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增材制造技术原理及应用


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增材制造技术原理及应用
  • 书号:9787030539533
    作者:魏青松
  • 外文书名:
  • 装帧:平装
    开本:16
  • 页数:
    字数:396000
    语种:zh-Hans
  • 出版社:科学出版社
    出版时间:2017-10-01
  • 所属分类:
  • 定价: ¥68.00元
    售价: ¥53.72元
  • 图书介质:
    纸质书

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  本书首先介绍了增材制造技术概念、发展历程、技术特点、工艺和材料种类以及发展趋势,然后按照工艺分类论述了光固化制造、叠层实体制造、熔融沉积制造、激光选区烧结、激光选区熔化、激光工程净成形、电子束选区熔化、三维喷印等增材制造技术,着重介绍了工艺原理、设备、材料、材料、工艺特点、关键技术及零件性能,论述了增材制造中的数据处理及快速制模技术,最后以系列实验论述相应增材制造技术在各领域的应用。本书内容广泛,专业性突出,系统性强,内容新颖,形成了概念、技术细节和综合应用的有机整体。
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    第1章 概论 1
    1.1 增材制造技术概念 1
    1.2 增材制造技术发展历程 2
    1.3 增材制造技术特点 3
    1.4 增材制造的工艺种类 4
    1.5 增材制造使用的材料 5
    1.6 增材制造技术的发展趋势 6
    第2章 光固化制造技术 8
    2.1 光固化制造技术发展历史 8
    2.2 光固化成形工艺原理 8
    2.3 光固化成形材料 9
    2.4 光固化成形系统及工艺 15
    2.4.1 成形系统的组成及其工艺流程 15
    2.4.2 成形过程 17
    2.4.3 成形工艺 19
    2.4.4 成形时间 20
    2.4.5 成形件的后处理 21
    2.5 光固化成形精度 22
    2.5.1 影响精度的因素 22
    2.5.2 衡量精度的标准 25
    2.5.3 标准测试件的测量 25
    2.5.4 提高精度的方法 26
    2.6 光固化成形设备 27
    2.7 光固化成形典型应用 30
    2.7.1 在珠宝首饰中的应用 30
    2.7.2 在生物制造工程和医学中的应用 31
    2.7.3 在软模快速制造方面的应用 31
    第3章 叠层实体制造技术 33
    3.1 叠层实体制造技术发展历史 33
    3.2 叠层实体制造工艺原理 33
    3.3 叠层实体制造成形材料 35
    3.4 叠层实体制造设备及核心器件 37
    3.5 叠层实体制造工艺参数 41
    3.6 叠层实体制造后处理 42
    3.7 叠层实体制造工艺特点 43
    3.7.1 叠层实体制造技术的特点 43
    3.7.2 叠层实体制造成形的精度 45
    3.8 叠层实体制造成形效率 46
    3.9 叠层实体制造典型应用 47
    3.9.1 复杂结构成形 47
    3.9.2 产品原型制作 48
    3.9.3 工业产品模型 49
    3.9.4 工艺品制作 49
    3.9.5 铸造木模制作 49
    第4章 熔融沉积成形技术 51
    4.1 熔融沉积成形技术发展历史 51
    4.2 熔融沉积成形工艺原理 52
    4.2.1 熔融挤出过程 52
    4.2.2 喷头内熔体的热平衡 53
    4.2.3 喷头内熔体流动性 54
    4.3 熔融沉积成形材料 56
    4.3.1 聚合物材料物性分析 57
    4.3.2 聚合物材料的热物理性质 58
    4.3.3 成形材料的性能要求 59
    4.3.4 支撑材料的性能要求 61
    4.4 熔融沉积成形系统 62
    4.4.1 硬件系统 62
    4.4.2 软件系统 68
    4.5 熔融沉积成形设备 69
    4.5.1 熔融沉积成形设备的组成 69
    4.5.2 典型熔融沉积成形设备 70
    4.6 熔融沉积成形工艺流程 72
    4.6.1 前处理 72
    4.6.2 原型制作 72
    4.6.3 后处理 73
    4.7 熔融沉积成形优缺点 73
    4.8 熔融沉积成形误差 74
    4.8.1 原理性误差分析 75
    4.8.2 工艺性误差分析 77
    4.8.3 后期处理误差分析 81
    4.9 熔融沉积成形制件力学性能 82
    4.10 熔融沉积成形典型应用 83
    4.10.1 教育科研 83
    4.10.2 建筑行业 84
    4.10.3 消费娱乐行业 84
    4.10.4 地理信息系统 84
    4.10.5 医疗行业 85
