d打印在创客教育中的作用及意义

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1、3D打印技术及教学应用报告人：周钢湖北嘉一三维高科股份有限公司华中科技大学材料科学与工程学院华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室湖北省3D打印产业技术创新战略联盟2016.093D打印在创客教育中的作用及意义汇报内容3D打印技术在制造业中的地位3D打印技术对制造业的意义3D打印技术的发展趋势3D打印技术在创客教育中的应用1.13D打印技术在制造业中的地位制造技术分类减材制造切削加工等切削机床粉、片、液、丝等增材制造制造装备？？？？？？？？？原理工艺设备方法论等材制造铸造、锻造等锻造机等3000

2、年300年30年汇报内容3D打印技术在制造业中的地位3D打印技术对制造业的意义3D打印技术的发展趋势3D打印技术在创客教育中的应用形状复杂性几乎任意复杂程度的形状特征材料复杂性全彩色、异质材料、功能梯度材料层次复杂性多尺度（宏、介、微观）工艺结构功能复杂性整体成形，简化甚至取消装配对各行各业必将带来深远影响整体成形，免装配复杂形状全彩色工艺品彩色异质结构眼镜2.13D打印技术突破了传统制造技术的4个复杂性拓展产品创意与创新空间：设计人员不再受传统工艺和制造资源约束，专注于产品形态创意和功能创新，在“设

3、计即生产”、“设计即产品”理念下，追求“创造无极限”。在零部件的设计上可以采用最优的结构设计，无需考虑加工问题，解决了传统的航空航天、船舶、汽车等动力装备高端复杂精细结构零部件的制造难题。2.23D打印技术为制造提供创新的原动力极大降低产品研发创新成本、缩短创新研发周期：由于简化或省略了工艺准备、试验等环节，产品数字化设计、制造、分析高度一体化，显著缩短新产品开发定型周期，降低成本，实现“今日完成设计，明天得到成品”。设计试验工艺准备制造缩短周期设计工艺准备制造六缸发动机缸盖传统砂型铸造工装模具设计制

4、造周期长达5个月，3D打印只需一周便可制成。2.23D打印技术为制造提供创新的原动力学生的创新设计不再是“纸上谈兵”3D打印出塑料和金属实物本科生课外创新设计大赛作品“液压回路演示系统”模型一周内2.23D打印技术为制造提供创新的原动力简化制造提高产品质量与性能据悉，一架“空客A380”飞机或“波音747”飞机，分别约有450多万个零部件，从理论上说，零部件越多越不安全，结合部往往就是隐患。3D打印技术的一个明显优势就是可以将多个零部件集合成一个整体制造出来，减少零部件的数量，不但大大简化了之后的装配

5、工作，也是其安全性和可靠性随之提高。此钛合金复杂大型主承力构件，传统制造方式需要分体制造，然后焊接，而使用激光3D打印整体可实现成形，安全性和可靠性大大提高。2.33D打印技术可提升制造的工艺能力能制造出传统工艺无法加工的零部件，极大增强了工艺实现能力3D打印突破了结构几何约束，能够制造出传统方法无法加工的非常规结构特征，这种工艺能力对于实现零部件轻量化、优化性能有极其重要的意义。航空发动机的复杂关键零部件2.33D打印技术可提升制造的工艺能力提高了难加工材料可加工性，拓展了工程应用领域整体式镍合金转

6、子生物材料人体器官修复体高能束加工陶瓷、钛合金等传统难加工材料零件拓展了高性能材料的工程应用范围；采用金属/无机/有机生物材料制成的人体器官修复体等医用零部件则拓展了工业制品的应用范围。2.33D打印技术可提升制造的工艺能力3D打印制造技术促进绿色制造模式非接触和无压力成形、近净成形能耗低、节约材料、污染物排放少；利用3D打印实现大型复杂零部件的修复再制造，节约资源能源。2.43D打印技术实现制造的绿色可持续发展关键创新思路：将零件内部设计为网状结构，替代实心，从而减少材料使用量，降低制造时间和能源消

7、耗量。具有内部网状结构的钛合金发动机叶片材料使用量减少70%，选择性激光熔化（SLM）制造时间降低60%技术难点：（1）传统制造方法无法成形；（2）网状结构设计，优化性能。3D打印制造技术促进绿色制造模式2.43D打印技术实现制造的绿色可持续发展3D打印技术可优化零件设计优化零件设计飞机客舱零件设计对比制造工艺产品重量原材料重量能耗碳排放量a机加工0.8Kg2.4Kg680.3MJ102KgCO2bSLM0.31Kg0.33Kg138.6MJ21KgCO2cSLM0.37Kg0.4Kg169.8MJ2

8、5KgCO2（a）（b）（c）不同制造方案材料、能耗、碳排放量对比2.43D打印技术实现制造的绿色可持续发展变革传统制造模式，形成新型制造体系：集成与融合材料制备、IT软件、设计技术、制造工艺、装备等，生产个性化、高性能、复杂零部件的3D打印制造系统全面变革产品研发、制造、服务模式。复杂零件/高性能零件/医用零件/生活用品功能结构设计反求设计分析仿真设计方法光固化成形激光烧结熔融沉积成形制造工艺合金材料/复合材料/纳米材料/分子材料材料制备3D打印制造装