3D機(jī)設(shè)計.pdf

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1、北 京 科 技 大 學(xué) 天 津 學(xué) 院 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )選 題 報 告 - 1 - 北 京 科 技 大 學(xué) 天 津 學(xué) 院本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 選 題 報 告題 目 ： 金 屬 液 滴 成 型 與 銑 銷 復(fù) 合 3D打 印 機(jī) 床 身 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計系 ： 機(jī) 械 工 程 系班 級 ： 機(jī) 械 1203班姓 名 ： 魏 浩 然 學(xué) 號 ： 12413336指 導(dǎo) 教 師 1： 黃 明 吉指 導(dǎo) 教 師 2： 20 年 月 日 北 京 科 技 大 學(xué) 天 津 學(xué) 院 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )選 題 報 告 - 2 - 目 錄1 文

2、獻(xiàn) 綜 述 ......................................................................................................................31.1本 課 題 國 外 研 究 進(jìn) 展 .........................................................................................31.2本 課 題 國 內(nèi) 研 究 進(jìn) 展 ...........................................

3、..............................................32 課 題 背 景 及 開 展 研 究 的 意 義 .......................................................................................42.1課 題 背 景 ............................................................................................................42.2開 展 研 究 的 意 義 ..

4、.............................................................................................. 43 研 究 內(nèi) 容 、 方 法 及 預(yù) 期 目 的 .......................................................................................5 3.1研 究 內(nèi) 容 ..............................................................................

5、..............................53.2研 究 方 法 ............................................................................................................53.3預(yù) 期 目 的 ............................................................................................................64 進(jìn) 度 安 排 ...................

6、..................................................................................................8參 考 文 獻(xiàn) ...................................................................................................................9指 導(dǎo) 教 師 意 見 .................................................................

7、..............................................10 北 京 科 技 大 學(xué) 天 津 學(xué) 院 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )選 題 報 告 - 3 - 1文 獻(xiàn) 綜 述1.1本 課 題 國 外 研 究 進(jìn) 展日 前 ， 歐 洲 空 間 局 （ ESA） 的 “ 以 實 現(xiàn) 高 技 術(shù) 金 屬 產(chǎn) 品 的 高 效 生 產(chǎn) 與 零 浪 費 為 目 標(biāo)的 增 材 制 造 項 目 ” （ AMAZE） 提 出 ， 將 首 次 實 現(xiàn) 3D打 印 金 屬 件 的 大 規(guī) 模 生 產(chǎn) 。 這 些 3D打 印 的 金 屬 零 部 件 可 用 于 噴 氣

8、式 飛 機(jī) 、 航 天 器 以 及 核 聚 變 等 項 目 。波 音 公 司 已 經(jīng) 利 用 三 維 打 印 技 術(shù) 制 造 了 大 約 300種 不 同 的 飛 機(jī) 零 部 件 ， 包 括 將 冷 空氣 導(dǎo) 入 電 子 設(shè) 備 的 形 狀 復(fù) 雜 導(dǎo) 管 。 波 音 公 司 和 霍 尼 韋 爾 正 在 研 究 利 用 3D打 印 技 術(shù) 打 印出 機(jī) 翼 等 更 大 型 的 產(chǎn) 品 。 空 客 在 A380客 艙 里 使 用 3D打 印 的 行 李 架 ， 在 “ 臺 風(fēng) ” 戰(zhàn) 斗 機(jī)中 也 使 用 了 3D打 印 的 空 調(diào) 系 統(tǒng) 。 空 客 公 司 最 近 提 出 ?“ 透 明 飛

9、機(jī) 概 念 ” 計 劃 ， 制 定 了 一 張 “ 路 線 圖 ” ， 從 打 印 飛 機(jī) 的 小 部 件 開 始 ， 一 步 一 步 發(fā) 展 ， 最 終 在 2050年 左 右 用 3D打印 機(jī) 打 印 出 整 架 飛 機(jī) 。 “ 概 念 飛 機(jī) ” 本 身 有 許 多 令 人 眼 花 繚 亂 的 復(fù) 雜 系 統(tǒng) ， 比 如 仿 生 的彎 曲 機(jī) 身 ， 能 讓 乘 客 看 到 周 圍 藍(lán) 天 白 云 的 透 明 機(jī) 殼 等 ， 采 用 傳 統(tǒng) 制 造 手 段 難 以 實 現(xiàn) ， 3D打 印 或 許 是 一 條 捷 徑 。1.2本 課 題 國 內(nèi) 研 究 進(jìn) 展中 國 航 天 科 技 集 團(tuán)

