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本书以3D打印技术工艺为主线，系统探究3D打印技术的工艺原理及创新应用。本书介绍了3D打印技术的发展现状、工程应用和工艺原理等，探讨了熔融沉积成型工艺、光固化成型工艺、激光选区烧结工艺、三维立体打印工艺以及激光选区熔化工艺等3D打印技术工艺，并结合机电产品研发、教育机器人创新设计与研发的典型研发项目案例，系统总结了3D打印技术在新产品创新设计与研发中的应用。

目 录
第1章 3D打印概述
1.1 3D打印技术与新工业革命	
1.2 3D打印技术的发展现状	
1.3 3D打印技术的主要应用	
1.3.1 3D打印技术应用领域	
1.3.2 3D打印技术行业应用	
第2章 3D打印技术的原理及工艺	
2.1 3D打印技术的基本原理	
2.2 3D打印技术的基本工艺	
2.3 3D打印的工艺过程	
第3章 熔融沉积成型工艺	
3.1熔融沉积成型的原理和特点	
3.2熔融沉积成型的工艺过程	
3.3熔融沉积成型的材料和设备	
3.3熔融沉积成型设备	
3.4熔融沉积成型设备使用	
3.4.1 UP PLUS2 3D打印机	
3.4.2 MakerBot Replicator Z18 3D打印机	
第4章 光固化成型工艺	
4.1 光固化成型的原理和特点	
4.2 光固化成型的工艺过程	
4.3 光固化成型的材料和设备	
4.4光固化成型设备使用	82
4.4.1 涡轮叶片的三维CAD建模	
4.4.2产品三维模型的数据处理	
4.4.3 涡轮叶片的快速成型制作	
4.4.4 MPS280激光快速成型机操作规程
第5章 激光选区烧结工艺
5.1激光选区烧结工艺的原理和特点
5.2激光选区烧结工艺的工艺过程	
5.3激光选区烧结工艺的设备和材料	
5.4激光选区烧结工艺设备使用	
5.4.1 Lasercore5300快速成型系统的特点	
5.4.2 Lasercore5300快速成型系统的使用	
第6章 三维立体打印工艺	
6.1三维立体打印工艺的原理和特点	
6.2三维立体打印工艺的设备	
第7章  激光选区熔化工艺	
7.1 激光选区熔化的原理和特点	
7.2 激光选区熔化工艺材料	
7.3 激光选区熔化工艺设备	
7.4激光选区熔化设备的工程应用	
7.4.1Dimetal-100 SLM成型设备的介绍	
7.4.2 Dimetal-100 SLM成型设备的使用	
第8章 3D打印创意产品设计与研发	
8.1创意产品设计与研发	
8.1.1 3D打印技术在创意设计中的价值	
8.1.2 3D打印技术在产品创意中的应用	
8.2 3D打印创意香台的设计与开发	
8.2.1 创意构思	
8.2.2造型设计	
8.2.3 3D打印制作	
8.3 3D打印创意高跟鞋的设计与研发	
8.3.1 创意构思	
8.3.2造型设计	
8.3.3 3D打印制作	
8.3.4 模型修整
8.3.5 装饰处理	
8.4 3D打印创意组合笔筒的设计与研发	
8.4.1 研发意义	
8.4.2设计调研	
8.4.3创意构思	
8.4.4 三维建模	
8.4.5 3D打印制作	
第9章  3D打印机电产品研发的项目实践	
9.1 开源硬件	
9.1.1开源硬件开发平台	
9.1.2开源硬件分析比较	
9.2 Arduino	
9.2.1 主控板	
9.2.2 Arduino软件	
9.2.3 Arduino应用案例	
9.3 3D打印微型硬币清分机设计与研发	
9.3.1 产品研发意义	
9.3.2设计调研	
9.3.3创意构思	
9.3.4机械系统运动方案设计
9.3.5执行机构的设计
9.3.6 三维建模	
9.3.7控制系统设计	
9.3.8 3D打印制作及样机测试	
第10章 3D 打印教育机器人设计与研发	
10.1 教育机器人	
10.1.1 教育机器人概况	
10.1.2 教育机器人产品	
10.2 3D打印两足教育机器人设计与研发	
10.2.1 产品研发意义	
10.2.2设计调研	
10.2.3创意构思	
10.2.4设计方案	
10.2.5 三维建模及运动仿真	
10.2.6控制系统设计	
10.2.6产品的3D打印制作及样机测试	
10.3 3D打印四足教育机器人设计与研发
10.3.1 研发意义	
10.3.2设计调研	
10.2.3创意构思	
10.3.4设计方案	
10.3.5 三维建模及运动仿真	
10.3.6 模型渲染	
10.3.7 控制系统设计	
10.3.8打印制作及样机测试	
10.4 项目总结	
第11章  3D打印技术的设计思维与工程应用	
11.1 3D打印的设计思维	
11.2 扶手箱铰接件逆向设计与制作	
11.2.1工程问题的提出	
11.2.2 三维CAD建模	
11.2.3 3D打印制作	
11.2.4 安装使用	
11.3弯管器的设计与制作
11.3.1工程问题的提出	
11.3.2 设计构思和三维建模	
11.3.3 3D打印制作	
11.3.4 产品装配及应用	
第12章 基于3D打印技术的产品快速设计与制造系统	
12.1逆向工程技术
12.1.1 逆向工程技术概述	
12.1.2 逆向工程技术应用领域	
12.1.3 逆向工程的关键技术	
12.1.4 逆向工程工程软件	
12.1.5 汽车逆向工程应用	
11.2 产品快速设计与制造集成系统	
11.2.1 RE/RP工艺流程	
12.2.2 系统的基本结构及功能	
12.2.3 产品快速设计与制造系统的构建	
12.3 摩托车车身快速开发实例
12.3.1 摩托车车身快速开发流程	
12.3.2 摩托车车身快速开发案例	
参考文献

