3D列印原理與3D列印材料（簡體書）

3D 打印技術作為第三次工業革命的代表技術之一，越來越受到工業界和投資界的重視。相對於傳統的減材製造技術的生產原理，3D 打印是一種增材製造技術，是基於三維模型的數據，逐層添加材料的製造方法。
隨著3D 打印產業規模越來越大，3D 打印材料在整個行業中的地位也愈加重要。研究人員根據不同行業特點和需求開發新型材料，3D 打印材料逐漸豐富，目前全球共有300 余種可規模化生產的3D 打印材料。
目前國內將3D 打印技術原理和3D 打印材料作為整體編寫的教材並不多。基於國內大中專院校對3D 打印及逆向工程相關專業的教學需求，本書的編寫內容著重於介紹各類3D打印的原理知識和目前成熟的各類材料及其在3D 打印中的應用。
本書共分7 章，主要內容包括3D 打印原理以及各類3D 打印材料的基本知識，由山東科技大學袁建軍、谷連旺任主編，劉然慧、邱常明任副主編。第1 章由劉然慧等編寫，第2 章由谷連旺、胡美燕等編寫，第3 章由宮曉峰、邱常明等編寫，第4 章由段彩云等編寫，第5 章、第6 章由袁建軍等編寫，第7 章由解永輝等編寫。全書由袁建軍、谷連旺統稿。
本書力求語言簡練、條理清晰、深入淺出，盡可能按照從基礎原理到實際應用，再到今後的發展趨勢的邏輯思路進行編寫。在編寫過程中，編者查閱了大量公開發表的文獻、資料，緊跟3D 打印技術的前沿成果。
本書可作為高等院校以及高職、中職3D 打印及逆向工程專業的教材，也可以作為其他相關專業的教材使用。
由於3D 打印技術發展迅速，加之編者水平有限，書中難免會存在一些不足之處，敬請讀者批評指正。

編者
2021 年6 月

第1 章 緒論 1
1.1　3D 打印概述 1
1.2　3D 打印發展歷史 2
1.3　3D 打印的發展狀況和發展趨勢 3
1.4　復習與思考 6

第2 章 3D 打印原理 7
2.1　光固化成型技術（SLA） 7
2.1.1　光固化成型技術原理 7
2.1.2　光固化成型技術工藝過程 9
2.1.3　光固化成型技術的優缺點 11
2.1.4　光固化成型技術的應用 11
2.1.5　光固化成型技術的研究進展 13
2.2　激光選區燒結技術（SLS） 15
2.2.1　激光選區燒結技術原理 15
2.2.2　激光選區燒結技術過程 16
2.2.3　激光選區燒結技術的優缺點 18
2.2.4　激光選區燒結技術的應用 19
2.2.5　激光選區燒結技術的研究進展 19
2.3　熔融沉積成型技術（FDM） 22
2.3.1　熔融沉積成型技術原理 23
2.3.2　熔融沉積成型技術過程 23
2.3.3　熔融沉積成型技術的優缺點 24
2.3.4　熔融沉積成型技術的應用 25
2.3.5　熔融沉積成型技術的研究進展 26
2.4　薄材疊層製造技術（LOM） 27
2.4.1　薄材疊層製造技術原理 28
2.4.2　薄材疊層製造技術過程 28
2.4.3　薄材疊層製造技術優缺點 29
2.4.4　薄材疊層製造技術應用 30
2.5　其他3D 成型技術 31
2.5.1　噴射成型工藝 31
2.5.2　選區激光熔化技術 33
2.6　復習與思考 34

第3 章 3D 打印材料——高分子材料 36
3.1　尼龍材料 37
3.1.1　耐用性尼龍材料 37
3.1.2　玻纖尼龍 40
3.2　橡膠類材料 42
3.2.1　橡膠簡介 42
3.2.2　橡膠的性能 43
3.2.3　橡膠類材料在3D 打印中的應用 44
3.3　ABS 材料 45
3.3.1　ABS 材料簡介 45
3.3.2　ABS 材料的性能 46
3.3.3　ABS 材料在3D 打印中的應用 46
3.3.4　可用於3D 打印的其他ABS 系列改性材料 46
3.4　其他高分子材料 50
3.4.1　聚乳酸材料 50
3.4.2　聚碳酸酯材料 53
3.4.3　聚亞苯基砜樹脂 58
3.4.4　聚醚酰亞胺材料 59
3.5　復習與思考 61

第4 章 3D 打印材料——光敏樹脂材料 62
4.1　環氧樹脂材料 65
4.1.1　環氧樹脂簡介 65
4.1.2　環氧樹脂在3D 打印中的應用 65
4.2　丙烯酸樹脂 67
4.2.1　丙烯酸樹脂簡介 67
4.2.2　丙烯酸樹脂在3D 打印中的應用 67
4.3　Objet Polyjet 光敏樹脂材料 68
4.4　DSM Somos 系列光敏樹脂 68
4.5　復習與思考 70

第5 章 3D 打印材料——金屬材料 71
5.1　金屬材料的力學性能 71
5.1.1　金屬材料的強度和塑性 71
5.1.2　金屬材料的硬度 74
5.1.3　金屬材料的衝擊韌性 77
5.1.4　金屬材料的斷裂韌度 79
5.1.5　金屬材料的疲勞強度 81
5.2　金屬材料的物理性能和化學性能 84
5.2.1　金屬材料的物理性能 84
5.2.2　金屬材料的化學性能 86
5.3　金屬材料的工藝性能 86
5.4　鋁及鋁合金 88
5.4.1　鋁及鋁合金簡介 88
5.4.2　鋁及鋁合金性能 89
5.4.3　鋁及鋁合金在3D 打印中的應用 90
5.5　鈦合金 93
5.5.1　鈦合金簡介 93
5.5.2　鈦合金性能 94
5.5.3　鈦合金在3D 打印中的應用 94
5.6　不銹鋼 98
5.6.1　不銹鋼簡介 98
5.6.2　不銹鋼在3D 打印中的應用 99
5.7　其他金屬材料 100
5.7.1　鎳基合金 100
5.7.2　鈷鉻合金 100
5.7.3　鎂合金 101
5.8　復習與思考 102

第6 章 3D 打印材料——無機非金屬材料 103
6.1　陶瓷材料 103
6.1.1　陶瓷材料簡介 103
6.1.2　陶瓷材料的性能 103
6.1.3　陶瓷材料在3D 打印中的應用 104
6.2　石膏材料 106
6.2.1　石膏材料簡介 106
6.2.2　石膏材料的性質 107
6.2.3　石膏在3D 打印中的應用 107
6.3　復習與思考 109

第7 章 3D 打印材料——新材料 110
7.1　澱粉材料 110
7.1.1　澱粉材料的簡介 110
7.1.2　澱粉材料的性能 110
7.1.3　澱粉材料在3D 打印中的應用 111
7.2　硅膠材料 112
7.2.1　硅膠材料的簡介 112
7.2.2　硅膠材料的性能 112
7.2.3　硅膠材料在3D 打印中的應用 113
7.3　人造骨粉材料 114
7.3.1　人造骨粉材料的簡介 114
7.3.2　人造骨粉材料的性能 114
7.3.3　人造骨粉材料在3D 打印中的應用 115
7.4　新型3D 打印材料 115
7.4.1　食用材料 115
7.4.2　碳納米管材料 116
7.4.3　石墨烯材料 118
7.5　復習與思考 119

參考文獻 120