)施案例3D打印的起源及發(fā)展Theoriginanddevelopmentof3Dprinting

1892年被稱(chēng)為增材制造的元年，法國(guó)人首次在公開(kāi)場(chǎng)合提出使用層疊成型方法制作地形圖的構(gòu)想，這是增材制造的基本原理。1892年

1984年被稱(chēng)為SLA元年，這一年，胡爾發(fā)明了SLA立體平板印刷技術(shù)，其工作原理是用光來(lái)催化光敏樹(shù)脂，然后成型，后人把胡爾稱(chēng)為“3D打印之父”。1984年3D打印的起源及發(fā)展Theoriginanddevelopmentof3Dprinting

1986年被稱(chēng)為L(zhǎng)OM技術(shù)的元年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)贊助Helisys公司研發(fā)出LOM分層實(shí)體制造技術(shù)，同年，第一臺(tái)商用SLA3D打印機(jī)誕生。1986年

1988年被稱(chēng)為FDM技術(shù)的元年，美國(guó)人斯科特·克魯普發(fā)明了FDM熔融沉積成型技術(shù)。1988年3D打印的起源及發(fā)展Theoriginanddevelopmentof3Dprinting

1990年，德國(guó)物理學(xué)家發(fā)明了SLS技術(shù)。1990年

1993年被稱(chēng)為3DP技術(shù)元年，美國(guó)麻省理工學(xué)院教授伊曼紐爾·賽琪發(fā)明了3DP技術(shù)。1993年3D打印的起源及發(fā)展Theoriginanddevelopmentof3Dprinting

1994年被為EBM技術(shù)元年，美國(guó)ARCAM公司發(fā)明EBM電子束熔融技術(shù)。1994年

1995年被為SLM技術(shù)元年，德國(guó)激光技術(shù)研究所(ILT)推出SLM技術(shù)。1995年3D打印的起源及發(fā)展Theoriginanddevelopmentof3Dprinting

2005年，市場(chǎng)上首個(gè)高清彩色3D打印機(jī)誕生。2005年

2010年，世界上第一輛由3D打印而成的汽車(chē)誕生。2010年3D打印的起源及發(fā)展Theoriginanddevelopmentof3Dprinting

2011年，世界上第一臺(tái)3D巧克力打印機(jī)和世界上第一架3D打印飛機(jī)誕生。2011年

2012年首次用3D打印機(jī)打印人造肝臟組織。2012年3D打印的起源及發(fā)展Theoriginanddevelopmentof3Dprinting

2014年，首個(gè)太空3D打印機(jī)發(fā)射上天。2014年

2013年，全球首支3D打印金屬槍誕生.2013年3D打印的起源及發(fā)展Theoriginanddevelopmentof3Dprinting

2016年美國(guó)哈佛大學(xué)研發(fā)出3D打印腎小管。2016年

2015年，美國(guó)FDA批準(zhǔn)首款3D打印的抗癲癇藥物。2015年3D打印的起源及發(fā)展Theoriginanddevelopmentof3Dprinting

2018年，西門(mén)子3D打印燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室成功運(yùn)行8000小時(shí)，證明了3D打印零部件性能的可靠性。2018年3D打印的起源及發(fā)展Theoriginanddevelopmentof3Dprinting

美國(guó)哥倫比亞大學(xué)開(kāi)發(fā)食品3D打印機(jī)，用激光烹飪食品；2019年

科學(xué)家用3D打印人造脊髓為神經(jīng)“搭橋”，讓脊髓受損大鼠再度行走；

以色列科學(xué)家使用患者的細(xì)胞3D打印出一顆“可跳動(dòng)的心臟”；3D打印的起源及發(fā)展Theoriginanddevelopmentof3Dprinting

西北工業(yè)大學(xué)汪焰恩教授團(tuán)隊(duì)3D打印出“可生長(zhǎng)的骨頭”；2019年

美國(guó)萊斯大學(xué)與華盛頓大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)3D打印出“可呼吸的肺”。3D打印的起源及發(fā)展Theoriginanddevelopmentof3Dprinting

丹麥COBOD公司在4天內(nèi)打印出了四棟小房子的墻。2020年3D打印的起源及發(fā)展Theoriginanddevelopmentof3Dprinting

我國(guó)成功完成首次“太空3D打印”，同樣也是全球首次連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的3D打印實(shí)驗(yàn)。2020年創(chuàng)新精神是什么促進(jìn)了3D打印技術(shù)的發(fā)展？Whathasledtothedevelopmentof3Dprintingtechnology?3D打印零件及設(shè)備示意圖Schematicdiagramof3Dprintedpartsandequipment3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用感謝觀看3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用典型3D打印技術(shù)熔融沉積成型(FDM)技術(shù)前期課程回顧1892年1.增材制造的元年是哪一年？提問(wèn)：1988年2.FDM技術(shù)的元年是哪一年？FDM技術(shù)02熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝過(guò)程01熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝原理及特點(diǎn)03熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的適用材料04熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展熔融沉積成型(FDM)技術(shù)概述01OverviewofFusedDepositionModeling(FDM)Technology熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的技術(shù)概述OverviewofFusedDepositionModeling(FDM)Technology熔融沉積成型

熔融沉積成型，也稱(chēng)作熔絲沉積成型（FusedDepositionModeling，簡(jiǎn)稱(chēng)FDM），是由ScottCrump在1980年代中期發(fā)明的技術(shù)。這種技術(shù)的專(zhuān)利權(quán)由美國(guó)的Stratasys公司在全球多個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家成功注冊(cè)。在3D打印技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，F(xiàn)DM以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、設(shè)計(jì)易于執(zhí)行、以及相對(duì)較低的制造、維護(hù)和材料費(fèi)用而聞名，使其成為目前市場(chǎng)上使用最普遍的3D打印技術(shù)之一。熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝原理及特點(diǎn)02Processprincipleandcharacteristicsoffuseddepositionmodeling(FDM)technology熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝原理Processprincipleoffuseddepositionmodeling(FDM)technology熔融沉積成型技術(shù)主要依靠將熱塑性絲材加熱至熔融狀態(tài)，然后通過(guò)裝配有微型噴嘴的打印頭進(jìn)行擠壓和噴射。加熱后的材料從打印頭的噴嘴流出，并直接沉積于制作平臺(tái)或者此前已凝固的層面上。當(dāng)材料溫度降至固化點(diǎn)以下時(shí)，材料便開(kāi)始硬化。熔融沉積成型技術(shù)的工藝原理圖如下圖所示。此技術(shù)通過(guò)逐層堆疊材料，逐漸構(gòu)筑出最終產(chǎn)品的形態(tài)。FDM的切片軟件將從CATIA、UG、Solidworks等三維設(shè)計(jì)軟件得到的3D模型自動(dòng)進(jìn)行分層，為每一層生成必要的成型路徑和支撐結(jié)構(gòu)路徑。3DPrintingTechnologyAndApplication環(huán)境友好01能夠構(gòu)建復(fù)雜形狀02材料易于保存03成本較低04材料選擇多樣05后處理簡(jiǎn)便06FDM技術(shù)是基于層層堆積成型的工藝過(guò)程，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝特點(diǎn)Processcharacteristicsoffuseddepositionmodeling(FDM)technology成型精度和速度較低01控制系統(tǒng)智能化程度低02材料具有限制性03FDM技術(shù)是基于層層堆積成型的工藝過(guò)程，它具有以下缺點(diǎn)：熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝特點(diǎn)Processcharacteristicsoffuseddepositionmodeling(FDM)technology熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝過(guò)程03Theprocessoffuseddepositionmodeling(FDM)technology開(kāi)始三維CAD模型構(gòu)建近似處理與網(wǎng)格劃分模型數(shù)據(jù)切片打印加工成型后處理結(jié)束FDM工藝流程圖熔融沉積造型技術(shù)(FDM)整個(gè)加工流程，從構(gòu)模到最終成型過(guò)程如下圖所示。整個(gè)流程確保了從數(shù)字模型到實(shí)體部件的轉(zhuǎn)化，同時(shí)影響了成品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。（1）三維CAD模型構(gòu)建（2）近似處理與網(wǎng)格剖分（3）模型數(shù)據(jù)切片（4）打印加工成型（5）后處理步驟熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝過(guò)程Theprocessoffuseddepositionmodeling(FDM)technology熔融沉積成型(FDM)技術(shù)適用材料04Suitablematerialsforfuseddepositionmolding(FDM)technology