3D打印技术最早称为快速成形技术或快速原型制造技术，诞生于20世纪80年代后期，是在现代CAD/CAM技术、机械工程、分层制造技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的一种先进制造技术。可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
传统制造技术是“减材制造技术”，3D打印则是“增材制造技术”，它具有数字制造、分层制造、堆积制造、直接制造、快速制造等明显特点，被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。3D打印技术内容涵盖了产品生命周期前端的“快速原型”和全生产周期的“快速制造”相关的所有打印工艺、技术、设备类别和应用。
3D打印技术，属于新一代绿色高端制造业，与智能机器人、人工智能并称为实现数字化制造的三大关键技术，这项技术及其产业发展是全球正在兴起新一轮数字化制造浪潮的重要基础。加快3D打印产业发展，有利于国家在全球科技创新和产业竞争中占领高地，进一步推动我国由“工业大国”向“工业强国”转变，促进创新型国家建设，加快创造性人才培养。
目前，我国3D打印技术虽然取得了长足进展，与美欧等发达国家基本处于同一水平，甚至在金属构件打印方面已经超过美国。但与美国相比，我国对这项技术重视和规划不够。一是主导的技术标准、公共技术平台尚未确立，缺乏产学研一体化机构，技术研发和推广应用还处于无序状态；二是产业规模化程度低，产业链尚未有效形成，产业整合度较低；三是缺乏市场机制，技术进步主要在国家项目资助下开展，企业的主体作用不明显；四是教育培训和社会推广乏力，3D打印相关课程尚未列入机械、材料、信息技术等工程学科的教学必修课程体系，企业对3D打印技术的前景认识不到位导致产业需求不足。
国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）明确指出组织实施学校增材制造技术普及工程。在学校配置增材制造设备及教学软件，开设增材制造知识的教育培训课程，培养学生创新设计的兴趣、爱好、意识，在具备条件的企业设立增材制造实习基地，鼓励开展教学实践。依托已有的增材制造优势高校和科研机构，建立健全增材制造人才培养体系，积极开展高校教师的增材制造知识培训，支持在有条件的高校设立增材制造课程、学科或专业，鼓励院校与企业联合办学或建立增材制造人才培训基地。
为了满足国内高校开设增材制造（3D打印）相关课程教学的实际需要，我们结合编者近年来的3D打印技术课程教学改革和科研实践，组织编写了3D打印实用教程，本教材分为十章。第一章主要论述了3D打印技术的发展现状和工程应用等；第二章主要介绍了3D打印技术的工艺及原理；第三章主要介绍了熔融沉积成型工艺；第四章介绍了光固化成型工艺；第五章介绍了激光选区烧结工艺；第六章介绍了三维立体打印工艺；第七章介绍了激光选区熔化工艺；第八章通过典型的创意产品研发项目，详细阐述了创意产品创新设计与研发过程；第九章通过典型机电产品研发项目，详细阐述了机电产品创新设计与研发过程；第十章通过典型的教育机器人研发项目，详细阐述了教育机器人创新设计与研发过程；第十一章主要论述了3D打印技术的设计思维和工程应用；第十二章主要论述了基于3D打印技术的产品快速设计与制造系统。