10、 公 司 六 院 7103廠 自 行 研 制 的 某 型 號 軟 管 順 利 通 過 2萬 次 疲 勞 試驗 考 核 ， 各 項 指 標(biāo) 均 達(dá) 到 設(shè) 計 要 求 。 這 意 味 著 長 期 困 擾 一 線 職 工 的 軟 管 工 藝 攻 關(guān) 項 目 獲得 成 功 。 這 是 該 廠 繼 去 年 年 底 突 破 大 直 徑 高 溫 合 金 筒 體 縫 焊 技 術(shù) 之 后 ， 再 次 突 破 小 直 徑大 壁 厚 異 件 縫 焊 工 藝 ， 進(jìn) 一 步 提 升 了 發(fā) 動 機(jī) 制 造 工 藝 能 力 。北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 同 我 國 主 要 飛 機(jī) 設(shè) 計 研 究 所 等 單 位

11、通 過 “ 產(chǎn) 學(xué) 研 ” 緊 密 合 作 ， 瞄 準(zhǔn) 大 型 飛 機(jī) 、 航 空 發(fā) 動 機(jī) 等 國 家 重 大 戰(zhàn) 略 需 求 ， 歷 經(jīng) 17年 研 究 在 國 際 上 首 次 全面 突 破 了 鈦 合 金 、 超 高 強(qiáng) 度 鋼 等 難 加 工 大 型 復(fù) 雜 整 體 關(guān) 鍵 構(gòu) 件 激 光 成 形 工 藝 、 成 套 裝 備和 應(yīng) 用 關(guān) 鍵 技 術(shù) ， 并 已 在 飛 機(jī) 大 型 構(gòu) 件 生 產(chǎn) 中 研 發(fā) 出 五 代 、 10余 型 裝 備 系 統(tǒng) ， 已 經(jīng) 受近 十 年 的 工 程 實 際 應(yīng) 用 考 驗 ， 使 我 國 成 為 迄 今 為 止 唯 一 掌 握 大 型 整 體

12、 鈦 合 金 關(guān) 鍵 構(gòu) 件 激光 成 形 技 術(shù) 并 成 功 實 現(xiàn) 裝 機(jī) 工 程 應(yīng) 用 的 國 家 。 北 京 科 技 大 學(xué) 天 津 學(xué) 院 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )選 題 報 告 - 4 - 2課 題 背 景 及 開 展 研 究 的 意 義2.1背 景3D打 印 聽 起 來 新 鮮 ， 其 實 這 項 技 術(shù) 并 不 是 什 么 新 的 技 術(shù) ， 而 是 已 經(jīng) 發(fā) 展 了 大 約 30年 了 的 快 速 成 型 技 術(shù) （ Rapid prototyping)的 一 種 ， 簡 單 地 說 ， 即 設(shè) 計 人 員 通 過 計 算 機(jī)繪 成 的 三 維 模 型 ，

13、 或 是 以 三 維 掃 描 儀 對 實 物 進(jìn) 行 三 維 建 模 ， 將 這 些 數(shù) 據(jù) 輸 入 3D打 印 機(jī)形 成 指 令 ， 使 用 堆 疊 的 方 法 使 材 料 一 層 一 層 堆 積 起 來 并 形 成 最 終 的 成 品 。 目 前 國 內(nèi) 有 一些 3D打 印 的 概 念 股 ， 如 中 航 重 機(jī) ， 蘇 大 維 格 ， 南 風(fēng) 股 票 等 ， 股 價 一 直 在 飆 升 ， 這 也 多少 與 3D打 印 的 炒 作 和 關(guān) 注 度 提 升 有 關(guān) 。 國 內(nèi) 3D打 印 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 上 至 航 空 航 天 ， 下 至 個人 愛 好 都 有 所 應(yīng) 用 。 北 京

