新書推薦：
《
韦伯政治著作选
》
售價：NT$
442.0
《
世界园林艺术史：500年经典绘画中的园林全书
》
售價：NT$
2229.0
《
觉醒（百万畅销书《格局》作者何权峰新作，影响数百万人命运的觉醒之书）
》
售價：NT$
223.0
《
金色沼泽：柏林的严谨与叛逆（列城志）
》
售價：NT$
605.0
《
大学问·实践与理论：中国社会经济史与法律史研究
》
售價：NT$
661.0
《
体系模型理论与建模仿真技术
》
售價：NT$
549.0
《
图解服装立体裁剪与板样
》
售價：NT$
330.0
《
香港金融史（1841?2017）
》
售價：NT$
941.0
|
| 編輯推薦： |
|
增材制造技术又简称快速成形技术，是20世纪80年代出现的一种全新概念的制造技术，被认为是20年来制造领域的一次重大创新，是先进制造技术的前沿，涉及机械、材料、计算机、自动化、信息与光学等学科，综合性强。将增材制造技术的概念、相应的设备操作、原型制作及后处理等内容引入大学工科教学，作为对大学生进行现代制造工程技术的重要内容，可使学生对现代机械电子系统的集成性、综合性、交叉性等特点有深刻的感性认识，从而使学生拓宽视野、活跃思想、增强创新意识。
|
| 內容簡介： |
增材制造，也称为3D打印，是现代制造技术的革命性发明。本书对增材制造技术进行了系统、客观、全面、详实地介绍和论述。全书共分10章，分别介绍了增材制造技术的基本问题；增材制造的前处理；光敏材料选择性固化，粉末材料选择性烧结，丝状材料选择性熔覆，薄型材料分层切割等主要的增材制造技术；金属材料的增材制造；增材制造的后处理及技术选择；增材制造技术的应用；增材制造技术发展趋势等内容。
本书可作为高等学校机械、机电、汽车、材料成形及控制、管理工程、计算机等专业的专科和本科学生教材，也可供从事计算机辅助设计与制造、模具设计与制造等工程技术人员参考。
|
| 目錄：
|
第1章概述1
1.1增材制造技术2
1.1.1增材制造技术的含义2
1.1.2增材制造与传统制造方法的区别3
1.1.3增材制造与传统制造方法的关系3
1.2增材制造过程4
1.3增材制造技术发展历史6
1.3.1国外增材制造技术的发展历史6
1.3.2国内增材制造技术的发展历史8
1.4增材制造技术的作用9
1.4.1使设计原型样品化9
1.4.2用于产品的性能测试10
1.4.3用作投标的手段10
1.4.4快速模具制造11
1.4.5增材制造为创新设计释放了巨大的空间11
1.4.63D打印是创新产品开发的利器11
思考与练习12
第2章增材制造的前处理13
2.1三维模型构造的方法13
2.1.1用计算机辅助设计软件构造三维模型14
2.1.2利用反求工程构建三维模型15
2.2三维模型的STL格式化21
2.2.1STL格式文件的规则23
2.2.2STL格式文件的错误和纠错软件24
2.3三维模型的切片处理27
2.3.1成形方向的选择27
2.3.2增材制造中的主要切片方式28
思考与练习30第3章光敏材料选择性固化增材制造31
3.1SLA增材制造的原理和分类31
3.1.1SLA增材制造原理32
3.1.2SLA增材制造分类32
3.2SLA增材制造的基本过程及支撑结构33
3.2.1SLA增材制造的基本过程33
3.2.2SLA增材制造的支撑结构35
3.3SLA增材制造的材料及选择36
3.3.1对SLA增材制造材料的要求36
3.3.2SLA增材制造材料的分类36
3.3.3SLA增材制造材料的选择38
3.4SLA增材制造的优点与缺点38
3.4.1SLA增材制造的优点39
3.4.2SLA增材制造的缺点39
3.5SPS600型增材制造机简介40
