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适读人群：
3D打印、增材产业从业者
工业产品研发设计工艺和制造人员
智能制造领域的科研与管理人员
颠覆第四次工业革命的引擎?
开启探索3D打印世界之门
阐明增材思维驱动设计的要素
拥抱智能制造的科技浪潮
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| 內容簡介： |
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本书就如何设计零件以从增材制造（AM）所能提供的*收益方面提供一些实用的指导，包括增材制造导论、增材制造工艺、DfAM战略设计注意事项、用于AM零件设计分析和优化的计算工具、零件合并准则、增材制造工夹具设计准则、面向聚合物的增材制造设计、面向金属的增材制造设计、后处理、增材制造的未来等部分。
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| 關於作者： |
奥拉夫迪格尔（Olaf Diegel）
增材制造和产品开发的教育者和实践者，在应用创新方法解决工程问题方面拥有出色的业绩。他在瑞典隆德大学工程学院设计科学系担任教授期间，积极参与产品开发的各个环节，并在增材制造和快速产品开发领域发表了大量的文章。在过去的30年里，他开发了1 00多种商业化产品，包括剧院照明产品、安防和航海产品以及家庭健康监控产品，并多次获得产品开发奖。
阿克塞尔诺丁（Axel Nordin）
拥有瑞典隆德大学机械工程专业硕士学位和机械设计专业博士学位，并多次参与政府资助的研究项目。他主要负责研究如何将复杂的外形设计集成到定制化产品中，例如，如何将数值计算、制造、结构设计和实用性问题（包括拓扑优化、创成式设计）综合应用到增材制造领域中。
达米恩莫特（Damien Motte）
拥有瑞典隆德大学产品开发专业博士学位，法国巴黎中央理工学院工业工程研究硕士学位，法国阿尔比矿业大学工业工程硕士学位。他是瑞典隆德大学工程学院产品开发专业副教授，研究领域包括替代性工程设计、增材制造设计和产品开发方法论。
译者简介：
安世亚太科技股份有限公司
具有25年工业软件、信息化平台和数字化制造装备等产品研发和解决方案服务经验，是Z早将仿真技术引入中国的企业之一，从仿真驱动设计到精益研发制造和增材思维先进设计与数字化制造，不断代领高端制造业研发和制造水平提升，服务于中国制造业转型升级。
安世亚太致力于工业软件研发（工业仿真和精益研发）、增材制造生态构建（正向设计、高端装备、新工业品）和工业互联体系上云（仿真云、知识云、增材云），并面向未来打造虚实共智的产业数字化新业态（数字孪生），提供基于增材思维的先进设计和数字化制造的全面解决方案。
安世亚太基于服务数千家高端客户所积累的丰富工程实践经验和案例，形成了自己的工业基因，以及产业赋能的方法体系。通过共建产教融合实训基地为院校和企业培养增材思维创新人才；通过联合研发突破传统局限的DfAM新工业品，打造企业在新工业革命背景下的竞争力。
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| 目錄：
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推荐序一
推荐序二
译者序
前言
致谢
关于作者
缩略词
第1章 增材制造导论 1
1.1 什么是增材制造 2
1.2 增材制造工艺链 4
1.3 增材制造的当前应用 7
1.4 增材制造的优势 8
1.4.1 零件复杂度 8
1.4.2 即时装配 10
1.4.3 零件合并 11
1.4.4 大规模定制 11
1.4.5 设计自由度 12
1.4.6 轻量化 12
1.4.7 按需制造 13
第2章 增材制造技术 15
2.1 材料挤出 16
2.2 材料喷射 19
2.3 黏结剂喷射 21
2.4 薄材叠层 23
2.5 立体光固化 25
2.6 粉末床熔融 28
2.7 定向能量沉积 30
2.8 复合增材制造 32
2.9 增材制造用于零件生产的技术成熟度 32
第3章 DfAM战略性的设计考虑 34
3.1 面向增材制造的设计导论 35
3.2 使用AM为产品增值 36
3.3 设计AM零件的一般指导原则 36
3.3.1 AM设计规则1 36
3.3.2 AM设计规则2 37
3.3.3 AM设计规则3 38
3.3.4 AM设计规则4 38
3.3.5 AM设计规则5 38
3.3.6 AM设计规则6 39
3.3.7 AM设计规则7 39
3.4 避免各向异性的设计 39
3.5 增材制造的经济学 40
3.6 尽量减少打印时间的设计 44
3.7 最小化后处理的设计 46
3.8 利用设计复杂性 53
3.9 功能第一，材料第二 53
3.10 使用拓扑优化或晶格结构 54
