3D列印技術與套用

《3D列印技術與套用》是2017年9月機械工業出版社出版的圖書，作者是阿米特·班德亞帕德耶（Amit Bandyopadhyay）、薩斯米塔·博斯（Susmita Bose）。

基本介紹

• 書名：3D列印技術與套用
• 作者：阿米特·班德亞帕德耶（Amit Bandyopadhyay）、薩斯米塔·博斯（Susmita Bose）
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2017-09

內容簡介

本書系統全面地闡述了目前3D列印技術的發展情況及其具體套用，主要涵蓋了聚合物、複合材料、金屬、陶瓷、生物材料等方面的最新技術，以及其在工業、航空、電子、材料、醫學和教育等領域的套用。結構層次分明，內容詳實豐富。希望讀者能夠通過本書了解和學習到一些有助於自己學習、研究和工作的3D列印知識，同時希望通過本書提供的一些實例給讀者帶來思路上的創新啟發。

本書可供從事3D列印的工程技術人員、科研人員、高等院校相關專業的師生及廣大的創客和3D列印愛好者參考。

作品目錄

編著者

主編簡介

譯者序

前言

第1章　3D列印與工程全球化1

1.1　引言1

1.2　3D列印的歷史2

1.2.1　3D列印的開始2

1.2.2　其他3D列印技術的發展2

1.2.3　從原型製作到3D列印零件3

1.2.4　3D列印的影響5

1.3　當前製造業面臨的難題5

1.3.1　集中式和基於預測的製造中存在的問題5

1.3.2　通用化設計:消費者僅對符合其要求的產品滿意6

1.4　3D列印:無法比擬的工藝典範7

1.4.1　3D列印技術的現狀及其概念7

1.4.2　3D列印技術的優點:隨心所欲地設計7

1.4.3　3D列印技術的優點:在製造業中的多功能性8

1.4.4　3D列印技術的優點:可增強材料的性能8

1.4.5　3D列印技術已經成為現代製造業的一部分9

1.4.6　從計算機輔助設計到3D列印技術的演變及其對製造業的影響9

1.5　工程全球化與3D列印10

1.5.1　工程從本地化轉化為全球化10

1.5.2　工程師在世界任何地方都可以變得有效和高效11

1.5.3　太空製造不再是一個夢想12

1.6　發展趨勢12

1.6.1　定製產品的按需生產12

1.6.2　允許人們把創造力轉化為現實14

1.6.3　個人3D列印設備:一種標配的家庭設備14

1.6.4　3D列印推進醫療技術並救助生命15

1.7　結語16

參考文獻17

第2章　聚合物和複合材料的3D列印20

2.1　引言20

2.2　高強度熱塑性塑膠和纖維增強熱塑性塑膠的3D列印技術24

2.3　高強度熱固性塑膠和短切纖維增強複合材料的3D列印技術28

2.4　可用於納米複合材料的3D列印工藝32

2.5　連續纖維增強複合材料的3D列印過程36

2.6　3D列印過程中粘結劑的作用及其選擇46

2.7　特例:3D列印過程中的原位纖維強化56

2.8　當前面臨的挑戰及未來的發展趨勢58

參考文獻59

第3章　金屬的沉積法及固態3D列印技術64

3.1　引言64

3.2　技術現狀66

3.2.1　粉末沉積技術66

3.2.2　熔絲沉積技術73

3.2.3　固態3D列印工藝79

3.2.4　基於電沉積的3D列印技術82

3.3　新興的3D列印技術85

3.3.1　摩擦自由成型製造技術85

3.3.2　混合技術86

3.4　機遇和挑戰87

3.4.1　材料方面87

3.4.2　工藝方面88

3.4.3　設備方面88

3.5　未來的發展方向89

參考文獻90

第4章　基於粉末技術的金屬3D列印技術102

4.1　從快速原型到快速製造102

4.2　基於粉床的3D列印系統的功能描述106

4.3　一般過程111

4.3.1　CAD檔案111

4.3.2　STL轉化為分層檔案112

4.3.3　檔案導入到機器114

4.3.4　構建過程114

4.3.5　後處理115

4.4　雷射參數115

4.5　植入物或生物醫療器械的特殊要求120

4.6　Ti6Al4V122

4.7　多孔結構的標準124

4.8　多孔結構的設計125

4.9　格子結構的設計126

4.9.1　Netfabb軟體設計格子結構126

4.9.2　WithinEnhance軟體設計格子結構128

4.10　工藝過程的影響因素133

4.10.1　曝光134

4.10.2　固化區134

4.10.3　束偏移134

4.10.4　基本曝光類型ChessRotLx136

4.10.5　基本曝光類型Contours136

4.10.6　基本曝光類型SkinCore137

4.10.7　基本曝光類型SLI-HatchLx138

4.10.8　基本曝光類型UpDownStripesAdaptiveLx138

4.10.9　基本曝光類型UpDownStripesAdaptiveRotLx138

4.11　結語140

參考文獻140

第5章　陶瓷的3D列印技術145

5.1　引言145

5.2　陶瓷的立體光刻技術146

5.2.1　立體光刻技術的歷史及方法146

5.2.2　陶瓷懸浮液的穩定性及其流變特性147

5.2.3　陶瓷懸浮液的立體光刻技術148

5.2.4　套用及未來的發展149

5.3　陶瓷的選擇性雷射燒結技術151

5.3.1　選擇性雷射燒結的歷史與方法151

5.3.2　陶瓷的直接選擇性雷射燒結技術152

5.3.3　陶瓷的間接選擇性雷射燒結技術154

5.3.4　套用和未來的發展156

