本書簡介 3D 列印也稱為積層製造，它不需要刀具和模具，利用3D CAD 模型在一台 裝置上可快速而精確地製造出複雜結構零件，進一步實現“自由製造”，解 決傳統製程難加工或無法加工的侷限，並大幅縮短了加工週期。而且越是複 雜結構的產品，其製造的速度提升越顯著。近 20 年來，積層製造技術獲得 了快速發展。積層製造的原理結合不同的材料和實現製程，形成了多型態的 積層製造技術及裝置，目前已有的裝置種類達到了 20 多種。積層製造技術 在消費電子產品、汽車、太空航空、醫療、軍工、地理資訊及藝術設計等領 域被大量應用。 美國《時代》週刊將積層製造列為“美國十大增長最快的工業”。工業革命 的歷史處理程序表明：技術進步是工業革命的源泉和驅動力，工業革命會引 發整個社會的極大變革。如同蒸汽機、福特汽車管線引發的工業革命，3D 列 印是“一項將要改變世界的技術”，已引起全球關注。英國《經濟學人》雜 誌認為它將“與其他數位化生產模式一起，推動並實現第三次工業革命”，認 為該技術將改變未來生產與生活模式，實現社會化製造。每個人都可以用 3D 列印裝置開辦工廠，它將改變製造商品的方式，並改變世界的經濟格局，進而 改變人類的生活方式。 3D 列印象徵著個性化製造模式的出現，人類將以新的方式合作進行生產製造；製造過程與管理模式將發生深刻變革，現有製造業分佈格局必將被打破。目前，製造業已經將大量、低成本製造的潛力發揮到極致，但未來製造業的競爭焦點將由創新所主導，蘋果公司的發展就表現出了這一發展趨勢。 3D 列印技術就是滿足創新開發的有力工具， 3D 列印技術的應用普及程度在某種意義上代表了一個國家的創新能力。隨著人們對 3D 列印技術的認識程度不斷深入，新的工業革命也伴隨著創新悄然來臨！　　 本書特色 當3D列印已開啟全民自造時代的風潮，3D 列印象徵著個性化製造模式的出現，人類將以新的方式合作進行生產製造；製造過程與管理模式將發生深刻變革。 我們必須了解趨勢之所在，本書即是以此為出發，透過100個實際應用案例，以淺顯易懂的說明，介紹3D列印的由來、技術特點、工藝原理、發展現況，以及未來發展趨勢，幫助讀者對 3D 列印技術的認識，迎向新的工業革命。 目錄 第一章 什麼是3D 列印 1.1 3D 列印的原理 1.2 3D 列印的優勢 1.3 積層製造技術目前面臨的侷限 第二章 3D 列印的由來 2.1 3D 列印的起源 2.2 國外飛速發展 2.3 中國大陸急起直追 第三章 現在的3D 列印 3.1 光固化成型 3.2 選擇性雷射燒結 3.3 選擇性雷射熔化 3.4 熔融擠製成型 3.5 雷射淨型加工 3.6 電子束選區熔化 3.7 電子束熔絲成型 3.8 疊層式製造 3.9 立體噴印 3.10 新湧現的積層製造技術 第四章 3D 列印100 例　 案例01 工業設計 案例02 輕量化、免組裝結構件的設計與選擇性雷射熔化直接製 案例03 新型手機外殼造型設計 案例04 自行車造型個性化設計與快速製造 案例05 汽車3D 設計、列印一體化 案例06 小家電手工製造模型造型設計與製造 案例07 千變萬化的機器人模型 案例08 倫敦奧運會馬球雕塑 案例09 《滿城盡帶黃金甲》電影人物造型 案例10 金光燦燦的金屬浮雕 案例11 《哈利· 波特與死神的聖物》中的聖物 案例12 中國龍藝術品 案例13 填滿文化氣息的印章印紐 案例14 獸首燈 案例15 積層製造的板胡可以演奏 案例16 山水潑墨畫抽象為現代藝術品 案例17 3D 魔法彩蛋 案例18 陶瓷藝術品 案例19 最時尚的旅遊紀念品––知名建築模型 案例20 夜光小宇宙 案例21 雷射內雕藝術品 案例22 積層製造讓藝術品復活 案例23 雕塑變形模型 案例24 積層製造藝術品網上評選 案例25 上海某建築設計模型 案例26 西安大雁塔縮放模型 案例27 建築模型的附屬模型 案例28 生動、真實的彩色建築模型 案例29 現代異形建築模型 案例30 Emily 建造的釀酒屋 案例31 用20 小時造一棟樓 案例32 個建築師的自述 案例33 積層製造重塑建築業 