？
制造装备 ？
工艺
设备
1.1 3D打印技术原理
3D打印技术（学术界称为增材制造、快速成形等）是通过对CAD 数据离散分析，得到堆积的约束、路径及方法，通过材料叠加堆积 而形成三维实体模型
基于离散和堆积原理
也称为“叠层制造”
学习3D打印技术因具备计算机基本操作知识、三维设计软件、机械 基础、控制基础、网络信息等多学科知识。
在零部件的设计上可以采用最优的结构设计，无需考虑加工问题，解决了传 统的航空航天、船舶、汽车等动力装备高端复杂精细结构零部件的制造难题。
2.1 3D打印技术为社会制造提供创新的原动力
极大降低产品研发创新成本、缩短创新研发周期，提高新产 品投产的一次成功率 ：由于简化或省略了工艺准备、试验等 环节，产品数字化设计、制造、分析高度一体化，显著缩短 新产品开发定型周期，降低成本，实现同步并行工程的实施。
3D打印模型
概述
快速成型(Rapid Prototyping,简称RP)技术是20世纪80 年代后期发展起来的, 快速成型技术是近年来发展起来的直接根 据CAD模型快速生产样件或零件的成组技术总称，它集成了 CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果， 是先进制造技术的重要组成部分。与传统制造方法不同，快速 成型从零件的CAD几何模型出发，通过软件分层离散和数控成 型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。由 于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可 以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极 大地提高了生产效率和制造柔性。其对制造业的影响可与20世 纪50-60年代的数控技术相比，快速成型技术可以自动、直接 、快速精确的将设计思路转变为具有一定功能的原型或直接制 造零件，从而可以对产品设计进行快速评估、修改及功能试验 ，大大缩短了产品的研制周期。
社会制造的关键是主动、实时地将社会需求和社会制造能力有机地 衔接起来，从而实现和供应之间的相互转换。而3D打印是一种可以快 速实现社会需求-“数据模型”向个性化产品转化的技术，将互联网、 物联网、物流网和3D打印技术组成社会制造的网络，通过众包的方式 让民众充分参与产品的全生命制造过程，必会促进个性化、实时化、经 济化的生产和消费模式，形成新的产业革命。
设计 试验 工艺准备 制造
工
设计
艺 准
制造
缩短周期
六缸发动机缸盖传统砂型铸造工
备
装模具设计制造周期长达5个月，
3D打印只需一周便可制成。
2.2 3D打印技术可提升社会制造的工艺能力
简化制造提高产品质量与性能
据悉，一架“空客A380”飞机或“波音747”飞机，分别约有450 多万个零部件，从理论上说，零部件越多越不安全，结合部往往就 是隐患。3D打印技术的一个明显优势就是可以将多个零部件集合成 一个整体制造出来，减少零部件的数量，不但大大简化了之后的装 配工作，也是其安全性和可靠性随之提高。
内容
1 3D打印技术的原理、特点 2 3D打印技术的优点 3 3D打印典型案例与行业发展现状 4 典型3D打印技术
5 3D打印技术与行业的前景展望
2.1 3D打印技术为社会制造提供创新的原动力
拓展产品创意与创新空间、无需任何夹具，设计和制造一体 化。：设计人员不再受传统工艺和制造资源约束，专注于产 品形态创意和功能创新，在“设计即生产”、“设计即产品” 理念下，追求“创造无极限”
材料成形与模具技术
重点实验室
State Key Labrotory of Material Processing and Die & Mould Technology
快速成型技术（3D打印）
郑小飞 2013.07
前言
随着科学技术的发展，生产完成了从工厂业手工向机器大工业的过 渡，从而改变了人们生活与工作方式。在日新月异的信息化、智能化浪 潮中，人们个性化的需求意见日渐增长。未来的产业将是生产那些个性 化的产品，未来的制造工厂也会渐渐被分散的个人取代，实现“社会制 造” 。
具有内部网状结构的钛合金发动机叶片 材料使用量减少70%，选择性激光熔化（SLM）制造时间降低60% 技术难点：（1） 传统制造方法无法成形；
此钛合金复杂大型主承力构 件，传统制造方式需要分体 制造，然后焊接，而使用激 光3D打印整体可实现成形， 安全性和可靠性大大提高。
2.2 3D打印技术可提升社会制造的工艺能力
能制造出传统工艺无法加工的零部件、解决常规机械 加工或手工无法解决的问题，极大增强了工艺实现能 力
3D打印突破了结构几何约束，能够制造出传统方法无法加工的非 常规结构特征，这种工艺能力对于实现零部件轻量化、优化性能 有极其重要的意义。
内容
1 3D打印技术的原理、特点 2 3D打印技术的重大意义 3 3D打印典型案例与行业发展现状 4 典型3D打印技术
5 3D打印技术与行业的前景展望
1. 3D打印技术原理
去除制造
切削加工等
切削机床
制 造 技 术 分 类 方法论
受迫制造 3D打印 仿生制造
原理
铸、锻造等
锻造机等
粉、片、液体 等
航空发动机的复杂关键零部件
2.2 3D打印技术可提升社会制造的工艺能力
提高了难加工材料可加工性，拓展了工程应用领域
高能束加工陶瓷、钛合金等传统难加工材料零件拓展了高性能材 料的工程应用范围；采用金属/无机/有机生物材料制成的人体器 官修复体等医用零部件则拓展了工业制品的应用范围。
整体式镍合金转子
生物材料人体器官修复体
2.3 3D打印技术实现社会制造的绿色可持续发展
3D打印制造技术促进绿色制造模式
非接触和无压力成形、近净成形能耗低、节约材料、污染物排放少； 利用3D打印实现大型复杂零部件的修复再制造，节约资源能源。
2.3 3D打印技术实现社会制造的绿色可持续发展
3D打印制造技术促进绿色制造模式
关键创新思路：将零件内部设计为网状结构，替代实心，从而减少 材料使用量，降低制造时间和能源消耗量。
3D打印技术原理图
快速制造原理示意图
CAD模型
堆积成形
产品
三维 —— 二维 —— 三维的转换
1.2 3D打印技术特点
3D打印技术变“减材”加工为“立体打印”
将三维实体变为二维平面，降低制造复杂度
1.2 3D打印技术特点
特别适合复杂结构、个性化制造及创新构思的快速验证
3D打印技术具有成形材料广、零件性能优的突出特点