聊聊 - 3D打印技术
Wednesday
2019.03.06
“中国制造2025”提出通过三个十年的“三步走”战略，使中国制造综合实力进入世界强国前列。近三十年来，3D打印（增材制造）技术是欧美日等高端工业产品开发、试制、定型的重要支撑技术，也是中国制造业创新、重点行业转型升级的重大共性需求技术。
新的增材原理、新材料的研发、设备创新、标准建设、工程应用，必然引起各国“产学研投”界的高度关注。
3D打印是一种采用数字驱动方式将材料逐层堆积成形的先进制造技术。它将传统的多维制造降为二维制造，突破了传统制造方法的约束和限制，能将不同材料自由制造成空心结构、多孔结构、网格结构及功能梯度结构等，从根本上改变了设计思路，即将面向工艺制造的传统设计变为面向性能最优的设计。
3D打印突破了传统制造技术对零部件材料、形状、尺度、功能等的制约，几乎可制造任意复杂的结构，可覆盖全彩色、异质、功能梯度材料，可跨越宏观、介观、微观、原子等多尺度，可整体成形甚至取消装配。
3D打印是一项集机械、计算机、数控、材料等多学科于一体的，新的数字化先进制造技术，应用该技术可以成形任意复杂结构。
其制造材料涵盖了金属、非金属、陶瓷、复合材料和超材料等，并正在从3D打印向4D、5D打印方向发展，尺度上已实现8 m构件制造并向微纳制造发展，制造地点也由地表制造向星际、太空制造发展。
这些进展促进了现代设计理念的变革，而智能技术的融入又会促成新的发展。3D打印应用领域非常广泛，在航空、航天、航海、潜海、交通装备、生物医疗、康复产业、文化创意、创新教育等领域都有非常诱人的前景。
中国高度重视3D打印技术及其产业的发展，通过国家基金项目、攻关项目、研发计划项目支持3D打印技术的研发推广，经过二十多年培养了一批老中青结合、具有国际化视野的科研人才，国际合作广泛深入，国际交流硕果累累。
作为“中国制造2025”的发展重点，3D打印在近几年取得了蓬勃发展，围绕重大需求形成了不同行业的示范应用。通过政策引导，在社会各界共同努力下，3D打印关键技术不断突破，装备性能显著提升，应用领域日益拓展，技术生态和产业体系初步形成；涌现出一批具有一定竞争力的骨干企业，形成了若干产业集聚区，整个产业呈现快速发展局面。
华中科技大学出版社紧跟时代潮流，瞄准3D打印科学技术前沿，组织策划了本套“3D打印前沿技术丛书”，并且，其中多部将与爱思唯尔（Elsevier）出版社一起，向全球联合出版发行英文版。本套丛书内容聚焦前沿、关注应用、涉猎广泛，不同领域专家、学者从不同视野展示学术观点，实现了多学科交叉融合。
本套丛书采用开放选题模式，聚焦3D打印技术前沿及其应用的多个领域，如航空航天、工艺装备、生物医疗、创新设计等领域。本套丛书不仅可以成为我国有关领域专家、学者学术交流与合作的平台，也是我国科技人员展示研究成果的国际平台。
3D打印正在各行业中发挥作用，极大地拓展了产品的创意与创新空间，优化了产品的性能；大幅降低了产品的研发成本，缩短了研发周期，极大地增强了工艺实现能力。因此，3D打印未来将对各行业产生深远的影响。为此，“中国制造2025”、德国“工业4.0”、美国“增材制造路线图”，以及“欧洲增材制造战略”等都视3D打印为未来制造业发展战略的核心。
《光固化3D打印技术》
王永信，宗学文 编著
内容简介：
本书介绍了光固化3D打印基本原理和前沿技术，在常见工艺特点的基础上，分析其成功应用的关键技术环节；以点扫描累加设备为例，详细介绍了3D打印设备的开发基础，分析了激光扫描系统、增材装置、涂铺系统、液位控制系统（发明专利技术）、树脂加热系统等功能模块的设计要求，以及联合调试、工艺测试方法；
以数据处理流程为主线，介绍了三维数模的建立、缺陷修复方法、设备坐标系定向、支撑种类选择、自动生成方法、分层处理、激光扫描算法、软件功能规划等内容。
作者介绍：
王永信高级工程师，研究生导师，现任中国机械制造工艺协会快速原型制造技术分会秘书长、快速制造国家工程研究中心副主任、快速成形制造技术教育部工程研究中心副主任。
研究方向为增材制造技术、逆向工程与检测技术、快速模具技术、智能制造技术。承担了国家重点研发计划项目、国家“863”计划项目、国家科技支撑计划项目等多个科研项目。积极开拓与企业的横向协作，推广高新技术成果的示范应用。出版著作3部，发表论文10余篇，获5项发明专利授权，获国家技术发明奖二等奖1项、陕西省科学技术奖一等奖1项。
《3D反求技术》
梁晋，史宝全 编著
内容简介：
反求技术用于获得实物的三维数据模型，其与3D打印技术紧密配合，可有效缩短产品的开发周期，提高产品更新换代的速度，增强企业竞争力。
本书从数据采集、数据处理及数据建模三个方面对3D反求技术所涉及的各种理论与方法进行了系统性的阐述，尤其是详细介绍了各种先进的光学三维测量理论与方法，并介绍了一些典型案例，以使读者了解3D反求技术在工业、医学等各个领域的应用前景。
