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第1章 概述1

1.1 增材制造的发展1

1.2 增材制造的基本原理3

1.2.1 输入4

1.2.2 方法4

1.2.3 材料4

1.2.4 应用4

1.3 增材制造系统的分类4

1.3.1 液态材料5

1.3.2 固态材料5

1.3.3 粉末材料5

1.4 增材制造的优点6

1.4.1 直接优点6

1.4.2 间接优点8

1.5 增材制造的相关标准9

1.6 常用术语10

参考文献10

习题11

第2章 增材制造的过程链13

2.1 基本制造过程13

2.2 工艺链13

2.3 3D建模14

2.4 数据转换及传输15

2.5 检测及准备16

2.6 打印17

2.7 后期处理17

参考文献18

习题19

第3章 液态基材的增材制造系统20

3.1 3D Systems公司的立体光刻设备（SLA）20

3.1.1 公司简介20

3.1.2 公司产品20

3.1.3 制造过程25

3.1.4 制造原理25

3.1.5 优点与缺点28

3.1.6 应用29

3.1.7 举例29

3.1.8 研究与发展31

3.2 Stratasys公司的PolyJet系统设备31

3.2.1 公司简介31

3.2.2 打印制造过程34

3.2.3 制造原理35

3.2.4 优点与缺点35

3.2.5 应用36

3.2.6 举例37

3.2.7 研究与发展37

3.3 3D Systems公司的多点喷射打印（MJP）系统37

3.3.1 简介37

3.3.2 公司产品38

3.3.3 制造过程42

3.3.4 制造原理43

3.3.5 优点与缺点43

3.3.6 应用43

3.3.7 举例44

3.3.8 研究与发展45

3.4 Envision TEC公司的Perafctory R产品45

3.4.1 公司简介45

3.4.2 公司产品45

3.4.3 制造过程47

3.4.4 制造原理48

3.4.5 优点与缺点49

3.4.6 应用50

3.4.7 研究与发展50

3.5 CMET公司的固体紫外激光打印机50

3.5.1 公司简介50

3.5.2 公司产品51

3.5.3 打印制造过程52

3.5.4 制造原理53

3.5.5 应用53

3.5.6 研究与发展53

3.6 EnvisionTEC公司的生物打印机——Bioplotter54

3.6.1 公司简介54

3.6.2 公司产品54

3.6.3 打印制造过程55

3.6.4 制造原理56

3.6.5 优点与缺点57

3.6.6 应用57

3.6.7 研究与发展57

3.7 RegenHU公司的3D生物打印机58

3.7.1 公司简介58

3.7.2 公司产品58

3.7.3 制造过程58

3.7.4 制造原理59

3.7.5 材料59

3.7.6 优点与缺点60

3.7.7 应用60

3.7.8 研究与发展61

3.8 快速冷冻成型技术（RFP）61

3.8.1 公司简介61

3.8.2 目标61

3.8.3 打印制造过程61

3.8.4 制造原理63

3.8.5 优点与缺点63

3.8.6 潜在应用64

3.9 其他液态基材增材制造系统66

3.9.1 双光束激光67

3.9.2 Cubital公司的固态平台固化（SGC）68

3.9.3 Teijin Seiki公司的Soliform系统71

3.9.4 Meiko RPS公司的增材制造系统在珠宝行业的应用75

3.9.5 其他80

参考文献81

习题83

第4章 固态基材的增材制造系统84

4.1 Stratasys公司的熔融沉积成型（FDM）84

4.1.1 公司简介84

4.1.2 公司产品84

4.1.3 制造过程89

4.1.4 制造原理89

4.1.5 优点及缺点90

4.1.6 应用91

4.1.7 举例91

4.1.8 研究与发展92

4.2 Solidscape公司的Benchtop系统92

4.2.1 公司简介92

4.2.2 公司产品93

4.2.3 制造过程94

4.2.4 制造原理94

4.2.5 优点与缺点95

4.2.6 应用95

4.2.7 举例95

4.3 Mcor科技公司的选区沉积分层（SDL）系统96

4.3.1 公司简介96

4.3.2 公司产品96

4.3.3 制造过程98

4.3.4 制造原理98

4.3.5 优点与缺点98

4.3.6 应用99

4.3.7 举例99

4.3.8 研究与发展100

4.4 Cubic科技公司的分层实体制造（LOM）系统100

4.4.1 公司简介100

4.4.2 公司产品100

4.4.3 制造过程101

4.4.4 制造原理104

4.4.5 优点与缺点104

4.4.6 应用106

4.5 超声固化（UC）106

