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目 录1

序1

前言1

1快速成形制造技术概论1

1.1快速成形技术产生的背景1

1.2快速成形原理2

1.3快速成形与产品创新3

1.3.1产品创新的概念和含义3

1.3.2产品快速开发的支撑技术4

1.4快速成形技术在产品设计和制造中的作用6

1.4.1概述6

1.4.2快速成形技术在工业领域中的应用8

1.4.3快速成形技术在医学上的应用11

思考题11

2快速成形过程与三维模型的建立13

2.1快速成形过程13

2.2几何建模14

2.3三维模型的构造15

2.3.1计算机辅助设计软件15

2.3.2模型输出常用的文件格式16

2.3.3用扫描机构造三维模型17

2.4三维模型的近似处理22

2.4.1 STL格式文件22

2.4.2 STL文件格式的规则和缺陷23

2.5线宽自动补偿25

2.5.1实体截面轮廓的内、外边界的自动识别25

2.5.2截面轮廓边界的走向确定27

2.5.3边界顶点的凹凸性判别及制件侧角度的求取27

2.5.4线宽自动补偿类型的确定28

思考题28

3液态光敏聚合物选择性固化29

3.1概述29

3.2.2液态光敏聚合物选择性固化成形系统30

3.2.1液态光敏聚合物选择性固化成形的基本原理30

3.2液态光敏聚合物选择性固化成形的基本原理与系统30

3.3液态光敏聚合物选择性固化快速成形机33

3.3.1 3D SYSTEMS公司的SLA系列快速成形机33

3.3.2西安交通大学的系列快速成形机35

3.4光敏树脂38

3.5精度与操作事项39

3.5.1精度39

3.5.2操作事项40

3.6应用案例41

思考题44

4薄型材料选择性切割45

4.1概述45

4.2薄型材料选择性切割的基本原理45

4.3薄型材料选择性切割的快速成形机47

4.3.1 HELISYS公司的快速成形机47

4.3.2清华大学激光快速成形中心的SSM系列快速成形机47

4.3.3华中科技大学快速制造中心的HRP系列快速成形机51

4.3.4新加坡KINERGY公司ZIPPY系列快速成形机53

4.3.5 上海富奇凡机电科技发展有限公司的SPEEDA2000快速成形系统54

4.4影响成形精度的主要因素58

4.4.1 CAD模型的前处理造成的误差58

4.4.2快速成形机的误差59

4.4.3成形过程中的误差59

4.4.4成形后环境变化引起的误差60

4.4.5制件后处理不当造成的误差60

4.5 LOM型快速成形机用材料60

4.6应用案例60

思考题62

5丝状材料选择性熔覆63

5.1概述63

5.2丝状材料选择性熔覆的基本原理与系统组成64

5.2.1丝状材料选择性熔覆的基本原理64

5.2.2 FDM快速成形机的系统组成64

5.3.1 STRASYS公司的快速成形机与建立材料66

5.3丝状材料选择性熔覆的快速成形机66

5.3.2清华大学激光快速成形中心的MEM系列快速成形机71

5.3.3新加坡KINERGY公司SW系列快速成形机74

5.4快速成形制件可能出现的缺陷76

5.4.1快速成形制件可能出现的表面缺陷76

5.4.2快速成形制件可能出现的内部缺陷77

5.5应用案例79

思考题82

6.2粉末材料选择性激光烧结成形原理与系统组成83

6.2.1粉末材料选择性激光烧结成形原理83

6粉末材料选择性激光烧结83

6.1概述83

6.2.2 SLS成形机的系统组成84

6.3粉末材料选择性激光烧结快速成形系统86

6.3.1 ATI公司粉末材料选择性激光烧结系统87

6.3.2 3D SYSTEMS公司粉末材料选择性激光烧结系统88

6.3.4北京隆源自动成形系统有限公司的粉末材料选择性激光烧结系统90

6.3.3 EOSINT公司（德国）的粉末材料选择性激光烧结系统90

6.3.5华中科技大学快速成形中心的粉末材料选择性激光烧结系统92

6.4粉末材料选择性激光烧结系统使用的一些材料及其性能94

6.4.1 LaserFormTM ST-10094

6.4.2 CastFormTM PS94

6.4.3 DuraFormTM95

6.4.4几种SLS材料的性能95

6.5 SLS快速成形机的特点96

6.6扫描方式97

6.7应用案例100

思考题101

7低价位快速成形机103

7.1国际市场上低价位快速成形机的现状103

7.2低价位快速成形机实例104

7.2.1 ThermoJet 3D Printer快速成形机104

7.2.2 Objet Quadra快速成形机107

7.2.3 Z-CORPORATION公司的低价位快速成形机108

7.2.4 STRATASYS公司的低价位快速成形机110

7.2.5 Model MakerⅡ型低价位快速成形机115

7.2.6 TSJ系列低价位快速成形机的研究与开发118

7.3国际市场上低价位快速成形机特点119

7.4应对低价位快速成形机的策略120

思考题120

8快速模具制造121

8.1概述121

8.1.1实现快速制模的意义121

8.1.2传统制模方法121

8.1.3快速制模技术122

8.1.4快速模具的局限性124

8.1.5快速制模技术的发展125

8.2快速软模（Soft Tooling）制造126

8.2.1快速软模特性126

8.2.2快速软模制作用材料127

8.3.1铝填充环氧树脂（CAFE）模134

8.3快速过渡模（Bridge Tooling）制造134

8.3.2 SLA成形的树脂壳－铝填充的环氧树脂背衬（Direct AIM）模135

8.3.3 SLS直接烧结低碳钢－渗铜模136

8.3.4低熔点金属模137

8.3.5三维打印—渗铜（Prometal）模137

8.3.6纤维增强聚合物压制（SwifTool）模139

8.4快速批量生产用模具139

8.4.1直接金属激光烧结模139

8.4.2 3D Keltool模140

8.4.3直接金属沉积141

8.4.4金属喷射沉积142

8.4.5“打印”粉末金属143

8.4.6电铸模143

8.4.7快速熔模铸造金属模145

8.5快速模具制造在铸造中的应用147

8.6硅砂直接激光烧结与它在快速制模上的应用148

思考题149

参考文献151