思考与练习41
第4章粉末材料选择性烧结增材制造42
4.1SLS增材制造的原理42
4.1.1SLS增材制造成形原理43
4.1.2SLS增材制造烧结机理43
4.1.3激光扫描系统44
4.2SLS增材制造的成形过程44
4.2.1SLS增材制造的烧结44
4.2.2烧结件的后处理46
4.2.3SLS增材制造工艺参数的影响46
4.3SLS增材制造的材料及其选择47
4.3.1SLS增材制造对材料性能的要求47
4.3.2SLS增材制造材料的种类48
4.4SLS增材制造的优缺点49
4.53DP打印技术49
4.5.13DP打印原理49
4.5.23DP打印头50
4.5.3国内常见的3DP打印机50
思考与练习51
第5章丝状材料选择性熔覆增材制造52
5.1FDM增材制造的工作原理和成形过程52
5.1.1FDM增材制造的工作原理52
5.1.2FDM增材制造的成形过程53
5.1.3FDM增材制造装备构成53
5.2FDM增材制造的材料及选择54
5.2.1FDM增材制造对成形材料的要求55
5.2.2FDM增材制造对支撑材料的要求55
5.3FDM增材制造的优点与缺点56
5.4FDM增材制造常用控制软件56
5.5典型FDM增材制造装备简介57
思考与练习59
第6章薄型材料分层切割增材制造60
6.1LOM增材制造的工作原理60
6.2LOM增材制造的工艺参数和后处理62
6.2.1LOM增材制造的工艺参数62
6.2.2LOM增材制造的后处理63
6.2.3易于去除废料的LOM增材制造工艺63
6.3LOM增材制造的材料及选择64
6.3.1纸的性能64
6.3.2热熔胶64
6.3.3涂布工艺65
6.3.4KINERGY公司的纸基卷材65
6.4LOM增材制造的优点与缺点66
6.5其他增材制造技术66
6.5.1掩膜光刻成形技术67
6.5.2弹道微粒制造技术67
6.5.3三维焊接成形技术67
6.5.4数码累积成形技术67
思考与练习68
第7章金属材料的增材制造69
7.1选区激光熔化制造技术70
7.1.1SLM的成形原理70
7.1.2SLM的成形工艺过程71
7.1.3SLM的成形特点73
7.1.4SLM技术的应用及发展趋势74
7.2激光立体成形制造技术74
7.2.1LSF的成形原理74
7.2.2LSF技术的成形工艺过程74
7.2.3LSF的主要特点75
7.2.4LSF技术的应用及发展趋势76
7.3电子束选区溶化制造技术77
7.3.1EBSM成形的原理77
7.3.2EBSM成形工艺77
7.3.3EBSM成形特点78
7.3.4EBSM技术的应用及发展趋势78
7.4电子束熔丝沉积制造技术79
7.4.1EBF3的成形原理79
7.4.2EBF3的成形特点80
7.4.3EBF3技术的应用及发展趋势80
思考与练习81
第8章增材制造的后处理及技术选择82
8.1增材制造的后处理82
8.1.1剥离83
8.1.2修补、打磨和抛光83
8.1.3表面涂覆85
8.2增材制造的精度分析86
8.2.1增材制造精度的概念86
8.2.2零件误差形成机理及影响因素分析88
8.2.3增材制造制件的表面粗糙度92
8.3主要增材制造技术的比较与选用94
8.3.1主要增材制造技术的比较94
8.3.2主要增材制造技术的选用原则97
思考与练习99
第9章增材制造技术的应用100
9.1在模具领域的应用102
9.1.1硅橡胶快速制模103
9.1.2金属电弧喷涂快速制模111
9.1.3金属树脂快速制模116
9.1.4等离子喷涂快速制模120
9.1.5铸造模的快速铸造技术122
9.2在生物医学领域的应用124
