- 科学出版社
- 9787030759382
- 1版
- 527494
- 46259043-1
- 2023-09
- 计算机类
- 本科
内容简介
本书系统地阐述了3D打印技术的基本原理、设计建模、工艺和设备、成形技术和创新应用案例等。全书分两篇，共7章。第一篇为基础篇，阐述了3D打印技术基本概念、数字化建模、结构优化设计及各类3D打印设备；第二篇为应用篇，重点介绍了金属3D打印制造和混凝土3D打印建造技术，以及土木、机械、航空航天等领域的创新应用实例。本书可作为3D打印技术领域的通识课程和专业课程选修教材，也可作为3D打印技术工作者的学习参考书。
目录
第一篇 基 础 篇
第1章 绪论 3
1.1 3D打印技术概述 3
1.1.1 3D打印技术基本概念 3
1.1.2 3D打印技术发展历程 3
1.1.3 3D打印技术的优点 6
1.2 3D打印技术的应用 8
1.2.1 3D打印技术在航空航天领域的应用 8
1.2.2 3D打印技术在生物医学领域的应用 10
1.2.3 3D打印技术在机械制造工程领域的应用 12
1.2.4 3D打印技术在土木工程领域的应用 13
本章小结 16
思考题 16
参考文献 16
第2章 数字化建模与3D打印切片 18
2.1 数字化建模技术 18
2.1.1 数字化建模概念 18
2.1.2 三维建模技术及主要软件介绍 18
2.2 数字化建模实例 22
2.2.1 组合异形曲面建模 22
2.2.2 马鞍形曲面建模 26
2.2.3 扭曲筒体建模 28
2.2.4 八角亭建筑建模 32
2.2.5 拱桥建模 37
2.3 3D打印切片处理过程 39
2.3.1 模型切片概述 39
2.3.2 STL文件格式 40
2.3.3 GCode指令 40
2.3.4 模型切片软件介绍及操作步骤 41
2.4 三维模型切片实例 42
2.4.1 拱桥模型切片 42
2.4.2 拓扑优化梁模型切片 44
本章小结 45
思考题 45
参考文献 45
第3章 轻量化设计 47
3.1 结构轻量化设计优化方法 47
3.1.1 轻量化设计的基本概念 47
3.1.2 结构轻量化分类 48
3.1.3 结构轻量化设计原则 50
3.2 结构优化设计实例 54
3.2.1 结构优化实例 54
3.2.2 基于拓扑优化的工程案例 65
本章小结 67
思考题 67
参考文献 68
第4章 3D打印设备 69
4.1 传统的3D打印设备 69
4.1.1 分层实体制造3D打印机 69
4.1.2 陶瓷膏体光固化成形3D打印机 72
4.1.3 熔丝沉积成形3D打印机 74
4.1.4 激光选区烧结3D打印机 76
4.1.5 激光选区熔化3D打印机 78
4.1.6 3DP打印机 81
4.1.7 传统的3D打印设备对比 83
4.2 新兴的3D打印设备 84
4.2.1 龙门架式混凝土3D打印机 84
4.2.2 机械臂式混凝土3D打印机 86
4.2.3 电子束熔融3D打印机 88
4.2.4 激光近净成形3D打印机 90
4.2.5 丝材电弧增材制造3D打印机 92
4.2.6 超声波增材制造3D打印机 93
4.2.7 新兴的3D打印设备对比 96
本章小结 97
思考题 97
参考文献 97
第二篇 应 用 篇
第5章 3D打印制造技术 101
5.1 3D打印制造成形材料 101
5.1.1 常用3D打印金属材料 101
5.1.2 常用3D打印聚合物材料 105
5.1.3 其他常用3D打印材料 111
5.2 3D打印制造技术的工艺分类 113
5.2.1 增材制造工艺分类介绍 113
5.2.2 增材制造主要工艺介绍 113
5.3 3D打印制造成形件检测项目及质量评价 120
5.3.1 3D打印成形件的表面特性 120
5.3.2 3D打印成形件的几何特性 121
5.3.3 3D打印成形件内部缺陷及其无损检测方法 122
5.3.4 3D打印成形件的力学性能检测 122
5.3.5 3D打印成形件的其他性能 123
本章小结 123
思考题 124
参考文献 124
第6章 3D打印建造技术 125
6.1 3D打印建造领域材料特点 125
6.1.1 3D打印混凝土 125
6.1.2 3D打印石膏 128
6.2 3D打印建造成形工艺与发展趋势 129
6.2.1 3D打印建造技术的主要成形工艺 129
6.2.2 3D打印建造技术的发展趋势 131
6.3 3D打印混凝土的主要性能及其影响因素 134
6.3.1 3D打印混凝土的配合比设计 134
6.3.2 3D打印混凝土的工作性能及其影响参数 138
6.3.3 3D打印混凝土强度试验测试 141
6.3.4 3D打印混凝土力学性能影响因素 149
6.4 3D打印混凝土创新建造技术 154
6.4.1 逐层移动起始点的3D打印混凝土圆管建造技术 155
6.4.2 基于3D打印混凝土模壳的扭曲面柱节段成形技术 157
6.4.3 基于3D打印混凝土弧形梁模壳的建造技术 162
本章小结 169
思考题 170
参考文献 170
第7章 3D打印技术与创新应用案例 171
7.1 3D打印成形的一般过程 171
7.2 3D打印技术在各领域创新应用的案例 173
