南宁3D打印教学实验室建设指南

3D教育课程计划旨在使学生参与活动、项目和问题解决为基础的学习，它提供了一种动手做的课堂体验。学生在应用所学到的数学和科学知识来应对世界重大挑战时，他们创造、设计、建构、发现、合作并解决问题。
彩色3D打印工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处理。具体工艺过程如下：上一层粘结完毕后，成型缸下降一个距离(等于层厚：0.013～0.1mm),供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造层面。铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，终完成一个三维粉体的粘结。未被喷射粘结剂的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，且成形结束后，比较*去除。
彩色3D打印优点
(1)成型速度快，成型材料价格低，适合做桌面型的快速成型设备。
(2)在粘结剂中添加颜料，可以制作彩色原型，这是该工艺竞争力的特点之一。
(3)成型过程不需要支撑，多余粉末的去除比较方便，特别适合于做内腔复杂的原型。

3D打印正在获得工业制造业越来越多的重视，但即便是很多看好3D打印技术的制造业人士，对3D打印所能实现的产品形状感到乐观，但对3D打印所能实现的力学性能感到疑虑。在金属加工过程中，发生着许多微妙的事情。
就拿选择性激光熔化技术来说，在激光对粉末的融化加工过程中，每个激光点创建了一个微型熔池，从粉末熔化到冷却成为固体结构，光斑的大小以及功率带来的热量的大小决定了这个微型熔池的大小，从而影响着零件的微晶结构。并且，为了熔化粉末，必须有充足的激光能量被转移到材料中，以熔化中心区的粉末，从而创建完全致密的部分，但同时热量的传导**出了激光光斑周长，影响到周围的粉末，出现半熔化的粉末，从而产生孔隙的现象。
冶金性能方面还与金属3D打印过程的诸多条件相关。加工参数的设置、粉末的质量与颗粒情况、加工中惰性氛围的控制、激光扫描策略、激光光斑大小以及与粉末的接触情况、熔池与冷却控制情况等等都带来了不同的冶金结果。
通常来说加工越快，表面粗糙度越高，这是两个此起彼长的相关变量。另外，残余应力是DED以及SLM加工技术所面临的共同话题，残余应力将影响后处理和机械性能参数。不过，根据3D科学谷的市场研究，根据对冶金方面的驾驭能力，残余应力也可以用来帮助促进再结晶和细小的等轴晶组织的形成。
对于金属打印过程中微观结构的理解和新合金的加工性能已经获得了不少的进步。同时还观察到微观结构的非均质性，在这方面通过表征工作（柱状晶、高取向、孔隙度等）获取对加工冶金学的进一步理解，从而不仅提高金属3D打印的工艺控制能力，还为材料制备以及后处理提出了新的要求。

推荐几个行业性的3D设计软件
Solidworks
Solidworks属于法国达索（DassaultSystemesS.A）公司，专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。Solidworks帮助设计师减少设计时间，增加精确性，提高设计的创新性，并将产品更快推向市场。Solidwords是世界上个基于Windows开发的三维CAD系统。该软件功能强大，组件繁多，使得Solidworks成为的、主流的三维CAD解决方案。
CATIA
CATIA也属于法国达索（DassaultSystemesS.A）公司，是的CAD/CAE/CAM一体化软件。在20世纪70年代，CATIA个用户就是世界的航空航天企业DassaultAviation。目前，CATIA其强大的功能已得到各行业的认可，其用户包括波音、宝马、奔驰等**企业。
UG
UG（UnigraphicsNX）是Siemens公司出品的一款软件，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。UG早应用于美国麦道飞机公司，目前已经成为模具行业三维设计的主流应用之一。
AutoCAD
AutoCAD是Autodesk公司的主导产品，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。
Pro/E
Pro/Engineer（简称Pro/E）是美国PTC公司研制的一套由设计至生产的机械自动化软件，广泛应用于汽车、航空航天、消费电子、模具、玩具、工业设计和机械制造等行业。
Cimatron
Cimatron是以色列Cimatron公司（现已被美国3DSystems收购）开发的软件。该系统提供了灵活的用户界面，主要用于模具设计、模型加工，在国际上模具制造业备受欢迎。
Cimatron公司团队基于Cimatron软件开发了金属3D打印软3DXpert。这是**款覆盖了整个设计流程的金属3D打印软件，从设计直到终打印成型，甚至是在后处理的CNC处理阶段，3DXpert软件也能够发挥它的作用。

时尚界给人的印象是创新，另类，抽象，但时尚也是应用3D打印机的**。设计师想要创造出令人惊叹的珠宝，可以利用3D打印机轻松实现。像阿迪达斯或耐克这样的大型企业也发现了3D打印机的优势。首先，3D扫描可以使鞋子与用户**匹配，提供**的行走舒适感。3D打印使设计师能够为鞋子创造新的结构，特别是用于鞋底的生产，为他们的顾客提供穿着鞋子的舒适性。
由于新的设计自由度，借助3D建模，工程师可以查看零件内部并根据需要进行调整。例如，添加晶格结构以使零件轻量化。制造技术让生产不再是满足工业要求的零件的限制。比如现实中使用3D技术重建1957年的经典XKSS模型，大众汽车集团的3D打印工具和备件，以及福特的全功能3D打印制动器等。
3D打印技术可以灵活调整机械部件的内部，比如不需要生产完全填充的部件，而是将部件内部打印成网格结构。这样可以减轻零件的重量，降低生产成本。当然，航空航天使用3D打印机的另一个优点是精确，3D打印机为工程师提供了高度精确的零件，这对于乘客和货物的安全至关重要。
医疗领域一直在使用3D打印机，比如我们以前讲到的3D打印皮肤组织或器官等。牙医使用3D打印技术，可以获取患者下颌的图像，还可以生成3D打印牙套，矫正器，植入物，假牙和牙冠。3D打印机在牙科行业中是有益的，因为它可以大规模定制，甚至可以快速生产出符合我们需求的产品。通过对患者颌骨进行3D扫描，软件可以精确地设计所需内容，**贴合，然后3D打印机将立即生成该部件，使用生物或人体安全材料制作，以确保患者的健康和安全。