14、 航 空 航 天 大 學(xué) 的 王 華 明 教 授 因 為 運 用 3D打 印 技 術(shù) 打 印 飛 機(jī) 鈦合 金 部 件 并 實 際 運 用 而 獲 得 國 家 科 技 發(fā) 明 一 等 獎 ， 幾 千 塊 的 桌 面 級 3D打 印 機(jī) 也 在 淘 寶 上 有 售 ， 只 是 所 使 用 的 材 料 為 ABS工 程 塑 料 或 PLA食 物 降 解 高 分 子 材 料 ， 所 成 型 的 成 品一 般 精 度 和 粗 糙 度 較 差 ， 成 型 體 積 有 限 ， 只 能 制 作 一 些 初 級 樣 件 。 國 外 的 3D打 印 技 術(shù)和 市 場 較 國 內(nèi) 成 熟 很 多 ， 主 要 技

15、術(shù) 來 自 美 國 、 德 國 、 日 本 和 以 色 列 等 國 家 ， 其 中 以 美 國的 3D Systems、 Stratasys和 Makerbot等 為 代 表 的 企 業(yè) ， 引 領(lǐng) 著 全 球 3D打 印 行 業(yè) 的 方向 。2.2研 究 意 義3D打 印 技 術(shù) 相 對 傳 統(tǒng) 制 造 技 術(shù) 來 講 的 確 是 一 次 重 大 的 技 術(shù) 革 命 ， 用 “ 顛 覆 ” 傳 統(tǒng)制 造 技 術(shù) 來 形 容 也 不 過 分 ， 能 夠 解 決 傳 統(tǒng) 制 造 所 不 能 解 決 的 技 術(shù) 難 題 ， 能 夠 為 傳 統(tǒng) 制 造業(yè) 的 創(chuàng) 新 發(fā) 展 注 入 新 鮮 動 力

16、。 但 是 ， 傳 統(tǒng) 制 造 業(yè) 經(jīng) 過 了 數(shù) 千 年 的 積 累 和 發(fā) 展 ， 已 經(jīng) 在 生 產(chǎn) 工 藝 、 生 產(chǎn) 技 術(shù) 、 材 料 等 方 面 非 常 成 熟 ， 并 形 成 了 配 套 完 善 、 功 能 齊 全 、 社 會 各 界 廣泛 認(rèn) 可 的 產(chǎn) 業(yè) 基 礎(chǔ) 。從 3D打 印 的 技 術(shù) 原 理 來 看 ， 傳 統(tǒng) 制 造 方 式 不 能 生 產(chǎn) 的 產(chǎn) 品 ， 利 用 3D打 印 技 術(shù) 都可 以 輕 松 地 打 印 出 來 。 但 是 ， 傳 統(tǒng) 制 造 業(yè) 所 擅 長 的 批 量 化 規(guī) 模 化 生 產(chǎn) 、 精 益 化 生 產(chǎn) ， 恰恰 是 3D打 印 技 術(shù)

17、的 短 腿 。 比 較 來 看 ， 3D打 印 技 術(shù) 擅 長 的 解 決 個 性 化 、 復(fù) 雜 化 、 高 難 度的 生 產(chǎn) 技 術(shù) ， 而 傳 統(tǒng) 制 造 業(yè) 則 擅 長 的 是 批 量 化 和 規(guī) 模 化 。 彼 此 之 間 優(yōu) 劣 態(tài) 勢 正 好 形 成 互 北 京 科 技 大 學(xué) 天 津 學(xué) 院 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )選 題 報 告 - 5 - 補(bǔ) 關(guān) 系 ， 而 不 是 誰 替 代 誰 的 問 題 。 因 此 ， 3D打 印 技 術(shù) 本 身 不 是 要 取 代 傳 統(tǒng) 制 造 業(yè) ， 也不 能 取 代 傳 統(tǒng) 制 造 業(yè) 。3研 究 內(nèi) 容 、 方 法 及 預(yù)

18、期 目 的3.1研 究 內(nèi) 容3D打 印 技 術(shù) 是 指 由 計 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計 模 型 (CAD)直 接 驅(qū) 動 的 ， 運 用 金 屬 、 塑 料 、 陶 瓷 、 樹脂 、 蠟 、 紙 、 砂 等 材 料 ， 在 快 速 成 形 設(shè) 備 里 分 層 制 造 任 何 復(fù) 雜 形 狀 的 物 理 買 體 的 技 術(shù) 。 基本 流 程 是 ， 先 用 計 算 機(jī) 軟 件 設(shè) 計 三 維 模 型 ， 然 后 把 三 維 數(shù) 字 模 型 離 散 為 面 、 線 和 點 ， 再 通過 3D打 印 設(shè) 備 分 層 堆 積 ， 最 后 變 成 一 個 三 維 的 買 物 。傳 統(tǒng) 制 造 技 術(shù)

