3D打印和增材制造的原理及应用 第4版PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 增材制造的发展 1

1.2 增材制造的基本原理 3

1.2.1 输入 4

1.2.2 方法 4

1.2.3 材料 4

1.2.4 应用 4

1.3 增材制造系统的分类 4

1.3.1 液态材料 5

1.3.2 固态材料 5

1.3.3 粉末材料 5

1.4 增材制造的优点 6

1.4.1 直接优点 6

1.4.2 间接优点 8

1.5 增材制造的相关标准 9

1.6 常用术语 10

参考文献 10

习题 11

第2章 增材制造的过程链 13

2.1 基本制造过程 13

2.2 工艺链 13

2.3 3D建模 14

2.4 数据转换及传输 15

2.5 检测及准备 16

2.6 打印 17

2.7 后期处理 17

参考文献 18

习题 19

第3章 液态基材的增材制造系统 20

3.1 3D Systems公司的立体光刻设备（SLA） 20

3.1.1 公司简介 20

3.1.2 公司产品 20

3.1.3 制造过程 25

3.1.4 制造原理 25

3.1.5 优点与缺点 28

3.1.6 应用 29

3.1.7 举例 29

3.1.8 研究与发展 31

3.2 Stratasys公司的PolyJet系统设备 31

3.2.1 公司简介 31

3.2.2 打印制造过程 34

3.2.3 制造原理 35

3.2.4 优点与缺点 35

3.2.5 应用 36

3.2.6 举例 37

3.2.7 研究与发展 37

3.3 3D Systems公司的多点喷射打印（MJP）系统 37

3.3.1 简介 37

3.3.2 公司产品 38

3.3.3 制造过程 42

3.3.4 制造原理 43

3.3.5 优点与缺点 43

3.3.6 应用 43

3.3.7 举例 44

3.3.8 研究与发展 45

3.4 Envision TEC公司的Perafctory R产品 45

3.4.1 公司简介 45

3.4.2 公司产品 45

3.4.3 制造过程 47

3.4.4 制造原理 48

3.4.5 优点与缺点 49

3.4.6 应用 50

3.4.7 研究与发展 50

3.5 CMET公司的固体紫外激光打印机 50

3.5.1 公司简介 50

3.5.2 公司产品 51

3.5.3 打印制造过程 52

3.5.4 制造原理 53

3.5.5 应用 53

3.5.6 研究与发展 53

3.6 EnvisionTEC公司的生物打印机——Bioplotter 54

3.6.1 公司简介 54

3.6.2 公司产品 54

3.6.3 打印制造过程 55

3.6.4 制造原理 56

3.6.5 优点与缺点 57

3.6.6 应用 57

3.6.7 研究与发展 57

3.7 RegenHU公司的3D生物打印机 58

3.7.1 公司简介 58

3.7.2 公司产品 58

3.7.3 制造过程 58

3.7.4 制造原理 59

3.7.5 材料 59

3.7.6 优点与缺点 60

3.7.7 应用 60

3.7.8 研究与发展 61

3.8 快速冷冻成型技术（RFP） 61

3.8.1 公司简介 61

3.8.2 目标 61

3.8.3 打印制造过程 61

3.8.4 制造原理 63

3.8.5 优点与缺点 63

3.8.6 潜在应用 64

3.9 其他液态基材增材制造系统 66

3.9.1 双光束激光 67

3.9.2 Cubital公司的固态平台固化（SGC） 68

3.9.3 Teijin Seiki公司的Soliform系统 71

3.9.4 Meiko RPS公司的增材制造系统在珠宝行业的应用 75

3.9.5 其他 80

参考文献 81

习题 83

第4章 固态基材的增材制造系统 84

4.1 Stratasys公司的熔融沉积成型（FDM） 84

4.1.1 公司简介 84

4.1.2 公司产品 84

4.1.3 制造过程 89

4.1.4 制造原理 89

4.1.5 优点及缺点 90

4.1.6 应用 91

4.1.7 举例 91

4.1.8 研究与发展 92

4.2 Solidscape公司的Benchtop系统 92

4.2.1 公司简介 92

4.2.2 公司产品 93

4.2.3 制造过程 94

4.2.4 制造原理 94

4.2.5 优点与缺点 95

4.2.6 应用 95

4.2.7 举例 95

4.3 Mcor科技公司的选区沉积分层（SDL）系统 96

4.3.1 公司简介 96

4.3.2 公司产品 96

4.3.3 制造过程 98

4.3.4 制造原理 98

4.3.5 优点与缺点 98

4.3.6 应用 99

4.3.7 举例 99

4.3.8 研究与发展 100

4.4 Cubic科技公司的分层实体制造（LOM）系统 100

4.4.1 公司简介 100

4.4.2 公司产品 100

4.4.3 制造过程 101

4.4.4 制造原理 104

4.4.5 优点与缺点 104

4.4.6 应用 106

