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《3D 打印原理与3D 打印材料》是为了普及目前正在蓬勃发展的3D 打印技术编撰的。本书对3D 打印的概况、各类3D 打印技术的原理以及各类材料在3D 打印中的应用都进行了详细的介绍。

本书共分7 章，主要内容包括3D 打印概述、3D 打印原理、3D 打印高分子材料、3D 打印光敏树脂材料、3D 打印金属材料、3D 打印无机非金属材料以及3D 打印新材料，基本上涵盖了目前已经实际应用的各类3D 打印的原理和材料。

本书可作为高等院校以及高职、中职院校3D 打印及逆向工程专业的教材，也可作为3D 打印及逆向工程相关专业的教材，还可供对3D 打印感兴趣的相关人员阅读参考使用。

第1 章　 绪论   1

1.1　3D 打印概述 1

1.2　3D 打印发展历史 2

1.3　3D 打印的发展状况和发展趋势 3

1.4　复习与思考 6

第2 章　 3D 打印原理   7

2.1　光固化成型技术（SLA） 7

2.1.1　光固化成型技术原理 7

2.1.2　光固化成型技术工艺过程 9

2.1.3　光固化成型技术的优缺点  11

2.1.4　光固化成型技术的应用  11

2.1.5　光固化成型技术的研究进展  13

2.2　激光选区烧结技术（SLS）  15

2.2.1　激光选区烧结技术原理  15

2.2.2　激光选区烧结技术过程  16

2.2.3　激光选区烧结技术的优缺点  18

2.2.4　激光选区烧结技术的应用  19

2.2.5　激光选区烧结技术的研究进展  19

2.3　熔融沉积成型技术（FDM）  22

2.3.1　熔融沉积成型技术原理  23

2.3.2　熔融沉积成型技术过程  23

2.3.3　熔融沉积成型技术的优缺点  24

2.3.4　熔融沉积成型技术的应用  25

2.3.5　熔融沉积成型技术的研究进展  26

2.4　薄材叠层制造技术（LOM）  27

2.4.1　薄材叠层制造技术原理  28

2.4.2　薄材叠层制造技术过程  28

2.4.3　薄材叠层制造技术优缺点  29

2.4.4　薄材叠层制造技术应用  30

2.5　其他3D 成型技术  31

2.5.1　喷射成型工艺  31

2.5.2　选区激光熔化技术  33

2.6　复习与思考  34

第3 章　 3D 打印材料——高分子材料   36

3.1　尼龙材料  37

3.1.1　耐用性尼龙材料  37

3.1.2　玻纤尼龙  40

3.2　橡胶类材料  42

3.2.1　橡胶简介  42

3.2.2　橡胶的性能  43

3.2.3　橡胶类材料在3D 打印中的应用  44

3.3　ABS 材料  45

3.3.1　ABS 材料简介  45

3.3.2　ABS 材料的性能  46

3.3.3　ABS 材料在3D 打印中的应用  46

3.3.4　可用于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　聚亚苯基砜树脂  58

3.4.4　聚醚酰亚胺材料  59

3.5　复习与思考  61

第4 章　 3D 打印材料——光敏树脂材料   62

4.1　环氧树脂材料  65

4.1.1　环氧树脂简介  65

4.1.2　环氧树脂在3D 打印中的应用  65

4.2　丙烯酸树脂  67

4.2.1　丙烯酸树脂简介  67

4.2.2　丙烯酸树脂在3D 打印中的应用  67

4.3　Objet Polyjet 光敏树脂材料  68

4.4　DSM Somos 系列光敏树脂  68

4.5　复习与思考  70

第5 章　 3D 打印材料——金属材料   71

5.1　金属材料的力学性能  71

5.1.1　金属材料的强度和塑性 71

5.1.2　金属材料的硬度  74

5.1.3　金属材料的冲击韧性  77

5.1.4　金属材料的断裂韧度  79

5.1.5　金属材料的疲劳强度  81

5.2　金属材料的物理性能和化学性能  84

5.2.1　金属材料的物理性能  84

5.2.2　金属材料的化学性能  86

5.3　金属材料的工艺性能  86

5.4　铝及铝合金  88

5.4.1　铝及铝合金简介  88

5.4.2　铝及铝合金性能  89

5.4.3　铝及铝合金在3D 打印中的应用  90

5.5　钛合金  93

5.5.1　钛合金简介  93

5.5.2　钛合金性能  94

5.5.3　钛合金在3D 打印中的应用  94

5.6　不锈钢  98

5.6.1　不锈钢简介  98

5.6.2　不锈钢在3D 打印中的应用  99

5.7　其他金属材料  100

5.7.1　镍基合金  100

5.7.2　钴铬合金  100

