周功耀，美国Drexel大学终身教授、无限三维（青岛）3D打印技术产业研究院院长，中国3D打印技术产业联盟副理事长，世界3D打印技术产业协会副主席。毕业于西安交通大学，分别在1982年和1987年获取学士学位和硕士学位；1988年到美国攻读博士学位；1993年1月，在美国新泽西理工学院院获取博士学位；1993年在新泽西理工学院做博士后研究；1993年8月到1995年1月在天普大学（Temple University）做助理教授；1995年至今在美国Drexel 大学从事教学及科研工作成为教授、终身教授、博士生导师；2010年10月被推举为美国机械工程师协会 Fellow(院士)。

　　罗 军，世界3D打印技术产业协会创始人兼CEO，中国3D打印技术产业联盟创始人兼执行理事长，国际机器人及智能装备产业联盟创始人兼执行主席，亚洲制造业协会CEO，民盟中央经济委员会委员、四川省政协经济委员会委员、中北大学客座教授。个人专著《中国3D打印的未来》、《3D打印3.0时代》，发表了大量关于产业经济方面的研究报告。2015年6月，在青岛国家高新区创办了全球3D打印开放式应用服务平台——中国3D打印创新中心、3D打印教育培训平台——无限三维（青岛）打印技术产业研究院平台、3D打印互联网平台——3D打印在线，完整构建3D打印生态圈，对促进3D打印设备商、材料商、服务商与用户之间建立战略联盟，发挥了积极作用。

　　《3D打印基础教程》一书共分五大部分，内容包括3D打印的由来，3D打印技术工艺，常用的3D打印建模软件，3D扫描技术，以及3D打印产业。本书可作为3D打印的初级教材，亦可为对3D打印感兴趣的读者提供参考。

　　1.1.1　3D打印技术的分类

　　根据所用材料及生成层片方式的区别，3D打印技术产业不断拓展出新的 3D打印技术路线和实现方法。总体可大致归纳为挤出成型、粒状粉末物料成型、光聚合成型三大技术类型，每种类型又包括一种或多种技术路线。

　　1）挤出成型

　　主要代表为熔融沉积成型（FDM）技术，与其他 3D打印技术相比，FDM是唯一使用工业级热塑料作为成型材料的层积制造方法，打印出的产品可耐受一定的温度和腐蚀性化学物质，并可抗菌和抗一定的机械应力，用于制造概念模型、功能原型，甚至直接制造出零部件和生产工具。FDM技术被 Stratasys公司、惠普公司作为核心技术所采用。2012年由 Stratasys公司发布的超大型 Fortus900mc系统，代表了当今 FDM技术的最高成型精度、成型尺寸和产能，可用于打印真正的大型产品级零部件。

　　2）粒状粉末物料成型

　　主要分为两类：一类是通过激光或电子束有选择地在颗粒层中熔化打印材料，而未熔化的材料则作为物体的支撑，无须其他支撑材料。主要包括：3D Systems公司的 sPro系列 3D打印机采用的选择性激光烧结（SLS）技术，德国 EOS公司采用的可打印合金材质的直接金属激光烧结（DMLS）技术，瑞典ARCAM公司采用的通过高真空环境下电子束将熔化金属粉末层层叠加的电子束熔炼（EBM）积层制造技术。

　　另一类是 3D Systems公司的 ZPrinter系列 3D打印机所采用的喷头式粉末成型打印技术。该系列打印机在每一层喷射石膏或树脂粉末之间添加黏结剂，通过横截面进行黏合，并重复该过程，直到打印完每一层。该技术允许打印全色彩原型和弹性部件，可将蜡状物、热固性树脂和塑料混入粉末中一起打印，增加其强度。

　　3）光聚合成型

　　其实现途径较多，其一是由美国 3D Systems公司开发的立体光刻成型（SL）技术。该技术具有成型过程自动化程度高、制作模型表面质量好、尺寸精度高等特点，但由于液态光敏聚合物的特性，要求 SLA设备的工作环境较为苛刻。成型件多为树脂类，强度、刚度及耐热性有限，不利于长时间保存。

　　其二是 Objet公司的 PolyJet喷头打印技术，采用紫外光对喷头喷射出直径为 16~30μm的光敏聚合物材料进行照射固化，直至部件制作完成。该技术可通过手剥和水洗去除支撑材料，被用来设计支撑复杂几何形状的凝胶体产品。

　　其三是德国 Envision Tec公司的 Ultra3D打印数字光处理（DLP）成型系统。该系统能够构建组合型的 3D部件，使用高分辨率的数字光处理器投影仪来固化液态光聚合物，从而快速精准地完成模型的制造。