4.5.1 制造原理107

4.5.2 过程参数107

4.5.3 应用108

4.6 其他固体基材的增材制造系统108

4.6.1 Solidismension公司的塑料膜叠层（PSL）108

4.6.2 Kira的纸层压技术（PLT）111

4.6.3 CAM-LEM公司的CL100115

4.6.4 Ennex公司的Offset Fabbers117

4.6.5 约束沉积制造（SDM）119

参考文献122

习题124

第5章 粉末基材的增材制造系统125

5.1 3D Systems公司的选区激光烧结（SLS）125

5.1.1 公司简介125

5.1.2 公司产品125

5.1.3 制造过程127

5.1.4 制造原理130

5.1.5 优点与缺点131

5.1.6 应用131

5.1.7 举例132

5.1.8 研发134

5.2 3D Systems公司的彩色喷墨打印（CJP）技术134

5.2.1 公司简介134

5.2.2 公司产品135

5.2.3 打印过程137

5.2.4 原理138

5.2.5 优点与缺点139

5.2.6 应用139

5.2.7 实例140

5.2.8 研发141

5.3 EOS公司的EOSINT设备141

5.3.1 公司简介141

5.3.2 公司产品141

5.3.3 打印工艺过程146

5.3.4 原理147

5.3.5 优点与缺点147

5.3.6 应用147

5.3.7 实例148

5.3.8 研发148

5.4 Optomec公司的激光工程近净成型（LENS）和气溶胶喷射系统149

5.4.1 公司简介149

5.4.2 公司产品149

5.4.3 Aerosol Jet设备153

5.4.4 研发156

5.5 Arcam公司的电子束熔化（EBM）技术157

5.5.1 公司简介157

5.5.2 公司产品157

5.5.3 步骤158

5.5.4 原理158

5.5.5 优点与缺点158

5.5.6 应用159

5.5.7 实例159

5.5.8 研究与发展160

5.6 Concept Laser公司的Laser CUSING系列成型系统160

5.6.1 公司简介160

5.6.2 公司产品160

5.6.3 成型过程163

5.6.4 成型原理164

5.6.5 优点与缺点164

5.6.6 应用165

5.6.7 实例165

5.7 SLM Solution公司的选区激光熔化（SLM）系列成型系统167

5.7.1 公司简介167

5.7.2 公司产品167

5.7.3 成型过程169

5.7.4 优点与缺点169

5.7.5 应用170

5.7.6 应用实例170

5.8 3D Systems公司的Phenix PXTM系列成型系统172

5.8.1 公司简介172

5.8.2 公司产品172

5.8.3 成型过程173

5.8.4 成型原理174

5.8.5 优势与缺点174

5.8.6 研究与发展174

5.9 3D-Micromac股份公司的激光构建系统175

5.9.1 公司简介175

5.9.2 公司产品175

5.9.3 生产过程176

5.9.4 应用176

5.9.5 优势与缺点176

5.9.6 研究与发展177

5.10 ExOne公司的数字化零件成型（DPM）177

5.10.1 公司简介177

5.10.2 公司产品177

5.10.3 成型过程179

5.10.4 成型原理179

5.10.5 优点与缺点179

5.10.6 应用180

5.10.7 案例180

5.10.8 研发180

5.11 Voxeliet股份公司的VX系统180

5.11.1 公司简介180

5.11.2 公司产品181

5.11.3 成型过程182

5.11.4 原理183

5.11.5 优点与缺点183

5.11.6 应用183

5.11.7 研发183

5.12 其他粉末增材制造系统183

5.12.1 Soligen公司的直接生产铸件模具打印机183

5.12.2 多相喷射固化（MJS）185

5.12.3 AeroMet公司的asform技术187

参考文献188

习题192

第6章 增材制造数据格式193

6.1 STL文件格式193

6.2 STL文件存在的问题194

6.2.1 面片缺损或缺口195

6.2.2 面片退化195

6.2.3 面片重叠196

6.2.4 非流形条件196

6.3 建立有效曲面细分模型和无效曲面细分模型产生的后果197

6.3.1 有效曲面细分模型197

6.3.2 无效曲面细分模型198

6.4 STL文件的修复198

6.4.1 一般方案198

6.4.2 解决“面片缺损”问题199

6.4.3 特殊算法207

6.4.4 性能评估214

6.5 其他转换格式217

