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本书可帮助制造业企业的管理人员和技术人员、高校工科专业的师生了解金属3D打印技术的原理、工艺装备、技术特点及现状和前沿发展，建立对金属3D打印技术的基本认识，利用金属3D打印的优势突破传统加工瓶颈。本书对我国制造业推广和应用金属3D打印技术、提升先进制造能力有着一定的指导意义。
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| 內容簡介： |
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本书详细介绍了当下主流金属3D打印技术的原理及成形特点，重点对激光选区熔化技术、激光熔覆成形技术、电子束选区熔化技术、电子束熔丝沉积成形技术、喷墨黏结成形技术、增减材复合金属打印技术、等离子体金属打印、电弧3D打印技术、金属微滴喷射成形技术等进行了系统论述；从设计约束、自由设计两个方面出发分析了金属3D打印的创新设计方法；从尺寸精度、表面粗糙度、成形零件致密度、力学性能、无损检测与过程监控等几个方面建立金属3D打印质量评价体系与在线过程监控系统；从后处理工艺、后处理流程两个方面出发分析了金属3D打印的后处理对于改善零件质量的作用；后结合制造业、医学应用实例介绍了金属3D打印的前沿应用与发展趋势。
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| 關於作者： |
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杨永强，华南理工大学机械与汽车工程学院教授。现任广东省机械工程学会焊接分会理事长，广东省激光行业协会监事长，中国3D打印产业技术联盟副理事长，广东省现代焊接技术重点实验室主任，中国机械工程学会焊接学会理事，中国光学学会激光加工专委会常委，广东省光学学会激光加工专委会副主任等。主要研究研究领域包括3D 打印技术与装备，包括金属零件激光选区熔化快速成型装备，FDM装备等。历年来承担和参加国家、国际合作、省市级科研项目40多项。其中25项为项目负责人。发表有关学术论文180余篇。申请专利57项，其中获得发明专利13项，实用新型专利28项，软件版权1项，外观专利1项；申请中的发明专利14项，其中包括美国、德国专利各一项，申请中的实用新型专利项。
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| 目錄：
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第1章绪论1
1.13D打印技术历史与发展1
1.2金属3D打印技术现状与发展4
第2章激光金属3D打印技术 8
2.1激光选区熔化成形技术8
2.1.1成形原理与装备8
2.1.2成形材料与工艺12
2.1.3成形组织性能18
2.1.4应用与发展20
2.2激光熔覆成形技术23
2.2.1成形原理与装备23
2.2.2成形材料与工艺26
2.2.3成形组织性能28
2.2.4应用与发展31
第3章电子束金属3D打印技术 34
3.1电子束选区熔化技术34
3.1.1成形原理与装备34
3.1.2成形材料与工艺37
3.1.3成形组织性能39
3.1.4应用与发展46
3.2电子束熔丝沉积成形技术50
3.2.1成形原理与装备50
3.2.2成形材料与工艺53
3.2.3成形组织性能54
3.2.4应用与发展56
第4章间接金属3D打印技术 57
4.1喷墨黏结成形技术57
4.1.1成形原理与装备57
4.1.2成形工艺与材料59
4.1.3成形组织性能64
4.1.4应用与发展65
4.2FDM金属3D打印技术66
4.2.1成形原理与装备66
4.2.2成形材料与组织68
4.2.3应用69
金属3D打印技术目录第5章增减材复合金属3D打印技术 70
5.1铺粉式增减材复合制造71
5.1.1铺粉式增减材复合制造原理71
5.2.2铺粉式增减材复合制造装备71