　　从更广义的角度讲，以设计数据为基础，将材料自动地累加起来成为实体结构的制造方法，都可视为增材制造技术。

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引言　3D打印的春天已经到来 / 001

1　3D打印技术的由来 / 005

1.1　什么是 3D打印技术 / 005

1.1.1　3D打印技术的分类 / 006

1.1.2　3D打印是一种多学科复合制造技术 / 009

1.2　3D打印的起源及发展 / 009

1.3　3D打印的优势与不足 / 011

1.3.1　3D打印的优势——传统制造业无法企及 / 013

1.3.2　3D打印的挑战及产业发展的瓶颈 / 016

1.4　中国 3D打印的现状 / 019

2　3D打印技术工艺介绍 / 024

2.1　立体光刻成型法（SL） / 025

2.1.1　SL技术的工作原理 / 025

2.1.2　SL技术的材料 / 029

2.1.3　SL成型系统及成型工艺 / 032

2.1.4　SL技术的特点及应用 / 038

2.2　熔融沉积成型法(FDM） / 039

2.2.1　FDM技术的工作原理 / 040

2.2.2 FDM技术的材料 / 041

2.2.3　FDM技术的特点及应用 / 043

2.3　选择性激光烧结成型法(SLS） / 044

2.3.1　SLS技术的工作原理 / 045

2.3.2　SLS技术的材料 / 046

2.3.3　SLS技术的特点与应用 / 049

2.4　立体喷墨打印法（3DP） / 051

2.4.1　3DP技术的工作原理 / 052

2.4.2　3DP技术的材料 / 054

2.4.3　3DP技术的特点 / 054

2.4.4　3DP技术的后处理 / 056

2.4.5　3DP技术的若干问题 / 056

2.4.6　3DP技术的应用 / 058

2.4.7　3DP技术的发展前景 / 062

2.4.8　3DP技术的典型设备 / 063

2.5　激光选区熔化成型法（SLM） / 069

2.5.1　SLM技术的工作原理 / 070

2.5.2　SLM技术的材料 / 072

2.5.3　SLM技术的特点及应用 / 074

2.6　其他 3D打印技术 / 076

2.6.1　分层实体成型法（LOM） / 076

2.6.2　电子束熔融成型法（EBM） / 078

3　简单实用的三维建模软件 / 080

3.1　实体建模工具 OpenSCAD / 080

3.1.1快速安装 / 082

3.1.2　基本操作与工作流程 / 082

3.1.3　创建简单几何对象 / 084

3.1.4　对象坐标单位和变换 / 087

3.1.5　模块化对象的创建和组装 / 087

3.1.6　几何对象的布尔运算 / 088

3.1.7　几何对象矩阵的循环创建 / 089

3.1.8　与 Inkspace联合使用 / 091

3.1.9　输出模型 / 091

3.2　在线建模工具 Tinkercad / 092

3.2.1　Tinkercad简介 / 092

3.2.2　Tinkercad主界面 / 093

3.2.3　基本操作 / 096

3.2.4　辅助工具 / 099

3.2.5　编辑操作命令与实例 / 102

3.2.6　分组的应用 / 113

3.2.7　智能复制 / 115

3.2.8　Shape Generator应用 / 116

3.2.9　导出 3D打印 / 117

4　3D扫描技术 / 119

4.1　3D扫描技术的概述 / 119

4.1.1　3D扫描技术的概念内涵  / 119

4.1.2　3D扫描技术的发展历程 / 120

4.1.3　3D扫描技术的工作原理 / 121

4.2　3D扫描设备概览 / 123

4.3　3D扫描仪应用领域 / 126

4.4　3D扫描软件的选择和使用 / 133

4.4.1　3D扫描软件的选择 / 133

4.4.2　拍照式 3D扫描软件的使用 / 133

4.4.3　手持式 3D扫描软件的使用 / 137

4.5　3D扫描件的数据修复 / 141

4.5.1　数据修复软件 / 141

4.5.2　数据高级美化的应用软件 / 150

4.6　简易 3D扫描设备和软件应用 / 152

5　3D打印产业 / 154

5.1　当 3D打印遇上工业 4.0 / 154

5.1.1　解读“工业 4.0” / 155

5.1.2　迎接 3D打印 3.0时代 / 158

5.1.3　3D打印发展需要跨界思维 / 160

5.1.4　3D打印发展的几大趋势  / 166

5.2　3D打印技术能否催生第三次工业革命 / 168

5.2.1　第三次工业革命是否开始 / 168

5.2.2　3D打印技术能否引领第三次工业革命 / 170

5.3　3D打印的商业模式 / 173

5.3.1　3D打印需要成熟的商业模式 / 173

5.3.2　3D打印技术的独到之处 / 176

5.3.3　3D打印技术的优势和核心 / 177

5.3.4　以应用为先，推动 3D打印技术产业化 / 178

5.3.5　产业化的实质就是市场化 / 182

附录一　罗军专访 / 186

附录二　3D打印相关组织介绍 / 197

附录三　3D打印“黄埔军校”参训学员学习感想分享 / 207

附录四　国家增材制造产业发展推进计划（2015—2016年） / 221

附录五　国务院关于印发《中国制造2025》的通知 / 231

后记　/ 268