本書由華中科技大學(xué)閆春澤、史玉升、魏青松等教授所撰寫，本書入選國家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金資助湖北省學(xué)術(shù)著作出版專項(xiàng)資金資助，是在中國制造2025十三五國家科技創(chuàng)新規(guī)劃及國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃等背景下策劃的叢書中的一本。作者團(tuán)隊(duì)在激光選區(qū)燒結(jié)3D打印技術(shù)方面有著近30年的研究經(jīng)驗(yàn)，全面系統(tǒng)地介紹了激光選區(qū)燒結(jié)3D打印技術(shù)的理論和方法，具有較好的學(xué)術(shù)價(jià)值及參考價(jià)值，可供院校師生、科研院所及行業(yè)相關(guān)人員參考。全書為精裝彩色印刷。
本書以華中科技大學(xué)材料成形與模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室快速制造中心20余年的研究成果為基礎(chǔ)，全面系統(tǒng)地介紹了激光選區(qū)燒結(jié)3D打印技術(shù)的理論和方法。第1章概述了激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及工藝原理。第2章介紹了激光選區(qū)燒結(jié)裝備及控制系統(tǒng)，重點(diǎn)講解了溫控和激光掃描系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì)優(yōu)化。第3章研究了軟件算法及路徑規(guī)劃，分析了其對(duì)激光選區(qū)燒結(jié)成形質(zhì)量的影響規(guī)律。第4章、第5章分別介紹了高分子和無機(jī)非金屬材料的制備及成形工藝研究。第6章研究了激光選區(qū)燒結(jié)成形精度的影響因素及調(diào)控方法。第7章研究了激光選區(qū)燒結(jié)關(guān)鍵技術(shù)數(shù)值分析，采用數(shù)值模擬方法分析了預(yù)熱場(chǎng)和成形件致密化過程。第8章介紹了激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)的典型應(yīng)用案例。本書內(nèi)容深入淺出，兼顧了不同知識(shí)背景讀者的需求，既保證內(nèi)容新穎，反映國內(nèi)外*研究成果，又有理論知識(shí)探討和實(shí)際應(yīng)用案例。因此，本書既可供不同領(lǐng)域的工程技術(shù)人員閱讀，也可作為相關(guān)專業(yè)在校師生的參考書。
目錄
上 冊(cè) 目 錄
第1章緒論(1)
1.1激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展概況(1)
1.2激光選區(qū)燒結(jié)的工藝原理(1)
1.3激光選區(qū)燒結(jié)的工藝特點(diǎn)(2)
1.4激光選區(qū)燒結(jié)的應(yīng)用(3)
第2章裝備及控制系統(tǒng)(4)
2.1SLS裝備系統(tǒng)組成(4)
2.2SLS裝備溫度控制系統(tǒng)(5)
2.2.1溫控系統(tǒng)組成(5)
2.2.2溫控算法(6)
2.2.3溫度控制穩(wěn)定性分析(15)
2.2.4實(shí)際案例(16)
2.3振鏡式激光掃描系統(tǒng)(17)
2.3.1振鏡式激光掃描系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化(17)
2.3.2振鏡式激光掃描系統(tǒng)掃描控制卡設(shè)計(jì)(41)
2.3.3激光選區(qū)燒結(jié)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制及系統(tǒng)監(jiān)控(55)
2.3.4振鏡掃描及激光選區(qū)燒結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行試驗(yàn)驗(yàn)證(70)
本章參考文獻(xiàn)(86)
第3章軟件算法及路徑規(guī)劃(92)
3.1STL文件容錯(cuò)、快速切片算法(92)
3.1.1STL文件的錯(cuò)誤分析(93)
3.1.2STL文件容錯(cuò)切片策略(96)
3.1.3算法的實(shí)現(xiàn)方法(98)
3.1.4算法的時(shí)間和空間復(fù)雜度分析(101)
3.1.5算法的實(shí)測(cè)性能(103)
