3D建模和3D打印技术

**篇 3D打印理论基础 **章 3D打印的发展概况 2 1.1 3D打印的定义 2 1.2 3D打印的发展和应用 3 1.2.1 3D打印的发展历程 3 1.2.2 3D打印的应用领域 5 1.3 3D打印的就业岗位需求 16 课后习题 19 第二章 3D打印的流程及特点 20 2.1 3D打印的基本原理 20 2.2 3D打印的基本流程 21 2.3 3D打印的特点 22 课后习题 24 第三章 3D打印技术主流工艺 25 3.1 光固化成型(SLA) 26 3.1.1 SLA技术原理 26 3.1.2 SLA工艺过程 28 3.1.3 SLA技术的优缺点 29 3.2 熔融沉积成型(FDM) 30 3.2.1 FDM技术原理 30 3.2.2 FDM工艺过程 30 3.2.3 FDM技术的优缺点 31 3.3 激光选区烧结成型(SLS) 31 3.3.1 SLS技术原理 31 3.3.2 SLS工艺过程 32 3.3.3 SLS技术的优缺点 33 3.4 分层实体制造(LOM) 33 3.4.1 LOM技术原理 34 3.4.2 LOM工艺过程 34 3.4.3 LOM技术的优缺点 35 3.5 三维打印快速成型(3DP) 35 3.5.1 3DP技术原理 36 3.5.2 3DP工艺过程 36 3.5.3 3DP技术的优缺点 37 3.6 激光选区熔化成型(SLM) 37 3.6.1 SLM技术原理 38 3.6.2 SLM工艺过程 38 3.6.3 SLM技术的优缺点 38 3.7 激光熔化沉积成型(LMD) 39 3.7.1 LMD技术原理 39 3.7.2 LMD工艺过程 40 3.7.3 LMD技术的优缺点 40 3.8 电子束选区熔化成型(EBSM) 41 3.8.1 EBSM技术原理 41 3.8.2 EBSM工艺过程 42 3.8.3 EBSM技术的优缺点 42 3.9 丝材电弧增材制造技术(WAAM) 43 3.9.1 WAAM技术原理 43 3.9.2 WAAM工艺过程 43 3.9.3 WAAM技术的优缺点 44 课后习题 44 第四章 3D打印设备及材料 45 4.1 3D打印机的基本构造 46 4.2 根据打印机的大小分类 48 4.2.1 桌面级3D打印机 48 4.2.2 工业级3D打印机 50 4.3 根据工作原理进行分类 50 4.3.1 SLA 3D打印机 50 4.3.2 FDM 3D打印机 51 4.3.3 SLS 3D打印机 53 4.3.4 LOM 3D打印机 54 4.3.5 3DP 3D打印机 54 4.3.6 SLM 3D打印机 55 4.4 3D打印机的运行维护 56 4.4.1 3D打印机的常见问题与解决方法 56 4.4.2 3D打印机的维护与保养 57 4.5 3D打印材料 58 4.5.1 3D打印材料的分类 58 4.5.2 光敏树脂 58 4.5.3 ABS塑料 59 4.5.4 PLA聚乳酸 60 4.5.5 PC聚碳酸酯 60 4.5.6 橡胶类材料 61 4.5.7 尼龙材料 61 4.5.8 金属材料 62 4.5.9 陶瓷材料 64 4.5.10 纸材 66 4.5.11 石膏粉末 67 课后习题 68 第二篇 3D建模理论基础 第五章 3D模型设计 70 5.1 从网站下载模型 70 5.1.1 供应商资源库 71 5.1.2 网络社区资源库 71 5.2 逆向数字化扫描 75 5.2.1 接触式三维扫描仪 77 5.2.2 非接触式三维扫描仪 77 5.3 三维软件建模 79 课后习题 81 第六章 CATIA概述 82 6.1 CATIA简介 82 6.2 CATIA V5的运行环境 83 6.3 主要功能模块 84 6.4 工作界面及基本操作 85 6.4.1 工作界面 85 6.4.2 启动程序 85 6.4.3 开始菜单 85 6.4.4 用户工作台 86 6.4.5 工具栏 87 6.4.6 基本操作 89 课后习题 92 第七章 