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| 內容簡介： |
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本书是着力于加强学生实践能力培养的立体化教材，以基本原理、技术概要、创新方法、模型构建、典型案例等一系列符合学习规律的知识图谱方式，深入浅出地叙述3D打印创新设计实践方法。全书共8章，第1、2章为技术基础部分，内容涵盖增材制造概述、增材制造技术、设备及材料；第3～5章为制造工艺部分，内容涵盖数字化建模技术及数据处理、增材制造前处理及工艺规划、增材制造后处理及经验总结；第6章为结构创新部分，主要介绍3D打印产品创新结构设计；第7、8章为实践应用部分，内容涵盖增材制造创新综合应用实例、对增材制造的未来展望及4D打印介绍。本书理论阐述简明扼要，重点突出，给出的典型案例都提供了完整的建模步骤和技术详解，增强与读者的互动。书中四大部分内容相互衔接，围绕“教”和“学”两方面展开，借助多媒体网络和数字技术平台等现代技术手段，充分共享学习资源，实现个性化自主学习，体现出“教”与“学”的互动性特点。本书面向高等院校应用型人才培养，适合作为与机械、智能制造、康复医疗器械、航空航天等相关的专业师生的教材，也可供相关领域的工程技术人员、科研工作者阅读。
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| 關於作者： |
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王坤，博士，副教授，硕导，美国塞勒姆州立大学(SSU)访问学者，中国机械工程学会增材制造分委会委员，中国康复医学会康复辅具应用专业委员会常务委员，内蒙古新质生产力技术学会常务理事，内蒙古自治区智慧物流技术与高端智能装备院士专家工作站核心成员，现任内蒙古工业大学机械工程学院系主任，增材制造与逆向工程实验室主任和自治区级工业设计促进中心主任等职务，主要研究方向:增材制造及逆向工程，康复医疗器械设计与制造，产品数字化设计及结构优化。承担国家、省部级、军工及企业委托课题10余项，发表高水平科技论文20多篇，申请专利20余项，科研成果转化3项。荣获内蒙古自治区”草原英才团队”和”新世纪321人才工程”称号。冯海全，博士，教授，博导，曾任内蒙古工业大学机械工程学院副院长，苏州市介入医疗器械转化与技术工程中心主任，日本Japan Stent Tech-nology Co.，Ltd. 主任研究员等。主要跟踪介入医疗器械领域的研究热点，开展精密器械的设计方法、超精密加工制造、智能制造技术的前沿性探索研究。承担国际、国家、省部级等项日20余项，发表科技论文100多篇，申请专利80余项，科研成果转化6项。获中国欧美同学会第二届”双创”大赛生物医药组一等奖、第五届2022中国医疗器械创新创业大赛一等奖等。荣获内蒙古自治区草原英才、”新世纪321人才工程”一层次人才、苏州市高新区创新创业领军人才等称号。
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| 目錄：
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第1章 增材制造概述 1
思维导图 1
案例导入 1
学习目标 2
1.1 增材制造前沿 2
1.2 增材制造定义 4
1.3 增材制造历史 5
1.4 增材制造优势及局限性 9
1.4.1 增材制造的优势 9
1.4.2 增材制造的局限性 11
1.5 增材制造产业应用 13
本章小结 16
思考与练习 17
拓展阅读 17
第2章 增材制造技术、设备及材料 18
思维导图 18
案例导入 19
学习目标 19
2.1 增材制造主流技术 19
2.1.1 增材制造技术分类 19
2.1.2 3D打印工艺技术路线 30
2.2 主流设备 31
2.2.1 金属3D打印机 31
2.2.2 塑料3D打印机 33
2.2.3 陶瓷3D打印机 33
2.2.4 生物医疗3D打印机 34
2.2.5 其他3D打印机 36
2.3 增材制造常用材料 38
2.3.1 金属材料 40
2.3.2 有机高分子材料 43
2.3.3 无机非金属材料 48