3.1.6小結(jié)(104)
3.2STL模型布爾運(yùn)算的研究與實(shí)現(xiàn)(105)
3.2.1STL網(wǎng)格模型的相關(guān)定義與規(guī)則(105)
3.2.2三維實(shí)體正則集合運(yùn)算原理(107)
3.2.3STL模型布爾運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)步驟(109)
3.2.4STL文件的存儲(chǔ)格式(110)
3.2.5STL模型的拓?fù)渲貥?gòu)(113)
3.2.6相交性測(cè)試(115)
3.2.7交線環(huán)探測(cè)(121)
3.2.8相交表面的剖分(122)
3.2.9位置關(guān)系測(cè)試(130)
3.2.10程序界面和計(jì)算實(shí)例(138)
3.2.11STL模型布爾運(yùn)算的應(yīng)用初探(139)
3.2.12小結(jié)(140)
3.3相交性測(cè)試優(yōu)化方法研究(140)
3.3.1空間分解法(141)
3.3.2層次包圍體樹法(144)
3.3.3小結(jié)(148)
3.4基于遞歸拾取和標(biāo)識(shí)計(jì)算的網(wǎng)格支撐生成算法(149)
3.4.1支撐生成的算法原理(150)
3.4.2支撐區(qū)域的快速遞歸拾取(151)
3.4.3支撐線段的標(biāo)識(shí)計(jì)算(156)
3.4.4網(wǎng)格支撐的生成(160)
3.4.5支撐工藝實(shí)驗(yàn)分析與對(duì)比(164)
3.4.6小結(jié)(167)
3.53D打印振鏡掃描系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理(168)
3.5.1基于切弧過渡的連接優(yōu)化(168)
3.5.2基于FTheta物鏡的雙振鏡快速校正算法(173)
3.5.3掃描數(shù)據(jù)的延遲處理(177)
3.5.4雙線程掃描數(shù)據(jù)傳輸處理(183)
3.5.5小結(jié)(185)
本章參考文獻(xiàn)(185)
第4章SLS高分子材料制備及成形工藝研究(196)
4.1SLS高分子材料概述(196)
4.2激光選區(qū)燒結(jié)材料的制備方法(202)
4.2.1機(jī)械混合法(202)
4.2.2低溫粉碎法(202)
4.2.3溶劑沉淀法(204)
4.2.4其他制備方法(205)
4.3高分子材料的制備與成形工藝(205)
4.3.1尼龍粉末的制備與SLS成形工藝(206)
4.3.2聚苯乙烯的SLS成形工藝與后處理(234)
4.3.3聚碳酸酯的SLS成形工藝及其制件性能(240)
4.4高分子復(fù)合材料的制備與成形工藝(245)
4.4.1碳纖維/尼龍復(fù)合粉末的制備及SLS成形工藝(245)
4.4.2累托石/尼龍復(fù)合粉末的制備及SLS成形工藝(266)
4.4.3鈦酸鉀晶須/尼龍復(fù)合粉末的制備及SLS成形工藝(278)
4.4.4無機(jī)填料/尼龍復(fù)合粉末的SLS工藝與制件性能(287)
4.4.5納米二氧化硅/尼龍復(fù)合粉末的制備及SLS成形工藝(297)
4.4.6尼龍覆膜鋁復(fù)合粉末的制備及SLS工藝研究(307)
4.4.7間接SLS用尼龍覆膜球形碳鋼的制備、成形及后處理(325)
4.4.8尼龍/銅復(fù)合粉末的制備及SLS成形工藝(349)
本章參考文獻(xiàn)(366)
下 冊(cè) 目 錄
第5章SLS無機(jī)非金屬材料制備及成形工藝研究(371)
5.1無機(jī)非金屬材料的SLS成形及研究進(jìn)展(371)
5.1.1基于漿料的SLS技術(shù)(371)
5.1.2基于粉末材料的SLS技術(shù)(372)
5.1.3SLS/CIP/FS復(fù)合成形技術(shù)研究現(xiàn)狀(373)
5.1.4鑄造覆膜砂的SLS成形及研究進(jìn)展(374)
5.2陶瓷黏結(jié)劑復(fù)合材料的SLS成形及后處理工藝(375)
5.2.1納米氧化鋯聚合物復(fù)合粉末的制備及成形(375)
5.2.2氧化鋁零件SLS/CIP/FS成形機(jī)理與工藝研究(408)
5.2.3高白土粉末SLS/CIP/FS復(fù)合成形工藝研究(426)
5.2.4碳化硅陶瓷的SLS成形與后處理研究(438)
5.3覆膜砂的SLS燒結(jié)機(jī)理與成形工藝研究(461)
5.3.1覆膜砂的SLS燒結(jié)機(jī)理與特征研究(461)
5.3.2覆膜砂的SLS成形工藝與性能研究(473)
本章參考文獻(xiàn)(486)