9.2.1医学模型快速建造125
9.2.2组织器官代替品制作125
9.2.3脸部修饰与美容126
9.3在航空航天领域的应用126
9.4在艺术设计领域的应用130
9.4.1在产品设计中的应用130
9.4.2在雕刻创作中的应用131
9.4.3在建筑行业中的应用132
9.4.4在影视产业中的应用133
9.5在其他领域的应用133
9.5.1汽车制造领域133
9.5.2考古文物135
9.5.3配件饰品135
9.5.4食品产业136
思考与练习137
第10章增材制造技术发展趋势138
10.1增材制造技术创新需求分析139
10.1.1生产成本过高139
10.1.2可选用的材料十分有限140
10.1.3工艺及装备尚不成熟141
10.1.4数据库、标准认证体系缺乏141
10.1.5商业推广障碍142
10.2发展原则与发展目标143
10.2.1发展原则143
10.2.2发展目标143
10.3增材制造技术的发展方向144
10.3.1着力突破增材制造专用材料144
10.3.2加快提升增材技术水平制造工艺144
10.3.3加速发展增材制造装备及核心器件145
10.3.4建立和完善产业标准体系146
10.3.5大力推进应用示范146
10.4增材制造技术的发展趋势146
思考与练习147
附录A增材制造技术职业技能大赛148
附录B教材中英文缩写对照及注释156
参考文献158
|
| 內容試閱：
|
制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。18世纪中叶开启工业文明以来，世界强国的兴衰史和中华民族的奋斗史一再证明，没有强大的制造业，就没有国家和民族的强盛。打造具有国际竞争力的制造业，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。随着全球市场一体化的发展，制造业的竞争从过去单纯的质量竞争，发展到产品全生命周期的全方位竞争T（及时快速）、Q（高质量）、C（低成本）、S（优质售后服务）缺一不可。制造业既要满足日益变化的用户需要，又要有较强的灵活性。在这种形势下，能够以单件、小批量生产而又不增加产品成本的增材制造和3D打印技术得到了迅猛发展和越来越广泛的应用。增材制造和3D打印技术是20世纪80年代出现的一种全新概念的制造技术，被认为是现代制造技术的革命性发明。李克强总理在《求是》杂志发表的署名文章中写道： 3D打印实现了制造方式从等材、减材到增材的重大转变，改变了传统制造的理念和模式，大幅缩减了产品开发周期与成本，也会推动材料革命，具有重大价值。将增材制造和3D打印技术引入大学工科教学，作为对大学生进行现代制造工程技术培养的重要内容，可使学生对现代机械电子系统的集成性、综合性、交叉性等特点有深刻的感性认识，从而使学生拓宽视野、活跃思想、增强创新意识。本书对增材制造和3D打印技术进行了系统、客观、全面、详实的介绍和论述，在对该技术的工艺、材料、装备、应用等进行详细介绍的同时，也不回避该技术的局限性、发展瓶颈，同样进行了细致的分析和论述。本书的编写具有以下特点。（1） 教材内容与技术发展同步。本书作者紧跟增材制造技术发展趋势，实时更新教材内容，并根据全国上百所用书学校的意见和建议，在作者主编的2001年航空工业出版社出版的《快速成型理论与技术》和2006年清华大学出版社《快速成型与快速模具制造技术》教材基础上修订而成，非常适合师生需要。（2） 教材编写充分吸收近年来教育教学改革的重要成果，以及国家级教学资源库建设成果，内容丰富，适用性强，非常适合教学需要。