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本书系统介绍了3D打印技术的由来、技术特点、工艺原理、制造设备、使用材料、制件设计及发展等内容，各个部分图文并茂，结合大量典型案例进行说明。本书语言通俗易懂，图片直观形象，全面而生动地展现3D打印技术。
本书是该领域权威专论，适合多个领域研究者、工程师和管理人员参考，也可作为行业培训用书和有关材料加工专业和先进制造专业的教材。
1 3D打印技术基础 1
1.1 基本术语和定义 2
1.1.1 增材制造 2
1.1.2 分层加工原理 3
1.2 应用层级 6
1.2.1 直接工艺 6
1.2.1.1 快速原型 7
1.2.1.2 快速制造 10
1.2.1.3 快速制模 12
1.2.2 间接工艺 16
1.2.2.1 间接原型 17
1.2.2.2 间接制模 20
1.2.2.3 间接制造 22
1.3 增材制造设备的分类 24
1.3.1 AM设备通用术语 25
1.3.2 设备分类和零件特性 27
1.4 结论 27
1.5 问题 28
2 增材制造工艺/3D打印 31
2.1 直接增材工艺 31
2.1.1 聚合反应 34
2.1.1.1 激光立体光刻（LS） 34
2.1.1.2 聚合物打印与喷射成型 37
2.1.1.3 数字光处理 39
2.1.1.4 微立体光刻 40
2.1.2 烧结和熔化工艺 41
2.1.2.1 激光烧结/选择性激光烧结（LS/SLS） 41
2.1.2.2 粉末床熔融（PBF）、选择性激光熔化（SLM） 44
2.1.2.3 电子束熔化 46
2.1.3 挤出成型/熔融沉积建模 47
2.1.4 粉末-黏结剂工艺 50
2.1.4.1 3D打印机（3D Systems/Z-Corporation） 51
2.1.4.2 金属和砂型打印机（ExOne） 53
2.1.4.3 3D打印系统（Voxeljet） 54
2.1.5 层压制造（LLM） 55
2.1.5.1 分层实体制造（LOM） 55
2.1.5.2 选择性沉积层压（SDL） 57
2.1.5.3 金属零件的LLM设备 58
2.1.6 混合工艺 59
2.1.6.1 受控金属堆积（CMB） 59
2.1.6.2 直接金属沉积（DMD） 60
2.1.6.3 挤出和铣削—大尺寸增材制造（BAAM） 61
2.1.7 其他增材工艺 62
2.1.7.1 气溶胶打印 62
2.1.7.2 生物绘图仪 62
2.2 间接工艺/后处理工艺 64
2.3 结论 65
2.4 问题 65
3 增材制造工艺链和增材制造设备 68
3.1 数据处理和工艺链 68
3.1.1 AM工艺链 68
3.1.1.1 工艺链：快速原型制作 70
3.1.1.2 工艺链：快速制造 71
3.1.2 数据结构、错误和修正 72
3.2 增材制造设备 76
3.2.1 个人打印机 77
3.2.1.1 fabber和DIY打印机 78
3.2.1.2 桌面打印机 80
3.2.2 专业打印机 83
3.2.3 生产打印机 84
3.2.4 工业打印机 87
3.3 结论和展望 92
3.4 问题 93
4 增材制造的应用 96
4.1 汽车行业与配套供应商 97
4.1.1 汽车—内饰部件 97
4.1.2 汽车—外部零件 100
4.2 航空航天工业 101
4.3 消费品领域 103
4.4 玩具工业 108
4.5 艺术和艺术史 110
4.6 模具制造（快速制模） 114
4.7 医学工程 116
4.8 建筑与景观设计 120
4.9 其他应用 125
4.9.1 数学函数 125
4.9.2 3D装饰物和装饰品 125
4.9.3 空气动力学和自由形态的物体 126
4.10 结论 127
4.11 问题 128
5 增材制造的前景和策略 131
5.1 增材制造的技术潜力 131
5.1.1 复杂的几何形状 132
5.1.2 集成几何形状 135
5.1.3 集成功能 137
5.1.4 多材料零件和梯度材料 142
5.2 增材制造工艺的策略 145
5.2.1 定制化量产 147
5.2.1.1 单件和小批量生产 147
5.2.1.2 个性化定制 148
5.2.1.3 私人定制 150
5.2.2 个人生产 154
5.2.3 分布式个性化生产 156
5.3 结论 156