第4章 用于增材制造零件设计分析和优化的计算工具 57
4.1 对增材制造使用设计分析的目的 58
4.2 分析AM零件的特殊注意事项 58
4.2.1 材料数据 58
4.2.2 表面处理 58
4.2.3 几何 59
4.2.4 简化几何 59
4.2.5 基于网格的模型与参数化模型 59
4.2.6 几何变形 60
4.3 网格划分 60
4.3.1 参数化模型 60
4.3.2 基于网格的模型 60
4.4 边界条件 60
4.5 优化 61
4.6 拓扑优化 61
4.6.1 目标与约束 61
4.6.2 通用设置 62
4.6.3 后处理和解释结果 62
4.7 参数或尺寸优化 63
4.8 成型工艺仿真 63
4.8.1 逐层仿真 63
4.8.2 扫描模式仿真 63
4.8.3 局限性 64
第5章 零件合并准则 65
5.1 功能设计 66
5.2 材料方面的考虑 67
5.3 紧固件数量 68
5.4 使用传统DFMDFA中的知识 68
5.5 组装注意事项 69
5.6 活动零件 69
5.7 常识 70
第6章 增材制造工具设计准则 71
6.1 安装夹具和导轨 72
6.2 随形冷却 73
6.3 冷却剂流动策略 74
6.4 冷却流道形状 75
6.5 冷却流道间距 76
6.6 AM工具复合制备方法 76
6.7 缩短工具成型时间 77
第7章 面向聚合物的增材制造设计 79
7.1 各向异性 80
7.2 壁厚 80
7.3 悬垂结构和支撑材料 81
7.4 孔 83
7.5 肋板 83
7.6 避免冗余的材料 84
7.7 小细节和字体大小 85
7.7.1 小细节 85
7.7.2 字体大小 85
第8章 聚合物设计准则 86
8.1 材料挤出设计 87
8.1.1 材料挤出的精度和公差 87
8.1.2 层厚 87
8.1.3 支撑材料 88
8.1.4 填充方式 88
8.1.5 其他考虑 89
8.1.6 特征类型：竖直壁厚 90
8.1.7 特征类型：水平壁面 90
8.1.8 特征类型：支撑材料悬垂角 91
8.1.9 特征类型：带有可溶性支撑的活动零件之间的间隙 91
8.1.10 特征类型：带有可去除支撑材料的活动零件之间的间隙 92
8.1.11 特征类型：竖直圆孔 92
8.1.12 特征类型：圆柱销 93
8.1.13 特征类型：内置螺纹 93
8.2 聚合物粉末床熔融设计 94
8.2.1 粉末床熔融的精度和公差 94
8.2.2 层厚 94
8.2.3 避免大量物料 95
8.2.4 粉末寿命和新粉率 95
8.2.5 特征类型：壁厚 95
8.2.6 特征类型：活动零件之间的间隙 96
8.2.7 特征类型：圆形轮廓通孔 97
8.2.8 特征类型：方形轮廓通孔 97
8.2.9 特征类型：圆柱销 98
8.2.10 特征类型：孔到墙边缘的接近度 98
8.3 立体光固化设计 99
8.3.1 分辨率 99
8.3.2 打印方向 99
8.3.3 支撑材料 100
8.3.4 悬垂 100
8.3.5 各向同性 100
8.3.6 中空零件和树脂去除 101
8.3.7 细节 101
8.3.8 水平桥 101
8.3.9 连接 101
8.3.10 特征类型：壁厚 102
8.3.11 特征类型：圆孔 102
第9章 金属增材制造的设计 103
9.1 金属粉末床熔融的设计准则 104
9.2 粉末床熔融的基础 105
9.3 金属粉末的制造过程 105
9.4 粉末形态（理想的粉末形状） 106
9.5 粉末粒度分布 107
9.6 粉末的其他注意事项 107
9.7 金属AM材料的特性 108
9.8 AM材料中的潜在缺陷 110
9.9 金属AM工艺 111
9.10 受控的混乱 114
9.11 金属AM的现状 115
9.12 拓扑优化 115
9.13 晶格结构 116
9.14 悬垂和支撑材料 120
9.14.1 打印具有较大水平面的零件 121
9.14.2 支撑材料的角度 121
9.14.3 无支撑的角、悬垂和桥 122
9.15 残余应力 124
9.15.1 减少残余应力的设计方法 125
9.15.2 残余应力最小化设计的示例 126
9.16 应力集中 129
9.17 水平孔 130
9.18 设置金属AM打印作业 131
第10章 金属增材制造指南 135
10.1 基于激光粉末床熔融技术的设计 136
10.1.1 特征类型：壁厚 136
10.1.2 特征类型：悬垂角 136
10.1.3 特征类型：活动零件之间的间隙 137
10.1.4 特征类型：竖直方向的槽和圆孔 138
10.1.5 特征类型：竖直方向的凸台和圆柱销 138
10.1.6 特征类型：内置外螺纹 139
10.2 基于电子束熔化技术的设计 139
10.2.1 后处理 140
10.2.2 设计准则 141
10.2.3 特征类型：壁厚 143