19、是 “ 減 材 制 造 技 術(shù) ” ， 3D打 印 則 是 “ 增 材 制 造 技 術(shù) ” ， 具 有 制 造 成 本 低 、 生 產(chǎn) 周 期 短 等 明 顯 優(yōu) 勢 ， 被 譽(yù) 為 “ 第 三 次 工 業(yè) 革 命 最 具 標(biāo) 志 性 的 生 產(chǎn) 工具 ” 。 3D打 印 將 多 維 制 造 變 成 簡 單 的 由 下 而 上 的 二 維 疊 加 ， 從 而 大 大 降 低 了 設(shè) 計 與制 造 的 復(fù) 雜 度 。 同 時 ， 3D打 印 還 可 以 制 造 傳 統(tǒng) 方 式 無 法 加 工 的 奇 異 結(jié) 構(gòu) ， 尤 其 適 合動 力 設(shè) 備 、 航 空 航 天 、 汽 車 等 高 端 產(chǎn) 品

20、 上 的 關(guān) 鍵 零 部 件 的 制 造 。3.2研 究 方 法選 區(qū) 激 光 熔 化 技 術(shù) （ Selective Laser Melting， SLM） : SLM 技 術(shù) 成 型 原 理 與 選區(qū) 激 光 燒 結(jié) （ SLS） 基 本 相 同 ， 作 為 金 屬 零 件 3D打 印 技 術(shù) 的 重 要 組 成 部 分 ， 兩 者 都 可以 直 接 進(jìn) 行 金 屬 零 件 直 接 制 造 ， 不 需 要 后 處 理 。 SLM成 型 材 料 多 為 單 一 組 分 金 屬 粉 末 ，包 括 奧 氏 體 不 銹 鋼 、 鎳 基 合 金 、 鈦 基 合 金 、 鈷 -鉻 合 金 和 貴 重

21、金 屬 等 。 激 光 束 快 速 熔 化金 屬 粉 末 并 獲 得 連 續(xù) 的 熔 道 ， 可 以 直 接 獲 得 幾 乎 任 意 形 狀 、 具 有 完 全 冶 金 結(jié) 合 、 高 精 度 的 近 乎 致 密 金 屬 零 件 ， 是 極 具 發(fā) 展 前 景 的 金 屬 零 件 3D打 印 技 術(shù) 。 其 應(yīng) 用 范 圍 已 經(jīng) 擴(kuò) 展到 航 空 航 天 、 微 電 子 、 醫(yī) 療 、 珠 寶 首 飾 等 行 業(yè) 。激 光 凈 成 形 技 術(shù) （ Laser Engineered Net Shaping， LENS） : LENS技 術(shù) 是 在 激 光熔 覆 技 術(shù) 的 基 礎(chǔ) 上 發(fā) 展

22、起 來 的 一 種 金 屬 零 件 3D打 印 技 術(shù) 。 采 用 中 、 大 功 率 激 光 熔 化 同步 供 給 的 金 屬 粉 末 ， 按 照 預(yù) 設(shè) 軌 跡 逐 層 沉 積 在 基 板 上 ， 最 終 形 成 金 屬 零 件 。 1999年 ，LENS工 藝 獲 得 了 美 國 工 業(yè) 界 中 “ 最 富 創(chuàng) 造 力 的 25項 技 術(shù) ” 之 一 的 稱 號 。 北 京 科 技 大 學(xué) 天 津 學(xué) 院 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )選 題 報 告 - 6 - 電 子 束 選 區(qū) 熔 化 技 術(shù) （ Electron Beam Selective Melting， EBSM）

