第1章3D 打印技術概況001
1.1發展歷史001
1.2技術原理002
1.2.1光固化立體成形技術原理002
1.2.2基於數字光處理技術的3D 打印成形原理004
1.2.3激光選區熔化成形技術原理與特點004
1.2.43DP 技術005
1.3技術發展展望006
習題009
參考文獻009

第2章3D 打印技術流程010
2.1三維建模010
2.1.1建模的基本思路010
2.1.2多邊形建模011
2.1.3NURBS 建模011
2.1.4特征建模012
2.2模型三維掃描012
2.2.1結構光技術013
2.2.2雙目視覺技術014
2.3STL 文件016
2.3.1STL 文件的ASCII 格式016
2.3.2STL 文件的二進制格式016
2.4支撐結構設計018
2.4.1外部支撐結構設計與優化018
2.4.2外部支撐結構的添加018
2.4.3外部支撐結構的優化020
2.4.4內部結構設計022
2.4.5基於模型結構分析的設計方法022
2.4.6基於仿生結構的設計方法024
2.5模型切片026
2.5.1基於幾何拓撲信息提取的切片算法026
2.5.2基於三角面片幾何特征的分層處理算法027
2.5.3定層厚容錯切片027
2.5.4直接分層切片027
2.5.5常用的切片軟件028
2.6後處理028
習題029
參考文獻029

第3章光固化成形技術031
3.1光固化成形原理032
3.2光固化成形設計032
3.3光固化成形工藝032
3.3.1立體光固化技術032
3.3.2數字光處理技術033
3.3.3連續液面生產技術034
3.3.4液晶屏投影技術035
3.3.5光固化成形工藝優勢035
3.3.6光固化成形工藝弱點037
3.4光固化成形材料038
3.4.1光敏樹脂038
3.4.2陶瓷039
3.4.3生物材料039
3.5光固化成形技術的應用039
3.5.1航空航天040
3.5.2汽車040
3.5.3牙科041
3.5.4消費產品（珠寶） 041
3.5.5手板042
3.5.6生物醫療042
習題042
參考文獻043

第4章材料擠出3D 打印技術044
4.1材料擠出成形原理044
4.2材料擠出3D 打印工藝045
4.2.1材料擠出3D 打印工藝分類045
4.2.2材料擠出3D 打印工藝研究048
4.3材料擠出3D 打印材料053
4.3.1高分子材料053
4.3.2無機非金屬材料054
4.3.3金屬材料057
4.3.4復合材料057
4.3.5食品原料058
4.4材料擠出3D 打印設備060
4.4.1FDM 打印機060
4.4.2混凝土3D 打印機060
4.4.3陶瓷3D 打印機060
4.4.4復合材料3D 打印機062
4.4.5食品打印機062
4.5材料擠出3D 打印應用063
習題067
參考文獻068

第5章噴射式3D 打印技術071
5.1粉末噴射式成形技術概述071
5.2微滴噴射式3D 打印技術072
5.2.1微滴噴射式成形技術概述072
5.2.2微滴噴射式3D 打印的特點075
5.2.3微滴噴射自由成形繫統的基本組成075
5.2.4微滴噴射自由成形的設計過程076
5.2.5材料噴射技術的設計參數076
5.2.6材料噴射自由成形工藝中的主要影響因素077
5.3噴射式3D 打印技術展望078
5.3.1粉末噴射技術展望078
5.3.2微滴噴射技術展望079
5.4噴射式3D 打印技術發展趨勢082
習題083
參考文獻083