（3） 以模块化形式组织教材，使教材既保持了知识的完整性，又使各部分内容自成一体，相互独立，可灵活地各取所需，为己所用，因而可适用于不同学制、不同教学形式及生产一线的工程技术人员的需求。（4） 教材内容实用性强，既适合于应用型本科教学需要，又适应于高职高专院校教学需求，同时还可用于从事计算机辅助设计与制造、模具设计与制造等工程技术人员的参考书。本书由河南工学院的国家级教学名师、河南省优秀专家、国家级精品课程主持人、国家级精品资源共享课程主持人杨占尧教授和赵敬云教授担任主编，并由杨占尧教授负责统稿。河南工学院王鹏飞、董二婷、丁海担任副主编。在与本书有关的课题研究过程中得到了河南省科技厅、河南省教育厅、河南工学院给予的大力支持，投入了大量的资金，创造了良好的软硬件环境。本书在编写过程中还得到了清华大学出版社、西安交通大学等单位的专家、教授的指导和帮助，对本书的指导思想和编写内容都提出了宝贵意见。同时，河南筑诚电子科技有限公司的吕益良董事长和李岗礼总裁对本书的编写给予了大力支持，提供了大量宝贵的核心技术参数和尚未公开的设备原型机供参考。此外，在编写过程中参考了有关兄弟院校的部分著作、论文和研究成果，在此向他们一并表示真诚的感谢！由于作者水平有限，加之该技术在快速发展时期，许多问题有待进一步研究和探讨。因此，书中难免有不妥之处，望读者不吝赐教！
编者2017年1月
第3章光敏材料选择性固化增材制造本章重点1. 掌握SLA增材制造的成形原理。2. 了解SLA增材制造的支撑结构。3. 熟悉SLA增材制造成形的优缺点。本章难点1. SLA增材制造的成形原理。2. SLA增材制造的成形过程。目前，比较成熟的增材制造技术和方法已有十余种，其中最典型的有光敏材料选择性固化增材制造（SLA）、粉末材料选择性烧结增材制造（SLS）、薄性材料选择性切割增材制造（LOM）、丝状材料选择性熔覆增材制造（FDM）等几种。尽管这些增材制造技术与装备所采用的结构和采用的原材料有所不同，但都是基于材料分层叠加的成形原理，即用一层层的二维轮廓逐步叠加成三维工件。其差别主要在于二维轮廓制作采用的原材料类型，由原材料构成截面轮廓的方法，以及截面层之间的连接方式。3.1SLA增材制造的原理和分类SLA增材制造技术，又称光固化成形技术或立体光刻成形技术，英文名称为Stereo Lithography Apparatus，简称为SLA或SL，是最早发展起来的增材制造技术。它以光敏树脂为原料，通过计算机控制紫外激光使其凝固成形。这种方法能简捷、全自动地制造出各种加工方法难以制作的复杂立体形态，在加工技术领域中具有划时代的意义。3.1.1SLA增材制造原理SLA增材制造装备由液槽、可升降工作台、激光器、扫描系统和计算机数控系统等组成，如图31所示。其中，液槽中盛满液态光敏聚合物（通常20～200L）。带有许多小孔洞的可升降工作台在步进电动机的驱动下能沿高度Z方向作往复运动。激光器为紫外（UV）激光器，如氦镉（HeCd）激光器、氩离子（Argon）激光器和固态（Solidstate）激光器，其功率一般为10～200mW ，波长为320～370nm（处于中紫外至近紫外波段）。扫描系统为一组定位镜，它能根据控制系统的指令，按照每一截面层轮廓的要求作高速往复摆动，从而使激光器发出的激光束反射并聚焦于液槽中液态光敏聚合物的上表面，并沿此面作XY方向的扫描运动（图32）。在这一层受到紫外激光束照射的部位，液态光敏聚合物快速固化，形成相应的一层固态截面轮廓。一层固化完毕后，工作台下移一个层厚的距离，以使在原固化好的表面再敷上一层新的液态树脂，然后刮刀将黏度较大的树脂液面刮平，进行下一层的扫描加工，同时新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此重复直至整个零件制造完毕，得到一个三维实体原型。