作者介绍：
梁晋西安交通大学教授，博士生导师。主要从事跨学科的机械电子和信息技术研究，将近景工业摄影测量、三维光学测量、计算机视觉、图像处理等技术与机械学科的模具技术、CAD技术、数值模拟技术、变形应变分析技术等相结合，实现了复杂结构与材料的三维变形与应变检测与分析。
先后主持863计划项目、国家自然科学基金项目、国家机床重大科技专项子项目、江苏省攻关项目等20个项科研项目；发表论文60多篇（其中SCI/EI收录40多篇），出版著作10多本，获中国发明专利授权7项，参与制定国家标准1项；获得国家科学技术奖（技术发明奖）二等奖1项（第一完成人），获得陕西省科技进步奖一等奖和二等奖各1项（均为第一完成人）。
《生物3D打印：
从医疗辅具制造到细胞打印》
贺永，傅建中，高庆 编著
内容简介：
生物3D打印是将3D打印技术与生物医疗相结合所发展出的一个新兴研究领域。生物3D打印研究属于典型的医学、生物、机械、材料等领域的多学科深度交叉研究，需要相关学科研究人员介入并深度合作。
目前国内从事生物3D打印研究的学者不是很多，也无这方面的专题著作，而这也制约了相关研究的快速发展，限制了这项技术的普及和更大规模的应用。本书在总结作者所在课题组近几年研究工作的基础上阐述了生物3D打印的相关方法及应用，围绕生物3D打印的四个层次，从医疗辅具、医疗植入物的打印，到可降解人工骨的制造，再到操纵细胞构造仿生三维组织来展开。以期为生物3D打印研究进一步深化应用、跨学科合作打下基础。
作者介绍：
贺永青年长江学者，国家优秀青年科学基金获得者，现任浙江大学机械工程学院教授，博士生导师，浙江省三维打印工艺与装备重点实验室副主任。
从事增材制造（3D打印）、生物3D打印、生物制造等方面的研究工作，主持国家自然科学基金项目3项，国家支撑计划子课题、国家数控重大专项子课题各1项，省部级课题多项，授权发明专利50余项，发表SCI论文60余篇，论文发表在包括Biomaterials、Small、Biofabrication、ACS Applied Materials & Interface等生物制造、微制造、微流体期刊，H因子19。
《光固化3D打印复杂零件快速铸造技术》
宗学文、屈银虎、王小丽 编著
内容简介：
3D打印技术能将复杂三维形状快速转化为实物，与传统铸造结合形成快速铸造技术。3D打印技术经过二十多年的发展，已形成快速砂铸、快速精铸、快速石膏型铸造和快速陶瓷型铸造，成为复杂零件快速制造的重要支撑技术。
在本书中，作者结合十五年来在“十五”国家重点科技攻关计划项目、863计划项目、高档数控机床与基础制造装备重大专项课题、陕西省工业攻关项目中，自己完成一百多个复杂铸件的科研经验，围绕“缩短开发周期、降低开发成本、保证工作性能”的目标，主要介绍了光固化技术在车用变速箱、航空活塞发动机、涡轮壳体、机匣等零件快速开发中的应用。通过解决不同快速铸造工艺中铝合金、不锈钢、高温合金、钛合金材料的成形控性问题，揭示了快速铸造技术的内涵。
本书可供光固化成形技术、3D打印设备开发、应用的研究者、工程技术人员，以及相关专业的研究生参考，亦可作为从事新产品开发、复杂零件设计制造、铸造行业的相关工程技术人员的参考书。
作者介绍：
宗学文 博士，西安科技大学副教授，硕士生导师，毕业于西安交通大学，长期从事基于立体光刻、激光选区烧结、熔融沉积、面曝光等3D打印技术的复杂零件快速铸造技术研究。参加和完成了国家自然科学基金项目、国家863计划项目，国家科技支撑计划项目、高档数控机床与基础制造装备专项20余项，发表论文30余篇，出版教材2部，获国家专利授权20余项，获省部级奖1项。
待出版著作：
《3D打印材料》
（华中科技大学教授，博士生导师史玉升 等著）
《激光选区烧结3D打印》
（华中科技大学教授，博士生导师闫春泽 等著）
《激光选区熔化3D打印技术》
（华南理工大学教授，博士生导师杨永强 著）
《异质材料3D打印技术》
（南京师范大学教授，博士生导师杨继全 等著）
《3D打印数据格式》
（华中科技大学副教授张李超 等著）
各单位相关专家经过近三年的辛勤努力，即将完成20余部3D打印相关学术著作的撰写工作，其中已有2部获得国家科学技术学术著作出版基金资助，多部将与爱思唯尔（Elsevier）联合出版英文版。
近年来，中国高校设立了3D打印专业，高校师生、设备制造与应用的相关工程技术人员、科研工作者对3D打印的热情与日俱增。由于3D打印技术仅有三十多年的发展历程，该技术还有待于进一步提高。
希望这套丛书能成为有关领域专家、学者、高校师生与工程技术人员之间的纽带，增强作者、编者与读者之间的联系，促进作者、读者在应用中凝练关键技术问题和科学问题，在解决问题的过程中，共同推动3D打印技术的发展。
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