第6章SLS成形精度的控制(490)
6.1尺寸精度(490)
6.1.1平面尺寸誤差(491)
6.1.2高度尺寸誤差(494)
6.2形狀精度(498)
6.2.1一維翹曲(498)
6.2.2二維翹曲(500)
6.2.3圓形變方問題(501)
6.3成形收縮(502)
6.3.1成形收縮的組成(503)
6.3.2成形收縮的計(jì)算(504)
6.3.3減小成形收縮的措施(510)
6.4次級(jí)燒結(jié)(511)
6.4.1次級(jí)燒結(jié)的原因(511)
6.4.2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(512)
6.4.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析(512)
6.4.4小結(jié)(515)
6.5Z軸盈余(516)
6.5.1Z軸盈余產(chǎn)生的原因(516)
6.5.2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(517)
6.5.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析(517)
6.5.4小結(jié)(519)
6.6鋪粉過程中燒結(jié)件的移動(dòng)(520)
6.6.1鋪粉過程中燒結(jié)件的移動(dòng)現(xiàn)象及其對(duì)燒結(jié)過程的影響(520)
6.6.2鋪粉過程中燒結(jié)件移動(dòng)的原因(520)
6.6.3鋪粉過程中燒結(jié)件移動(dòng)現(xiàn)象的表征及實(shí)驗(yàn)研究(522)
本章參考文獻(xiàn)(523)
第7章SLS關(guān)鍵技術(shù)數(shù)值分析(525)
7.1預(yù)熱溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬(525)
7.1.1SLS預(yù)熱溫度場(chǎng)的傳熱分析(525)
7.1.2輻射加熱建模與求解(526)
7.1.3數(shù)值計(jì)算與結(jié)果分析(529)
7.1.4改進(jìn)措施(535)
7.1.5小結(jié)(535)
7.2SLS成形致密化過程數(shù)值模擬(536)
7.2.1SLS成形致密化過程材料模型研究(536)
7.2.2基于CamClay模型的SLS致密化過程模擬(545)
7.2.3基于DPC模型的SLS致密化過程模擬(570)
7.2.4間接SLS成形金屬制件CIP過程數(shù)值模擬實(shí)例(580)
7.2.5間接SLS成形金屬制件HIP過程數(shù)值模擬實(shí)例(590)
7.3SLS成形陶瓷件致密化過程數(shù)值模擬研究(610)
7.3.1氧化鋁陶瓷件SLS/CIP/FS復(fù)合成形數(shù)值模擬技術(shù)路線(611)
7.3.2氧化鋁陶瓷SLS試樣冷等靜壓致密化數(shù)值模擬研究(612)
7.3.3氧化鋁陶瓷SLS/CIP試樣高溫?zé)Y(jié)致密化數(shù)值模擬研究(617)
7.3.4小結(jié)(621)
本章參考文獻(xiàn)(622)
第8章激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)的典型應(yīng)用(626)
8.1激光選區(qū)燒結(jié)在砂型鑄造中的應(yīng)用(626)
8.1.1復(fù)雜液壓閥的制造(626)
8.1.2氣缸蓋的制造(632)
8.1.3其他砂型(芯)的SLS成形(633)
8.2激光選區(qū)燒結(jié)在熔模鑄造中的應(yīng)用(634)
8.2.1SLS模料的選擇(634)
8.2.2SLS原型件的滲蠟后處理(635)
8.2.3SLS模料的熱性能(636)
8.2.4結(jié)殼脫蠟工藝的研究(639)
8.3激光選區(qū)燒結(jié)在制造隨形冷卻流道注塑模具中的應(yīng)用(643)
8.3.1隨形冷卻技術(shù)(643)
8.3.2SLS成形(647)
8.3.3形坯后處理(649)
8.3.4零件注射成形(655)
8.4激光選區(qū)燒結(jié)在制造陶瓷零件中的應(yīng)用(658)
8.5激光選區(qū)燒結(jié)在制造塑料功能件中的應(yīng)用(659)
8.5.1間接SLS成形塑料功能件(659)
8.5.2直接SLS成形塑料功能件(663)
本章參考文獻(xiàn)(666)
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