2.3.4 复合材料 50
2.3.5 其他材料 52
本章小结 54
思考与练习 54
拓展阅读 55
第3章 数字化建模技术及数据处理 56
思维导图 56
案例导入 57
学习目标 57
3.1 软件建模 58
3.1.1 软件建模基础 58
3.1.2 软件建模实例 59
3.2 图片建模 60
3.2.1 单张图片建模实例 60
3.2.2 多张图片建模实例 61
3.3 逆向建模 62
3.3.1 逆向工程概述 62
3.3.2 光学测量技术原理及软件设备 66
3.3.3 逆向建模技术 74
3.3.4 逆向工程扫描建模实例 78
3.4 模型文件格式转换 85
本章小结 88
思考与练习 88
拓展阅读 89
第4章 增材制造前处理及工艺规划 91
思维导图 91
案例导入 92
学习目标 92
4.1 切片软件（软件） 93
4.1.1 Cura软件操作方法 93
4.1.2 Simplify操作方法 95
4.1.3 其他常用切片软件简介 96
4.1.4 3D打印工艺参数窗口 99
4.1.5 切片软件常用G-code编码解析 102
4.2 机器调试（硬件） 105
4.2.1 机器硬件控制 105
4.2.2 打印机成型平台调平 106
4.3 3D打印成型精度控制 107
4.3.1 成型精度影响因素 107
4.3.2 打印精度测试 110
4.4 模型打印实战 111
本章小结 113
思考与练习 113
拓展阅读 114
第5章 增材制造后处理及经验总结 116
思维导图 116
案例导入 117
学习目标 117
5.1 打印模型后期处理 117
5.1.1 去除支撑 118
5.1.2 打磨 118
5.1.3 焊接 119
5.1.4 胶合 119
5.1.5 上色 119
5.1.6 平滑 120
5.1.7 抛光 120
5.1.8 水转印工艺 120
5.1.9 环氧涂料封装 121
5.1.10 电镀 121
5.1.11 磨粒流工艺 121
5.2 打印模型质量评价 122
5.2.1 评价方法 122
5.2.2 评价实例应用 123
5.3 打印常见问题及解决方案 124
5.3.1 设备调试问题 124
5.3.2 参数设置问题 125
5.4 3D打印经验总结 129
本章小结 130
思考与练习 130
拓展阅读 131
第6章 3D打印产品创新结构设计 132
思维导图 132
案例导入 133
学习目标 133
6.1 增材制造创新思维 134
6.1.1 增材制造创新思维概述 134
6.1.2 面向增材制造的创新设计定义 135
6.1.3 面向增材制造的创新设计特点 136
6.2 产品研发中的创新方法 137
6.2.1 创新设计方法 137
6.2.2 3D打印结构创新方法 143
6.3 3D打印产品创新方案设计流程 148
6.4 基于3D打印技术的创新设计产品 149
本章小结 153
思考与练习 154
拓展阅读 154
第7章 增材制造创新综合应用实例 156
思维导图 156
案例导入 157
学习目标 157
7.1 逆向建模与3D打印综合实例——静脉枪 158
7.1.1 上壳建模 159
7.1.2 上壳内部结构建模 183
7.1.3 下壳建模 204
7.1.4 扳机开关建模 230
7.1.5 注射器后面连接零件建模 233
7.1.6 注射头建模 248
7.1.7 注射头中间连接零件建模 253
7.1.8 电池盖的建模 263
7.1.9 装配与打印成品展示 267
7.2 生物逆向工程与3D打印拓扑优化综合实例——踝足矫形器 268
7.2.1 CT数据采集 268
7.2.2 踝足模型建立 268
7.2.3 轮廓线取型 269
7.2.4 生成矫形器模型 269
7.2.5 矫形效果仿真 270
7.2.6 拓扑优化仿真 270
7.2.7 轻量化镂空设计 271
7.2.8 矫形器应力仿真 271
7.2.9 配件设计 272
7.2.10 打印成品展示 273
7.3 正向创新结构设计与3D打印综合实例——3D打印笔 273
7.3.1 总体设计构思 273
7.3.2 结构设计与Pro/E正向建模 274
7.3.3 矫正偏移系统设计 275
7.3.4 PCB电路板设计 275