熔融沉積成型（FDM）技術(shù)材料的熔點(diǎn)低、黏度低、粘合性?xún)?yōu)良以及收縮率小的特性至關(guān)重要。低熔點(diǎn)便于材料加熱，低黏度和良好的流動(dòng)性減少了噴頭的阻力，有助于材料的順暢擠出。材料的低收縮率有助于提升最終成型品的質(zhì)量，避免在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生翹曲或變形。

適用于FDM技術(shù)的材料包括低熔點(diǎn)的石蠟、塑料和尼龍絲，以及金屬和陶瓷等。市面上常見(jiàn)的線(xiàn)材有ABS、PLA、人造橡膠、鑄蠟和聚酯熱塑性塑料等，其中ABS和PLA最為普遍。熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的適用材料Materialssuitableforfuseddepositionmodeling(FDM)technology表1

ABS和PLA材料的性能特點(diǎn)和區(qū)別類(lèi)別性能打印物件區(qū)別ABS材料顏色有很多種，打印的模型色彩鮮亮，光澤度也比較好。玩具、工藝品、生活用品、小飾品等模型。熔點(diǎn)溫度比PLA更高，通常為210~250℃。在打印ABS過(guò)程中，還必須對(duì)平臺(tái)進(jìn)行加熱，ABS在打印過(guò)程中有毒物質(zhì)的釋放量遠(yuǎn)高于PLA。PLA可降解更環(huán)保，力學(xué)性能及物理性能良好，擁有良好的光澤度和透明度。杯子、盤(pán)子等生活用品。與ABS相比，PLA價(jià)格稍貴。熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的適用材料Materialssuitableforfuseddepositionmodeling(FDM)technology表2FDM技術(shù)對(duì)支撐材料的要求性能具體要求原因耐溫性耐高溫由于支撐材料要與成型材料在支撐面上接觸，所以支撐材料必須能夠承受成型材料的高溫，在此溫度下不產(chǎn)生分解與熔化。親和性與成型材料不浸潤(rùn)支撐材料是加工中采取的輔助手段，在加工完畢后必須除掉，所以支撐材料與成型材料的親和性不應(yīng)太好。溶解性具有水溶性或者酸溶性對(duì)于具有很復(fù)雜的內(nèi)腔、孔隙等原型，為了便于后處理，可通過(guò)支撐材料在某種液體里溶解而去除支撐。由于現(xiàn)在FDM使用的成型材料一般是ABS工程塑料，該材料一般可以溶解在有機(jī)溶劑中，所以不能使用有機(jī)溶劑。目前，已開(kāi)發(fā)出水溶性支撐材料。熔融溫度低具有較低的熔融溫度，可以使材料在較低的溫度擠出，提高噴頭的使用壽命。流動(dòng)性高由于支撐材料的成型精度要求不高，為了提高機(jī)器的掃描速度，要求支撐材料具有很好的流動(dòng)性，相對(duì)而言，對(duì)于黏性的要求可以差一些。熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的適用材料Materialssuitableforfuseddepositionmodeling(FDM)technology熔融沉積成型(FDM)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展05Applicationanddevelopmentoffuseddepositionmolding(FDM)technology熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofFusedDepositionModeling(FDM)Technology1.熔融沉積技術(shù)的應(yīng)用

融沉積技術(shù)（FDM）廣泛應(yīng)用于眾多行業(yè)，包括建筑、汽車(chē)、教育與科研、醫(yī)療、航空以及消費(fèi)品制造等。FDM的兩大主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：FDM的兩大主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：（1）設(shè)計(jì)驗(yàn)證設(shè)計(jì)驗(yàn)證是FDM技術(shù)的重要應(yīng)用之一，廣泛應(yīng)用于基于CAD/CAM技術(shù)的數(shù)控加工。FDM的兩大主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：（2）模具制造FDM技術(shù)在單件或小批量鑄造產(chǎn)品制造中顯示出其經(jīng)濟(jì)性，特別是在失蠟鑄造和直接模殼鑄造等領(lǐng)域中。1.熔融沉積技術(shù)的應(yīng)用

融沉積技術(shù)（FDM）廣泛應(yīng)用于眾多行業(yè)，包括建筑、汽車(chē)、教育與科研、醫(yī)療、航空以及消費(fèi)品制造等。FDM的兩大主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofFusedDepositionModeling(FDM)Technology2.熔融沉積技術(shù)的發(fā)展雖然FDM技術(shù)在多個(gè)方向上已取得顯著成果，但仍面臨一些挑戰(zhàn)和發(fā)展瓶頸：（1）材料不穩(wěn)定的挑戰(zhàn)（2）成型精度與速度的平衡（3）軟件功能受限（4）成本高熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofFusedDepositionModeling(FDM)Technology（1）創(chuàng)新材料的開(kāi)發(fā)（2）強(qiáng)化成型軟件與系統(tǒng)（3）金屬與模具的直接成型（4）大型與微型模具的制造研究（5）逆向工程技術(shù)（6）低溫成型與生物工程（7）梯度功能材料與納米晶體的研究（8）信息制造與生物成型（9）遠(yuǎn)程制造技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，F(xiàn)DM目前正朝著實(shí)用化、工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化方向邁進(jìn)。熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofFusedDepositionModeling(FDM)Technology0102習(xí)題習(xí)題ExercisesFDM具有哪些缺點(diǎn)？FDM中常用的材料有哪兩種？（1）成型精度和速度較低（2）控制系統(tǒng)智能化程度低（3）材料具有限制性PLA和ABS3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用感謝觀看3DPrintingTechnologyAndApplication選擇性激光熔（SLM）技術(shù)3D打印技術(shù)及應(yīng)用前期課程回顧1.選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)與選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)兩種打印相同之處？提問(wèn)：2.選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)與選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)兩種打印不同之處？目錄02選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)的工藝過(guò)程01選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)的工藝原理及特點(diǎn)03選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)的適用材料04選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展選擇性激光熔化技術(shù)（selectivelasermelting,SLM），是在20世紀(jì)90年代中期開(kāi)發(fā)的，主要由弗勞恩霍夫研究所（FraunhoferInstituteforLaserTechnology,ILT）的研究人員成功開(kāi)發(fā)出一項(xiàng)能夠利用激光完全熔化金屬粉末的工藝，標(biāo)志著SLM技術(shù)的誕生。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，SLM設(shè)備變得更加成熟和高效。激光技術(shù)、粉末材料的進(jìn)步，以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和制造（CAM）技術(shù)的發(fā)展，使得SLM技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。特別是在制造高性能、復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的金屬部件方面，SLM逐漸展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)。選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)概述OverviewofSelectiveLaserMelting(SLM)Technology德國(guó)EOS蘇州中瑞

選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)的工藝原理及特點(diǎn)01SelectiveLaserMelting(SLM)Theprocessprincipleandcharacteristicsofthetechnology選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)的工藝原理TheProcessPrincipleofSelectiveLaserMelting(SLM)Technology選擇性激光燒結(jié)是一種先進(jìn)的金屬增材制造技術(shù)，它通過(guò)使用高功率激光器逐層熔化金屬粉末材料，從而制造出復(fù)雜的三維金屬部件。該技術(shù)通過(guò)專(zhuān)用軟件對(duì)零件三維數(shù)模進(jìn)行切片分層，獲得各截面的輪廓數(shù)據(jù)后，利用高能量激光束，根據(jù)輪廓數(shù)據(jù)逐層選擇性地熔化金屬粉末，通過(guò)逐層鋪粉，逐層熔化凝固堆積的方式，制造三維實(shí)體零件。選區(qū)激光熔化的工藝原理圖如下圖所示。選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)的工藝特點(diǎn)TheProcessPrincipleofSelectiveLaserMelting(SLM)TechnologySLM具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）高致密性（2）高精度和高分辨率（3）材料多樣性（4）無(wú)需輔助支撐結(jié)構(gòu)（5）材料利用率高（6）高性能和功能集成SLM具有以下缺點(diǎn)：（1）設(shè)備成本高（2）生產(chǎn)效率較低（3）材料和工藝的限制