5.7.3　镁合金  101

5.8　复习与思考  102

第6 章　 3D 打印材料——无机非金属材料   103

6.1　陶瓷材料  103

6.1.1　陶瓷材料简介  103

6.1.2　陶瓷材料的性能  103

6.1.3　陶瓷材料在3D 打印中的应用  104

6.2　石膏材料  106

6.2.1　石膏材料简介  106

6.2.2　石膏材料的性质  107

6.2.3　石膏在3D 打印中的应用  107

6.3　复习与思考  109

第7 章　 3D 打印材料——新材料   110

7.1　淀粉材料  110

7.1.1　淀粉材料的简介  110

7.1.2　淀粉材料的性能  110

7.1.3　淀粉材料在3D 打印中的应用  111

7.2　硅胶材料  112

7.2.1　硅胶材料的简介  112

7.2.2　硅胶材料的性能  112

7.2.3　硅胶材料在3D 打印中的应用  113

7.3　人造骨粉材料  114

7.3.1　人造骨粉材料的简介  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 打印中的应用  115

7.4　新型3D 打印材料  115

7.4.1　食用材料  115

7.4.2　碳纳米管材料  116

7.4.3　石墨烯材料  118

7.5　复习与思考  119

参考文献   120

袁建军，山东科技大学，副教授，2016年 《CAD/CAM软件应用》 课堂工作量132.8学时 山东科技大学

2017年《CAD/CAM软件应用》、《先进制造技术》、《机械工程材料》课堂工作量172.8学时 山东科技大学

2018年 《CAD/CAM软件应用》、《先进制造技术》课堂工作量 179.4 山东科技大学

2019年 《CAD/CAM软件应用》、《先进制造技术》、《机械工程材料》课堂工作量146.4学时 山东科技大学

1《逆向工程与3D打印技术》课程教学体系建设的研究与实践，山东省教育厅

2 2019年全国高等院校工程应用技术教师大赛（3D/AR/VR）三等奖 全国高等教育学会

3热挤压工艺对石墨烯铝基复合材增强增韧的作用及机理研究  国家自然基金委

4 煤粉炉受热面高温耐磨性能提升研究 *产学研协同育人项目

5 热爆合成NiAl-AlTiC复合材料及耐高温摩擦磨损性能研究 山东省教育厅

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前言

3D 打印技术作为第三次工业革命的代表技术之一，越来越受到工业界和投资界的重视。相对于传统的减材制造技术的生产原理，3D 打印是一种增材制造技术，是基于三维模型的数据，逐层添加材料的制造方法。

随着3D 打印产业规模越来越大，3D 打印材料在整个行业中的地位也愈加重要。研究人员根据不同行业特点和需求开发新型材料，3D 打印材料逐渐丰富，目前全球共有300 余种可规模化生产的3D 打印材料。

目前国内将3D 打印技术原理和3D 打印材料作为整体编写的教材并不多。基于国内大中专院校对3D 打印及逆向工程相关专业的教学需求，本书的编写内容着重于介绍各类3D打印的原理知识和目前成熟的各类材料及其在3D 打印中的应用。

本书共分7 章，主要内容包括3D 打印原理以及各类3D 打印材料的基本知识，由山东科技大学袁建军、谷连旺任主编，刘然慧、邱常明任副主编。第1 章由刘然慧等编写，第2 章由谷连旺、胡美燕等编写，第3 章由宫晓峰、邱常明等编写，第4 章由段彩云等编写，第5 章、第6 章由袁建军等编写，第7 章由解永辉等编写。全书由袁建军、谷连旺统稿。

本书力求语言简练、条理清晰、深入浅出，尽可能按照从基础原理到实际应用，再到今后的发展趋势的逻辑思路进行编写。在编写过程中，编者查阅了大量公开发表的文献、资料，紧跟3D 打印技术的前沿成果。

本书可作为高等院校以及高职、中职3D 打印及逆向工程专业的教材，也可以作为其他相关专业的教材使用。

由于3D 打印技术发展迅速，加之编者水平有限，书中难免会存在一些不足之处，敬请读者批评指正。

编者　

2021 年6 月

书籍介绍

《3D 打印原理与3D 打印材料》是为了普及目前正在蓬勃发展的3D 打印技术编撰的。本书对3D 打印的概况、各类3D 打印技术的原理以及各类材料在3D 打印中的应用都进行了详细的介绍。本书共分7 章，主要内容包括3D 打印概述、3D 打印原理、3D 打印高分子材料、3D 打印光敏树脂材料、3D 打印金属材料、3D 打印无机非金属材料以及3D 打印新材料，基本上涵盖了目前已经实际应用的各类3D 打印的原理和材料。本书可作为高等院校以及高职、中职院校3D 打印及逆向工程专业的教材，也可作为3D 打印及逆向工程相关专业的教材，还可供对3D 打印感兴趣的相关人员阅读参考使用。