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科普 | 你的生活正在被3D打印技术包围,但你知道3D打印是什么吗?
作者:    发布于:2019-03-15 08:44:12    文字:【】【】【
摘要:科普 | 你的生活正在被3D打印技术包围,但你知道3D打印是什么吗?

科普 | 你的生活正在被3D打印技术包围,但你知道3D打印是什么吗?

聊聊 - 3D打印技术
聊聊 - 3D打印技术

“中国制造2025”提出通过三个十年的“三步走”战略,使中国制造综合实力进入世界强国前列。近三十年来,3D打印(增材制造)技术是欧美日等高端工业产品开发、试制、定型的重要支撑技术,也是中国制造业创新、重点行业转型升级的重大共性需求技术。
新的增材原理、新材料的研发、设备创新、标准建设、工程应用,必然引起各国“产学研投”界的高度关注。
图片源于网络
3D打印是一种采用数字驱动方式将材料逐层堆积成形的先进制造技术。它将传统的多维制造降为二维制造,突破了传统制造方法的约束和限制,能将不同材料自由制造成空心结构、多孔结构、网格结构及功能梯度结构等,从根本上改变了设计思路,即将面向工艺制造的传统设计变为面向性能最优的设计。
3D打印突破了传统制造技术对零部件材料、形状、尺度、功能等的制约,几乎可制造任意复杂的结构,可覆盖全彩色、异质、功能梯度材料,可跨越宏观、介观、微观、原子等多尺度,可整体成形甚至取消装配。
图片源于网络
3D打印是一项集机械、计算机、数控、材料等多学科于一体的,新的数字化先进制造技术,应用该技术可以成形任意复杂结构。
其制造材料涵盖了金属、非金属、陶瓷、复合材料和超材料等,并正在从3D打印向4D、5D打印方向发展,尺度上已实现8 m构件制造并向微纳制造发展,制造地点也由地表制造向星际、太空制造发展。
这些进展促进了现代设计理念的变革,而智能技术的融入又会促成新的发展。3D打印应用领域非常广泛,在航空、航天、航海、潜海、交通装备、生物医疗、康复产业、文化创意、创新教育等领域都有非常诱人的前景。
图片源于网络
中国高度重视3D打印技术及其产业的发展,通过国家基金项目、攻关项目、研发计划项目支持3D打印技术的研发推广,经过二十多年培养了一批老中青结合、具有国际化视野的科研人才,国际合作广泛深入,国际交流硕果累累。
作为“中国制造2025”的发展重点,3D打印在近几年取得了蓬勃发展,围绕重大需求形成了不同行业的示范应用。通过政策引导,在社会各界共同努力下,3D打印关键技术不断突破,装备性能显著提升,应用领域日益拓展,技术生态和产业体系初步形成;涌现出一批具有一定竞争力的骨干企业,形成了若干产业集聚区,整个产业呈现快速发展局面。
华中科技大学出版社紧跟时代潮流,瞄准3D打印科学技术前沿,组织策划了本套“3D打印前沿技术丛书”,并且,其中多部将与爱思唯尔(Elsevier)出版社一起,向全球联合出版发行英文版。本套丛书内容聚焦前沿、关注应用、涉猎广泛,不同领域专家、学者从不同视野展示学术观点,实现了多学科交叉融合。
本套丛书采用开放选题模式,聚焦3D打印技术前沿及其应用的多个领域,如航空航天、工艺装备、生物医疗、创新设计等领域。本套丛书不仅可以成为我国有关领域专家、学者学术交流与合作的平台,也是我国科技人员展示研究成果的国际平台。
3D打印正在各行业中发挥作用,极大地拓展了产品的创意与创新空间,优化了产品的性能;大幅降低了产品的研发成本,缩短了研发周期,极大地增强了工艺实现能力。因此,3D打印未来将对各行业产生深远的影响。为此,“中国制造2025”、德国“工业4.0”、美国“增材制造路线图”,以及“欧洲增材制造战略”等都视3D打印为未来制造业发展战略的核心。
《光固化3D打印技术》
王永信,宗学文 编著
内容简介:
本书介绍了光固化3D打印基本原理和前沿技术,在常见工艺特点的基础上,分析其成功应用的关键技术环节;以点扫描累加设备为例,详细介绍了3D打印设备的开发基础,分析了激光扫描系统、增材装置、涂铺系统、液位控制系统(发明专利技术)、树脂加热系统等功能模块的设计要求,以及联合调试、工艺测试方法;
以数据处理流程为主线,介绍了三维数模的建立、缺陷修复方法、设备坐标系定向、支撑种类选择、自动生成方法、分层处理、激光扫描算法、软件功能规划等内容。
作者介绍:
王永信高级工程师,研究生导师,现任中国机械制造工艺协会快速原型制造技术分会秘书长、快速制造国家工程研究中心副主任、快速成形制造技术教育部工程研究中心副主任。