5.4 问题 157
6 材料和设计 160
6.1 材料 160
6.1.1 各向异性材料性能 162
6.1.2 各向同性基础材料 164
6.1.2.1 塑料 166
6.1.2.2 金属 169
6.1.2.3 陶瓷材料 171
6.1.2.4 复合材料 171
6.1.2.5 其他材料 172
6.1.3 梯度材料和复合材料 174
6.2 构造—工程设计 175
6.2.1 公差控制—从数字设计到实体零件 175
6.2.2 设计自由度 176
6.2.3 相对配合 176
6.2.4 挠性铰链、铰链和卡扣 177
6.2.5 零件在成型空间中的方向和定位 178
6.2.6 孔（通孔）、间隙、销钉和壁面 179
6.3 选择标准和工艺组织 181
6.4 结论和展望 183
6.5 问题 183
7 术语汇编 186
译者前言
增材制造（additive manufacture，AM）也称为3D打印，是当代技术革命的重要部分。相对于机械切削加工和传统铸造，3D打印工艺对制件设计、材料和使用都提出了更高要求。为推动这一技术发展，需要出版专业书籍。
国内3D打印技术得到了长足发展，基础研究不断深入，先进制造技术不断成功应用于开发高性能制品。科学把握各类制造技术核心，对于新材料开发、关键设备开发和工艺优化十分重要，这也是本书的写作出发点。
国内外有很多介绍3D打印的书籍，大部分都是科普型的，很少有系统对技术各方面进行概括性阐述的专著，能综合新材料、关键设备和工艺路线的更少。本书则克服这些缺点，较全面阐述制造原理，对于科学研究和技术开发均非常重要。既讲基础也分析工程应用，非常适合翻译出版。
本书由三位专家合作撰写，详细分析了3D打印技术的工艺特点、新技术发展，涵盖其概念、发展历史和前景、工艺原理、制造设备和材料及设计要求。同时，区别一般科普读物，避免了过于繁琐的赘述，侧重阐述制造工艺核心。本书分门别类、条理清晰、图文并茂、案例详细、通俗易懂。
本书侧重基本知识传播和基于原理的前景预测，以教科书式展开，各部分内容比较全面，便于研究开发和技术应用的专业人员学习；也适合学生和决策者了解3D打印技术发展情况；也可作为制造、机械及材料（高分子、陶瓷和金属及复合材料）领域的研究人员、工程师和学生的专业参考书籍和教材使用。
本书是难得的好书，作者根据近年的发展对第1版进行修改，出版了第2版，该版更加专业化，内容更充实。本书的引进出版将有助于促进我国增材制造技术发展和产业应用。
译者非常钦佩Andreas Gebhardt、Julia Kessler、Laura Thurn长期对3D打印技术的不懈追求和卓著贡献，特别感谢他们允许将此书翻译成中文供读者阅读，也感谢化学工业出版社引进出版。
全书由王克俭负责翻译、朱文利负责校核，李占超参与翻译了第2、3章。
限于译者水平有限，书中难免有疏漏之处，敬请读者批评指正。
译者
2026年6月
前言
增材制造（additive manufacture，AM）、3D打印、桌面制造等术语均指代基于层的制造技术及其应用。
这些用不同术语描述的全新制造过程，有望引发另一场工业革命。它们适用于快速、高质量地生产复杂的原型产品，加速产品开发。它们也能用于生产最终零件，且不受批量规模的限制。
因此，它们标志着制造技术的一场革命：从传统大规模同质化生产，转变为支持混合批量甚至单件定制化生产的模式。
3D打印适用于各行各业。无论是工程设计人员、生产管理者，还是战略产品规划者，都必须掌握增材制造的基本知识，才能做出科学的技术评估和选择。
本书作为2011年出版的《理解增材制造》的再版，全面更新了该领域近年的重大进展。
本书阐释了3D打印过程的基本知识并充分展示了典型应用，适合从业者阅读。系统地呈现了几乎所有当前可用的设备并进行了分类，同时对未来系统进行了评估。还对用于增材制造工艺的大量快速发展的不同机器进行了分类。
除了工艺流程之外，本书还讨论了新型制造策略，这些策略来自于数字化、混合生产、分布式制造，从而彻底重构了传统集中式生产组织形式。
本书提供了增材制造专业术语表，系统解析了3D打印领域常用缩写，从而帮助读者快速理解AM。
Andreas Gebhardt, Julia Kessler, Laura Thurn
于亚琛, 2018年11月
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