5.2送粉式增减材复合制造72
5.2.1送粉式增减材复合制造72
5.2.2送粉式增减材复合制造商业装备73
5.3增减材复合制造技术发展75
5.3.1增减材复合制造面临的问题75
5.3.2增减材复合制造发展方向76
第6章其他金属3D打印技术 79
6.1等离子体金属3D打印技术79
6.1.1成形原理79
6.1.2成形工艺80
6.1.3成形组织性能81
6.1.4应用与发展82
6.2基于CMT的电弧3D打印技术83
6.2.1成形装备技术83
6.2.2成形工艺86
6.2.3成形组织性能86
6.2.4应用与发展86
6.3基于TIGMIG的电弧3D打印技术87
6.3.1成形装备技术87
6.3.2成形材料90
6.3.3成形组织性能91
6.3.4应用与发展92
6.4金属微滴喷射成形技术92
第7章金属3D打印自由设计 95
7.1设计约束95
7.1.1成形原理约束95
7.1.2其他影响因素99
7.2自由设计101
7.2.1自由设计方法的提出101
7.2.2自由设计的内容102
7.2.3自由设计流程103
7.2.4自由设计方法下的价值工程与功能分析105
7.3金属3D打印设计案例107
7.3.1复杂内腔零件的数字化设计与3D打印108
7.3.2复杂内腔零件的模具设计与制造112
7.3.3免组装机构的数字化设计与直接制造115
7.3.4个性化托槽的设计118
7.3.5基于SLM的天线支架优化设计123
7.3.6SLM的成形腔密封闭锁装置优化设计128
第8章金属3D打印质量评价和过程监控 136
8.1概述136
8.2金属3D打印质量评价136
8.2.1力学性能137
8.2.2残余应力139
8.2.3表面粗糙度139
8.2.4尺寸精度141
8.2.5硬度142
8.2.6致密度143
8.3金属3D打印过程监控144
8.3.1材料输送系统过程监控145
8.3.2加工头系统过程监控146
8.3.3成形环境过程监控146
8.3.4熔池的过程监控147
8.3.5过程监控实例148
8.4质量评价与过程监控中的检测技术150
8.4.13D打印的检测需求150
8.4.2无损检测技术151
第9章金属3D打印成形制件后处理 154
9.1概述154
9.2后处理方式155
9.2.1热等静压致密化处理155
9.2.2真空淬火与回火处理157
9.2.3真空退火与正火处理157
9.2.4真空渗碳与渗氮处理158
9.2.5喷砂处理159
9.2.6电解抛光处理161
9.2.7物理与化学气相沉积163
第10章金属3D打印在制造业中的应用 166
10.1在航空航天领域中的应用166
10.2在工业模具行业中的应用169
10.3在珠宝首饰行业中的应用171
10.4在船舶海工行业中的应用172
10.5在汽车行业中的应用174
第11章金属3D打印在医学领域中的应用 177
11.13D打印一类医疗器械177
11.23D打印二类医疗器械178
11.2.1个性化手术导板178
11.2.2牙科植入物180
11.33D打印三类医疗器械183
11.3.1个性化全膝关节假体183
11.3.2个性化多孔下颌骨假体186
第12章金属3D打印技术的发展前沿与趋势 189
12.1多材料金属3D打印189
12.2纳米颗粒喷射成形190
12.3微纳金属3D打印技术193
12.3.1电喷印193
12.3.2微激光烧结195
12.3.3电化学沉积196
12.4在线监测与闭环控制197
12.4.1检测技术分类及概念197
12.4.2在线检测技术架构及信源198
12.4.3在线监测与反馈控制策略202
12.54D打印技术205
参考文献207