第6章黏結劑噴射技術085
6.1黏結劑噴射技術的原理085
6.2黏結劑噴射技術的設計過程086
6.2.1黏結劑噴射的設計過程086
6.2.2黏結劑噴射技術的設計參數087
6.3黏結劑噴射的技術工藝087
6.3.1黏結劑噴射技術的工藝流程087
6.3.2黏結劑噴射的後處理過程088
6.3.3黏結劑噴射工藝的技術優勢088
6.3.4黏結劑噴射工藝的技術限制089
6.4黏結劑噴射的材料090
6.4.1黏結劑噴射石膏打印091
6.4.2黏結劑噴射陶瓷打印091
6.4.3黏結劑噴射新型材料打印092
6.5黏結劑噴射技術的設備094
6.5.1黏結劑噴射技術的工業設備095
6.5.2黏結劑噴射技術的設備研發096
6.6黏結劑噴射技術的應用098
6.6.1應用領域098
6.6.2新技術進展100
習題101
參考文獻101

第7章粉末床熔融技術103
7.1激光選區燒結技術103
7.1.1技術背景103
7.1.2激光選區燒結成形原理與燒結機理104
7.1.3激光選區燒結工藝107
7.1.4激光選區燒結成形材料110
7.1.5激光選區燒結成形技術的應用116
7.2激光選區熔化技術120
7.2.1技術背景120
7.2.2激光選區熔化成形原理121
7.2.3激光選區熔化成形工藝122
7.2.4激光選區熔化成形材料125
7.2.5激光選區熔化成形裝備128
7.2.6激光選區熔化成形技術的應用132
習題134
參考文獻134

第8章定向能量沉積技術135
8.1定向能量沉積技術原理135
8.1.1激光直接沉積技術135
8.1.2電子束熔絲沉積技術136
8.2定向能量沉積工藝特點137
8.2.1激光直接沉積技術特點137
8.2.2電子束熔絲沉積技術特點138
8.3定向能量沉積打印材料139
8.3.1鈦和鈦合金139
8.3.2高溫合金139
8.3.3不鏽鋼140
8.3.4鋁合金140
8.3.5鎂合金141
8.4定向能量沉積技術及裝備發展現狀141
8.4.1激光直接沉積技術裝備141
8.4.2電子束熔絲沉積技術裝備142
8.5定向能量沉積技術應用143
8.5.1在航空航天領域的應用144
8.5.2在醫學領域的應用145
8.5.3在模具制造領域的應用146
8.5.4在金屬零件再制造修復領域的應用146
習題148
參考文獻148

第9章疊層實體制造技術149
9.1技術背景149
9.2疊層實體制造成形原理149
9.3疊層實體制造工藝150
9.3.1疊層實體制造技術工藝過程150
9.3.2疊層實體制造技術主要工藝參數150
9.3.3疊層實體制造後處理工藝151
9.3.4疊層實體制造技術的工藝特點152
9.3.5疊層實體制造成形精度154
9.3.6疊層實體制造成形效率155
9.4疊層實體制造成形材料155
9.4.1基體材料155
9.4.2黏結材料156
9.5疊層實體制造成形裝備156
9.5.1激光器及冷卻器157
9.5.2激光掃描繫統(x-y 型切割頭) 157
9.5.3可升降工作臺158
9.5.4材料送給裝置158
9.5.5熱壓疊層裝置158
9.5.6計算機控制繫統159
9.5.7檢測裝置159
9.5.8機械繫統159
9.6疊層實體制造技術的應用159
9.6.1產品原型制作159
9.6.2工業模具制備160
習題162
參考文獻162

第10章復合成形技術163
10.1超音速激光沉積技術164
10.1.1超音速激光沉積技術原理164
10.1.2超音速激光沉積專用裝備164
10.1.3超音速激光沉積工藝與材料165
10.1.4超音速激光沉積技術工業應用167
10.2電磁場復合激光增材制造與再制造技術169
10.2.1電磁場復合激光增材制造與再制造技術原理 169
10.2.2電磁場復合激光增材制造與再制造專用設備171
10.2.3電磁場復合激光增材制造與再制造工藝與材料173
10.2.4電磁場復合激光增材制造與再制造技術工業應用174
10.3激光-電弧復合焊接技術176
10.3.1激光-電弧復合焊接技術原理176
10.3.2激光-電弧復合焊接專用裝備177
10.3.3激光-電弧復合焊接工藝與材料178
10.3.4激光-電弧復合焊接技術工業應用178
10.4其他復合成形技術180
10.4.1激光超聲振動復合技術180
10.4.2微鑄鍛銑復合制造技術181
10.4.3激光電化學復合沉積技術181
10.4.4激光增材與衝擊強化復合制造技術183
10.5復合成形技術展望184
習題184
參考文獻184