選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)的工藝過(guò)程02TheProcessofSelectiveLaserMelting(SLM)TechnologySLM工藝流程圖選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)的工藝過(guò)程，從材料準(zhǔn)備到最終零件的形成和后處理。以下是SLM技術(shù)的詳細(xì)工藝過(guò)程：選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)的工藝原理TheProcessPrincipleofSelectiveLaserMelting(SLM)Technology開(kāi)始三維CAD模型構(gòu)建近似處理與網(wǎng)格剖分模型數(shù)據(jù)切片打印加工成型后處理結(jié)束（1）材料準(zhǔn)備（2）模型設(shè)計(jì)與切片（3）設(shè)備準(zhǔn)備與鋪粉（4）激光掃描與熔化（5）后處理步驟選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)的適用材料03SuitableMaterialsforSelectiveLaserMelting(SLM)TechnologySLM可以使用多種金屬材料如下表1所示，包括鈦合金、鋁合金、不銹鋼、鈷鉻合金、鎳基合金等。這些材料的多樣性使得SLM技術(shù)可以應(yīng)用于各種高要求的工業(yè)領(lǐng)域，如航空航天、醫(yī)療器械、汽車(chē)制造等。選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)的適用材料SuitableMaterialsforSelectiveLaserMelting(SLM)Technology金屬粉末鋁合金模具鋼高溫合金鈦合金不銹鋼材料特性重量輕良好的合金性能良好的加工性（鑄造和壓制等）良好的導(dǎo)電性高強(qiáng)度高延展性良好生物兼容性良好耐腐蝕性耐腐蝕性?xún)?yōu)秀的機(jī)械強(qiáng)度高達(dá)700°C的高蠕變斷裂強(qiáng)度卓越的可焊性高強(qiáng)度，重量輕高耐腐蝕性良好的生物兼容性低熱膨脹良好機(jī)械加工性高硬度和韌性耐腐蝕性良好的機(jī)械加工性應(yīng)用領(lǐng)域航空航天汽車(chē)一般工業(yè)應(yīng)用航空航天注塑模具和鑲件壓鑄模具功能原型件航空航天燃?xì)廨啓C(jī)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)水泵渦輪泵密封件植入物的生物材料航空航天F1賽車(chē)運(yùn)動(dòng)海事應(yīng)用注塑和壓鑄模具醫(yī)療植入體餐具和廚具海事應(yīng)用主軸和螺絲合金類(lèi)型AlSi10MgAlSi7MgAlSi12UM300(1.2709)H13HXNiCr22Mo9Nb-Inconel625NiCr19NbMo-Inconel718TC4TA1TA15Anco–X1.4404(316L)–StainlessS1.4540(15-5PH)–StainlessS1.4542(17-4PH)

–Stainless

S選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展04ApplicationandDevelopmentofSelectiveLaserMelting(SLM)Technology選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展ApplicationandDevelopmentofSelectiveLaserMelting(SLM)Technology選擇性激光熔化（SLM）在航空航天、醫(yī)療器械、汽車(chē)制造和模具等領(lǐng)域都著廣泛應(yīng)用。其中航空航天領(lǐng)域尤為重要，特別是在制造輕量化、高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件和復(fù)雜部件方面。燃噴油嘴散熱器渦輪葉片沖天葉輪航空航天

SLM技術(shù)因其能夠制造復(fù)雜幾何形狀、高性能金屬零件的能力，在多個(gè)行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，以下是幾個(gè)未來(lái)主要發(fā)展趨勢(shì)：選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展ApplicationandDevelopmentofSelectiveLaserMelting(SLM)Technology盡管選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)在增材制造領(lǐng)域具有巨大的潛力，但其在材料、工藝、成本、效率和標(biāo)準(zhǔn)化等方面仍面臨挑戰(zhàn)包括：（1）材料選擇和粉末質(zhì)量（2）成品質(zhì)量的一致性和可靠性（3）設(shè)備成本維護(hù)（4）標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量控制（1）材料多樣性與性能提升（2）設(shè)備精度與生產(chǎn)效率提高（3）大規(guī)模生產(chǎn)與自動(dòng)化（4）智能制造與數(shù)字化（5）綠色可持續(xù)發(fā)展習(xí)題習(xí)題Exercises1、SLS與SLM具有哪些相同之處？都利用激光對(duì)粉末材料進(jìn)行選擇性加工，逐層構(gòu)建三維物體2、SLS與SLM具有哪些不同之處？1.SLM通過(guò)激光將粉末材料完全熔化，而SLS是粉末材料加熱到接近其熔點(diǎn)2.SLS通常使用聚合物粉末（如尼龍）或某些金屬和陶瓷材料，SLM主要用于金屬材料3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用感謝觀看3DPrintingTechnologyAndApplication激光近凈成型技術(shù)（LENS）3D打印技術(shù)及應(yīng)用02激光近凈成型技術(shù)（LENS）的適用材料01激光近凈成型技術(shù)（LENS）的工藝原理及特點(diǎn)目錄03激光近凈成型技術(shù)（LENS）的應(yīng)用及發(fā)展激光近凈成型技術(shù)（LENS）的技術(shù)概述OverviewofLaserNearNetFormingTechnology(LENS)激光近凈成型（LENS）技術(shù)

激光近凈成型（LaserEngineeredNetShaping,LENS）技術(shù)是一種先進(jìn)的金屬增材制造技術(shù)，通過(guò)將金屬粉末熔化并逐層沉積，直接構(gòu)建接近最終形狀的金屬零件。LENS技術(shù)由美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（SandiaNationalLaboratory）于上世紀(jì)90年代研制，隨后美國(guó)Optomec公司將LENS技術(shù)進(jìn)行商業(yè)開(kāi)發(fā)和推廣。LENS技術(shù)既可以用于制造新零件，也可以用于修復(fù)或再制造現(xiàn)有零件，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的制造技術(shù)。

激光近凈成型技術(shù)（LENS）的工藝原理及特點(diǎn)01TheProcessPrincipleandCharacteristicsofLaserNearNetFormingTechnology(LENS)激光近凈成型技術(shù)（LENS）的工藝原理

激光近凈成型（LENS）技術(shù)是聚焦激光束在控制下，按照預(yù)先設(shè)定的路徑，進(jìn)行移動(dòng)，移動(dòng)的同時(shí)，粉末噴嘴將金屬粉末直接輸送到激光光斑在固態(tài)基板上形成的熔池，使之由點(diǎn)到線(xiàn)、由線(xiàn)到面的順序凝固，從而完成一個(gè)層截面的打印工作。這樣層層疊加，制造出近凈形的零部件實(shí)體。材料成型過(guò)程屬于快速凝固，尺寸精度高。激光近凈成型技術(shù)（LENS）的工藝原理及特點(diǎn)TheProcessPrincipleandCharacteristicsofLaserNearNetFormingTechnology(LENS)

激光近凈成型技術(shù)（LENS）的適用材料02ProcessofLaserNearNetFormingTechnology(LENS)

激光近凈成型（LENS）技術(shù)可以處理多種金屬材料，包括鈦合金、鎳基合金、不銹鋼、鋁合金等，甚至可以在同一零件中實(shí)現(xiàn)多種材料的組合。激光近凈成型技術(shù)（LENS）的工藝原理及特點(diǎn)Materialssuitableforlasernearnetformingtechnology(LENS)