4.5 超声固化（UC） 106

4.5.1 制造原理 107

4.5.2 过程参数 107

4.5.3 应用 108

4.6 其他固体基材的增材制造系统 108

4.6.1 Solidismension公司的塑料膜叠层（PSL） 108

4.6.2 Kira的纸层压技术（PLT） 111

4.6.3 CAM-LEM公司的CL100 115

4.6.4 Ennex公司的Offset Fabbers 117

4.6.5 约束沉积制造（SDM） 119

参考文献 122

习题 124

第5章 粉末基材的增材制造系统 125

5.1 3D Systems公司的选区激光烧结（SLS） 125

5.1.1 公司简介 125

5.1.2 公司产品 125

5.1.3 制造过程 127

5.1.4 制造原理 130

5.1.5 优点与缺点 131

5.1.6 应用 131

5.1.7 举例 132

5.1.8 研发 134

5.2 3D Systems公司的彩色喷墨打印（CJP）技术 134

5.2.1 公司简介 134

5.2.2 公司产品 135

5.2.3 打印过程 137

5.2.4 原理 138

5.2.5 优点与缺点 139

5.2.6 应用 139

5.2.7 实例 140

5.2.8 研发 141

5.3 EOS公司的EOSINT设备 141

5.3.1 公司简介 141

5.3.2 公司产品 141

5.3.3 打印工艺过程 146

5.3.4 原理 147

5.3.5 优点与缺点 147

5.3.6 应用 147

5.3.7 实例 148

5.3.8 研发 148

5.4 Optomec公司的激光工程近净成型（LENS）和气溶胶喷射系统 149

5.4.1 公司简介 149

5.4.2 公司产品 149

5.4.3 Aerosol Jet设备 153

5.4.4 研发 156

5.5 Arcam公司的电子束熔化（EBM）技术 157

5.5.1 公司简介 157

5.5.2 公司产品 157

5.5.3 步骤 158

5.5.4 原理 158

5.5.5 优点与缺点 158

5.5.6 应用 159

5.5.7 实例 159

5.5.8 研究与发展 160

5.6 Concept Laser公司的Laser CUSING系列成型系统 160

5.6.1 公司简介 160

5.6.2 公司产品 160

5.6.3 成型过程 163

5.6.4 成型原理 164

5.6.5 优点与缺点 164

5.6.6 应用 165

5.6.7 实例 165

5.7 SLM Solution公司的选区激光熔化（SLM）系列成型系统 167

5.7.1 公司简介 167

5.7.2 公司产品 167

5.7.3 成型过程 169

5.7.4 优点与缺点 169

5.7.5 应用 170

5.7.6 应用实例 170

5.8 3D Systems公司的Phenix PXTM系列成型系统 172

5.8.1 公司简介 172

5.8.2 公司产品 172

5.8.3 成型过程 173

5.8.4 成型原理 174

5.8.5 优势与缺点 174

5.8.6 研究与发展 174

5.9 3D-Micromac股份公司的激光构建系统 175

5.9.1 公司简介 175

5.9.2 公司产品 175

5.9.3 生产过程 176

5.9.4 应用 176

5.9.5 优势与缺点 176

5.9.6 研究与发展 177

5.10 ExOne公司的数字化零件成型（DPM） 177

5.10.1 公司简介 177

5.10.2 公司产品 177

5.10.3 成型过程 179

5.10.4 成型原理 179

5.10.5 优点与缺点 179

5.10.6 应用 180

5.10.7 案例 180

5.10.8 研发 180

5.11 Voxeliet股份公司的VX系统 180

5.11.1 公司简介 180

5.11.2 公司产品 181

5.11.3 成型过程 182

5.11.4 原理 183

5.11.5 优点与缺点 183

5.11.6 应用 183

5.11.7 研发 183

5.12 其他粉末增材制造系统 183

5.12.1 Soligen公司的直接生产铸件模具打印机 183

5.12.2 多相喷射固化（MJS） 185

5.12.3 AeroMet公司的asform技术 187

参考文献 188

习题 192

第6章 增材制造数据格式 193

6.1 STL文件格式 193

6.2 STL文件存在的问题 194

6.2.1 面片缺损或缺口 195

6.2.2 面片退化 195

6.2.3 面片重叠 196

6.2.4 非流形条件 196

6.3 建立有效曲面细分模型和无效曲面细分模型产生的后果 197

6.3.1 有效曲面细分模型 197

6.3.2 无效曲面细分模型 198

6.4 STL文件的修复 198

6.4.1 一般方案 198

6.4.2 解决“面片缺损”问题 199

6.4.3 特殊算法 207

6.4.4 性能评估 214

6.5 其他转换格式 217

