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第1章 概论1

1.1 增材制造技术概念1

1.2 增材制造技术发展历程2

1.3 增材制造技术特点3

1.4 增材制造的工艺种类4

1.5 增材制造使用的材料5

1.6 增材制造技术的发展趋势6

第2章 光固化制造技术8

2.1 光固化制造技术发展历史8

2.2 光固化成形工艺原理8

2.3 光固化成形材料9

2.4 光固化成形系统及工艺15

2.4.1 成形系统的组成及其工艺流程15

2.4.2 成形过程17

2.4.3 成形工艺19

2.4.4 成形时间20

2.4.5 成形件的后处理21

2.5 光固化成形精度22

2.5.1 影响精度的因素22

2.5.2 衡量精度的标准25

2.5.3 标准测试件的测量25

2.5.4 提高精度的方法26

2.6 光固化成形设备27

2.7 光固化成形典型应用30

2.7.1 在珠宝首饰中的应用30

2.7.2 在生物制造工程和医学中的应用31

2.7.3 在软模快速制造方面的应用31

第3章 叠层实体制造技术33

3.1 叠层实体制造技术发展历史33

3.2 叠层实体制造工艺原理33

3.3 叠层实体制造成形材料35

3.4 叠层实体制造设备及核心器件37

3.5 叠层实体制造工艺参数41

3.6 叠层实体制造后处理42

3.7 叠层实体制造工艺特点43

3.7.1 叠层实体制造技术的特点43

3.7.2 叠层实体制造成形的精度45

3.8 叠层实体制造成形效率46

3.9 叠层实体制造典型应用47

3.9.1 复杂结构成形47

3.9.2 产品原型制作48

3.9.3 工业产品模型49

3.9.4 工艺品制作49

3.9.5 铸造木模制作49

第4章 熔融沉积成形技术51

4.1 熔融沉积成形技术发展历史51

4.2 熔融沉积成形工艺原理52

4.2.1 熔融挤出过程52

4.2.2 喷头内熔体的热平衡53

4.2.3 喷头内熔体流动性54

4.3 熔融沉积成形材料56

4.3.1 聚合物材料物性分析57

4.3.2 聚合物材料的热物理性质58

4.3.3 成形材料的性能要求59

4.3.4 支撑材料的性能要求61

4.4 熔融沉积成形系统62

4.4.1 硬件系统62

4.4.2 软件系统68

4.5 熔融沉积成形设备69

4.5.1 熔融沉积成形设备的组成69

4.5.2 典型熔融沉积成形设备70

4.6 熔融沉积成形工艺流程72

4.6.1 前处理72

4.6.2 原型制作72

4.6.3 后处理73

4.7 熔融沉积成形优缺点73

4.8 熔融沉积成形误差74

4.8.1 原理性误差分析75

4.8.2 工艺性误差分析77

4.8.3 后期处理误差分析81

4.9 熔融沉积成形制件力学性能82

4.10 熔融沉积成形典型应用83

4.10.1 教育科研83

4.10.2 建筑行业84

4.10.3 消费娱乐行业84

4.10.4 地理信息系统84

4.10.5 医疗行业85

4.10.6 工业设计行业85

4.10.7 配件饰品86

第5章 激光选区烧结技术87

5.1 激光选区烧结技术发展历史87

5.2 激光选区烧结工艺原理88

5.2.1 激光选区烧结成形原理88

5.2.2 激光烧结机理89

5.3 激光选区烧结成形材料91

5.3.1 粉末特性91

5.3.2 成形材料分类92

5.4 激光选区烧结核心器件95

5.5 激光选区烧结成形设备97

5.6 激光选区烧结工艺特点99

5.7 激光选区烧结制件性能100

5.7.1 高分子尼龙-12/铝复合材料SLS制件性能100

5.7.2 覆膜砂SLS制件性能101

5.7.3 A12O3陶瓷SLS制件性能102

5.7.4 金属制件性能104

5.8 激光选区烧结的典型应用105

5.8.1 铸造砂型（芯）成形105

5.8.2 铸造熔模的成形105

5.8.3 高分子功能零件的成形106

5.8.4 生物制造107

第6章 激光选区熔化技术109

6.1 激光选区熔化技术发展历史109

6.2 激光选区熔化工艺原理110

6.2.1 激光能量的传递110

6.2.2 金属粉体对激光的吸收率110

6.2.3 熔池动力学111

6.2.4 熔池稳定性111

6.3 激光选区熔化成形材料112

6.3.1 粉末堆积特性112

6.3.2 粒径分布113

6.3.3 粉末的流动性114

6.3.4 粉末的氧含量114

6.3.5 粉末对激光的吸收率114

6.4 激光选区熔化核心器件115

6.4.1 主机115

6.4.2 激光器115

6.4.3 光路传输系统117

6.4.4 控制系统118

6.4.5 软件系统118

6.5 激光选区熔化成形设备119

6.5.1 激光选区熔化成形的设备组成119

6.5.2 典型SLM设备121

6.6 激光选区熔化成形工艺流程123

6.6.1 材料准备123

6.6.2 工作腔准备124

6.6.3 模型准备124

6.6.4 零件加工124

6.6.5 零件后处理126

6.7 激光选区熔化优缺点126

6.8 激光选区熔化冶金特点128

6.8.1 球化128

6.8.2 孔隙129

6.8.3 裂纹129

6.8.4 典型材料的微观特征与力学性能130

6.9 激光选区熔化的典型应用132

6.9.1 轻量化结构132

6.9.2 个性化植入体134

6.9.3 随形水道模具135

6.9.4 复杂整体结构136

6.9.5 免组装结构137

第7章 激光工程净成形技术140

7.1 激光工程净成形技术发展历史140

7.2 激光工程净成形的工艺原理142