激光近凈成型技術(shù)（LENS）的應(yīng)用和發(fā)展03ProcessofLaserNearNetFormingTechnology(LENS)

激光近凈成型（LENS）技術(shù)能夠制造復(fù)雜形狀的金屬零件，適用于高性能要求的航空航天、醫(yī)療器械和能源設(shè)備等領(lǐng)域。其材料利用率高，且適用于多材料制造和零件修復(fù)。航空航天醫(yī)療領(lǐng)域激光近凈成型技術(shù)（LENS）的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofLaserNearNetFormingTechnology(LENS)

雖然LENS技術(shù)在多個(gè)方向上已取得顯著成果，但仍面臨一些挑戰(zhàn)和發(fā)展瓶頸。包括：

材料利用率較低01成型熱應(yīng)力大容易開(kāi)裂02工藝復(fù)雜性03設(shè)備成本高04

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，LENS技術(shù)有望在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是在個(gè)性化制造、高端裝備制造和零件修復(fù)等方面，推動(dòng)制造業(yè)向高效、環(huán)保和精密方向發(fā)展。激光近凈成型技術(shù)（LENS）的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofLaserNearNetFormingTechnology(LENS)習(xí)題習(xí)題ExercisesSLM與LENS技術(shù)有何不同？冷卻速度不同導(dǎo)致凝固組織不同：（1）SLM成型過(guò)程中，光斑直徑屬于亞毫米級(jí)，表現(xiàn)出“小孔效應(yīng)”（2）LENS工藝成型一般采用高功率，大光斑，凝固組織較粗大柱狀晶。3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用感謝觀看3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用典型3D打印技術(shù)光固化成型(SLA)技術(shù)前期課程回顧（1）環(huán)境友好1.SLA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有哪些？提問(wèn)：2.SLA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有哪些？（2）能夠構(gòu)建復(fù)雜形狀（3）材料易于保存（4）成本較低（5）材料選擇多樣性（6）后處理簡(jiǎn)便（1）三維CAD模型構(gòu)建（2）近似處理與網(wǎng)格剖分（3）模型數(shù)據(jù)切片（4）打印加工成型（5）后處理步驟SLA技術(shù)02光固化成型(SLA)技術(shù)的工藝過(guò)程01光固化成型(SLA)技術(shù)的工藝原理及特點(diǎn)03光固化成型(SLA)技術(shù)的適用材料04光固化成型(SLA)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展光固化成型(SLA)技術(shù)工藝原理及特點(diǎn)01Theprocessprincipleandcharacteristicsoflightcuringmolding(SLA)technology光固化成型(SLA)技術(shù)的工藝原理Processprincipleoflightcuringmolding(SLA)technology光固化技術(shù)在3D打印領(lǐng)域中，也稱(chēng)為立體光刻技術(shù)（SLA），是一種利用激光來(lái)固化液態(tài)光敏樹(shù)脂的先進(jìn)技術(shù)。此技術(shù)的核心原理是在光敏材料上應(yīng)用特定波長(zhǎng)和強(qiáng)度的激光。激光束通過(guò)精確控制，按預(yù)定路徑聚焦于液態(tài)樹(shù)脂表面，逐點(diǎn)逐線(xiàn)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，逐層構(gòu)建出所需的三維模型。這種方法由于其高精度和良好的表面光潔度，廣泛應(yīng)用于精密零件的制造、復(fù)雜組件的原型制作以及詳細(xì)模型的打印。1.光固化技術(shù)的工藝原理2.光固化技術(shù)的工藝特點(diǎn)（1）技術(shù)成熟：光固化技術(shù)作為最早的快速成型技術(shù)之一，具有高度成熟的技術(shù)基礎(chǔ)，歷經(jīng)多年實(shí)踐的考驗(yàn)與優(yōu)化。（2）制造效率高：直接從CAD數(shù)字模型生成原型，光固化技術(shù)的加工速度快，大幅縮短了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的周期，無(wú)需依賴(lài)傳統(tǒng)的切削工具與模具。（3）復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造能力強(qiáng)：光固化技術(shù)能夠處理外形復(fù)雜、用傳統(tǒng)方法難以成型的原型和模具，展現(xiàn)極高的設(shè)計(jì)自由度。（4）模型可視化：該技術(shù)的應(yīng)用使CAD數(shù)字模型直觀化，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)驗(yàn)證過(guò)程，降低了修正錯(cuò)誤的成本。（5）試樣研制方便：為科研實(shí)驗(yàn)提供精確試樣，助力于驗(yàn)證和校對(duì)計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果。（6）可自動(dòng)化與遠(yuǎn)程操作：支持聯(lián)網(wǎng)操作和遠(yuǎn)程控制，為自動(dòng)化生產(chǎn)提供便利。（1）光固化技術(shù)（SLA）的優(yōu)點(diǎn)光固化成型(SLA)技術(shù)的工藝特點(diǎn)Processcharacteristicsoflightcuringmolding(SLA)technology（2）光固化技術(shù)（SLA）的缺點(diǎn)

光固化系統(tǒng)的造價(jià)昂貴，加之運(yùn)行和維護(hù)成本也較高，構(gòu)成了其普及的一大障礙。高成本01

多數(shù)光固化成型件采用樹(shù)脂素材，其強(qiáng)度、剛度及耐熱性較低，限制了成型件的保存期和應(yīng)用范圍。材料具有局限性03

作為一種精密設(shè)備，光固化系統(tǒng)對(duì)工作環(huán)境的要求異常嚴(yán)格，需要特定條件以保證設(shè)備運(yùn)行和材料性能的穩(wěn)定。環(huán)境要求高02

光固化設(shè)備的運(yùn)行依賴(lài)預(yù)處理軟件與驅(qū)動(dòng)軟件的精確計(jì)算，這對(duì)軟件的性能和穩(wěn)定性提出了更高要求，直接影響加工質(zhì)量。對(duì)軟件依賴(lài)性強(qiáng)04光固化成型(SLA)技術(shù)的工藝特點(diǎn)Processcharacteristicsoflightcuringmolding(SLA)technology光固化成型(SLA)技術(shù)工藝過(guò)程02Theprocessoflightcuringmolding(SLA)technology光固化成型(SLA)技術(shù)的工藝過(guò)程Theprocessoflightcuringmolding(SLA)technology開(kāi)始三維CAD模型構(gòu)建近似處理與網(wǎng)格劃分模型數(shù)據(jù)切片打印加工成型后處理結(jié)束SLA工藝流程圖

在計(jì)算機(jī)的控制下，激光器發(fā)出的激光束按照零件的截面形狀沿X—Y方向在光敏樹(shù)脂表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，形成零件的一個(gè)薄層，未被掃描的樹(shù)脂仍然呈液態(tài)。當(dāng)前層掃描完畢后，工作臺(tái)沿Z軸方向下降一層的高度，在固化的樹(shù)脂表面上涂覆一層新的液態(tài)光敏樹(shù)脂，掛板將黏度較大的樹(shù)脂液面刮平，激光束按照新一層的截面信息在樹(shù)脂上掃描，新一層樹(shù)脂固化并與前一層已經(jīng)固化的樹(shù)脂黏結(jié)，如此反復(fù)，直到零件實(shí)體模型成型。

光固化成型(SLA)技術(shù)整個(gè)加工流程，從構(gòu)模到最終成型過(guò)程如右圖所示。光固化成型(SLA)技術(shù)適用材料03Suitablematerialsforlightcuringmolding(SLA)technology

光固化成型(SLA)技術(shù)使用的主要材料是反應(yīng)型液態(tài)光敏樹(shù)脂，這種樹(shù)脂在特定頻段的光照射下，可以從液態(tài)迅速轉(zhuǎn)換到固態(tài)。根據(jù)光固化技術(shù)成型的特點(diǎn)，材料需要滿(mǎn)足以下六大關(guān)鍵要求，常用光敏樹(shù)脂材料的部分性能如下表所示。光固化成型(SLA)技術(shù)適用材料Materialssuitableforlightcuringmolding(SLA)technology低黏度01高光敏性與快速固化02最小化固化形變03優(yōu)良的耐溶劑性能04高機(jī)械強(qiáng)度05低毒性06產(chǎn)品性能參數(shù)SOMOS11120SOMOS12120SOMOS14120外