23、 :EBSM技 術(shù) 是20世 紀(jì) 90年 代 發(fā) 展 起 來 的 一 種 金 屬 零 件 3D打 印 技 術(shù) ， 其 與 SLM系 統(tǒng) 的 差 別 主 要 是 熱源 不 同 ， 在 成 型 原 理 上 基 本 相 似 。 與 以 激 光 為 能 量 源 的 金 屬 零 件 3D打 印 技 術(shù) 相 比 ，EBSM工 藝 具 有 能 量 利 用 率 高 、 無 反 射 、 功 率 密 度 高 、 聚 焦 方 便 等 許 多 優(yōu) 點 。 在 目 前 3D打 印 技 術(shù) 的 數(shù) 十 種 方 法 中 ， EBSM技 術(shù) 因 其 能 夠 直 接 成 型 金 屬 零 部 件 而 受 到 人 們 的 高 度關(guān)

24、 注 。 國 外 對 EBM工 藝 理 論 研 究 相 對 較 早 ， 瑞 典 的 Arcam AB公 司 研 發(fā) 了 商 品 化 的 EBSM設(shè) 備 EBM S12系 列 ， 而 國 內(nèi) 對 EBSM工 藝 的 研 究 相 對 較 晚 。光 固 化 立 體 造 型 技 術(shù) (stereo lithography apparatus， SLA)SLA技 術(shù) 是 用 特 定 波長 與 強(qiáng) 度 的 激 光 聚 焦 到 光 固 化 材 料 表 面 ， 使 之 由 點 到 線 ， 由 線 到 面 順 序 凝 固 ， 完 成 一 個層 面 的 繪 圖 作 業(yè) ， 然 后 升 降 臺 在 垂 直 方 向

25、移 動 一 個 層 片 的 高 度 ， 再 固 化 另 一 個 層 面 。 這 樣 層 層 疊 加 構(gòu) 成 一 個 三 維 實 體 。 SLA是 最 早 實 用 化 的 快 速 成 形 技 術(shù) ， 采 用 液 態(tài) 光 固 化 樹脂 原 料 。 SLA技 術(shù) 主 要 用 于 制 造 多 種 模 具 、 模 型 等 ； 還 可 以 在 原 料 中 通 過 加 入 其 它 成分 ， 用 SLA原 型 模 代 替 熔 模 精 密 鑄 造 中 的 蠟 模 。 SLA技 術(shù) 成 形 速 度 較 快 ， 精 度 較 高 ， 但由 于 樹 脂 固 化 過 程 中 產(chǎn) 生 收 縮 ， 不 可 避 免 地 會 產(chǎn)

26、 生 應(yīng) 力 或 引 起 形 變 。 因 此 開 發(fā) 收 縮 小 、固 化 快 、 強(qiáng) 度 高 的 光 敏 材 料 是 其 發(fā) 展 趨 勢 。熔 融 沉 積 成 型 技 術(shù) (fused deposition modeling, FDM) :FDM技 術(shù) 該 方 法 使 用 絲狀 材 料 （ 石 蠟 、 金 屬 、 塑 料 、 低 熔 點 合 金 絲 ） 為 原 料 ， 利 用 電 加 熱 方 式 將 絲 材 加 熱 至 略高 于 熔 化 溫 度 （ 約 比 熔 點 高 1℃ ） ， 在 計 算 機(jī) 的 控 制 下 ， 噴 頭 作 x-y平 面 運 動 ， 將 熔 融的 材 料 涂 覆 在 工

27、 作 臺 上 ， 冷 卻 后 形 成 工 件 的 一 層 截 面 ， 一 層 成 形 后 ， 噴 頭 上 移 一 層 高度 ， 進(jìn) 行 下 一 層 涂 覆 ， 這 樣 逐 層 堆 積 形 成 三 維 工 件 。 該 技 術(shù) 污 染 小 ， 材 料 可 以 回 收 ， 用 于 中 、 小 型 工 件 的 成 形 。 成 形 材 料 ： 固 體 絲 狀 工 程 塑 料 ； 制 件 性 能 相 當(dāng) 于 工 程 塑 料 或 蠟?zāi)?； 主 要 用 于 塑 料 件 、 鑄 造 用 蠟 模 、 樣 件 或 模 型 。分 層 實 體 制 造 技 術(shù) (laminated object manufacturin