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近年来，由于航空航天、汽车电子、工业模具和生物医疗等领域的应用需求，金属3D打印技术得到了广泛重视和大量研究。3D打印技术大的优势是直接获得功能零件，成形制件只需要经过简单的表面处理喷砂、喷丸等便可以直接应用于实际生产中，被称为当今制造业的一场革命技术。本书依托国家自然科学基金项目面向免组装机构的数字化设计与激光快速制造基础研究、广东省省级科技计划项目广东省重大科技专项增材制造（3D打印）产业技术路线图、广东省省级科技计划项目多种材料激光选区熔化增材制造装备研发及其产业化撰写而成，阐述了先进制造技术中金属3D打印技术的特点及其未来发展应用前景，通过实例分析了面向金属3D打印的创新设计方法、核心工艺及后处理过程，提出了金属3D打印技术在工业、医学中的设计应用准则。本书对金属3D打印技术的原理方法、装备、材料、设计及应用等进行了全面系统的论述。全书具体内容如下。第1章：绪论。主要介绍了3D打印技术的发展历史和金属3D打印技术目前的发展现状，特别是对金属3D打印技术的边界和类别做了系统论述。第2章：激光金属3D打印技术。主要介绍了激光选区熔化技术和激光熔覆成形技术，包括成形原理、装备、材料、工艺、成形零件性能以及典型应用。第3章：电子束金属3D打印技术。主要对两种利用电子束进行3D打印的技术电子束选区熔化技术和电子束熔丝沉积成形技术做了详细介绍。第4章：间接金属3D打印技术。主要介绍了喷墨黏结成形技术和FDM熔丝金属成形技术，包括成形原理、装备、工艺、材料、组织性能和这两种技术的应用与发展。第5章：增减材复合金属3D打印技术。主要介绍了增减材复合金属3D打印技术原理，尤其是铺粉式增减材复合制造和送粉式增减材复合制造技术的实现方式，国内外商业化的金属增减材复合制造设备，以及增减材复合金属3D打印技术面临的挑战与发展趋势。第6章：其他金属3D打印技术。主要介绍了等离子体金属3D打印、基于CMT的电弧3D打印、基于TIGMIG的电弧3D打印，以及金属微滴喷射成形的基本原理、装备、材料、工艺和应用。第7章：金属3D打印的设计。分设计约束、自由设计两个部分论述了面向金属3D打印技术的创新设计原理与方法，并给出了具体设计案例。第8章：金属3D打印质量评价和过程监控。主要介绍了制件力学性能、残余应力、表面粗糙度、尺寸精度、硬度和致密度等方面的金属3D打印质量评价体系以及3D打印过程的在线监测，包括过程监控与无损检测技术在3D打印中的应用。金属3D打印技术前言第9章：金属3D打印成形制件后处理。主要介绍了金属3D打印技术所涉及的后处理技术，包括热等静压、真空淬火退火、渗碳渗氮、喷砂、电解抛光以及气相沉积技术。第10章：金属3D打印在制造业中的应用。主要介绍了金属3D打印技术在航空航天、工业模具、珠宝首饰、船舶海洋工业、汽车行业等领域的应用。第11章：金属3D打印在医学领域应用。主要介绍了各类医疗器械，包括一类医疗器械外科手术刀，二类医疗器械个性化手术导板、个性化舌侧托槽，三类医疗器械全膝关节置换假体、个性化多孔下颌骨假体的金属3D打印。第12章：金属3D打印技术的发展前沿与趋势。主要介绍了多材料金属3D打印、纳米颗粒喷射成形、微纳金属3D打印技术、在线监测与闭环控制、4D打印技术。华南理工大学于2002年开始开展金属3D打印技术的研究开发工作，是中国早开展此项技术研究的单位之一。截至目前，已研发激光选区熔化成形设备DiMetal280、DiMetal100和DiMetal50等，并实现产业化。同时在金属3D打印装备关键技术、系统软件、不同材料不锈钢、钛合金、钴铬合金、铝合金、铜合金等 成形工艺及控制等方面进行了深入的研究。获发明专利授权49项，实用新型专利授权120余项，自主研发了2套扫描路径规划软件，获得2016年度广东省、广州市科技进步奖二等奖各1项，获得2014年世界3D打印设计大赛特等奖。本书由华南理工大学杨永强教授带领华南理工大学3D打印实验室团队成员撰写。为了顺利完成本书，作者在梳理团队过去研究工作的基础上，参阅了大量国内外的相关资料，因此书中既有新研究成果，又有大量的实际应用实例。由于本书内容广泛，作者的学术水平和知识面有限，加之作者对该技术的认识处在不断深化的过程中，对一些问题的理解还不够深入。书中若有疏漏与不妥之处，敬请同行专家和读者批评指正。
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