7.2.1 3D打印技术在土木工程领域的创新应用 173
7.2.2 3D打印技术在机械工程领域的创新应用 178
7.2.3 3D打印技术在太空基地等航空航天工程领域的创新应用 179
7.2.4 3D打印技术在其他领域的创新应用 182
本章小结 185
思考题 186
参考文献 186
附录 187
第1章 绪论 3
1.1 3D打印技术概述 3
1.1.1 3D打印技术基本概念 3
1.1.2 3D打印技术发展历程 3
1.1.3 3D打印技术的优点 6
1.2 3D打印技术的应用 8
1.2.1 3D打印技术在航空航天领域的应用 8
1.2.2 3D打印技术在生物医学领域的应用 10
1.2.3 3D打印技术在机械制造工程领域的应用 12
1.2.4 3D打印技术在土木工程领域的应用 13
本章小结 16
思考题 16
参考文献 16
第2章 数字化建模与3D打印切片 18
2.1 数字化建模技术 18
2.1.1 数字化建模概念 18
2.1.2 三维建模技术及主要软件介绍 18
2.2 数字化建模实例 22
2.2.1 组合异形曲面建模 22
2.2.2 马鞍形曲面建模 26
2.2.3 扭曲筒体建模 28
2.2.4 八角亭建筑建模 32
2.2.5 拱桥建模 37
2.3 3D打印切片处理过程 39
2.3.1 模型切片概述 39
2.3.2 STL文件格式 40
2.3.3 GCode指令 40
2.3.4 模型切片软件介绍及操作步骤 41
2.4 三维模型切片实例 42
2.4.1 拱桥模型切片 42
2.4.2 拓扑优化梁模型切片 44
本章小结 45
思考题 45
参考文献 45
第3章 轻量化设计 47
3.1 结构轻量化设计优化方法 47
3.1.1 轻量化设计的基本概念 47
3.1.2 结构轻量化分类 48
3.1.3 结构轻量化设计原则 50
3.2 结构优化设计实例 54
3.2.1 结构优化实例 54
3.2.2 基于拓扑优化的工程案例 65
本章小结 67
思考题 67
参考文献 68
第4章 3D打印设备 69
4.1 传统的3D打印设备 69
4.1.1 分层实体制造3D打印机 69
4.1.2 陶瓷膏体光固化成形3D打印机 72
4.1.3 熔丝沉积成形3D打印机 74
4.1.4 激光选区烧结3D打印机 76
4.1.5 激光选区熔化3D打印机 78
4.1.6 3DP打印机 81
4.1.7 传统的3D打印设备对比 83
4.2 新兴的3D打印设备 84
4.2.1 龙门架式混凝土3D打印机 84
4.2.2 机械臂式混凝土3D打印机 86
4.2.3 电子束熔融3D打印机 88
4.2.4 激光近净成形3D打印机 90
4.2.5 丝材电弧增材制造3D打印机 92
4.2.6 超声波增材制造3D打印机 93
4.2.7 新兴的3D打印设备对比 96
本章小结 97
思考题 97
参考文献 97
第二篇 应 用 篇
第5章 3D打印制造技术 101
5.1 3D打印制造成形材料 101
5.1.1 常用3D打印金属材料 101
5.1.2 常用3D打印聚合物材料 105
5.1.3 其他常用3D打印材料 111
5.2 3D打印制造技术的工艺分类 113
5.2.1 增材制造工艺分类介绍 113
5.2.2 增材制造主要工艺介绍 113
5.3 3D打印制造成形件检测项目及质量评价 120
5.3.1 3D打印成形件的表面特性 120
5.3.2 3D打印成形件的几何特性 121
5.3.3 3D打印成形件内部缺陷及其无损检测方法 122
5.3.4 3D打印成形件的力学性能检测 122
5.3.5 3D打印成形件的其他性能 123
本章小结 123
思考题 124
参考文献 124
第6章 3D打印建造技术 125
6.1 3D打印建造领域材料特点 125
6.1.1 3D打印混凝土 125
6.1.2 3D打印石膏 128
6.2 3D打印建造成形工艺与发展趋势 129
6.2.1 3D打印建造技术的主要成形工艺 129
6.2.2 3D打印建造技术的发展趋势 131
6.3 3D打印混凝土的主要性能及其影响因素 134
6.3.1 3D打印混凝土的配合比设计 134
6.3.2 3D打印混凝土的工作性能及其影响参数 138
6.3.3 3D打印混凝土强度试验测试 141
6.3.4 3D打印混凝土力学性能影响因素 149
6.4 3D打印混凝土创新建造技术 154
6.4.1 逐层移动起始点的3D打印混凝土圆管建造技术 155
6.4.2 基于3D打印混凝土模壳的扭曲面柱节段成形技术 157
6.4.3 基于3D打印混凝土弧形梁模壳的建造技术 162
本章小结 169
思考题 170
参考文献 170
第7章 3D打印技术与创新应用案例 171
7.1 3D打印成形的一般过程 171
7.2 3D打印技术在各领域创新应用的案例 173
7.2.1 3D打印技术在土木工程领域的创新应用 173
7.2.2 3D打印技术在机械工程领域的创新应用 178
7.2.3 3D打印技术在太空基地等航空航天工程领域的创新应用 179
7.2.4 3D打印技术在其他领域的创新应用 182
本章小结 185
思考题 186
参考文献 186
附录 187