7.3.5 表面工艺处理与打印成品展示 277
思考与练习 277
拓展阅读 278
第8章 4D打印与增材制造的未来 279
思维导图 279
案例导入 279
学习目标 280
8.1 4D打印技术 280
8.1.1 4D打印技术概述 280
8.1.2 4D打印应用领域 281
8.2 增材制造的未来 284
8.2.1 增材制造未来技术研究路线 285
8.2.2 增材制造的未来探索方向 286
8.2.3 未来展望 291
思考与练习 291
拓展阅读 291
参考文献 293
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| 內容試閱：
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3D打印作为一个新兴的制造领域，正逐渐改变着传统制造业的格局，为创新设计提供前所未有的可能性。目前国内3D打印技术方面的人才匮乏，存在着巨大的人才缺口，急需具有创新设计能力和掌握3D打印功能-结构一体化设计的技术人才。本书正是基于此需求并结合学生能力培养目标编写的，系统介绍3D打印创新设计流程、方法与实践，指导大学生和从业者更好地应用3D打印技术，以期推动产品创新和技术发展。
本书作为《高等院校智能制造人才培养系列教材》分册之一，在内容体系上引导读者从概念出发，逐步将创新设计转化为实际产品。本书内容涵盖3D打印技术的基本原理、数字化建模技术和数据处理、增材制造前后处理和工艺规划、增材思维和创新设计方法、3D打印技巧以及新产品开发经典实例等，并且给出具有较好自学性和综合性的阶梯成长型案例，使学生在学习原理的同时，进行实际建模和3D打印操作，经历实例设计、建模、打印、后处理和结果评判的全过程，在实践的基础上深刻理解和掌握3D打印技术及创新设计方法。
一本好的教材应该在培养学生掌握坚实的基础理论、系统的专业知识以及具有实践应用能力方面发挥作用。本书不但提供系统的、具有一定深度的基础理论，以及丰富的实践操作指导，而且介绍了相关的应用领域，为学生进一步学习提供扩展空间。本教材力求体现以下特点：
① 教学适应性：强调对学生在增材制造原理、方法和实践应用等方面的培养目标要求，注重学生在智能制造工程实践方面的基础训练，培养学生“使用先进软硬件解决实际工程问题”的初步能力。
② 认知规律性：力求按照3D打印技术方法的教学规律和认知规律，在教材中设计了“基本原理”“技术概要”“创新方法”“模型构建”“典型案例”章节模块，并体现出“干中学，学中干”的知行合一的教育理念，在每章都明确学习目标，给出思维导图，同时每章都给出典型实践案例，并归纳总结知识要点，以引导学生领会3D打印技术的实质，体现教材的启发性，有利于激发学生的学习兴趣和便于自学。
③ 结构完整性：本教材结构完整，包括思维导图、案例导入、正文、典型例题、各章要点、习题、专业术语的英文标注、参考文献以及相关附件，便于学生查阅。
④ 内容拓展性：除基本内容外，还介绍了较广泛的应用领域，包括航空航天、医疗器械、康复辅具、汽车制造及文化创意产业等，提供了相关典型问题的建模详细分析过程，基本上反映了3D打印技术在一些主要领域的应用状况及建模方法。
⑤ 编排逻辑性：本教材层次分明、条理清晰，在每章中重点突出增材思维、理论基础及实践方法，强调相应的工程概念，并给出具体的实例，提供典型例题详解，力求反映3D打印创新设计实践特有的思维方式。
本书由王坤副教授和冯海全教授主编，并完成全书的统筹工作，本书第1、3、6～8章由王坤编写，第2、4和5章由冯海全编写。此书撰写过程中，有幸得到团队成员闫超伟、武亚焜、韩鹏飞、宁天亮、李方祺、李一凡的帮助；华中科技大学材料科学与工程学院闫春泽教授对本书章节结构和知识点布局给出了许多宝贵的建议；西安交通大学机械工程学院连芩教授对本书进行了详细的审定，并提出了许多建设性的意见；河北工业大学机械工程学院朱东彬教授在本书的编写过程中对各个例题进行了校审和修改。在此，一并表示由衷的感谢！本书在编写过程中参考了国内外专家和同行的有关文献，在此，谨向他们表示衷心的感谢！
由于笔者水平有限，书中不足之处在所难免，敬请读者批评指正。
王坤 冯海全
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