描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787111674252丛书名: 工业控制与智能制造丛书
内容简介
本书就如何设计零件以从增材制造（AM）所能提供的*收益方面提供一些实用的指导，包括增材制造导论、增材制造工艺、DfAM战略设计注意事项、用于AM零件设计分析和优化的计算工具、零件合并准则、增材制造工夹具设计准则、面向聚合物的增材制造设计、面向金属的增材制造设计、后处理、增材制造的未来等部分。
目 录
推荐序一
推荐序二
译者序
前言
致谢
关于作者
缩略词
第1章 增材制造导论 1
1.1 什么是增材制造 2
1.2 增材制造工艺链 4
1.3 增材制造的当前应用 7
1.4 增材制造的优势 8
1.4.1 零件复杂度 8
1.4.2 即时装配 10
1.4.3 零件合并 11
1.4.4 大规模定制 11
1.4.5 设计自由度 12
1.4.6 轻量化 12
1.4.7 按需制造 13
第2章 增材制造技术 15
2.1 材料挤出 16
2.2 材料喷射 19
2.3 黏结剂喷射 21
2.4 薄材叠层 23
2.5 立体光固化 25
2.6 粉末床熔融 28
2.7 定向能量沉积 30
2.8 复合增材制造 32
2.9 增材制造用于零件生产的技术成熟度 32
第3章 DfAM战略性的设计考虑 34
3.1 面向增材制造的设计导论 35
3.2 使用AM为产品增值 36
3.3 设计AM零件的一般指导原则 36
3.3.1 AM设计规则1 36
3.3.2 AM设计规则2 37
3.3.3 AM设计规则3 38
3.3.4 AM设计规则4 38
3.3.5 AM设计规则5 38
3.3.6 AM设计规则6 39
3.3.7 AM设计规则7 39
3.4 避免各向异性的设计 39
3.5 增材制造的经济学 40
3.6 尽量减少打印时间的设计 44
3.7 小化后处理的设计 46
3.8 利用设计复杂性 53
3.9 功能，材料第二 53
3.10 使用拓扑优化或晶格结构 54
第4章 用于增材制造零件设计分析和优化的计算工具 57
4.1 对增材制造使用设计分析的目的 58
4.2 分析AM零件的特殊注意事项 58
4.2.1 材料数据 58
4.2.2 表面处理 58
4.2.3 几何 59
4.2.4 简化几何 59
4.2.5 基于网格的模型与参数化模型 59
4.2.6 几何变形 60
4.3 网格划分 60
4.3.1 参数化模型 60
4.3.2 基于网格的模型 60
4.4 边界条件 60
4.5 优化 61
4.6 拓扑优化 61
4.6.1 目标与约束 61
4.6.2 通用设置 62
4.6.3 后处理和解释结果 62
4.7 参数或尺寸优化 63
4.8 成型工艺仿真 63
4.8.1 逐层仿真 63
4.8.2 扫描模式仿真 63
4.8.3 局限性 64
第5章 零件合并准则 65
5.1 功能设计 66
5.2 材料方面的考虑 67
5.3 紧固件数量 68
5.4 使用传统DFM/DFA中的知识 68
5.5 组装注意事项 69
5.6 活动零件 69
5.7 常识 70
第6章 增材制造工具设计准则 71
6.1 安装夹具和导轨 72
6.2 随形冷却 73
6.3 冷却剂流动策略 74
6.4 冷却流道形状 75
6.5 冷却流道间距 76
6.6 AM工具复合制备方法 76
6.7 缩短工具成型时间 77
第7章 面向聚合物的增材制造设计 79
7.1 各向异性 80
7.2 壁厚 80
7.3 悬垂结构和支撑材料 81
7.4 孔 83
7.5 肋板 83
7.6 避免冗余的材料 84
7.7 小细节和字体大小 85
7.7.1 小细节 85
7.7.2 字体大小 85
第8章 聚合物设计准则 86
8.1 材料挤出设计 87
8.1.1 材料挤出的精度和公差 87
8.1.2 层厚 87
8.1.3 支撑材料 88
8.1.4 填充方式 88
8.1.5 其他考虑 89
8.1.6 特征类型：竖直壁厚 90
8.1.7 特征类型：水平壁面 90
8.1.8 特征类型：支撑材料悬垂角 91
