内容简介
本书详细介绍了当下主流金属3D打印技术的原理及成形特点，对激光选区熔化技术、激光熔覆成形技术、电子束选区熔化技术、电子束熔丝沉积成形技术、喷墨黏结成形技术、增减材复合金属打印技术、等离子体金属打印、电弧3D打印技术、金属微滴喷射成形技术行了系统论述；从设计约束、自由设计两个方面出发分析了金属3D打印的创新设计方法；从尺精度、表面粗糙度、成形零件致密度、力学能、无损检测与过程监控等几个方面建立金属3D打印质量评价体系与在线过程监控系统；从后处理工艺、后处理流程两个方面出发分析了金属3D打印的后处理对于改善零件质量的作用；后结合制造业、医学应用实例介绍了金属3D打印的前沿应用与发展趋势。
目录
第1章绪论/11.13D打印技术历史与发展/11.2金属3D打印技术现状与发展/4第2章激光金属3D打印技术 /82.1激光选区熔化成形技术/82.1.1成形原理与装备/82.1.2成形材料与工艺/122.1.3成形组织能/182.1.4应用与发展/202.2激光熔覆成形技术/232.2.1成形原理与装备/232.2.2成形材料与工艺/262.2.3成形组织能/282.2.4应用与发展/31第3章电子束金属3D打印技术 /343.1电子束选区熔化技术/343.1.1成形原理与装备/343.1.2成形材料与工艺/373.1.3成形组织能/393.1.4应用与发展/463.2电子束熔丝沉积成形技术/503.2.1成形原理与装备/503.2.2成形材料与工艺/533.2.3成形组织能/543.2.4应用与发展/56第4章间接金属3D打印技术 /574.1喷墨黏结成形技术/574.1.1成形原理与装备/574.1.2成形工艺与材料/594.1.3成形组织能/644.1.4应用与发展/654.2FDM金属3D打印技术/664.2.1成形原理与装备/664.2.2成形材料与组织/684.2.3应用/69金属3D打印技术目录第5章增减材复合金属3D打印技术 /705.1铺粉式增减材造/715.1.1铺粉式增减材造原理/715.2.2铺粉式增减材造装备/715.2送粉式增减材造/725.2.1送粉式增减材造/725.2.2送粉式增减材造商业装备/735.3增减材造技术发展/755.3.1增减材造面临的问题/755.3.2增减材造发展方向/76第6章其他金属3D打印技术 /796.1等离子体金属3D打印技术/796.1.1成形原理/796.1.2成形工艺/806.1.3成形组织能/816.1.4应用与发展/826.2基于CMT的电弧3D打印技术/836.2.1成形装备技术/836.2.2成形工艺/866.2.3成形组织能/866.2.4应用与发展/866.3基于TIG/MIG的电弧3D打印技术/876.3.1成形装备技术/876.3.2成形材料/906.3.3成形组织能/916.3.4应用与发展/926.4金属微滴喷射成形技术/92第7章金属3D打印自由设计 /957.1设计约束/957.1.1成形原理约束/957.1.2其他影响因素/997.2自由设计/1017.2.1自由设计方法的提出/1017.2.2自由设计的内容/1027.2.3自由设计流程/1037.2.4自由设计方法下的价值工程能分析/1057.3金属3D打印设计案例/1077.3.1复杂内腔零件的数字化设计与3D打印/1087.3.2复杂内腔零件的模具设计与制造/1127.3.3免组装机构的数字化设计与直接制造/1157.3.4个化托槽的设计/1187.3.5基于SLM的天线支架优化设计/1237.3.6SLM的成形腔密封闭锁装置优化设计/128第8章金属3D打印质量评价和过程监控 /1368.1概述/1368.2金属3D打印质量评价/1368.2.1力学能/1378.2.2残余应力/1398.2.3表面粗糙度/1398.2.4尺精度/1418.2.5硬度/1428.2.6致密度/1438.3金属3D打印过程监控/1448.3.1材料输送系统过程监控/1458.3.2加工头系统过程监控/1468.3.3成形环境过程监控/1468.3.4熔池的过程监控/1478.3.5过程监控实例/1488.4质量评价与过程监控中的检测技术/1508.4.13D打印的检测需求/1508.4.2无损检测技术/151第9章金属3D打印成形制件后处理 /1549.1概述/1549.2后式/1559.2.1热等静压致密化处理/1559.2.2真空淬火与回火处理/1579.2.