本书既是作者五年3D打印技术理论研究与实践探索相互融合的结晶，也是江西省“卓越工程师教育计划”试点专业多年来人才培养模式改革成果总结，同时也是近年来基于3D打印技术培养一批创新研发型新产品研发工程师的实践经验总结。
本书的特点主要体现在以下方面：
先进性。作者在3D打印技术掀起第三次工业革命的背景下，面向3D打印产品研发工程师的教育培养，系统性地介绍了前沿性的3D打印工艺，并开拓性地提出3D打印新技术在创意产品、机器人产品和机电产品中的创新应用。
综合性。本书研究的内容注重机械工程、工业设计、材料工程、增材制造等多学科知识与工程技术的交叉渗透，打破传统专业门类对学生知识结构和能力体系的束缚，突破传统学科、专业培养体系的樊篱，力求基于新产品研发的全生命周期理论和新产品研发模式，培养具有高创造性的3D打印产品研发工程师。
创造性。本书所涉及的多个新产品创新设计与研发工程案例，大都来源于工程实际，具有新颖性、独特性和创造性，其中多项产品申请发明专利与实用新型专利，大部分目前已经获得国家知识产权局的专利授权。创造性运用3D打印技术开展多项新产品研发的工程创造实践，重点培养工科学生的3D打印产品创新设计与研发能力。
借鉴性。本书所采用的3D打印产品创新设计与研发方法，是作者五年来在高等工程教育人才培养模式改革实践中，不断反思、总结、提炼和优化的教育新结果，多年的工程教育改革实践表明：3D打印技术、三维数字化技术和开源硬件技术的融合创新与创新应用，不仅激发了工科学生的学习兴趣与创造热情，而且大幅度提高了学生的工程实践能力、数字化产品开发技术应用能力、产品创新设计与研发能力，并为制造业企业转型升级的需要，培养了一批产品创新设计与研发人才。
参与本书编写工作的主要有宜春学院陈鹏、桂林电子科技大学杨熊炎、南昌航空大学的熊博文、宜春幼儿师范高等专科学校的刘仕昌、山东凯文科技职业学院李冰、湖南工业大学余江鸿和江西应用技术职业学院谢颖等高校教师。
本书写作过程中，得到了宜春学院的学生创客梅永亮、李云兰、赵国建、王春喜、徐文超、刘文祥、吴楠、袁兆麟等的鼎力相助，梅永亮主持了弯管器的研发工作，李云兰主持了教育机器人、扶手箱铰接件的研发工作，赵国建、王春喜主持了创意笔筒的研发工作，吴楠、袁兆麟主持了组合笔筒的研发工作，刘文祥主持了微型硬币快速清分机的研发工作。他们在作者的创客教育培养理念下不断成长，在3D打印产品研发中集体表现出的开拓进取精神与创新实践能力，让身为创客导师的作者倍感欣慰，在此一并表示衷心的感谢，感谢他们在为新产品研发所付出的汗水与智慧，感谢他们让作者的创客教育改革积累了宝贵的实践经验，更感谢他们让作者更加坚定了自己的创客教育理想。
在本书编写过程中，参考了百度百科等网络资源，同时还参考了美国MakerBot公司、北京太尔时代科技有限公司、陕西恒通智能机器有限公司、深圳维示泰克技术有限公司、磐纹科技（上海）有限公司、南京宝岩自动化有限公司等企业3D打印成型设备的技术资料，在此一并表示衷心的谢意。
本书力求严禁细致，然而，限于作者的水平以及新产品研发工作的复杂性、艰巨性和长期性，本书一定存在不少缺点和不足，期待能够得到兄弟院校的同仁、企业和社会各界专家学者的批评指正。

3D打印 创新设计

陈鹏，江西余干人，宜春学院物理科学与工程技术学院副教授，长期从事产品创新设计、研发及教育教学工作。主持参与国家自然基金、江西省教育规划项目、江西省社科规划项目、江西省教学改革研究项目等各级项目10多项。

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3D打印技术实用教程