北京化工大學楊衛(wèi)民《聚合物3D打印與3D復印技術》專著

《聚合物3D打印與3D復印技術》由楊衛(wèi)民（北京化工大學教授 ）,、鑒冉冉編寫,，本書創(chuàng)新提出聚合物3D復印技術的概念, 類比介紹了聚合物3D打印與3D復印兩種技術, 并詳細闡述了聚合物3D復印技術的核心原理及工藝, 聚合物3D復印機的組成,、基本參數(shù),、結構設計, 聚合物3D復印制品的精度控制方法,、缺陷的產生機理及解決辦法, 此外還對聚合物3D復印技術的發(fā)展趨勢進行了討論。

前言
3D打印技術最開始被叫做快速成型技術,，誕生于20世紀80年代后期，是基于材料堆積法的一種高新制造技術,�,！�3D打印”的概念被提出后,，使得人們重新認識快速成型技術。多學科交叉知識的普及,，也使得快速成型技術得到飛速發(fā)展,。借鑒這樣一個成功的范例，我們在模塑成型的基礎上提出了“3D復印”的概念,�,；�于目標產品的虛擬設計或三維掃描建模、模具結構智能規(guī)劃三維打印,、智能化注射模塑成型集成創(chuàng)新發(fā)展起來的“3D復印”技術可望成為現(xiàn)代制造業(yè)智能化發(fā)展的新趨勢,，有著廣闊的應用前景。

3D復印技術最早可追溯到青銅器時代,，甚至比二維紙質印刷出現(xiàn)得還要早,。早在3000多年前，人類就開始使用模具制造青銅立人,、四羊方尊,、后母戊鼎等大型青銅作品。北宋時畢昇發(fā)明活字印刷術,，雕版制作“泥活字”,，先制成單字的陽文反文字模，然后按照稿件把單字挑選出來,，排列在字盤內,，涂墨印刷，印完后再將字模拆出,，留待下次排印時再次使用,。進入20世紀以來，隨著制造業(yè)和經濟水平的飛速發(fā)展,，模塑成型以其成型效率高,、產品質量好等優(yōu)勢成為制造業(yè)最重要的加工手段之一。

本書圍繞聚合物3D打印與3D復印智能制造技術的主題,，通過對3D打印和3D復印的類比介紹,，集成聚合物精密注射模塑成型和熔體微分3D打印技術應用基礎研究成果，結合智能制造的重大需求和背景知識,，創(chuàng)新提出并初步探索3D打印/復印智能制造的核心原理和技術路線,，探討了3個關鍵環(huán)節(jié)的科學技術問題和解決方案。全書共6章：第1章主要介紹3D打印與3D復印的概念,、意義和核心原理等基礎知識,；第2章主要介紹聚合物3D打印與3D復印工藝；第3章和第4章分別介紹幾種典型的聚合物3D打印機和3D復印機；第5章對聚合物3D復印用材料及其制品缺陷產生機理和解決辦法進行了闡述,；第6章對聚合物3D復印技術的未來進行了展望和暢想,，重點介紹了幾種切實可行的發(fā)展方向。

本書內容參閱了國內外公開發(fā)表的研究論文和技術資料,，其中也包括筆者和同事們近年來在該研究領域所取得的一些研究成果,，目的是幫助廣大讀者比較系統(tǒng)全面地了解該領域的理論發(fā)展與技術進步，并且以復印的觀念重新認識模塑成型技術,，希望能夠推動聚合物模塑成型技術的快速發(fā)展,。對本書原創(chuàng)成果有重要貢獻的團隊老師有楊衛(wèi)民、關昌峰,、張有忱,、謝鵬程、焦志偉,、丁玉梅,、閻華、何雪濤,、安瑛,、譚晶等，直接以本書內容為研究課題的博士研究生有鑒冉冉,、遲百宏,、王建、張攀攀等,，碩士研究生有解利楊,、劉豐豐、劉曉軍,、嚴志云,、杜彬、李月林等,。此外參與本書整理工作的學生還有胡力,、張玉麗等。