5.4　陶瓷的噴墨3D列印技術157

5.4.1　噴墨3D列印技術的歷史及方法157

5.4.2　噴墨3D列印加工陶瓷159

5.5　陶瓷的熔融沉積成型技術162

5.5.1　陶瓷熔融沉積技術的歷史及方法162

5.5.2　陶瓷熔融沉積加工陶瓷164

5.6　陶瓷的分層實體製造技術166

5.6.1　分層實體製造技術的歷史與方法166

5.6.2　分層實體製造加工陶瓷168

5.7　雷射近淨成型技術TM169

5.7.1　雷射近淨成型技術的歷史與方法169

5.7.2　雷射近淨成型技術加工陶瓷171

5.8　自動注漿成型技術175

5.9　陶瓷3D列印未來的發展趨勢178

5.10　結語180

參考文獻182

第6章　3D列印中的設計問題193

6.1　引言193

6.2　3D列印中的設計與加工概述194

6.2.1　3D列印的設計模型194

6.2.2　3D列印的過程195

6.2.3　3D列印設計197

6.3　機遇與挑戰199

6.3.1　設計準則和設計工具199

6.3.2　多孔零件及格線結構199

6.3.3　多材料零件199

6.3.4　3D列印的質量規範和檢驗200

6.4　結語201

參考文獻201

第7章　生物列印:3D列印在醫學上的套用205

7.1　引言205

7.2　生物列印方法207

7.2.1　噴墨列印207

7.2.2　立體光刻和雙光子聚合208

7.2.3　直接雷射列印209

7.2.4　擠出列印211

7.3　結語218

致謝218

參考文獻218

第8章　多功能列印:將電子產品融入3D列印零件中224

8.1　引言224

8.2　什麼是電子產品?為什麼要將電子產品融入3D列印零件中?226

8.3　電子產品的傳統製備方法227

8.4　列印的電子產品229

8.5　電子產品的直寫技術232

8.6　為什麼直寫技術不能容易地轉換為3D列印233

8.7　在3D零件中生成電子產品的方法分類234

8.7.1　複合晶片內置法(類別1)234

8.7.2　表面直寫法(類別2)238

8.7.3　自由形態多材料3D列印方法(類別3)248

8.8　結語253

參考文獻256

第9章　3D列印的工業實現274

9.1　引言274

9.2　3D列印技術在工業產品中的套用274

9.3　工程熱塑性材料零件的直接製造275

9.4　零件的間接製造279

9.5　金屬零件的直接製造282

9.6　發展前景286

參考文獻287

第10章　航天工業領域的3D列印288

10.1　引言288

10.1.1　低成本系統290

10.1.2　低質量系統294

10.1.3　先進推進系統296

10.1.4　原位資源的利用298

10.2　發展文化認同301

10.2.1　保證安全與質量:3D列印工藝的資格認證302

10.2.2　短期成功的實例:縮短開發時間303

10.2.3　文化灌輸:在3D列印領域培養勞動力304

10.3　結語305

第11章　材料領域的3D列印與創新306

11.1　引言306

11.2　3D列印用複合材料307

11.2.1　金屬基複合材料308

11.2.2　陶瓷基複合材料311

11.2.3　聚合物基複合材料314

11.3　通過3D列印技術製備的納米複合材料結構316

11.3.1　金屬基納米複合材料316

11.3.2　聚合物基納米複合材料318

11.4　功能材料320

11.4.1　功能梯度材料320

11.4.2　儲氫材料323

11.5　設計自由/3D列印可行的設計323

11.5.1　格線結構的設計與開發324

11.5.2　醫學套用的設計創新328

11.5.3　多功能設備333

11.6　結語336

參考文獻337

第12章　3D列印教育348

12.1　引言348

12.2　3D列印在工程教育中的套用349

12.3　一個擴展活動:機器人設計挑戰358

12.4　超越課堂359

12.5　結語360

第13章　個性化植入與3D列印362

13.1　引言362

13.2　臨床套用之路363

13.3　模板軟體:植入物的大小364

13.4　牙科行業:大量私人定製產品的例子365

13.5　與患者匹配的手術導板和骨模型的3D列印366

13.6　常規產品的3D列印367

13.7　個性化植入物的3D列印368

13.8　硬組織替代顱骨重建369

13.9　製造成本:3D列印是一種可行的技術嗎?370

13.10　成像人體解剖學的作用371

13.11　最常見的技術372

13.11.1　計算機斷層掃描372

13.11.2　核磁共振成像372

13.11.3　超音波檢測372

13.11.4　X射線373

13.12　分割373

13.12.1　手動分割373

13.12.2　半自動化分割373

13.12.3　自動化分割373

13.12.4　分割精度374

13.13　軟體374

13.14　CAD轉換成STL375

13.15　亟需的技術375

13.16　展望未來376

第14章　3D列印:扁平化製造的未來378

14.1　簡介378

14.2　從3D列印汽車到空間3D印表機379

14.3　從生物列印到柔性電子系統380

14.4　在製造業中使用3D列印創新:複合材料結構381

14.5　3D列印在修復中的套用382

14.6　3D列印在組織工程和藥物傳遞方面的套用383

14.7　按需生產與批量製造385

14.8　結語386

參考文獻386