觀透

明半透明櫻桃紅色半透明櫻桃紅色約1.12約1.15約1.15黏度（30℃）/cps約260約550約550光敏波長(zhǎng)/nm355355355光固化成型(SLA)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展04Applicationanddevelopmentoflightcuringmolding(SLA)technology光固化成型(SLA)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofLightCuringForming(SLA)Technology光固化成型技術(shù)（SLA），作為一種精準(zhǔn)的3D打印技術(shù)，能夠?qū)?fù)雜的設(shè)計(jì)快速轉(zhuǎn)換為實(shí)際物理模型，在多個(gè)行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，在醫(yī)療與牙科領(lǐng)域中尤為關(guān)鍵，例如用于打印定制的外科模型、牙齒矯正器和個(gè)性化醫(yī)療器械等。除此之外，SLA也被廣泛應(yīng)用于珠寶設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車(chē)行業(yè)以及消費(fèi)產(chǎn)品的原型制造。通過(guò)SLA技術(shù)，設(shè)計(jì)師和工程師能夠驗(yàn)證產(chǎn)品的外觀、適配性和功能，從而加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程，減少傳統(tǒng)制造技術(shù)的時(shí)間和成本開(kāi)銷(xiāo)。（1）醫(yī)療與牙科（2）珠寶設(shè)計(jì)（3）工業(yè)設(shè)計(jì)（4）汽車(chē)行業(yè)（5）消費(fèi)品行業(yè)習(xí)題習(xí)題ExercisesSLA具有哪些缺點(diǎn)？（1）高成本（2）環(huán)境要求高（3）材料具有局限性（4）對(duì)軟件依賴(lài)性強(qiáng)3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用感謝觀看3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用典型3D打印技術(shù)光固化成型(SLS)技術(shù)前期課程回顧（1）環(huán)境友好1.SLA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有哪些？提問(wèn)：2.SLA技術(shù)的工藝過(guò)程有哪些？（2）能夠構(gòu)建復(fù)雜形狀（3）材料易于保存（4）成本較低（5）材料選擇多樣性（6）后處理簡(jiǎn)便（1）三維CAD模型構(gòu)建（2）近似處理與網(wǎng)格剖分（3）模型數(shù)據(jù)切片（4）打印加工成型（5）后處理步驟SLS技術(shù)02選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)的工藝過(guò)程01選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)的工藝原理及特點(diǎn)03選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)的適用材料04選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)的工藝原理及特點(diǎn)01Theprincipleandcharacteristicsofselectivelasersinteringforming(SLS)technology1.選擇性激光燒結(jié)成型的工藝原理選擇性激光燒結(jié)（SelectiveLaserSintering，SLS）是一種利用粉末狀材料成型的技術(shù)。此技術(shù)的核心原理是在預(yù)先在工作臺(tái)上鋪一層粉末材料（金屬粉末或非金屬粉末），在計(jì)算機(jī)控制下，按照界面輪廓信息，利用大功率激光對(duì)實(shí)心部分粉末進(jìn)行掃描燒結(jié)，然后不斷循環(huán)，層層堆積成型，直至模型完成。選擇性激光燒結(jié)由CarlRobertDeckard于1988年發(fā)明。SLS工藝是利用粉末狀材料成型的。該成型方法有著制造工藝簡(jiǎn)單、柔性度高、材料選擇范圍廣、材料價(jià)格便宜，成本低、材料利用率高、成型速度快等特點(diǎn)。選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)的工藝原理Processprincipleofselectivelasersintering(SLS)technology2.選擇性激光燒結(jié)成型的特點(diǎn)選擇性激光燒結(jié)成型（SLS）技術(shù)作為一種先進(jìn)的三維打印技術(shù)，擁有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和局限性。材料利用率高3打印材料多樣性1易操作2模具的強(qiáng)度極高54無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)的工藝特點(diǎn)Processcharacteristicsofselectivelasersintering(SLS)technology020401缺點(diǎn)03成型表面粗糙需要后處理和冷卻后處理復(fù)雜原型制作易變形2.選擇性激光燒結(jié)成型的特點(diǎn)選擇性激光燒結(jié)成型（SLS）技術(shù)作為一種先進(jìn)的三維打印技術(shù)，擁有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和局限性。選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)的工藝特點(diǎn)Processcharacteristicsofselectivelasersintering(SLS)technology選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)的工藝過(guò)程02Theprocessofselectivelasersintering(SLS)technology開(kāi)始分層切片激光燒結(jié)RP原型金屬件結(jié)束SLS工藝流程圖（1）設(shè)計(jì)建造CAD三維模型；（2）將模型轉(zhuǎn)化為STL文件格式；（3）將STL文件進(jìn)行橫截面切片分割，規(guī)劃掃描路徑；（4）激光熱黏分層制造零件原型；（5）對(duì)原型進(jìn)行清粉等處理；（6）后處理工藝，零件不同的材料和應(yīng)用場(chǎng)合后處理

工藝不相同。選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)的工藝過(guò)程Theprocessofselectivelasersintering(SLS)technology選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)的適用材料03Suitablematerialsforselectivelasersintering(SLS)technology從理論上講，任何受熱粘結(jié)的粉末都有被用作SLS增材制造成型材料的可能。但要真正適合SLS增材制造燒結(jié)，要求粉末材料應(yīng)滿(mǎn)足以下3點(diǎn)要求：（1）具有良好的燒結(jié)成型性能：材料應(yīng)具有出色的燒結(jié)性，能夠無(wú)需特殊處理即可快速且精確地成型原型。（2）優(yōu)異的力學(xué)和物理性能：對(duì)直接用作功能零件或模具的原型，其機(jī)械性能和物理性能（強(qiáng)度、剛性、熱穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性及加工性能）要滿(mǎn)足使用要求。（3）便于后續(xù)處理與加工：當(dāng)原型間接使用時(shí)，要有利于快速、方便的后續(xù)處理和加工工藝。選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)的適用材料Suitablematerialsforselectivelasersintering(SLS)technology材料類(lèi)型特性蠟粉（石蠟）主要用于失蠟鑄造陶瓷粉高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、低密度、化學(xué)穩(wěn)定性好，航空耐磨件尼龍(PA)、纖細(xì)尼龍、合成尼龍（尼龍纖維）、ABS、PVC都能制造可測(cè)試功能零件，其中合成尼龍制件具有最佳力學(xué)性能覆膜樹(shù)脂砂用于砂型鑄造金屬粉末具有較高的強(qiáng)度，可作注塑模熔模（石蠟）尼龍零件樹(shù)脂覆膜砂制件金屬粉末燒結(jié)選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)的適用材料Suitablematerialsforselectivelasersintering(SLS)technology選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展04Applicationanddevelopmentofselectivelasersinteringforming(SLS)technology選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展ApplicationandDevelopmentofSelectiveLaserSintering(SLS)Technology選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(SLS)被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，用于制造輕量化、復(fù)雜幾何形狀的部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)零件、燃料系統(tǒng)組件等；醫(yī)療器械：SLS技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用包括制造定制化的植入物、手術(shù)導(dǎo)板和假肢等。汽車(chē)制造：SLS被用于生產(chǎn)汽車(chē)原型、功能性部件和工具。消費(fèi)品：SLS技術(shù)被用于生產(chǎn)高附加值的消費(fèi)品，如鞋類(lèi)、眼鏡、珠寶等。電子產(chǎn)品：SLS在電子產(chǎn)品領(lǐng)域主要用于制造復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件、外殼及電路板等。習(xí)題習(xí)題ExercisesSLS與SLA有什么區(qū)別呢？SLS增材制造是利用粉末材料（金屬粉末或非金屬粉末）在激光下燒結(jié)的原理，在計(jì)算機(jī)控制下層層堆積成型。SLS的原理與SLA非常相象，主要區(qū)別在于所使用的材料及其形狀。3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用感謝觀看3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用典型3D打印技術(shù)分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)前期課程回顧（1）技術(shù)成熟1.SLA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有哪些？提問(wèn)：2.SLA技術(shù)的材料需要滿(mǎn)足的關(guān)鍵要求有哪些？（2）制造效率高（3）復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造能力強(qiáng)（4）模型可視化（5）試樣研制方便（6）可自動(dòng)化與遠(yuǎn)程操作（1）低粘度（2）高光敏性與快速固化（3）最小化固化形變（4）優(yōu)良的耐溶劑性能