7.2.1 粉末熔化和凝固过程143

7.2.2 熔池特征144

7.2.3 粉末穿过激光束到达熔覆层表面的状态145

7.3 激光工程净成形材料145

7.3.1 粉末粒度146

7.3.2 粉末流动性147

7.3.3 成形材料的种类147

7.4 激光工程净成形的核心器件147

7.4.1 激光系统——高功率激光器148

7.4.2 数控系统150

7.4.3 送粉系统——喷嘴150

7.4.4 气氛控制系统152

7.4.5 监测与反馈控制系统153

7.5 激光工程净成形的设备153

7.6 激光工程净成形的工艺流程153

7.6.1 模型准备154

7.6.2 材料准备154

7.6.3 送料工艺154

7.6.4 零件加工154

7.6.5 零件后处理155

7.7 激光工程净成形优缺点155

7.8 激光工程净成形的冶金特点156

7.8.1 体积收缩过大157

7.8.2 粉末爆炸迸飞157

7.8.3 微观裂纹157

7.8.4 成分偏析158

7.8.5 残余应力158

7.9 激光工程净成形典型应用159

7.9.1 快速模具制造159

7.9.2 高精复杂零件的快速制造和修复159

7.9.3 梯度功能材料的设计与制造160

第8章 电子束选区熔化技术162

8.1 电子束选区熔化技术发展历史162

8.2 电子束选区熔化技术工艺原理162

8.3 电子束选区熔化成形材料163

8.4 电子束选区熔化核心器件164

8.4.1 电子枪系统164

8.4.2 真空系统164

8.4.3 控制系统164

8.4.4 软件系统165

8.5 电子束选区熔化的装备165

8.6 电子束选区熔化工艺流程166

8.7 电子束选区熔化的优缺点167

8.8 电子束选区熔化的冶金特点167

8.8.1 电子束选区熔化技术的冶金缺陷167

8.8.2 典型材料的微观特征与力学性能169

8.9 电子束选区熔化的典型应用170

第9章 三维喷印技术172

9.1 三维喷印技术发展历史172

9.2 三维喷印技术工艺原理173

9.2.1 液滴对粉末表面的冲击173

9.2.2 液滴在粉末表面的润湿174

9.2.3 液滴的毛细渗透174

9.2.4 液滴对粉末的黏结固化175

9.3 三维喷印成形材料175

9.3.1 基体材料176

9.3.2 黏结材料178

9.3.3 添加材料179

9.4 三维喷印核心器件179

9.4.1 喷头的工作原理和典型结构示意图179

9.4.2 喷头的工作参数181

9.5 三维喷印成形设备182

9.5.1 典型三维喷印设备的组成182

9.5.2 国外主流三维喷印厂商设备183

9.5.3 主要工艺参数183

9.6 三维喷印工艺过程184

9.6.1 总体规划及黏结方案确定185

9.6.2 黏结剂设计186

9.6.3 粉末设计187

9.6.4 粉液综合实验及工艺参数优化188

9.6.5 后处理188

9.7 三维喷印优缺点189

9.8 三维喷印典型应用190

9.8.1 原型制作190

9.8.2 快速制模190

9.8.3 功能部件制造191

9.8.4 医学领域191

9.8.5 制药工程192

9.8.6 组织工程192

9.8.7 电子电路制造的应用192

第10章 增材制造数据处理194

10.1 STL模型发展历史194

10.2 STL模型的文件格式及拓扑优化194

10.2.1 STL文件格式194

10.2.2 STL文件拓扑关系的建立196

10.2.3 STL文件数据的错误修正198

10.2.4 STL模型偏置202

10.2.5 STL模型镂空202

10.3 STL模型切片204

10.3.1 基于几何拓扑信息的分层切片204

10.3.2 基于三角形面片位置信息的分层切片205

10.3.3 基于STL网格模型几何连续性的分层切片205

10.4 填充算法206

10.4.1 填充的类型及特点206

10.4.2 填充算法207

10.5 支撑结构210

10.5.1 柱状支撑210

10.5.2 块体支撑211

10.5.3 网格支撑211

10.6 AMF文件格式213

10.6.1 文件结构213

10.6.2 几何规范213

10.6.3 颜色规范214

10.6.4 纹理映射214

10.6.5 材料规范214

10.6.6 打印纹理214

10.6.7 元数据214

10.6.8 可选曲线三角形214

10.6.9 公式215

10.6.10 压缩215

10.7 其他数据格式215

10.7.1 OBJ文件215

10.7.2 PLY文件216

10.7.3 常见的中间数据格式216

第11章 快速制模技术218

11.1 快速制模技术发展历史218

11.2 软模技术219

11.2.1 硅橡胶模具的特点219

11.2.2 制造硅橡胶模具工艺220

11.2.3 硅橡胶模具制作的主要工艺问题221

11.2.4 硅橡胶模具的应用222

11.3 过渡模技术224

11.3.1 铝填充环氧树脂模224

11.3.2 铸造模技术226

11.4 硬模技术230

11.4.1 直接成形金属模具231

11.4.2 间接方法制作金属模具234

第12章 增材制造实验240

12.1 飞机发动机模型光固化成形实验240

12.2 故宫建筑模型叠层实体制造实验241

12.3 兵马俑模型熔融沉积成形实验243

12.4 人脸反求工程实验245

12.5 手机壳软模翻制实验247

12.6 中国龙铸型激光选区烧结实验249

12.7 镂空结构金属戒指模型激光选区熔化制造实验250

12.8 涡轮叶片砂型三维喷印成形实验252

参考文献254