    4.10.6 工业设计行业 85
    4.10.7 配件饰品 86
    第5章 激光选区烧结技术 87
    5.1 激光选区烧结技术发展历史 87
    5.2 激光选区烧结工艺原理 88
    5.2.1 激光选区烧结成形原理 88
    5.2.2 激光烧结机理 89
    5.3 激光选区烧结成形材料 91
    5.3.1 粉末特性 91
    5.3.2 成形材料分类 92
    5.4 激光选区烧结核心器件 95
    5.5 激光选区烧结成形设备 97
    5.6 激光选区烧结工艺特点 99
    5.7 激光选区烧结制件性能 100
    5.7.1 高分子尼龙-12/铝复合材料SLS制件性能 100
    5.7.2 覆膜砂SLS制件性能 101
    5.7.3 Al2O3陶瓷SLS制件性能 102
    5.7.4 金属制件性能 104
    5.8 激光选区烧结的典型应用 105
    5.8.1 铸造砂型(芯)成形 105
    5.8.2 铸造熔模的成形 105
    5.8.3 高分子功能零件的成形 106
    5.8.4 生物制造 107
    第6章 激光选区熔化技术 109
    6.1 激光选区熔化技术发展历史 109
    6.2 激光选区熔化工艺原理 110
    6.2.1 激光能量的传递 110
    6.2.2 金属粉体对激光的吸收率 110
    6.2.3 熔池动力学 111
    6.2.4 熔池稳定性 111
    6.3 激光选区熔化成形材料 112
    6.3.1 粉末堆积特性 112
    6.3.2 粒径分布 113
    6.3.3 粉末的流动性 114
    6.3.4 粉末的氧含量 114
    6.3.5 粉末对激光的吸收率 114
    6.4 激光选区熔化核心器件 115
    6.4.1 主机 115
    6.4.2 激光器 115
    6.4.3 光路传输系统 117
    6.4.4 控制系统 118
    6.4.5 软件系统 118
    6.5 激光选区熔化成形设备 119
    6.5.1 激光选区熔化成形的设备组成 119
    6.5.2 典型SLM设备 121
    6.6 激光选区熔化成形工艺流程 123
    6.6.1 材料准备 123
    6.6.2 工作腔准备 124
    6.6.3 模型准备 124
    6.6.4 零件加工 124
    6.6.5 零件后处理 126
    6.7 激光选区熔化优缺点 126
    6.8 激光选区熔化冶金特点 128
    6.8.1 球化 128
    6.8.2 孔隙 129
    6.8.3 裂纹 129
    6.8.4 典型材料的微观特征与力学性能 130
    6.9 激光选区熔化的典型应用 132
    6.9.1 轻量化结构 132
    6.9.2 个性化植入体 134
    6.9.3 随形水道模具 135
    6.9.4 复杂整体结构 136
    6.9.5 免组装结构 137
    第7章 激光工程净成形技术 140
    7.1 激光工程净成形技术发展历史 140
    7.2 激光工程净成形的工艺原理 142
    7.2.1 粉末熔化和凝固过程 143
    7.2.2 熔池特征 144
    7.2.3 粉末穿过激光束到达熔覆层表面的状态 145
    7.3 激光工程净成形材料 145
    7.3.1 粉末粒度 146
    7.3.2 粉末流动性 147
    7.3.3 成形材料的种类 147
    7.4 激光工程净成形的核心器件 147
    7.4.1 激光系统——高功率激光器 148
    7.4.2 数控系统 150
    7.4.3 送粉系统——喷嘴 150
    7.4.4 气氛控制系统 152
    7.4.5 监测与反馈控制系统 153
    7.5 激光工程净成形的设备 153
    7.6 激光工程净成形的工艺流程 153
    7.6.1 模型准备 154
    7.6.2 材料准备 154
    7.6.3 送料工艺 154
    7.6.4 零件加工 154
    7.6.5 零件后处理 155
    7.7 激光工程净成形优缺点 155
    7.8 激光工程净成形的冶金特点 156
    7.8.1 体积收缩过大 157
    7.8.2 粉末爆炸迸飞 157
    7.8.3 微观裂纹 157
    7.8.4 成分偏析 158
    7.8.5 残余应力 158
    7.9 激光工程净成形典型应用 159
    7.9.1 快速模具制造 159
    7.9.2 高精复杂零件的快速制造和修复 159
    7.9.3 梯度功能材料的设计与制造 160
    第8章 电子束选区熔化技术 162
    8.1 电子束选区熔化技术发展历史 162
    8.2 电子束选区熔化技术工艺原理 162
    8.3 电子束选区熔化成形材料 163
    8.4 电子束选区熔化核心器件 164
    8.4.1 电子枪系统 164
    8.4.2 真空系统 164