6.5.1 IGES（初始图形交换格式）文件217

6.5.2 HP/GL（惠普图形语言）文件217

6.5.3 CT数据218

6.6 增材制造对象的表示标准218

6.6.1 增材制造文件格式（AMF）218

6.6.2 其他增材制造标准221

参考文献222

习题223

第7章 应用与实例225

7.1 增材制造的应用与材料之间的关系225

7.2 加工工序226

7.2.1 切割工艺226

7.2.2 喷砂和抛光227

7.2.3 涂膜227

7.2.4 着色227

7.3 设计领域应用227

7.3.1 CAD模型确定227

7.3.2 实体的可视化227

7.3.3 概念产品的试验228

7.3.4 市场和商业上的应用228

7.4 工程分析和规划领域中的应用228

7.4.1 缩放比例228

7.4.2 样式和配合229

7.4.3 流体分析229

7.4.4 应力分析229

7.4.5 “Mock-Up”零件229

7.4.6 预生产零件229

7.4.7 诊断和外科手术规划230

7.4.8 假体和种植体的设计和制造230

7.5 制造和模具领域中的应用230

7.5.1 直接制造软质模具231

7.5.2 间接制造软质模具232

7.5.3 直接制造硬质模具237

7.5.4 间接制造硬质模具238

7.6 航空工业239

7.6.1 成型和测试240

7.6.2 通用电气公司（GE）和欧洲航空防务公司（EADS）使用3D打印高性能轻量化的航空零部件240

7.6.3 产品241

7.6.4 喷射发动机制造241

7.7 汽车制造业242

7.7.1 多材质、高速度的增材制造242

7.7.2 直接数字化生产243

7.7.3 更加有创新性和更快速的原型243

7.7.4 世界第一辆由3D打印技术制造的节能原型车体243

7.8 珠宝工业245

7.9 钱币工业245

7.10 餐具行业247

7.11 地理信息系统的应用248

7.11.1 3D实体地图249

7.11.2 3D模型表示土地的价值249

7.11.3 3D模型表示人口密集度249

7.12 艺术和建筑模型249

7.12.1 建筑模型249

7.12.2 艺术250

7.13 建筑结构行业251

7.14 时装和纺织业252

7.15 武器装备行业254

7.16 乐器行业256

7.17 食品行业257

7.18 电影行业259

参考文献260

习题265

第8章 医药和生物工程应用266

8.1 规划和模拟复杂手术266

8.1.1 颅骨缺损颅骨修补术266

8.1.2 面部骨骼先天畸形267

8.1.3 重建面部美容267

8.1.4 连体婴儿分离268

8.1.5 颚部肿瘤269

8.1.6 脑癌270

8.1.7 牙科精密方案270

8.1.8 生物模型设计辅助脊柱手术271

8.2 定制植入物和假肢271

8.2.1 颅骨植入272

8.2.2 髋关节植入272

8.2.3 膝关节植入物273

8.2.4 间椎垫片273

8.2.5 颊咽支架274

8.2.6 定制气管支气管支架275

8.2.7 闭孔假体肿瘤学患者276

8.2.8 组织工程支架276

8.3 医疗器械的设计和生产278

8.3.1 活组织检查探针外壳278

8.3.2 药物输送设备278

8.3.3 烧伤患者的面具279

8.3.4 功能原型帮助证明设计价值280

8.4 法医学和人类学280

8.4.1 木乃伊复原280

8.4.2 官蓝281

8.4.3 河边的女子281

8.5 生物分子可视化282

8.5.1 生物分子模型用于教育目的282

8.5.2 用3DP模拟蛋白质间的交互研究283

8.6 仿生耳283

8.7 牙科284

8.7.1 加快牙冠和牙桥的生产284

8.7.2 3D打印定制的牙刷285

8.7.3 数字化牙科和正畸285

参考文献286

习题291

第9章 测试标准及增材制造的未来292

9.1 加工服务站292

9.2 通过标准化测试进行技术评估293

9.2.1 标准化293

9.2.2 标准化方法293

9.2.3 案例分析295

9.2.4 其他标准化模型案例的研究301

9.3 工业增长303

9.3.1 增材制造的工业增长303

9.4 未来趋势304

9.4.1 低成本的办公室内桌面型3D打印机305

9.4.2 金属机的增材制造公司的兴盛305

9.4.3 快速制造和快速模具306

9.4.4 大规模个性化的增材制造307

9.4.5 个性化3D打印和DIY307

9.4.6 生物医疗工程应用307

9.4.7 增材制造在建筑领域应用的不断增加308

9.4.8 其他方面308

参考文献309

习题313

附录314

附录1 增材制造企业一览314

附录2 本书配套多媒体319

附录3 多媒体使用指南320