28、g, LOM)又 稱 層 疊 法 成 形 技術(shù) :LOM技 術(shù) 它 以 片 材 （ 如 紙 片 、 塑 料 薄 膜 或 復(fù) 合 材 料 ） 為 原 材 料 ， 其 成 形 原 理 為 激 光切 割 系 統(tǒng) 按 照 計 算 機(jī) 提 取 的 橫 截 面 輪 廓 線 數(shù) 據(jù) ， 將 背 面 涂 有 熱 熔 膠 的 片 材 用 激 光 切 割 出工 件 的 內(nèi) 外 輪 廓 。 切 割 完 一 層 后 ， 送 料 機(jī) 構(gòu) 將 新 的 一 層 片 材 疊 加 上 去 ， 利 用 熱 粘 壓 裝 置將 已 切 割 層 粘 合 在 一 起 ， 然 后 再 進(jìn) 行 切 割 ， 這 樣 一 層 層 地 切 割 、

29、 粘 合 ， 最 終 成 為 三 維 工 北 京 科 技 大 學(xué) 天 津 學(xué) 院 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )選 題 報 告 - 7 - 件 。 LOM常 用 材 料 是 紙 、 金 屬 箔 、 塑 料 膜 、 陶 瓷 膜 等 ， 此 方 法 除 了 可 以 制 造 模 具 、 模 型外 ， 還 可 以 直 接 制 造 結(jié) 構(gòu) 件 或 功 能 件 。 LOM技 術(shù) 的 優(yōu) 點 是 工 作 可 靠 ， 模 型 支 撐 性 好 ， 成本 低 ， 效 率 高 。 缺 點 是 前 、 后 處 理 費 時 費 力 ， 且 不 能 制 造 中 空 結(jié) 構(gòu) 件 。 成 形 材 料 主 要 是涂

30、敷 有 熱 敏 膠 的 纖 維 紙 ； 制 件 性 能 相 當(dāng) 于 高 級 木 材 ； 主 要 用 途 是 快 速 制 造 新 產(chǎn) 品 樣 件 、模 型 或 鑄 造 用 木 模 。3.3預(yù) 期 目 的在 3D打 印 技 術(shù) 可 以 打 印 假 肢 、 汽 車 、 飛 機(jī) 的 今 天 ， 它 還 在 創(chuàng) 造 無 限 的 可 能 。 首先 3D打 印 技 術(shù) 可 以 加 工 傳 統(tǒng) 方 法 難 以 制 造 的 零 件 。 過 去 傳 統(tǒng) 的 制 造 方 法 就 是 一 個 毛坯 ， 把 不 需 要 的 地 方 切 除 掉 ， 是 多 維 加 工 的 ， 或 者 采 用 模 具 ， 把 金 屬 和

31、塑 料 融 化 灌 進(jìn) 去得 到 這 樣 的 零 件 ， 這 樣 對 復(fù) 雜 的 零 部 件 來 說 加 工 起 來 非 常 困 難 。 立 體 打 印 技 術(shù) 對 于 復(fù) 雜 零 部 件 而 言 具 有 極 大 的 優(yōu) 勢 ， 立 體 打 印 技 術(shù) 可 以 打 印 非 常 復(fù) 雜 的 東 西 。其 次 實 現(xiàn) 了 首 件 的 凈 型 成 形 ， 這 樣 后 期 輔 助 加 工 量 大 大 減 小 ， 避 免 了 委 外 加 工 的 數(shù)據(jù) 泄 密 和 時 間 跨 度 ， 尤 其 適 合 一 些 高 保 密 性 的 行 業(yè) ， 如 軍 工 、 核 電 領(lǐng) 域 。 再 次 由 于 制 造準(zhǔn) 備

32、和 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 換 的 時 間 大 幅 減 少 ， 使 得 單 件 試 制 、 小 批 量 出 產(chǎn) 的 周 期 和 成 本 降 低 ， 特 別適 合 新 產(chǎn) 品 的 開 發(fā) 和 單 件 小 批 量 零 件 的 出 產(chǎn) 。這 些 速 度 快 、 高 易 用 性 等 優(yōu) 勢 使 得 3D打 印 成 為 一 種 潮 流 ， 并 且 在 很 多 領(lǐng) 域 得 到 了應(yīng) 用 。 如 今 3D打 印 機(jī) 已 經(jīng) 在 建 筑 設(shè) 計 、 醫(yī) 療 輔 助 、 工 業(yè) 模 型 、 復(fù) 雜 結(jié) 構(gòu) 、 零 配 件 、 動漫 模 型 等 領(lǐng) 域 都 已 經(jīng) 有 了 一 定 程 度 的 應(yīng) 用 。 尤 其 在 飛 機(jī)