图31液态光敏聚合物选择性固化型机的原理图 图32扫描运动3.1.2SLA增材制造分类固化法增材制造按照所用光源的不同有紫外激光成形和普通紫外光成形两类，二者的区别是光波的长度不同。对于紫外激光，可由氦镉激光器产生，波长为325nm；也可以由氩离子激光器产生，波长为365nm；由低压汞灯产生的光，有多种频谱，其中波长为254nm的光谱可以用来固化成形。采用的光源不同，对树脂的要求不同，树脂的组成不同，将表现出不同的吸收峰。目前这三种波长的紫外光在光固化成形中都有应用。利用此两类光源的都属光固化成形，但是，成形的机理不尽相同，前者通过激光束扫描树脂液面使其固化，尤以立体印刷（有的称为立体光刻，英文为SLA）为代表；后者是利用紫外光照射液态树脂液面使其固化的，以实体成形SGC（Solid Ground Curing）为代表，确切地说二者的区别是一次固化的单元不同，前者为点线单元，需对层轮廓进行扫描，而后者为面单元，无须扫描，但是二者都是基于层层堆积而形成三维实体模型的。利用激光扫描固化的成形，根据扫描方式的不同，又分为振镜扫描法和XY坐标扫描法。从原理上讲，SLA和SGC方法各有优缺点，参见表31。表31几种光固化法的特点对比固化方法SLAXY PlotterSGC光路特点需要动态聚焦镜不需要动态聚焦镜光路简单扫描速度视树脂性能可以很快受到限制层固化效率中等最慢最快利用激光光束进行固化成形的方法又有振镜扫描式和XY坐标扫描式。坐标扫描式是通过XY数控台带动反射镜或光导纤维束在树脂液面进行扫描，扫描的速度由工作台移动的速度决定，因此由于受到机械惯量的限制扫描速度不可能达到很高，特别对于大尺寸规格的设备，更是如此，并且运动的精度也很难保证，同时结构尺寸也将极其庞大。而振镜扫描式是通过两块正交布置的检流计振镜的协调摆动实现激光束的二维扫描，摆动的频率可以很高，摆动角度为20的范围，只要增大扫描半径，就可增大扫描的范围。当然，其最大的缺点是非平场扫描，不过有相应配套的动态聚焦镜，而且还有三轴联动的控制器，使用起来还是很方便的。3.2SLA增材制造的基本过程及支撑结构SLA增材制造包括CAD模型的建立，制造数据的处理，SLA模型的获取，后处理等过程，本节主要叙述SLA增材制造过程中SLA模型获取，以及SLA模型获取中必须采用支撑结构的特点。3.2.1SLA增材制造的基本过程激光固化（下文简称光固化）增材制造的过程可以分为下述四个阶段，如图33所示。图33激光固化增材制造基本过程1. 制造数据的获取由于光固化增材制造技术是基于层堆积概念的，所以，层层制造之前必须获得每一层片的信息，将CAD模型数据转换成增材制造装备需要的各种数据。通常是将CAD模型沿某一方向分层切片（Slice），从而得到一组薄片信息，包括每一薄片的轮廓信息和实体信息。目前的分层处理需要先对CAD模型作近似处理（Tessellation），转换成标准的STL文件格式，然后再进行分层。商用的CAD软件都配备了STL文件接口，CAD模型可以直接转换成STL文件格式。2. 层准备层准备过程是指在获取了制造数据以后，在进行层层堆积成形时，扫描前每一待固化层液态树脂的准备。由于这种层堆积成形的工艺特点，必须保证每一薄层的精度，才能保证层层堆积后整个模型的精度。层准备通常是通过涂层系统（Recoating System）来完成的。层准备有两项要求，一是准备好待固化的一薄层树脂；二是要求保证液面位置的稳定性和液面的平整性。