8.1.9 特征类型：带有可溶性支撑的活动零件之间的间隙 91
8.1.10 特征类型：带有可去除支撑材料的活动零件之间的间隙 92
8.1.11 特征类型：竖直圆孔 92
8.1.12 特征类型：圆柱销 93
8.1.13 特征类型：内置螺纹 93
8.2 聚合物粉末床熔融设计 94
8.2.1 粉末床熔融的精度和公差 94
8.2.2 层厚 94
8.2.3 避免大量物料 95
8.2.4 粉末寿命和新粉率 95
8.2.5 特征类型：壁厚 95
8.2.6 特征类型：活动零件之间的间隙 96
8.2.7 特征类型：圆形轮廓通孔 97
8.2.8 特征类型：方形轮廓通孔 97
8.2.9 特征类型：圆柱销 98
8.2.10 特征类型：孔到墙边缘的接近度 98
8.3 立体光固化设计 99
8.3.1 分辨率 99
8.3.2 打印方向 99
8.3.3 支撑材料 100
8.3.4 悬垂 100
8.3.5 各向同性 100
8.3.6 中空零件和树脂去除 101
8.3.7 细节 101
8.3.8 水平桥 101
8.3.9 连接 101
8.3.10 特征类型：壁厚 102
8.3.11 特征类型：圆孔 102
第9章 金属增材制造的设计 103
9.1 金属粉末床熔融的设计准则 104
9.2 粉末床熔融的基础 105
9.3 金属粉末的制造过程 105
9.4 粉末形态（理想的粉末形状） 106
9.5 粉末粒度分布 107
9.6 粉末的其他注意事项 107
9.7 金属AM材料的特性 108
9.8 AM材料中的潜在缺陷 110
9.9 金属AM工艺 111
9.10 受控的混乱 114
推荐序二
译者序
前言
致谢
关于作者
缩略词
第1章 增材制造导论 1
1.1 什么是增材制造 2
1.2 增材制造工艺链 4
1.3 增材制造的当前应用 7
1.4 增材制造的优势 8
1.4.1 零件复杂度 8
1.4.2 即时装配 10
1.4.3 零件合并 11
1.4.4 大规模定制 11
1.4.5 设计自由度 12
1.4.6 轻量化 12
1.4.7 按需制造 13
第2章 增材制造技术 15
2.1 材料挤出 16
2.2 材料喷射 19
2.3 黏结剂喷射 21
2.4 薄材叠层 23
2.5 立体光固化 25
2.6 粉末床熔融 28
2.7 定向能量沉积 30
2.8 复合增材制造 32
2.9 增材制造用于零件生产的技术成熟度 32
第3章 DfAM战略性的设计考虑 34
3.1 面向增材制造的设计导论 35
3.2 使用AM为产品增值 36
3.3 设计AM零件的一般指导原则 36
3.3.1 AM设计规则1 36
3.3.2 AM设计规则2 37
3.3.3 AM设计规则3 38
3.3.4 AM设计规则4 38
3.3.5 AM设计规则5 38
3.3.6 AM设计规则6 39
3.3.7 AM设计规则7 39
3.4 避免各向异性的设计 39
3.5 增材制造的经济学 40
3.6 尽量减少打印时间的设计 44
3.7 小化后处理的设计 46
3.8 利用设计复杂性 53
3.9 功能，材料第二 53
3.10 使用拓扑优化或晶格结构 54
第4章 用于增材制造零件设计分析和优化的计算工具 57
4.1 对增材制造使用设计分析的目的 58
4.2 分析AM零件的特殊注意事项 58
4.2.1 材料数据 58
4.2.2 表面处理 58
4.2.3 几何 59
4.2.4 简化几何 59
4.2.5 基于网格的模型与参数化模型 59
4.2.6 几何变形 60
4.3 网格划分 60
4.3.1 参数化模型 60
4.3.2 基于网格的模型 60
4.4 边界条件 60
4.5 优化 61
4.6 拓扑优化 61
4.6.1 目标与约束 61
4.6.2 通用设置 62
4.6.3 后处理和解释结果 62
4.7 参数或尺寸优化 63
4.8 成型工艺仿真 63
4.8.1 逐层仿真 63
4.8.2 扫描模式仿真 63
4.8.3 局限性 64
第5章 零件合并准则 65
5.1 功能设计 66
5.2 材料方面的考虑 67
5.3 紧固件数量 68