火与正火处理/1579.2.4真空渗碳与渗氮处理/1589.2.5喷砂处理/1599.2.6电解抛光处理/1619.2.7物理与化学气相沉积/163第10章金属3D打印在制造业中的应用 /16610.1在航空航天领域中的应用/16610.2在工业模具行业中的应用/16910.3在珠宝首饰行业中的应用/17110.4在船舶海工行业中的应用/17210.5在汽车行业中的应用/174第11章金属3D打印在医学领域中的应用 /17711.13D打印一类器械/17711.23D打印二类器械/17811.2.1个化手术导板/17811.2.2牙科植入物/18011.33D打印三类器械/18311.3.1个化全膝关节假体/18311.3.2个化多孔下颌骨假体/186第12章金属3D打印技术的发展前沿与趋势 /18912.1多材料金属3D打印/18912.2纳米颗粒喷射成形/19012.3微纳金属3D打印技术/19312.3.1电喷印/19312.3.2微激光烧结/19512.3.3电化学沉积/19612.4在线监测与闭环控制/19712.4.1检测技术分类及概念/19712.4.2在线检测技术架构及信源/19812.4.3在线监测与反馈控制策略/20212.54D打印技术/205参考文献/207
摘要与插图
第pan style="font-family: 宋体">章
绪论
1.1 3D打印技术历史与发展
3D打印年来迅速发展起来的数字化制造技术，又称增材制造(itive。manufacturing，AM)。3D打印是利用材料逐层累加来制造实体零件的方法，相对于传统的材料去除——切削加工方法，它是一种“自下而上”的制造方法，通过逐点、逐线、逐层在三维空间增加材料，像燕筑巢似地直接构建满足几何结构要求的材料部件…。这一过程融材料制备与零部件制造于一体，省去了烦琐复杂的后续机加工步骤。据美国材料与试验协会(ASTM)给出的定义，3D打印内涵比较宽泛，指所有依据3D数字化信息直接将材料黏结成部件的过程，这些过程通常以层构增材的方式实现，与传统的减材制造(tractivemanufacturing，SM)方式相反。其定义为：基于的“离散一叠加”原理，以数字模型文件(CAD／CAM)为基础，用粉末状金属、陶瓷以及高分子材料等，在热源熔化、烧结作用下通过“模型分层、逐层增材”方式构造实体部件。
3D打印的发展早可以追溯到pan style="font-family:宋体">世纪，但直到20世纪80年代后期，3D打印技术才真正开始趋于成熟并被广泛应用。1986年，查尔斯·赫尔(charlesHull)成立了世界上家生产3D打印设备的公司：3D Systems公司。1988年，3D systems公司推出了世界上台基于立体光固化(stereo lithography，sI。)技术的工业级3D打印机sI。A一250。同年，斯科特·克伦普(Scott【：rump)发明了另一种可使成本更低的3D打印技术——熔融沉积成形(flased det)osi—ti‘on H~odeling，FDM)，并于1989年成立了Stratasys公司。
3D打印技术从1984年20pan style="font-family: 宋体">年的发展历程如图pan style="font-family:宋体">一l所示。
20pan style="font-family:宋体">年，通用电气(GE)公司收购了两大3D打印行业巨头——德国Concept I。aser公司和瑞典Arcam AB公司，以色列XJet公司发布了纳米颗粒喷射成形金属打印设备，哈佛大学研发出3D打印肾小管，carbo,、公司推出首……