    8.4.3 控制系统 164
    8.4.4 软件系统 165
    8.5 电子束选区熔化的装备 165
    8.6 电子束选区熔化工艺流程 166
    8.7 电子束选区熔化的优缺点 167
    8.8 电子束选区熔化的冶金特点 167
    8.8.1 电子束选区熔化技术的冶金缺陷 167
    8.8.2 典型材料的微观特征与力学性能 169
    8.9 电子束选区熔化的典型应用 170
    第9章 三维喷印技术 172
    9.1 三维喷印技术发展历史 172
    9.2 三维喷印技术工艺原理 173
    9.2.1 液滴对粉末表面的冲击 173
    9.2.2 液滴在粉末表面的润湿 174
    9.2.3 液滴的毛细渗透 174
    9.2.4 液滴对粉末的黏结固化 175
    9.3 三维喷印成形材料 175
    9.3.1 基体材料 176
    9.3.2 黏结材料 178
    9.3.3 添加材料 179
    9.4 三维喷印核心器件 179
    9.4.1 喷头的工作原理和典型结构示意图 179
    9.4.2 喷头的工作参数 181
    9.5 三维喷印成形设备 182
    9.5.1 典型三维喷印设备的组成 182
    9.5.2 国外主流三维喷印厂商设备 183
    9.5.3 主要工艺参数 183
    9.6 三维喷印工艺过程 184
    9.6.1 总体规划及黏结方案确定 185
    9.6.2 黏结剂设计 186
    9.6.3 粉末设计 187
    9.6.4 粉液综合实验及工艺参数优化 188
    9.6.5 后处理 188
    9.7 三维喷印优缺点 189
    9.8 三维喷印典型应用 190
    9.8.1 原型制作 190
    9.8.2 快速制模 190
    9.8.3 功能部件制造 191
    9.8.4 医学领域 191
    9.8.5 制药工程 192
    9.8.6 组织工程 192
    9.8.7 电子电路制造的应用 192
    第10章 增材制造数据处理 194
    10.1 STL模型发展历史 194
    10.2 STL模型的文件格式及拓扑优化 194
    10.2.1 STL文件格式 194
    10.2.2 STL文件拓扑关系的建立 196
    10.2.3 STL文件数据的错误修正 198
    10.2.4 STL模型偏置 202
    10.2.5 STL模型镂空 202
    10.3 STL模型切片 204
    10.3.1 基于几何拓扑信息的分层切片 204
    10.3.2 基于三角形面片位置信息的分层切片 205
    10.3.3 基于STL网格模型几何连续性的分层切片 205
    10.4 填充算法 206
    10.4.1 填充的类型及特点 206
    10.4.2 填充算法 207
    10.5 支撑结构 210
    10.5.1 柱状支撑 210
    10.5.2 块体支撑 211
    10.5.3 网格支撑 211
    10.6 AMF文件格式 213
    10.6.1 文件结构 213
    10.6.2 几何规范 213
    10.6.3 颜色规范 214
    10.6.4 纹理映射 214
    10.6.5 材料规范 214
    10.6.6 打印纹理 214
    10.6.7 元数据 214
    10.6.8 可选曲线三角形 214
    10.6.9 公式 215
    10.6.10压缩 215
    10.7 其他数据格式 215
    10.7.1 OBJ文件 215
    10.7.2 PLY文件 216
    10.7.3 常见的中间数据格式 216
    第11章 快速制模技术 218
    11.1 快速制模技术发展历史 218
    11.2 软模技术 219
    11.2.1 硅橡胶模具的特点 219
    11.2.2 制造硅橡胶模具工艺 220
    11.2.3 硅橡胶模具制作的主要工艺问题 221
    11.2.4 硅橡胶模具的应用 222
    11.3 过渡模技术 224
    11.3.1 铝填充环氧树脂模 224
    11.3.2 铸造模技术 226
    11.4 硬模技术 230
    11.4.1 直接成形金属模具 231
    11.4.2 间接方法制作金属模具 234
    第12章 增材制造实验 240
    12.1 飞机发动机模型光固化成形实验 240
    12.2 故宫建筑模型叠层实体制造实验 241
    12.3 兵马俑模型熔融沉积成形实验 243
    12.4 人脸反求工程实验 245
    12.5 手机壳软模翻制实验 247
    12.6 中国龙铸型激光选区烧结实验 249
    12.7 镂空结构金属戒指模型激光选区熔化制造实验 250
    12.8 涡轮叶片砂型三维喷印成形实验 252
    参考文献 254
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