聚合物3D列印與3D影印技術

第1章 緒論
1.1 3D列印概論
1.1.1 3D列印的工作原理
1.1.2 3D列印發展歷程
1.1.3 3D列印在聚合物加工成型中的應用
1.2 3D影印概論
1.2.1 3D影印的工作原理
1.2.2 3D影印的意義
1.3 3D列印與3D影印的區別
參考文獻

第2章 聚合物3D列印與3D影印工藝
2.1 資料擷取
2.2 資料處理
2.2.1 三維建模軟體
2.2.2 數值分析軟體
2.2.3 點雲端處理軟體
2.2.4 3D列印切片軟體
2.3 原料製備與塑化
2.4 模具設計與製造
2.5 「樣本複製」──列印和影印
2.5.1 聚合物3D列印工藝──FDM
2.5.2 聚合物3D影印工藝──射出成型
參考文獻

第3章 聚合物3D列印機
3.1 聚合物3D列印常用技術
3.2 聚合物直接熔融3D列印設備
3.2.1 自由成型機
3.2.2 熔體微分3D列印機
3.2.3 熔體微分3D列印理論分析
3.2.4 熔體微分3D列印裝置的設計
3.2.5 工業級熔體微分3D列印機
參考文獻

第4章 聚合物3D影印機
4.1 概述
4.2 3D影印機的組成及分類
4.2.1 3D影印機的組成
4.2.2 3D影印機的分類
4.3 3D影印機的工作原理
4.3.1 塑化
4.3.2 充模與成型
4.4 3D影印機的基本參數
4.4.1 射出裝置主要參數
4.4.2 合模裝置主要參數
4.5 3D影印機結構設計
4.5.1 射出裝置
4.5.2 合模裝置
4.5.3 驅動與安全裝置
4.6 3D影印機過程控制
4.6.1 製品精確度控制核心原理
4.6.2 製品精確度過程控制方法
4.7 精密3D影印機
參考文獻

第5章 聚合物3D影印用材料及缺陷分析
5.1 3D影印材料
5.1.1 3D影印材料分類
5.1.2 材料的熔體特點
5.1.3 材料的加工特性
5.1.4 材料的微觀特性
5.2 模具模穴可視化
5.3 3D影印缺陷產生機制及解決辦法
5.3.1 製品的常見缺陷
5.3.2 典型缺陷產生機制
5.3.3 3D影印製品缺陷產生原因及解決方案
參考文獻

第6章 聚合物3D影印技術的未來
6.1 模具智慧製造
6.1.1 3D列印模具
6.1.2 響應式模具
6.2 3D印製技術
6.3 智慧物聯時代
參考文獻
索引

 

前言

　　3D列印技術最開始被叫做快速成型技術，誕生於一九八〇年代後期，是基於材料堆積法的一種高科技製造技術。「3D列印」的概念被提出後，使得人們重新認識快速成型技術。多學科跨領域知識的普及，也使得快速成型技術得到飛速發展。借鑒這樣一個成功的範例，我們在模塑成型的基礎上提出了「3D影印」的概念。基於目標產品的虛擬設計或三維掃描建模、模具結構智慧規劃三維列印、智慧化射出模塑成型集成創新發展起來的「3D影印」技術可望成為現代製造業智慧化發展的新趨勢，有著廣闊的應用前景。

　　3D影印技術最早可追溯到青銅器時代，甚至比二維紙本印刷出現得還要早。早在3000多年前，人類就開始使用模具製造青銅立人、四羊方尊、後母戊鼎等大型青銅作品。北宋時畢昇發明活字印刷術，雕版印刷「泥活字」，先製成單字的陽文反體字模，然後按照稿件把單字挑選出來，排列在字盤內，塗墨印刷，印完後再將字模拆出，留待下次排印時再次使用。進入20世紀以來，隨著製造業和經濟水準的飛速發展，模塑成型以其成型效率高、產品品質好等優勢成為製造業最重要的加工方法之一。

　　本書圍繞聚合物3D列印與3D影印智慧製造技術的主題，通過對3D列印和3D影印的類比介紹，集成聚合物精密射出模塑成型和熔體微分3D列印技術應用基礎研究成果，結合智慧製造的重大需求和背景知識，創新提出並初步探索3D列印/影印

　　智慧製造的核心原理和技術路線，探討了3個關鍵環節的科學技術問題和解決方案。全書共6章：第1章主要介紹3D列印與3D影印的概念、意義和核心原理等基礎知識；第2章主要介紹聚合物3D列印與3D影印工藝；第3章和第4章分別介紹幾種典型的聚合物3D列印機和3D影印機；第5章對聚合物3D影印用材料及其製品缺陷產生機制和解決辦法進行了闡述；第6章對聚合物3D影印技術的未來進行了展望和暢想，重點介紹了幾種切實可行的發展方向。

　　本書內容參閱了國際公開發表的研究論文和技術資料，其中也包括筆者和同事們近年來在該研究領域所取得的一些研究成果，目的是幫助廣大讀者比較系統全面地瞭解該領域的理論發展與技術進步，並且以影印的觀念重新認識模塑成型技術，希望能夠推動聚合物模塑成型技術的快速發展。對本書原創成果有重要貢獻的團隊老師有楊衛民、關昌峰、張有忱、謝鵬程、焦志偉、丁玉梅、閻華、何雪濤、安瑛、譚晶等，直接以本書內容為研究課題的博士研究生有鑒冉冉、遲百宏、王建、張攀攀等，碩士研究生有解利楊、劉豐豐、劉曉軍、嚴志雲、杜彬、李月林等。此外參與本書整理工作的學生還有胡力、張玉麗等。

　　筆者在本書著述過程中反覆斟酌，數易其稿，系統深入介紹聚合物3D列印與3D影印創新知識，特別注意了兼顧學術參考和工業應用兩方面的需要，但是因水準所限，書中不足之處在所難免，還請讀者批評指正。