第11章3D 打印產品標準及檢測189
11.1國外增材制造技術標準現狀189
11.1.1ASTM 和ISO 標準189
11.1.2SAE 標準193
11.1.3其他標準化組織標準197
11.1.4先進發達國家標準197
11.2國內增材制造技術標準現狀199
11.33D 打印產品檢測項目及測試方法201
11.3.13D 打印專用材料檢測項目及方法201
11.3.23D 打印設備檢測項目及方法205
11.3.33D 打印成形件檢測項目及方法209
習題213
參考文獻213

近年來，3D 打印技術迅速發展，不斷取得改進和突破。作為一門集材料科學與工程、光學工程、數學建模技術、機電控制技術、信息技術等領域於一身的前沿交叉研究領域，3D打印技術越來越受到關注。雖然當前一些高校已經開展了關於3D 打印技術方面的研究和教學工作，但仍缺乏面向工程實際應用的3D 打印教材。因此，本教材的編撰是為了滿足大學生、研究生的需求，供從事3D 打印行業的教師因材施教，為相關學科的研究人員和技術人員提供指導和參考。本教材彌補了國內教材中該技術的不足，對理論知識與實際實踐的結合具有重要的作用，對培養該技術方面的人纔具有重要意義。
本書內容涵蓋了3D 打印技術的發展歷程、概念和關鍵技術，以及國內外3D 打印技術領域的最新研究成果和發展現狀。同時，本書還展望了該技術在未來的發展趨勢和應用前景。對當前主流的3D 打印技術的特點及應用進行了深入的剖析，包括3D 打印技術的基本理論、成形技術、設備及應用，特別是對產品設計中基於3D 打印技術的創新進行了深入淺出的闡述。此外，本書還特別介紹了3D 打印產品的標準與檢測問題，使讀者對3D 打印技術有一個更全面和深入的了解。
本書由陳繼民、曾勇任主編，楊繼全、李滌塵、史玉升任副主編。具體編寫分工如下：北京工業大學陳繼民教授、曾勇副教授編寫第1章，並負責全書的統稿；北京工業大學毋立芳教授編寫第2章部分內容，南京師範大學楊繼全教授編寫第2章部分內容、第5章、第6章部分內容，西安交通大學李滌塵教授、連芩教授編寫第3章，南京工業大學唐明亮教授編寫第4章，南京鋮聯激光科技有限公司王林總經理編寫第6章部分內容，華中科技大學史玉升教授、吳甲民教授編寫第7章和第9章，裝甲兵工程學院董世運教授、北京航空航天大學田像軍博士編寫第8章，浙江工業大學姚建華教授編寫第10章，中國航空綜合技術研究所栗曉飛博士、國家增材制造產品質量監督檢驗中心冒浴沂博士編寫第11章。
在本書即將出版之際，衷心感謝北京工業大學北京市數字化醫療3D 打印工程技術研究中心的各位學術前輩及同事，感謝他們長期以來對我們科研工作給予的大力支持和幫助。
本書可作為高等院校相關專業的本科生及研究生的教材，同時也適用於機械、計算機科學、材料等相關領域的研究人員和工程技術人員使用。盡管我們盡力保證書中內容的準確性和完整性，但由於時間倉促和個人水平的限制，書中難免存在不妥之處，敬請讀者批評指正。

編者
2023年2月