和高機(jī)械強(qiáng)度（5）低毒性L(fǎng)OM技術(shù)02分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)的工藝過(guò)程01分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)的工藝原理及特點(diǎn)03分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)的適用材料04分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)工藝原理及特點(diǎn)01Theprincipleandcharacteristicsoflayeredphysicalmanufacturing(LOM)technology分層實(shí)體制造技術(shù)主要采用片材作為原材料，如紙片、塑料薄膜或復(fù)合材料等。其成型原理大致如下圖所示，首先，激光切割設(shè)備和定位系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先定義的橫截面數(shù)據(jù)對(duì)片材進(jìn)行精準(zhǔn)切割，制造出與橫截面輪廓一致的形狀。該片材的背面涂覆有熱熔膠且進(jìn)行了特殊處理，以便于后續(xù)步驟。隨后，供料和回收系統(tǒng)移除用過(guò)的材料，并放置新的片材。利用熱黏壓裝置，新層片材被碾壓，使其與之前的層牢固粘合。通過(guò)重復(fù)這一過(guò)程，逐層粘合和切割，逐步構(gòu)建出預(yù)定的三維工件。分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)的工藝原理PrincipleofLayeredSolidManufacturing(LOM)TechnologyProcess（1）LOM打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)成型速度快由于LOM本質(zhì)上不屬于增材制造，只需用激光切割出物體輪廓，因此成型速度較快，常用于制作內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的大型零部件。01模型精度高可以進(jìn)行彩色打印，打印過(guò)程中產(chǎn)生的翹曲變形極小。02耐高溫原型能承受高達(dá)200℃的溫度，具有較好的硬度和力學(xué)性能。03無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)打印時(shí)無(wú)需設(shè)計(jì)和制作支撐結(jié)構(gòu)，可以直接進(jìn)行切削加工。04成本較低原材料成本低廉，適用于生產(chǎn)大尺寸零部件。05分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)的工藝特點(diǎn)CharacteristicsofLayeredSolidManufacturing(LOM)TechnologyProcess（2）LOM打印技術(shù)的缺點(diǎn)01成型件的抗拉強(qiáng)度和彈性較差。材料具有局限性02打印過(guò)程涉及激光消耗，且需要專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。維護(hù)成本高03打印完成后需要手工去除廢料，不適合構(gòu)建內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件。復(fù)雜的后處理04原型易吸水膨脹，需要進(jìn)行防潮處理?？钩毙圆?5Z軸精度受材質(zhì)和膠水層厚影響，打印成品表面可能出現(xiàn)階梯紋理，需要額外的表面打磨處理。需要額外做表面處理分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)的工藝特點(diǎn)CharacteristicsofLayeredSolidManufacturing(LOM)TechnologyProcess分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)工藝過(guò)程02Layeredphysicalmanufacturing(LOM)technologyprocess開(kāi)始三維CAD模型構(gòu)建近似處理與網(wǎng)格劃分模型數(shù)據(jù)切片打印加工成型后處理結(jié)束LOM工藝流程圖LOM（分層實(shí)體制造）設(shè)備的打印工藝流程具體包括以下幾個(gè)步驟：（1）利用進(jìn)料輥將片材引入工作臺(tái)，完成填料操作。（2）使用熱壓輥加熱并融化片材，使其與上一層材料緊密黏結(jié)。（3）按照切片數(shù)據(jù)確定的輪廓，使用激光或刀具進(jìn)行精確切割。（4）打印平臺(tái)下降一個(gè)層厚的高度，出料輥和進(jìn)料輥協(xié)同作用，移除殘余材料并引入新材料，然后重復(fù)整個(gè)打印過(guò)程，直至物體打印完成。（5）完成打印后，將成型件從平臺(tái)移除，并進(jìn)行打磨、密封等后續(xù)處理。分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)整個(gè)加工流程，從構(gòu)模到最終成型過(guò)程如右圖所示。分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)的工藝過(guò)程LayeredSolidManufacturing(LOM)TechnologyProcess分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)適用材料03Materialsforlayeredphysicalmanufacturing(LOM)technology分層實(shí)體制造（LOM）技術(shù)涉及三大核心元素：薄層材料、黏結(jié)劑及涂布工藝。

這種技術(shù)主要使用紙材作為薄層材料，而熱熔膠則作為常見(jiàn)的黏結(jié)劑。涂布工藝主要分為均勻式和非均勻式兩種類(lèi)型。均勻式涂布通常使用狹縫式刮板進(jìn)行，而非均勻式涂布則可能采用條紋式或顆粒式。易打磨剝離性能好收縮率小抗拉強(qiáng)度良好的潤(rùn)滑性抗?jié)裥约埖男阅芊€(wěn)定性表面光滑分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)的適用材料MaterialssuitableforLayeredSolidManufacturing(LOM)technology分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展04Applicationanddevelopmentoflayeredphysicalmanufacturing(LOM)technology分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofLayeredEntityManufacturing(LOM)Technology隨著汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，新車(chē)型的迭代頻率不斷加快，這對(duì)汽車(chē)零部件的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。其中，汽車(chē)車(chē)燈設(shè)計(jì)不僅需要內(nèi)部結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足裝配和功能需求，外觀設(shè)計(jì)也必須和車(chē)體外形完美融合。這給專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家?guī)?lái)了極大的挑戰(zhàn)。1.分層實(shí)體制造技術(shù)的應(yīng)用（1）分層實(shí)體制造技術(shù)在模具行業(yè)的應(yīng)用1.分層實(shí)體制造技術(shù)的應(yīng)用在傳統(tǒng)工藝中，制作機(jī)床操作手柄的鑄鐵件所需的木模通常由人工完成，這不僅費(fèi)時(shí)而且難以保證精度。隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展與普及，復(fù)雜曲面的手柄設(shè)計(jì)可以直接在軟件平臺(tái)上完成。利用分層實(shí)體制造（LOM）等快速成型技術(shù)，可以從CAD模型直接高精度且迅速地制作出用于砂型鑄造的木模，這大大克服了傳統(tǒng)方法的限制和困難。（2）分層立體制造技術(shù)在砂型鑄造行業(yè)的應(yīng)用分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofLayeredEntityManufacturing(LOM)Technology1.分層實(shí)體制造技術(shù)的應(yīng)用在全球制鞋業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇的背景下，美國(guó)WolverineWorldWide公司在國(guó)際及美國(guó)市場(chǎng)上一直保持強(qiáng)勁的銷(xiāo)售動(dòng)力。該公司能夠持續(xù)快速更新鞋款，并始終向顧客提供高質(zhì)量產(chǎn)品的秘訣之一在于采用了PowerSHAPE軟件和美國(guó)Helysis公司提供的分層實(shí)體制造技術(shù)。（3）分層實(shí)體制造技術(shù)在制鞋業(yè)中的應(yīng)用分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofLayeredEntityManufacturing(LOM)Technology2.分層實(shí)體制造技術(shù)的發(fā)展分層實(shí)體制造技術(shù)的發(fā)展前景主要集中在以下三個(gè)方向：材料多元化、精度提高以及節(jié)能環(huán)保。（1）材料多元化：當(dāng)前，分層實(shí)體制造技術(shù)主要使用紙材料，通過(guò)熱壓黏合技術(shù)進(jìn)行層層粘合。盡管已經(jīng)開(kāi)始引入金屬片材、陶瓷片材、塑料薄膜和復(fù)合材料片材，但這些材料依然依賴(lài)于熱熔膠進(jìn)行黏結(jié)，這在一定程度上限制了制件的力學(xué)性能。未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)將是實(shí)現(xiàn)更廣泛的材料使用，例如，直接將塑料片材或金屬片材進(jìn)行壓合而無(wú)需熱熔膠，從而大幅提升制件的機(jī)械性能。分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofLayeredEntityManufacturing(LOM)Technology2.分層實(shí)體制造技術(shù)的發(fā)展分層實(shí)體制造技術(shù)的發(fā)展前景主要集中在以下三個(gè)方向：材料多元化、精度提高以及節(jié)能環(huán)保。（2）高精度化：目前的設(shè)備加工精度主要受到材料層厚的制約，通常每層的厚度由片材本身決定，這對(duì)成品的精度影響甚大，造成表面出現(xiàn)階梯狀紋理，精度達(dá)到±0.10mm。隨著各行業(yè)對(duì)制造精度需求的提升，分層實(shí)體制造技術(shù)亟需進(jìn)一步提高加工精度，減少層厚帶來(lái)的影響，以滿(mǎn)足更嚴(yán)格的制造標(biāo)準(zhǔn)。分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofLayeredEntityManufacturing(LOM)Technology2.分層實(shí)體制造技術(shù)的發(fā)展分層實(shí)體制造技術(shù)的發(fā)展前景主要集中在以下三個(gè)方向：材料多元化、精度提高以及節(jié)能環(huán)保。（3）節(jié)能環(huán)保：雖然目前技術(shù)主要使用紙材料附帶熱熔膠，這種方法的環(huán)保性較差。因此，未來(lái)的研究和開(kāi)發(fā)也必須著重考慮環(huán)保因素，例如開(kāi)發(fā)可回收或生物降解的材料，以降低制造過(guò)程中的環(huán)境影響，實(shí)現(xiàn)更加綠色的生產(chǎn)模式。分層實(shí)體制造(LOM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofLayeredEntityManufacturing(LOM)Technology習(xí)題習(xí)題ExercisesLOM涉及三大核心元素有哪些？（1）薄層材料（2）粘結(jié)劑（3）涂布工藝3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用感謝觀看3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用典型3D打印技術(shù)三維立體噴印(3DP)技術(shù)前期課程回顧（1）成型速度快1.LOM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有哪些？提問(wèn)：2.LOM涉及三大核心元素有哪些？（2）模型精度高（3）耐高溫（4）無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)（5）成本較低（1）薄層材料（2）黏結(jié)劑（3）涂布工藝3DP技術(shù)02三維立體噴印(3DP)技術(shù)的工藝過(guò)程01三維立體噴印(3DP)技術(shù)的工藝原理及特點(diǎn)03三維立體噴印(3DP)技術(shù)的適用材料04三維立體噴印(3DP)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展三維立體噴印(3DP)技術(shù)的工藝原理及特點(diǎn)01Theprocessprincipleandcharacteristicsof3Dprinting(3DP)technology

