3D打印技术的应用毕业论文

书目 第一部分 引言 其次部分 3D打印技术的介绍 2.1，3D打印系统的工作原理和制造工艺 2.2，3D打印制造的优点 第三部分 3D打印技术的应用 3.1 3D打印制造在模具制造中的应用 3.2 3D打印技术在医学中的应用 第四部分 结束语 参考文献 3D打印技术的应用 摘要 本文介绍了3D打印技术的基本原理及其制造流程。通过一些实例说明白3D打印的应用，主要是说明在机械制造方面的应用和医学方面的应用。 The using of 3D PRINTING technology Abstract In this paper, it describes the theory of 3D打印 and the manufacture process. Some examples are used to make you know the using of 3D打印 technology in machine manufacture and in medicine. 第一部分 引言 3D打印（3D PRINTING ）即3D打印技术，又3D打印制造是20世纪80年头才兴起的一门新兴的技术，是21世纪制造业最具影响的技术之一。随着计算机与网络技术的发展，信息高速马路加快了科技传播的速度，产品的生命周期越来越短，企业之间的竞争不再只是质量和成本上的竞争，而更重要的是产品上市时间的竞争。因此，通过计算机仿真和3D打印增加产品的信息量，以便更快的完成设计及其制造过程，将产品设计和制造过程的时间周期尽量缩短，防止投产后发觉问题造成不行挽回的损失。 3D打印技术是由CAD模型干脆驱动的快速制造困难形态的三维实体的技术总称。简洁的讲，3D打印制造技术就是快速制造新产品首版样件的技术，它可以在没有任何刀具、模具及工装夹具的状况下，快速干脆的实现零件的单件生产。该技术突破了制造业的传统模式，特殊适合于新产品的开发、单件或少批量产品试制等。它是机械工程、计算机CAD、电子技术、数控技术、激光 技术、材料科学等多学科相互渗透与交叉的产物。它可快速，精确地将设计思想转变为具有确定功能的原型或零件，以便进行快速评估，修改及功能测试，从而大大缩短产品的研制周期，削减开发费用，加快新产品推向市场的进程。 自从美国3D公司在1987年推出世界上第一台商用快速原形制造设备以来，快速原形技术快速发展。投入的探讨经费大幅增加，技术成果丰硕。原形化系统产品的销量高速增长。在这方面美国，日本始终处于领先地位，我国在这方面起步较晚，但是奋起直追，开展探讨并取得确定成果，国内也有些成熟的产品问世，他们正在各种生产领域上发挥着作用。 其次部分 3D打印技术的介绍 2.13D打印系统的工作原理和制造工艺 3D打印技术是一种逐层制造技术，它采纳离散/积累成型原理，其过程是先得到所需零件的计算机三维曲面或实体模型；然后依据工艺要求，将其按确定厚度进行分层，将原来的三维模型变成二维平面信息，即离散过程；再将分层后的数据进行确定的处理，加入加工参数，产生数控代码；在微机限制下，数控系统以平面加工方式，有序地连续加工出每个薄层，并使它们自动粘接而成型，从而制造出所需产品的实物样件或成品，这就是材料的积累过程。已知自由曲面CAD模型，假如运用传统的方法和数控机床进行加工，那么困难的自由曲面，成本高，效率低。近年来，3D打印即广泛的被运用于工业生产中。各种3D打印技术的过程都包括CAD模型建立、生成STL文件格式、3D打印制作、模型分层切片和后置处理五个步骤，其制造过程如图1所示。 生成STL 文件格式 3D打印制造过程 产品CAD模 型 产品后置 处 理 将模型分层切片 图1 3D打印技术的制造过程 1）利用激光固化树脂材料的光造型法（Stereolithography）。光造型装置始终以美国3DSYSTEMS公司的ＳＬＡ型产品独占鳌头,并形成垄断市场。其工作原理如图2所示。由激光器发出的紫外光,经光学系统汇合成一支细光束,该光束在计算机限制下,有选择的扫描液体光敏树脂表面,利用光敏树脂遇紫外光凝固的机理,一层一层固化光敏树脂,每固化一层后,工作台下降一精确距离,并按新一层表面几何信息使激光扫描器对液面进行扫描,使新一层树脂固化并紧紧粘在前一层已固化的树脂上,如此反复,直至制作生成零件实体模型。激光立体造型制造精度目前可达0.1ｍｍ,主要用作为产品供应样品和试验模型。此外,日本的帝人制机开发的SOLI可干脆制作注射成型模具和真空注塑模具。 图2 激光固化树脂法的原理图 2）纸张叠层造型法。纸张叠层造型法目前以HELISYS公司开发的LOM装置应用最广。该装置采纳专用滚筒纸,由加热辊筒使纸张加热联接,然后用激光将纸切断,待加热辊筒自动离开后,再由激光将纸张裁切成层面要求形态,如图3所示。 图3 纸张叠层造型法原理图 3）熔融造型法熔融造型法（FDM）。以美国STRATASYS公司开发的产品FDMFUSED DEPOSITION MODELLING应用最为广泛。工作时,干脆由计算机限制喷头挤出热塑材料并依据层面几何信息逐层由下而上制作出实体模型。ＦＤＭ技术的最大特点是速度快一般模型仅需几小时即可成型、无污染,在原型开发和精铸蜡模等方面得到广泛应用。 FDM生产可选成型材料种类较多，原材料费用低，因而的到广泛的应用。但是FDM也有其固有的缺点。精度低，热融制造中很难限制精度，难以制造结构困难的构件，且材料的制造是处于熔点旁边，因而构件的强度小，也不适合制造大型的制件，这些特点都限制了FDM的应用范围。 4）热可塑造型法（SLS）。以DTM公司开发的选择性激光烧结即SLSSELECTIVE LASER SINTERING应用较多。该方法是用ＣＯ2激光熔融烧结树脂粉末的方式制作样件。工作时,由ＣＯ2激光器发出的光束在计算机限制下,依据几何形体各层横截面的几何信息对材料粉末进行扫描,激光扫描处粉末熔化并凝固在一起。然后,铺上一层新粉末,再用激光扫描烧结,如此反复,直至制成所需样件。如图3所示。 2.23D打印制造的优点 3D打印技术的加工特点3D打印技术突破了“毛坯→切削→加工品”传统的零件加工模式,开创了不用刀具制作零件的先河,是一种利用的薄层叠加的加工方法。与传统的切削加工方法相比,3D打印加工至少具有以下优点 1可快速制造出具有自由曲面和更为困难形态的零件,如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，这些利用传统工艺很难加工的,从而大大降低了新产品的开发成本和开发周期。在时间尤其重要的今日，它可以为企业节约大量的研发时间。 2它属于非接触加工,不须要切削加工所必需的刀具和夹具,无刀具磨损和切削力影响。只须要一套特定的设备，工序简洁，没有传统加工的烦琐的工序。