案例34 戒指 案例35 金戒指樹 案例36 金屬飾品 案例37 金屬昆蟲佩飾 案例38 情人巧克力 案例39 漢堡和巧克力3D 印表機 案例40 Nike 新款球鞋Vapor Laser Talon 案例41 舞鞋 案例42 個性化SLS 服裝、服飾和製鞋 案例43 晚禮服 案例44 概念車的製作 案例45 具有立體地球形貌的地球儀模型 案例46 遠古生物模型 案例47 數學立體模型 案例48 “分形”咖啡桌 案例49 積層製造作品比賽 案例50 3D 列印體驗館暨3D 照相館 案例51 下顎腦部模型、齒科醫療模型和盆骨模型等體外模型 案例52 手術模版與精準手術 案例53 手術導板 案例54 人工耳軟骨支架 案例55 鈦合金人體植入體 案例56 訂製化下頜骨修復造釉細胞瘤引起的骨缺損 案例57 訂製化上頜骨替代物修復竇腺癌引起的骨缺損 案例58 訂製化膝關節修復骨癌引起的股骨遠端缺 案例59 訂製化顱骨替代物修復顱骨缺損 案例60 訂製化下頜骨替代物修復下頜骨溶解 案例61 個性化義齒3D 列印 案例62 骨組織工程支架的製造 案例63 生物活性人工軟骨 / 骨支架製造 案例64 多分支、多層結構組織工程血管支架 案例65 仿生人工肝組織 案例66 組織工程梯度骨/ 軟骨支架的建構 案例67 細胞3D 受控組裝 案例68 多細胞組裝的實現 案例69 細胞噴印技術 案例70 3D 生物組裝技術 案例71 細胞雷射啟動直接寫入組裝 案例72 細胞光繪圖3D 組裝 案例73 立體光固化細胞列印 案例74 靜電驅動積層製造細胞微球 案例75 癌細胞3D 結構的3D 受控組裝 案例76 含管網的類肝結構的積層製造 案例77 飛行器風洞模型 案例78 型殼和型芯的一體化製造 案例79 精密複雜零件的金屬直接成型 案例80 高溫合金空心渦輪葉片的雷射近成型 案例81 鈦合金太空飛行器舵的雷射近成型 案例82 複雜結構鈦合金零件的電子束選區熔化製備 案例83 複雜微通道結構件的擴散焊分層實體成型 案例84 航空太空大型整體金屬結構件雷射近淨成型 案例85 金屬結構件的雷射成型修復 案例86 汽車整車車身開發 案例87 汽車引擎及關鍵零件 案例88 引擎複雜鑄型的選擇性雷射燒結製備 案例89 汽車多元件整體製造 案例90 汽車引擎複雜鑄件的無模製造 案例91 家電模型或零件 案例92 電鑄模 案例93 噴塗模具 案例94 中低熔點合金模具 案例95 鋁顆粒增強環氧樹脂模具 案例96 矽膠模及矽膠複合模 案例97 壓蠟模具 案例98 快速精密鑄造模具 案例99 粉末冶金快速模具 案例100 複雜隨形冷卻模具 第五章 3D 列印的未來 5.1 航空太空 5.2 生物醫療 5.3 積體電路 5.4 大型建築 前言 積層製造（3D 列印）技術改變了傳統的去除材料加工的模式，透過逐層堆積材料直接製造產品，進一步帶來了製造製程和生產模式的變革。積層製造技術作為資訊技術與製造技術高度融合的產物，發展至今雖然只有二十幾年，但是已經在航空太空、生物醫學、國防軍工、專案教育、新產品開發等領域獲得應用。 積層製造作為一項新技術，尤其是不同於傳統生產模式的新技術，理所當然地引起業界高度重視，特別是將其與第三次工業革命關聯起來，更成為近期社會廣泛關注的熱點。 如何看待積層製造？我很欣賞哥本哈根未來研究學院（CIFS）名譽主任約 翰· 彼得· 帕魯坦的一句話：我們的社會通常會高估新技術的可能性，同時 卻又低估它們的長期發展潛力。 積層製造作為一項前瞻性、戰略性技術，其專案應用性很強，領域跨度很 大，對未來製造業，尤其是高階製造的發展十分重要。我們應該充分予以重視，既要開放思維，科學前瞻，又要實事求是，腳踏實地。要在加強積層製造技術、製程、裝備及相關材料的研究開發基礎上，一步一個腳印地推動其廣泛應用與產業化。 本書由從事積層製造的專家、學者集體編著，旨在科學前瞻、冷靜客觀並儘量通俗容易地向社會公眾介紹積層製造技術，希望能夠為推動積層製造技術發展與產業應用盡綿薄之力。 我們要走的路很長，必須從現在開始行動！