3DP成型技術(shù)通過(guò)噴嘴噴射液態(tài)微滴或連續(xù)熔融材料束，按照設(shè)定的路徑逐層堆積和成型。與選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)相似，3DP也使用粉末材料，但區(qū)別在于它不通過(guò)熔融材料，而是通過(guò)噴頭噴射黏結(jié)劑將粉末粘結(jié)在一起。三維立體噴印(3DP)技術(shù)的工藝原理Theprocessprincipleof3Dprinting(3DP)technology工藝原理其工藝原理如左圖所示，首先，在計(jì)算機(jī)的控制下，噴頭根據(jù)預(yù)設(shè)的截面輪廓信息，在已鋪設(shè)的粉末層上有選擇性地噴射黏結(jié)劑。這一過(guò)程使得特定區(qū)域的粉末粘結(jié)，從而形成所需的截面層。完成一層后，工作臺(tái)下降一個(gè)層厚的距離，然后重新鋪設(shè)一層粉末，并噴涂黏結(jié)劑，進(jìn)行下一層的粘結(jié)。此循環(huán)重復(fù)進(jìn)行，直到形成完整的三維制件。三維立體噴印(3DP)技術(shù)的工藝原理Theprocessprincipleof3Dprinting(3DP)technology

無(wú)需復(fù)雜的激光系統(tǒng)和相關(guān)輔助設(shè)備，大幅降低成本，并使得設(shè)備更加緊湊，適合在辦公環(huán)境中使用。01成本低，體積小

可使用廣泛的材料，包括熱塑性材料、金屬、陶瓷及多種粉末材料，成型過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生熱能，無(wú)毒無(wú)污染，更加環(huán)保。02材料多樣性、環(huán)保

多噴嘴打印頭的使用使得成型速度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)單激光掃描方法。03成型速度快

允許無(wú)任何形狀和結(jié)構(gòu)限制地制造零件，同時(shí)避免了需要額外支撐結(jié)構(gòu)的需求。04能夠柔性制造

打印頭維護(hù)簡(jiǎn)單，能源消耗低，整體運(yùn)行成本低，可靠性高。05運(yùn)行成本低、可靠性高

能制作多色模型，增強(qiáng)模型的視覺(jué)和信息展示效果。06顏色多樣性（1）三維立體噴印(3DP)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)三維立體噴印(3DP)技術(shù)的工藝特點(diǎn)Processcharacteristicsof3Dprinting(3DP)technology

由于是液滴粘結(jié)粉末，成型件的強(qiáng)度通常較低，可能需要后處理來(lái)提高強(qiáng)度。01制件強(qiáng)度低

成型過(guò)程中的表面精度和整體尺寸精度可能因粉末材料的物理特性而受限。02制件精度受限

目前，該技術(shù)主要適用于粉末型材料，限制了其廣泛應(yīng)用。03材料具有局限性（2）三維立體噴印(3DP)技術(shù)的缺點(diǎn)三維立體噴印(3DP)技術(shù)的工藝特點(diǎn)Processcharacteristicsof3Dprinting(3DP)technology三維立體噴印(3DP)技術(shù)的工藝過(guò)程02Theprocessof3Dprinting(3DP)technology開(kāi)始三維CAD模型構(gòu)建近似處理與網(wǎng)格劃分模型數(shù)據(jù)切片打印加工成型后處理結(jié)束3DP工藝流程圖3DP（分層實(shí)體制造）設(shè)備的打印工藝流程具體包括以下幾個(gè)步驟：（1）準(zhǔn)備粉末原料。（2）將粉末均勻鋪設(shè)在打印區(qū)域。（3）打印機(jī)噴頭根據(jù)模型橫截面的定位，精準(zhǔn)噴射黏結(jié)劑。（4）每完成一層，送粉活塞上升，實(shí)體模型下降，為下一層的打印做準(zhǔn)備。（5）重復(fù)上述打印過(guò)程，直到模型完全成型。（6）去除模型周?chē)嘤嗟姆勰?，進(jìn)行固化和后續(xù)處理，以確保成型件的結(jié)構(gòu)完整性和功能性。三維立體噴印(3DP)技術(shù)的工藝過(guò)程Theprocessof3Dprinting(3DP)technology三維立體噴印(3DP)技術(shù)的適用材料03Materialssuitablefor3Dprinting(3DP)technology三維立體噴?。?DP）技術(shù)涉及使用多種打印材料，包括粉末材料、黏結(jié)劑和后處理材料。這些材料需符合嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)以確保打印質(zhì)量和效率。三維立體噴印(3DP)技術(shù)的適用材料Materialssuitablefor3Dprinting(3DP)technology三維立體噴印技術(shù)中常用的粉末材料包括ABS塑料、PLA、尼龍、玉米塑料、陶瓷、蠟、金屬、石膏、石英砂以及多種聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、聚苯乙烯和聚乙烯等。此外，金屬氧化物如氧化鋁和淀粉等也為常見(jiàn)選項(xiàng)。選用與這些粉末材料相匹配的黏結(jié)劑，能加速成型過(guò)程，并增強(qiáng)成型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。三維立體噴印(3DP)技術(shù)的適用材料Materialssuitablefor3Dprinting(3DP)technology粉末黏結(jié)劑發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，增強(qiáng)粉末的成型強(qiáng)度。例如，聚乙烯醇、多種纖維素（如聚合纖維素、碳化硅纖維素、石墨纖維素和硅酸鋁纖維素）以及麥芽糊精都可以提供加固作用。三維立體噴印(3DP)技術(shù)的適用材料Materialssuitablefor3Dprinting(3DP)technology三維立體噴印(3DP)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展04ApplicationandDevelopmentof3DPrinting(3DP)Technology