草图设计 93 7.1 基于草图的三维设计流程 94 7.2 进入草图编辑器工作台 94 7.3 草绘工具 95 7.4 草图约束 101 7.4.1 尺寸约束和几何约束的概念 101 7.4.2 创建约束 102 课后习题 105 第八章 零件设计 107 8.1 特征创建 109 8.1.1 创建参考元素 109 8.1.2 基于草图的建模工具 112 8.1.3 参数化设计工具 121 8.2 特征编辑 125 8.2.1 模型修饰工具 125 8.2.2 对特征的移动操作 129 8.2.3 多体零件的布尔运算 133 8.2.4 模型材料的选择 134 8.3 零件设计实例 135 课后习题 138 第九章 曲面设计 139 9.1 曲面设计概述 140 9.2 生成线框元素的工具 141 9.2.1 圆弧的创建 142 9.2.2 圆角 147 9.2.3 生成连接曲线 148 9.2.4 二次曲线 148 9.2.5 样条线 151 9.2.6 空间螺旋线 152 9.2.7 平面螺旋线 154 9.2.8 脊线 155 9.2.9 投影 157 9.2.10 混合 158 9.2.11 反射线 158 9.2.12 相交 159 9.2.13 平行曲线 161 9.2.14 平移3D曲线 163 9.3 曲面的创建 163 9.3.1 拉伸曲面 164 9.3.2 旋转曲面 164 9.3.3 球面 165 9.3.4 柱面 166 9.3.5 偏移 166 9.3.6 可变偏移 167 9.3.7 粗略偏移 168 9.3.8 扫掠 168 9.3.9 填充 181 9.3.10 多截面曲面 182 9.3.11 桥接 185 9.3.12 适应性扫掠 188 9.4 曲面操作 189 9.4.1 曲面修补及曲线光顺 190 9.4.2 分割与修剪 194 9.4.3 提取 197 9.4.4 曲面圆角 198 9.4.5 外推 204 9.5 曲面实例 205 课后练习 210 第十章 装配设计 212 10.1 产品结构 212 10.2 零部件的移动 215 10.3 创建装配约束 218 10.4 装配测量与复制 221 10.5 装配设计实例 223 课后习题 225 第三篇 3D建模和3D打印实操案例 第十一章 切片与数据处理 228 11.1 切片的概念及处理流程 228 11.2 常见的切片软件 230 11.2.1 Cura 231 11.2.2 Simplify3D 231 11.2.3 Slic3r 232 11.2.4 Hori3D Software 233 11.3 Cura切片软件的安装及其设置 233 11.3.1 Cura15.02.1版本软件的安装 233 11.3.2 Cura15.02.1版本软件的设置 237 11.4 ChiTuBox切片软件的安装 239 11.5 切片的意义及相关打印参数 242 课后习题 244 第十二章 工业级3D打印机打印实例 245 12.1 3D打印机打印齿轮准备工作 245 12.1.1 A9 3D打印机的喷头和材料的 准备 245 12.1.2 A9 3D打印机平台调整 250 12.2 齿轮3D模型的设计 251 12.3 齿轮3D模型的切片处理 252 12.4 齿轮3D打印过程 253 12.5 3D打印齿轮的后处理 256 课后习题 256 第十三章 桌面级3D打印机打印实例 257 13.1 打印马里奥手机支架 257 13.1.1 准备工作 258 13.1.2 3D零件的设计 263 13.1.3 3D零件的切片处理 263 13.1.4 3D打印过程 266 13.1.5 产品后处理 267 13.2 打印路飞四档 268 13.2.1 准备工作 269 13.2.2 3D零件的设计 272 13.2.3 3D零件的切片处理 273 13.2.4 3D打印过程 277 13.2.5 产品后处理 278 课后习题 279 参考文献 280