33、、 核 電 和 火 電 等 使 用 重 型 機(jī) 械 、高 端 精 密 機(jī) 械 的 行 業(yè) ， 3D打 印 技 術(shù) “ 打 印 ” 的 產(chǎn) 品 是 自 然 無 縫 連 接 的 ， 結(jié) 構(gòu) 之 間 的 穩(wěn)固 性 和 連 接 強(qiáng) 度 要 遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 高 于 傳 統(tǒng) 方 法 。 事 實 上 ， 3D打 印 技 術(shù) 要 成 為 主 流 的 生 產(chǎn) 制 造 技 術(shù) 還 尚 需 時 日 。3D打 印 機(jī) 21世 紀(jì) 初 的 實 際 使 用 仍 屬 于 快 速 成 型 范 疇 ， 即 為 企 業(yè) 在 生 產(chǎn) 正 式 的 產(chǎn) 品前 提 供 產(chǎn) 品 原 型 的 制 造 ， 業(yè) 內(nèi) 也 將 這 類 原 型 稱 作 手

34、板 。 據(jù) 統(tǒng) 計 ， 3D打 印 機(jī) 生 產(chǎn) 的 產(chǎn) 品中 80%依 舊 是 產(chǎn) 品 原 型 ， 僅 有 20%是 最 終 產(chǎn) 品 。 雖 然 3D打 印 機(jī) 技 術(shù) 在 21世 紀(jì) 初 已 取 得不 小 的 進(jìn) 步 ， 比 如 材 料 增 多 、 打 印 機(jī) 和 原 材 料 價 格 逐 漸 下 降 ， 但 在 2012年 左 右 ， 依 舊是 一 項 年 輕 的 技 術(shù) ， 在 沒 有 變 得 更 加 成 熟 和 廉 價 前 ， 并 不 會 被 企 業(yè) 大 規(guī) 模 采 用 。 北 京 科 技 大 學(xué) 天 津 學(xué) 院 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )選 題 報 告 - 8 - 美 國

35、 和 歐 洲 在 3D打 印 技 術(shù) 的 研 發(fā) 及 推 廣 應(yīng) 用 方 面 處 于 領(lǐng) 先 地 位 。 美 國 是 全 球 3D打印 技 術(shù) 和 應(yīng) 用 的 領(lǐng) 導(dǎo) 者 ， 歐 洲 十 分 重 視 對 3D打 印 技 術(shù) 的 研 發(fā) 應(yīng) 用 。 除 歐 美 外 ， 其 他 國家 也 在 不 斷 加 強(qiáng) 3D打 印 技 術(shù) 的 研 發(fā) 及 應(yīng) 用 。 澳 大 利 亞 在 2013年 制 定 了 金 屬 3D打 印 技術(shù) 路 線 ； 南 非 正 在 扶 持 基 于 激 光 的 大 型 3D打 印 機(jī) 器 的 開 發(fā) ； 日 本 著 力 推 動 3D打 印 技 術(shù)的 推 廣 應(yīng) 用 ； 中 國 3

36、D打 印 設(shè) 計 服 務(wù) 市 場 快 速 增 長 ， 已 有 幾 家 企 業(yè) 利 用 3D打 印 制 造 技 術(shù)生 產(chǎn) 設(shè) 備 和 提 供 服 務(wù) 。3D打 印 在 中 國 還 處 于 初 級 階 段 ， 從 整 個 產(chǎn) 業(yè) 角 度 來 看 ， 由 于 缺 少 龍 頭 企 業(yè) 的 帶 動作 用 ， 政 府 暫 時 缺 少 針 對 性 的 扶 植 措 施 ， 整 體 產(chǎn) 業(yè) 體 量 還 較 小 ； 另 一 方 面 中 國 制 造 業(yè) 還處 于 粗 放 形 式 ， 各 個 環(huán) 節(jié) 對 3D打 印 技 術(shù) 帶 來 的 沖 擊 認(rèn) 識 還 不 足 ， 接 受 度 較 低 。從 發(fā) 展 情 況 來 看