10.2.4 特征类型：竖直方向的槽和圆孔 144
10.2.5 特征类型：清除粉末所需的间隙 144
10.2.6 特征类型：螺钉和螺纹 145
10.3 基于金属黏结剂喷射技术的设计 145
10.3.1 收缩 146
10.3.2 零件致密度 146
10.3.3 最重要的设计准则 147
10.3.4 特征类型：壁厚 150
10.3.5 特征类型：悬垂结构 150
10.3.6 特征类型：圆孔 151
10.3.7 特征类型：溢粉孔 151
第11章 增材制造其他注意事项 153
11.1 设计师与机器操作员的合作 154
11.2 健康与安全 154
11.2.1 材料暴露 155
11.2.2 气体监测 155
11.2.3 气体排放 155
11.2.4 物料搬运 155
11.2.5 爆炸危险 156
11.3 增材制造零件认证 156
第12章 后处理 158
12.1 去除支撑材料 160
12.1.1 聚合物 160
12.1.2 金属 162
12.2 聚合物表面处理 168
12.2.1 蒸气平滑 168
12.2.2 滚筒磨光 170
12.2.3 染色 170
12.2.4 涂漆 171
12.2.5 表面纹理化 172
12.2.6 喷砂 173
12.2.7 机加工 173
12.2.8 金属化 173
12.2.9 覆膜 173
12.2.10 水纹 174
12.3 金属表面处理 174
12.3.1 喷丸处理 175
12.3.2 等离子清洗和离子束清洗 175
12.3.3 机加工和打磨 176
12.3.4 磨料流加工 176
12.3.5 阳极氧化 177
12.3.6 等离子喷涂 177
12.3.7 电镀和PVD 177
12.3.8 涂漆 178
12.4 黏结和焊接AM零件 178
12.5 热处理和时效处理 179
12.5.1 残余应力消除 179
12.5.2 热等静压 180
12.5.3 表面硬化和渗氮处理 181
第13章 增材制造的未来 182
13.1 功能梯度材料 183
13.2 生物打印 184
13.3 建筑应用 185
13.4 电子产品打印 186
13.5 纳米打印 187
13.6 食品打印 188
第14章 结束语 190
术语表 192
参考文献和拓展阅读 196
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本书旨在为零件设计过程中如何最大化发挥增材制造技术的优势提供实用性的指导。增材制造技术是关于创新的天赐之物，它能快速有效地验证设计师和发明者的想法。增材制造作为一种快速成型技术已经被广泛应用，迄今已有超过30年的历史。增材制造可以消除传统制造对创新造成障碍的局限性，同时，允许用户在消除高成本对创新产生负面影响的前提下，将真正的产品推向市场。
当应用增材制造技术时，要意识到它并不能消除所有的制造约束。相反，设计师如果希望通过运用增材制造技术提高产品的价值，则需要从另外的角度进行设计上的考虑。否则，增材制造很容易成为一种低效且不经济的产品制造方式。
同样需要明白的是，不像过去几十年里市场上所宣传的那样，增材制造并不是一项可以制造任何东西的简单技术。只有对不同技术进行深入的了解才能帮助设计师进行设计。事实上，打印金属零件是非常困难的，只有增材制造过程确实能为产品增加价值时才考虑用金属打印。
在本书中，您将发现一些不断重复出现的概念，如支撑材料、打印方向、后处理等，这些概念之所以被重复，是因为它们对如何学习使用DfAM发挥增材制造的成本效益和增值作用至关重要。
需要说明的是，由于增材制造技术的不断更新和发展，新技术、新材料以及新方法对工艺过程的改进将促使我们对增材制造设计指南进行不断的升级。本书只涵盖了截至目前所涉及的增材制造技术。如果您发现任何主要的设计技术或后处理技术有遗漏，请联系我们，我们会努力将其呈现在下一个版本中。
本书中介绍的大部分信息都是从大量的资料来源中收集的，我们尽可能对书中用到的材料和图片的来源做了确认。如果发现数据来源不同或有冲突，我们基于自己的经验，联合不同来源，谨慎地对数据的全部范围进行了引用。为了阅读方便，本书刻意没有使用APA、Harvard或其他类型的参考文献引用撰写形式。假如您发现我们没有给出书中所引用数据的正确来源，请告知我们，我们将在下一个版本中进行更正。
最后给那些想通过增材制造技术来实现增值的工程师和设计师一些建议：增材制造允许您以不同的方式进行思考，可以帮助您实现复杂设计形状的制造，因此您要大胆地设计，尝试新想法，来看看它们是否可行。
人们常说，要想创业和创新，就要敢于面对出师不利和屡战屡败。有了增材制造技术，我们才有能力失败得更快且更频繁。而且，这是一件好事。
奥拉夫迪格尔（Olaf Diegel）
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