当一薄层固化完后，为满足第二项的要求，这一薄层必须下降一层厚的距离，然后在其表面涂上一层待固化的树脂（Recoating），且维持树脂的液面处在焦点平面不变或在允许的范围内变动，这是因为激光束光斑的大小直接影响到单层的精度及树脂的固化特性，所以必须保证扫描区域内各点光斑的大小不变，同激光束经过一套光学系统聚焦后，焦程就是确定了的。为此，保证光斑大小不变的措施是，使树脂液面处于焦点平面，保证焦点平面内扫描区域各点焦程不变。但是由于用双振镜实现平场扫描时，原理上存在焦程误差，所以必须使用动态聚焦镜来补偿这一误差。焦点平面是指当激光光束垂直照射树脂液面时，光束焦点所在的水平面。在层准备过程中，由于树脂本身的黏性，表面张力的作用以及树脂固化过程中的体积收缩，完成涂层并维持液面不动，并非易事。3. 层固化层固化是指在层准备好以后，用一定波长的紫外激光按分层所获得的层片信息，以一定的顺序照射树脂液面使其固化为一个薄层的过程。单层固化是堆积成形的基础，也是关键的一步。因此，首先需提供具有一定形状和大小的激光束光斑，然后实现光斑沿液面的扫描。振镜扫描法通过数控的两面振镜反射激光束使其在树脂液面按要求进行扫描，包括轮廓扫描和内部填充扫描，从而实现一个薄层的固化。4. 层层堆积层层堆积实际上是前两步层准备与固化的不断重复。在单层扫描固化过程中，除了使本层树脂固化外，还必须通过扫描参数及层厚的精确控制，使当前层与已固化的前一层牢固地粘结在一起，即完成层层的堆积，层层堆积与层固化是一个统一的过程。5. 后处理后处理是指整个零件成形完后对零件进行的辅助处理工艺，包括零件的取出、清洗、去除支撑、磨光、表面喷涂以及后固化等再处理过程。有些成形设备需对零件进行二次固化，常称为后固化（Post Curing）。其原因是树脂的固化性能以及采用不同的扫描工艺，使得成形过程中零件实体内部的树脂没有完全固化（表现为零件较软），还需要将整个零件放置在专门的后固化装置（Post Curing Apparatus，PCA）中进行紫外光照射，以使残留的液态树脂全部固化，这一过程并非必须，视树脂的性能及工艺而定。SLA增材制造过程如图34所示。图34SLA增材制造过程简图3.2.2SLA增材制造的支撑结构在SLA成形过程中，由于未被激光束照射部分的材料仍为液态，它不能使制件截面上的孤立轮廓和悬臂轮廓定位；零件的底面以及一定角度下的倾斜面在制作过程中均会发生较大的变形。为了确保制件的每一部分可靠固定同时减少制件的翘曲变形，仅靠调整制作参数远不能达到目的，必须设计并在加工中制作一些柱状或筋状的支撑结构。根据零件不同的表面特征和支撑的不同作用在制作过程中应设计不同的支撑结构形式，目前在SLA中经常使用的有以下几种形式的支撑。1. 角板式支撑角板式支撑的结构形式如图35（a）所示，角板式支撑主要用来支撑悬臂结构部分，角板的一个臂和垂直面连接，一个臂和悬臂部分连接为悬臂面在制作过程中提供支撑，同时也可以约束悬臂部分上翘变形。2. 投射特征边式支撑投射特征边式支撑的结构如图35（b）所示。投射特征边式支撑用来对那些角板支撑不能达到的悬臂结构提供支撑，一般和壁板结构支撑结合使用。这种结构的支撑是用来支撑零件某些结构的边，以防止这些特征的变形和翘曲。3. 单壁板式支撑单壁板式支撑的结构如图35（c）所示。这种支撑结构主要是针对那些长条结构特征设计的，其主柱是沿着零件结构特征的中心线，或边的投射线，其次柱主要是为了加强支撑的稳定性。单壁板式支撑结构在悬吊边结构成形中得到了很好的应用。4. 壁板式支撑壁板式支撑结构如图35（d）所示。这种结构的支撑是一些十字交叉的壁结构，它主要是为大的支撑区域提供内部支撑，它和这些区域的投射边结构相连接，以提供稳定的支
|
|
購物車/收銀台(
0
) | 在線留言板
| 付款方式
| 聯絡我們
| 運費計算
| 幫助中心 |
加入書簽
HOME
新書上架