6.5.1 IGES（初始图形交换格式）文件 217

6.5.2 HP/GL（惠普图形语言）文件 217

6.5.3 CT数据 218

6.6 增材制造对象的表示标准 218

6.6.1 增材制造文件格式（AMF） 218

6.6.2 其他增材制造标准 221

参考文献 222

习题 223

第7章 应用与实例 225

7.1 增材制造的应用与材料之间的关系 225

7.2 加工工序 226

7.2.1 切割工艺 226

7.2.2 喷砂和抛光 227

7.2.3 涂膜 227

7.2.4 着色 227

7.3 设计领域应用 227

7.3.1 CAD模型确定 227

7.3.2 实体的可视化 227

7.3.3 概念产品的试验 228

7.3.4 市场和商业上的应用 228

7.4 工程分析和规划领域中的应用 228

7.4.1 缩放比例 228

7.4.2 样式和配合 229

7.4.3 流体分析 229

7.4.4 应力分析 229

7.4.5 “Mock-Up”零件 229

7.4.6 预生产零件 229

7.4.7 诊断和外科手术规划 230

7.4.8 假体和种植体的设计和制造 230

7.5 制造和模具领域中的应用 230

7.5.1 直接制造软质模具 231

7.5.2 间接制造软质模具 232

7.5.3 直接制造硬质模具 237

7.5.4 间接制造硬质模具 238

7.6 航空工业 239

7.6.1 成型和测试 240

7.6.2 通用电气公司（GE）和欧洲航空防务公司（EADS）使用3D打印高性能轻量化的航空零部件 240

7.6.3 产品 241

7.6.4 喷射发动机制造 241

7.7 汽车制造业 242

7.7.1 多材质、高速度的增材制造 242

7.7.2 直接数字化生产 243

7.7.3 更加有创新性和更快速的原型 243

7.7.4 世界第一辆由3D打印技术制造的节能原型车体 243

7.8 珠宝工业 245

7.9 钱币工业 245

7.10 餐具行业 247

7.11 地理信息系统的应用 248

7.11.1 3D实体地图 249

7.11.2 3D模型表示土地的价值 249

7.11.3 3D模型表示人口密集度 249

7.12 艺术和建筑模型 249

7.12.1 建筑模型 249

7.12.2 艺术 250

7.13 建筑结构行业 251

7.14 时装和纺织业 252

7.15 武器装备行业 254

7.16 乐器行业 256

7.17 食品行业 257

7.18 电影行业 259

参考文献 260

习题 265

第8章 医药和生物工程应用 266

8.1 规划和模拟复杂手术 266

8.1.1 颅骨缺损颅骨修补术 266

8.1.2 面部骨骼先天畸形 267

8.1.3 重建面部美容 267

8.1.4 连体婴儿分离 268

8.1.5 颚部肿瘤 269

8.1.6 脑癌 270

8.1.7 牙科精密方案 270

8.1.8 生物模型设计辅助脊柱手术 271

8.2 定制植入物和假肢 271

8.2.1 颅骨植入 272

8.2.2 髋关节植入 272

8.2.3 膝关节植入物 273

8.2.4 间椎垫片 273

8.2.5 颊咽支架 274

8.2.6 定制气管支气管支架 275

8.2.7 闭孔假体肿瘤学患者 276

8.2.8 组织工程支架 276

8.3 医疗器械的设计和生产 278

8.3.1 活组织检查探针外壳 278

8.3.2 药物输送设备 278

8.3.3 烧伤患者的面具 279

8.3.4 功能原型帮助证明设计价值 280

8.4 法医学和人类学 280

8.4.1 木乃伊复原 280

8.4.2 官蓝 281

8.4.3 河边的女子 281

8.5 生物分子可视化 282

8.5.1 生物分子模型用于教育目的 282

8.5.2 用3DP模拟蛋白质间的交互研究 283

8.6 仿生耳 283

8.7 牙科 284

8.7.1 加快牙冠和牙桥的生产 284

8.7.2 3D打印定制的牙刷 285

8.7.3 数字化牙科和正畸 285

参考文献 286

习题 291

第9章 测试标准及增材制造的未来 292

9.1 加工服务站 292

9.2 通过标准化测试进行技术评估 293

9.2.1 标准化 293

9.2.2 标准化方法 293

9.2.3 案例分析 295

9.2.4 其他标准化模型案例的研究 301

9.3 工业增长 303

9.3.1 增材制造的工业增长 303

9.4 未来趋势 304

9.4.1 低成本的办公室内桌面型3D打印机 305

9.4.2 金属机的增材制造公司的兴盛 305

9.4.3 快速制造和快速模具 306

9.4.4 大规模个性化的增材制造 307

9.4.5 个性化3D打印和DIY 307

9.4.6 生物医疗工程应用 307

9.4.7 增材制造在建筑领域应用的不断增加 308

9.4.8 其他方面 308

参考文献 309

习题 313

附录 314

附录1 增材制造企业一览 314

附录2 本书配套多媒体 319

附录3 多媒体使用指南 320