杭州3D打印教学实验室建设指南 3D打印建模设计

市场上对不锈钢3D打印新型材料的研究甚少，大部分集中在钛金属材料、铝合金以及复合材料的增材制造研究。而3D打印-增材制造零件的性能对于加工工艺参数较为敏感。要获得稳定的打印结果往往需要大量的实验来确定针对性的加工工艺参数。
为了尽快逼近优化的打印参数组合，研究人员将输入参数分为两类：一类是热输入参数包括激光功率、扫描速度和激光高斯热源半径；另一类是材料参数，包括热导率、密度、比热、熔点和激光吸收率。通过统计方法对该模型的不确定性进行校正，结合设定的单道打印实验结果对模型偏差进行校正。终利用该模型优化出打印马氏体钢AF9628的优工艺参数，终获得致密度大于99.25%的实验样件，拉伸强度大于1.4GPa。
要注意的是使用激光熔化金属粉末的3D打印过程中，会形成一定的孔隙，从而导致意外的缺陷。研究人员通过不断的实验来探索哪种激光设置可以防止缺陷发生。
德州A&M大学选择了一个受焊接启发的现有数学模型，以预测在不同的激光速度和功率设置下，单层马氏体钢粉将如何熔化。通过将他们在熔化粉末中观察到的缺陷类型、孔隙数量与模型的预测值进行比较，他们可以略微更改其现有框架，从而改善后续的预测。经过几次这样的迭代之后，如果一组未经测试的新激光设置会导致马氏体钢中的缺陷，那么数学模型框架就可以正确预测此类激光设置结果，而*进行类似实验，此过程更省时。通过结合实验和建模，研究人员开发出一种简单、快速、循序渐进的程序，从而用来确定哪种设置适合马氏体钢的3D打印。

《盘点近年来价值的8大3D打印生物案例》 这些大家比较熟悉的生物3D打印案例，至于能够直接打印人体血液这个还是次听说。这里就分享一个国外关于3D打印血液的应用给大家作为参考。
如果我们可以对人体血液进行生物打印怎么办？这是微型3D打印研究领域Sciperio的项目设备制造商nScrypt。这家美国公司与Safi Biosolutions和日内瓦基金会等合作伙伴一道，希望在**范围内促进血液供应。在美国，据估计有1.11亿公民是合格的献血者，约占人口的37％。但是，每年只有不到10％的合格献血者捐赠。然而，该项目才刚刚开始– Sciperio宣布将使用nScrypt的SmartPump技术，该过程允许将材料非常地以微观规模进行沉积，并使用生物反应器来产生血液。随着时间的流逝，人们希望他们的技术可以扩大规模，以便更大范围地生物打印血液。
生物打印的目的是设计能够执行与当今相同功能的细胞结构，并使这些结构在体内生存。许多项目旨在创造功能和可行的，无论是肝脏，还是心脏。3D技术一点一点地发展，显示出对领域充满希望的未来。Sciperio通过专注于生物打印的血液而成为这种动力的一部分。该项目无疑将耗时很多年–我们已经知道步将用于定义的路线图，该路线图已经投资了880万美元。
Sciperio解释说，它首先设想了一个装有传感器的自动生物反应器，以进行准确的反馈和实时。这是用来制造血液的机器。下一步，该公司将使用nScrypt的SmartPump将非常数量的成分微观分配到生物反应器中，主要是生长促进剂。这将使细胞生长和分化。正是这一步骤需要增材制造技术：SmartPump实际上是具有皮升容量控制的微打印头。它的喷嘴直径仅为10微米。
nScrypt和Sciperio的执行官Ken Church博士补充说：“ 血液生物制造有很多有趣的方面和益处，包括对人类的终益处。从仅几个细胞开始，我们的生物反应器将产生数十亿个细胞，这是患者输血的必要条件。我们相信，这一项目将有在需要的地方和时间提供稳定，安全，可负担，按需的血液。” 这个项目可能要再过几年才能完成，但是开始是有希望的！

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，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**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、、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**、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。

目前市场上部分工业零部件结构复杂，精度要求高，传统技术难以制造，采用激光3D打印加工，其产品材料性能、结构性能、一体成型效果显著优于传统制造技术。3D打印机技术的兴起已经吹响了“*三次工业革命”的号角，3D打印技术已经逐步的应用到工业领域，通过3D打印可以快速而精密地制造出任意复杂形状的产品、模具、模型，并且在研发成本、速度和度上都要比传统制造好很多。
3D打印技术正在颠覆传统制造业，未来3D打印技术会在制造业有更大的用武之地。凭借更快的设计周期，以快于竞争对手的速度进入市场。在短短数小时内完成从设计到原型制作，而不是几天。**速原型修改，*实现产品改进。在内部完成所有工作，缩短交付时间，减少知识产权被侵犯的风险。然后，抢在竞争对手弄相之前将经过测试和验证的产品投入市场。
由3D打印机制作的成品可塑性非常强，且精度较高，几乎任何复杂的结构都可以轻松打印出来，于是许多建筑设计师将该技术用于建筑与**布局模型、工业设计的快速成型。以往建筑设计师制作模型和3D效果图都是手勾草图，现在，3D打印提供了一种与传统的3D效果图、建筑模型等建筑造型表现方式不同的、全新的操作模式，它将让模型作为矫正设计的手段这一初衷获得。
整个建筑模型制造过程分为三个阶段：拍照、建模、打印。这种操作方式比用软件画图、按照图纸仿形雕刻更、更快捷。虽然在短期内3D打印技术不可能完全替代传统建筑方式。一种较大的可能是新技术与传统工艺互为补充，在钢筋混凝土结构的基础上结合3D打印技术，建造一些科幻建筑、概念建筑等。但在设计体系、模型制作、钢筋混凝土很难塑造的个性的效果方面，3D打印却能发挥**的作用。
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