37、， 3D打 印 至 2013年 為 止 仍 停 留 在 “ 高 級 玩 具 ” 階 段 ， 并 沒 有 實 現(xiàn) 成 熟 的 產(chǎn) 業(yè) 化 。 但 是 ， 各 個 區(qū) 域 都 非 常 認(rèn) 可 3D打 印 技 術(shù) 可 能 帶 來 的 改 變 ， 這 些 改 變 將如 何 影 響 現(xiàn) 有 生 產(chǎn) 、 經(jīng) 濟(jì) 、 社 會 模 式 是 值 得 關(guān) 注 的 問 題 。國 內(nèi) 3D打 印 主 要 有 清 華 大 學(xué) 、 華 中 科 技 大 學(xué) 、 西 安 交 通 大 學(xué) 、 華 南 理 工 大 學(xué) 、 北京 航 空 航 天 大 學(xué) 等 高 校 教 授 帶 領(lǐng) 的 科 研 團(tuán) 隊 。 在 他 們 的 引 領(lǐng) 下

38、 ， 中 國 3D打 印 取 得 了 一定 的 成 效 ， 不 少 3D打 印 聯(lián) 盟 相 繼 成 立 ， 3D打 印 企 業(yè) 也 層 出 不 窮 ， 3D打 印 也 能 打 印 出 無人 駕 駛 小 型 飛 機(jī) 、 文 物 、 小 零 件 、 食 物 、 自 行 車 、 小 建 筑 等 ， 令 人 耳 目 一 新 。 北 京 科 技 大 學(xué) 天 津 學(xué) 院 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )選 題 報 告 - 9 - 4 進(jìn) 度 安 排第 一 學(xué) 期 ：1、 第 11-14周 ： 查 閱 文 獻(xiàn) 資 料 ， 選 題 ；2、 第 15-16 周 ： 完 成 開 題 報 告 ；第 二 學(xué)

39、期 ：1、 第 2-4周 ： 方 案 的 參 數(shù) 計 算 ， 總 裝 圖 設(shè) 計 ；2、 第 5周 ： 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 計 算 ， 中 期 報 告 ；3、 第 6-11周 ： 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 計 算 及 零 部 件 設(shè) 計 ；4、 第 12-14周 ： 撰 寫 論 文 ； 5、 第 15-16 周 ： 答 辯 北 京 科 技 大 學(xué) 天 津 學(xué) 院 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )選 題 報 告 - 10- 參 考 文 獻(xiàn)[1] 2017年 3D打 印 機(jī) 將 崛 起 市 值 有 望 50億 美 元 ． 中 國 3D打 印 產(chǎn) 業(yè) 網(wǎng) ． 2013-03-24[2]3D技 術(shù) 打 印

40、小 飛 機(jī) 國 內(nèi) 打 印 技 術(shù) 發(fā) 展 迅 猛 ． 飛 行 網(wǎng) ．[3]3D打 印 產(chǎn) 業(yè) 創(chuàng) 新 中 心 將 在 10個 工 業(yè) 城 市 集 中 建 設(shè) ． 產(chǎn) 業(yè) 洞 察 網(wǎng) ．[4]產(chǎn) 業(yè) 洞 察 研 究 ． 中 國 3D打 印 機(jī) 市 場 銷 售 前 景 ： 產(chǎn) 業(yè) 洞 察 研 究 ， 2013．[5]3D打 印 第 一 顆 人 類 心 臟 心 臟 樣 本 由 塑 料 制 成 ． Autodesk中 文 站 ．[6]3D打 印 技 術(shù) 、 打 印 材 料 成 發(fā) 展 難 題 ． 中 國 3D打 印 產(chǎn) 業(yè) 網(wǎng) ． 2013-04-22．[7]3D逆 向 工 程 技 術(shù) 許 智 欽 孫 長 庫 中 國 計 量 出 版 社[8]CATIA制 作 范 例 張 文 獎 林 長 青 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 北 京 科 技 大 學(xué) 天 津 學(xué) 院 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )選 題 報 告 - 11- 指 導(dǎo) 教 師 意 見 指 導(dǎo) 教 師 1： 年 月 日指 導(dǎo) 教 師 2： 年 月 日