研究方向为增材制造技术、逆向工程与检测技术、快速模具技术、智能制造技术。承担了国家重点研发计划项目、国家“863”计划项目、国家科技支撑计划项目等多个科研项目。积极开拓与企业的横向协作,推广高新技术成果的示范应用。出版著作3部,发表论文10余篇,获5项发明专利授权,获国家技术发明奖二等奖1项、陕西省科学技术奖一等奖1项。
《3D反求技术》
梁晋,史宝全 编著
内容简介:
反求技术用于获得实物的三维数据模型,其与3D打印技术紧密配合,可有效缩短产品的开发周期,提高产品更新换代的速度,增强企业竞争力。
本书从数据采集、数据处理及数据建模三个方面对3D反求技术所涉及的各种理论与方法进行了系统性的阐述,尤其是详细介绍了各种先进的光学三维测量理论与方法,并介绍了一些典型案例,以使读者了解3D反求技术在工业、医学等各个领域的应用前景。
作者介绍:
梁晋西安交通大学教授,博士生导师。主要从事跨学科的机械电子和信息技术研究,将近景工业摄影测量、三维光学测量、计算机视觉、图像处理等技术与机械学科的模具技术、CAD技术、数值模拟技术、变形应变分析技术等相结合,实现了复杂结构与材料的三维变形与应变检测与分析。
先后主持863计划项目、国家自然科学基金项目、国家机床重大科技专项子项目、江苏省攻关项目等20个项科研项目;发表论文60多篇(其中SCI/EI收录40多篇),出版著作10多本,获中国发明专利授权7项,参与制定国家标准1项;获得国家科学技术奖(技术发明奖)二等奖1项(第一完成人),获得陕西省科技进步奖一等奖和二等奖各1项(均为第一完成人)。
《生物3D打印:
从医疗辅具制造到细胞打印》
贺永,傅建中,高庆 编著
内容简介:
生物3D打印是将3D打印技术与生物医疗相结合所发展出的一个新兴研究领域。生物3D打印研究属于典型的医学、生物、机械、材料等领域的多学科深度交叉研究,需要相关学科研究人员介入并深度合作。
目前国内从事生物3D打印研究的学者不是很多,也无这方面的专题著作,而这也制约了相关研究的快速发展,限制了这项技术的普及和更大规模的应用。本书在总结作者所在课题组近几年研究工作的基础上阐述了生物3D打印的相关方法及应用,围绕生物3D打印的四个层次,从医疗辅具、医疗植入物的打印,到可降解人工骨的制造,再到操纵细胞构造仿生三维组织来展开。以期为生物3D打印研究进一步深化应用、跨学科合作打下基础。
作者介绍:
贺永青年长江学者,国家优秀青年科学基金获得者,现任浙江大学机械工程学院教授,博士生导师,浙江省三维打印工艺与装备重点实验室副主任。
从事增材制造(3D打印)、生物3D打印、生物制造等方面的研究工作,主持国家自然科学基金项目3项,国家支撑计划子课题、国家数控重大专项子课题各1项,省部级课题多项,授权发明专利50余项,发表SCI论文60余篇,论文发表在包括Biomaterials、Small、Biofabrication、ACS Applied Materials & Interface等生物制造、微制造、微流体期刊,H因子19。
《光固化3D打印复杂零件快速铸造技术》
宗学文、屈银虎、王小丽 编著
内容简介:
3D打印技术能将复杂三维形状快速转化为实物,与传统铸造结合形成快速铸造技术。3D打印技术经过二十多年的发展,已形成快速砂铸、快速精铸、快速石膏型铸造和快速陶瓷型铸造,成为复杂零件快速制造的重要支撑技术。
在本书中,作者结合十五年来在“十五”国家重点科技攻关计划项目、863计划项目、高档数控机床与基础制造装备重大专项课题、陕西省工业攻关项目中,自己完成一百多个复杂铸件的科研经验,围绕“缩短开发周期、降低开发成本、保证工作性能”的目标,主要介绍了光固化技术在车用变速箱、航空活塞发动机、涡轮壳体、机匣等零件快速开发中的应用。通过解决不同快速铸造工艺中铝合金、不锈钢、高温合金、钛合金材料的成形控性问题,揭示了快速铸造技术的内涵。
本书可供光固化成形技术、3D打印设备开发、应用的研究者、工程技术人员,以及相关专业的研究生参考,亦可作为从事新产品开发、复杂零件设计制造、铸造行业的相关工程技术人员的参考书。
作者介绍:
宗学文 博士,西安科技大学副教授,硕士生导师,毕业于西安交通大学,长期从事基于立体光刻、激光选区烧结、熔融沉积、面曝光等3D打印技术的复杂零件快速铸造技术研究。参加和完成了国家自然科学基金项目、国家863计划项目,国家科技支撑计划项目、高档数控机床与基础制造装备专项20余项,发表论文30余篇,出版教材2部,获国家专利授权20余项,获省部级奖1项。



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