近期，世界上第一座由3DP技術(shù)建造的全尺寸混凝土橋梁在荷蘭投入使用。這座橋梁不僅縮短了建設(shè)周期，還顯著降低了材料浪費(fèi)。通過(guò)使用三維立體噴印技術(shù)，建筑公司能夠在復(fù)雜結(jié)構(gòu)和定制化設(shè)計(jì)方面獲得更大的自由度，使得建筑設(shè)計(jì)進(jìn)入了一個(gè)新的維度。

2024年初，美國(guó)的一家生物技術(shù)公司成功使用3DP技術(shù)制造了一款定制化的人工心臟瓣膜。這一創(chuàng)新案例標(biāo)志著3DP技術(shù)在醫(yī)療器械中的應(yīng)用正在逐步從實(shí)驗(yàn)室走向臨床應(yīng)用。該技術(shù)允許根據(jù)每位患者的具體情況定制植入物，從而提高了手術(shù)成功率和患者的康復(fù)速度。0102三維立體噴印技術(shù)的應(yīng)用建筑行業(yè)的突破醫(yī)療領(lǐng)域的創(chuàng)新三維立體噴印(3DP)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentof3DPrinting(3DP)Technology

在航空航天領(lǐng)域，3DP技術(shù)同樣展現(xiàn)出巨大的潛力。2024年，波音公司宣布其最新的衛(wèi)星發(fā)射載具中，超過(guò)30%的零部件由3DP技術(shù)制造。通過(guò)這種方式，波音能夠顯著減少零部件的重量和制造時(shí)間，同時(shí)提高了零部件的復(fù)雜性和功能集成度。

在文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域，3DP技術(shù)也有了新的應(yīng)用。意大利的一個(gè)考古團(tuán)隊(duì)使用三維立體噴印技術(shù)，成功復(fù)制了古羅馬時(shí)期的一座雕像。這一技術(shù)不僅精確地還原了文物的外觀，還能夠幫助專(zhuān)家更好地理解和保護(hù)歷史遺產(chǎn)。0304三維立體噴印技術(shù)的應(yīng)用航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用文物修復(fù)和文化保護(hù)三維立體噴印(3DP)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentof3DPrinting(3DP)Technology三維立體噴印技術(shù)的發(fā)展三維立體噴?。?DP）技術(shù)近年來(lái)取得了顯著的發(fā)展，并在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。以下是三維立體噴印技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：02三維立體噴印(3DP)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentof3DPrinting(3DP)Technology

隨著技術(shù)的進(jìn)步，三維立體噴印所能使用的材料種類(lèi)正在迅速擴(kuò)展。不僅限于傳統(tǒng)的塑料和金屬，生物材料、陶瓷材料以及高性能復(fù)合材料也逐漸進(jìn)入該領(lǐng)域。這種材料多樣化的趨勢(shì)使得3DP技術(shù)在生物醫(yī)療、建筑、航空航天等行業(yè)中的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

當(dāng)前，3DP技術(shù)在高精度和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造方面取得了重要突破。通過(guò)先進(jìn)的控制算法和更高分辨率的噴頭設(shè)計(jì)，3DP技術(shù)能夠打印出更為精細(xì)的細(xì)節(jié)和更為復(fù)雜的幾何形狀，這在醫(yī)療器械、微電子元件等領(lǐng)域具有重要意義。0102三維立體噴印技術(shù)的發(fā)展材料多樣化高精度與復(fù)雜結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)三維立體噴印(3DP)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentof3DPrinting(3DP)Technology

為了滿(mǎn)足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，3DP技術(shù)正朝著更高的打印速度和更高的生產(chǎn)效率方向發(fā)展。新型噴頭和優(yōu)化的打印路徑設(shè)計(jì)使得噴印速度得以顯著提升，同時(shí)，自動(dòng)化程度的提高也減少了打印過(guò)程中的人工干預(yù)。

人工智能和自動(dòng)化技術(shù)的融合正在改變3DP技術(shù)的發(fā)展方向。通過(guò)AI算法的引入，3DP設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)打印、故障檢測(cè)和智能優(yōu)化，從而提高了打印的成功率和效率。此外，自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的應(yīng)用使得批量生產(chǎn)成為可能，推動(dòng)了3DP技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。0304三維立體噴印技術(shù)的發(fā)展速度與效率的提升智能化與自動(dòng)化集成三維立體噴印(3DP)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentof3DPrinting(3DP)Technology

隨著全球?qū)Νh(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注日益增加，3DP技術(shù)在減少材料浪費(fèi)和能耗方面展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。通過(guò)精確控制材料使用量，3DP技術(shù)有效減少了生產(chǎn)過(guò)程中的廢料產(chǎn)生，同時(shí)，使用可再生或生物降解材料也成為了行業(yè)發(fā)展的新方向。

除了傳統(tǒng)的工業(yè)制造領(lǐng)域，3DP技術(shù)正在快速滲透到教育、藝術(shù)、文物保護(hù)等新興市場(chǎng)。特別是在教育領(lǐng)域，3DP技術(shù)已成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程思維的重要工具，而在藝術(shù)和文物修復(fù)中，其精確度和個(gè)性化定制能力也得到了廣泛認(rèn)可。0506三維立體噴印技術(shù)的發(fā)展環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展新興市場(chǎng)的應(yīng)用拓展三維立體噴印(3DP)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentof3DPrinting(3DP)Technology習(xí)題習(xí)題Exercises3DP涉及三大材料有哪些？（1）粉末材料（2）粘結(jié)劑（3）后處理材料3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用感謝觀看3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用其他3D打印技術(shù)前期課程回顧（1）成本低，體積小1.3DP技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有哪些？提問(wèn)：2.3DP技術(shù)主要應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？（2）材料多樣性、環(huán)保（3）成型速度快（4）能夠柔性制造（5）運(yùn)行成本低、可靠性高

（1）建筑行業(yè)（2）醫(yī)療領(lǐng)域（3）航空航天領(lǐng)域（4）文物修復(fù)和文化保護(hù)（6）顏色多樣3D打印技術(shù)02多頭噴射（MJP）技術(shù)01數(shù)字光處理（DLP)技術(shù)03多材料3D打印技術(shù)043D生物打印技術(shù)數(shù)字光處理（DLP)技術(shù)01DigitalLightProcessing(DLP)technology工藝原理及特點(diǎn)

DLP（DigitalLightProcessing）技術(shù)是一種高級(jí)數(shù)字化影像處理技術(shù)，透過(guò)數(shù)字光源將影像逐層投射并固化在液態(tài)光敏樹(shù)脂上，最終形成圖像。數(shù)字光處理（DLP)技術(shù)的工藝原理及特點(diǎn)TheProcessPrincipleandCharacteristicsofDigitalLightProcessing(DLP)Technology工藝原理首先，通過(guò)CAD設(shè)計(jì)創(chuàng)建三維模型，并利用切片程序?qū)δＰ瓦M(jìn)行分層，從而設(shè)計(jì)出每一層的照射形狀，精確控制光源和升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。然后，激光器根據(jù)各層的形狀發(fā)出光斑，使得相應(yīng)的樹(shù)脂層固化。數(shù)字光處理（DLP)技術(shù)的工藝原理及特點(diǎn)ThePro