筆者在本書著述過程中反復斟酌,，數(shù)易其稿,，系統(tǒng)深入地介紹聚合物3D打印與3D復印創(chuàng)新知識，特別注意了兼顧學術參考和工業(yè)應用兩方面的需要,，但是因水平所限,，書中不足之處在所難免，還請讀者批評指正,。

楊衛(wèi)民,，北京化工大學,，長江學者，教授,，博導,，長期從事高分子材料加工成型與優(yōu)選制造方面的研究，發(fā)明了高分子材料PVT特性在線測試方法及裝置,、塑料精密注射成型裝備、高分子材料單元轉子擾流強化傳熱技術及裝置等,；開辟了高分子制品微納制造的新途徑,，創(chuàng)造性的提出聚合物加工領域的微積分思想，并據(jù)此發(fā)明了一系列微納制造新方法和新設備并成功應用,，如熔體微分注射成型,、熔體微分靜電紡絲、熔體微積分納米疊層,、熔體微積分3D打印等,。申請發(fā)明300余項(已授權193項)，美國2項,，PCT靠前6項,，發(fā)表論文260余篇，被EI收錄60余篇,，SCI收錄40余篇,，著作9本。


目錄
章緒論/1
1.13D打印概論/2
1.1.13D打印的工作原理/3
1.1.23D打印發(fā)展歷程/4
1.1.33D打印在聚合物加工成型中的應用/6
1.23D復印概論/6
1.2.13D復印的工作原理/7
1.2.23D復印的意義/11
1.33D打印與3D復印的區(qū)別/12
參考文獻/14
第2章聚合物3D打印與3D復印工藝/15
2.1數(shù)據(jù)采集/16
2.2數(shù)據(jù)處理/18
2.2.1三維建模軟件/18
2.2.2數(shù)值分析軟件/22
2.2.3點云處理軟件/26
2.2.43D打印切片軟件/29
2.3原料制備與塑化/29
2.4模具設計與制造/33
2.5“樣本復制”——打印和復印/46
2.5.1聚合物3D打印工藝——FDM/46
2.5.2聚合物3D復印工藝——注射成型/49
參考文獻/69
第3章聚合物3D打印機/72
3.1聚合物3D打印常用技術/73
3.2聚合物直接熔融3D打印設備/82
3.2.1自由成型機/83
3.2.2熔體微分3D打印機/83
3.2.3熔體微分3D打印理論分析/86
3.2.4熔體微分3D打印裝置的設計/107
3.2.5工業(yè)級熔體微分3D打印機/113
參考文獻/116
第4章聚合物3D復印機/119
4.1概述/120
4.23D復印機的組成及分類/121
4.2.13D復印機的組成/121
4.2.23D復印機的分類/125
4.33D復印機的工作原理/130
4.3.1塑化/131
4.3.2充模與成型/137
4.43D復印機的基本參數(shù)/139
4.4.1注射裝置主要參數(shù)/139
4.4.2合模裝置主要參數(shù)/141
4.53D復印機結構設計/142
4.5.1注射裝置/142
4.5.2合模裝置/151
4.5.3驅動與安全裝置/158
4.63D復印機過程控制/160
4.6.1制品精度控制核心原理/160
4.6.2制品精度過程控制方法/161
4.7精密3D復印機/165
參考文獻/173
第5章聚合物3D復印用材料及缺陷分析/175
5.13D復印材料/176
5.1.13D復印材料分類/176
5.1.2材料的熔體特點/183
5.1.3材料的加工特性/191
5.1.4材料的微觀特性/206
5.2模具型腔可視化/211
5.33D復印缺陷產生機理及解決辦法/216
5.3.1制品的常見缺陷/216
5.3.2典型缺陷產生機理/217
5.3.33D復印制品缺陷產生原因及解決方案/221
參考文獻/244
第6章聚合物3D復印技術的未來/246
6.1模具智能制造/247
6.1.13D打印模具/247
6.1.2自適應模具/256
6.23D印制技術/258
6.3智能物聯(lián)時代/261
參考文獻/2
索引/266