5.4 使用传统DFM/DFA中的知识 68
5.5 组装注意事项 69
5.6 活动零件 69
5.7 常识 70
第6章 增材制造工具设计准则 71
6.1 安装夹具和导轨 72
6.2 随形冷却 73
6.3 冷却剂流动策略 74
6.4 冷却流道形状 75
6.5 冷却流道间距 76
6.6 AM工具复合制备方法 76
6.7 缩短工具成型时间 77
第7章 面向聚合物的增材制造设计 79
7.1 各向异性 80
7.2 壁厚 80
7.3 悬垂结构和支撑材料 81
7.4 孔 83
7.5 肋板 83
7.6 避免冗余的材料 84
7.7 小细节和字体大小 85
7.7.1 小细节 85
7.7.2 字体大小 85
第8章 聚合物设计准则 86
8.1 材料挤出设计 87
8.1.1 材料挤出的精度和公差 87
8.1.2 层厚 87
8.1.3 支撑材料 88
8.1.4 填充方式 88
8.1.5 其他考虑 89
8.1.6 特征类型：竖直壁厚 90
8.1.7 特征类型：水平壁面 90
8.1.8 特征类型：支撑材料悬垂角 91
8.1.9 特征类型：带有可溶性支撑的活动零件之间的间隙 91
8.1.10 特征类型：带有可去除支撑材料的活动零件之间的间隙 92
8.1.11 特征类型：竖直圆孔 92
8.1.12 特征类型：圆柱销 93
8.1.13 特征类型：内置螺纹 93
8.2 聚合物粉末床熔融设计 94
8.2.1 粉末床熔融的精度和公差 94
8.2.2 层厚 94
8.2.3 避免大量物料 95
8.2.4 粉末寿命和新粉率 95
8.2.5 特征类型：壁厚 95
8.2.6 特征类型：活动零件之间的间隙 96
8.2.7 特征类型：圆形轮廓通孔 97
8.2.8 特征类型：方形轮廓通孔 97
8.2.9 特征类型：圆柱销 98
8.2.10 特征类型：孔到墙边缘的接近度 98
8.3 立体光固化设计 99
8.3.1 分辨率 99
8.3.2 打印方向 99
8.3.3 支撑材料 100
8.3.4 悬垂 100
8.3.5 各向同性 100
8.3.6 中空零件和树脂去除 101
8.3.7 细节 101
8.3.8 水平桥 101
8.3.9 连接 101
8.3.10 特征类型：壁厚 102
8.3.11 特征类型：圆孔 102
第9章 金属增材制造的设计 103
9.1 金属粉末床熔融的设计准则 104
9.2 粉末床熔融的基础 105
9.3 金属粉末的制造过程 105
9.4 粉末形态（理想的粉末形状） 106
9.5 粉末粒度分布 107
9.6 粉末的其他注意事项 107
9.7 金属AM材料的特性 108
9.8 AM材料中的潜在缺陷 110
9.9 金属AM工艺 111
9.10 受控的混乱 114
前 言
本书旨在为零件设计过程中如何化发挥增材制造技术的优势提供实用性的指导。增材制造技术是关于创新的天赐之物，它能快速有效地验证设计师和发明者的想法。增材制造作为一种快速成型技术已经被广泛应用，迄今已有超过30年的历史。增材制造可以消除传统制造对创新造成障碍的局限性，同时，允许用户在消除高成本对创新产生负面影响的前提下，将真正的产品推向市场。
当应用增材制造技术时，要意识到它并不能消除所有的制造约束。相反，设计师如果希望通过运用增材制造技术提高产品的价值，则需要从另外的角度进行设计上的考虑。否则，增材制造很容易成为一种低效且不经济的产品制造方式。
同样需要明白的是，不像过去几十年里市场上所宣传的那样，增材制造并不是一项可以制造任何东西的“简单”技术。只有对不同技术进行深入的了解才能帮助设计师进行设计。事实上，打印金属零件是非常困难的，只有增材制造过程确实能为产品增加价值时才考虑用金属打印。
在本书中，您将发现一些不断重复出现的概念，如支撑材料、打印方向、后处理等，这些概念之所以被重复，是因为它们对如何学习使用DfAM发挥增材制造的成本效益和增值作用至关重要。
需要说明的是，由于增材制造技术的不断更新和发展，新技术、新材料以及新方法对工艺过程的改进将促使我们对增材制造设计指南进行不断的升级。本书只涵盖了截至目前所涉及的增材制造技术。如果您发现任何主要的设计技术或后处理技术有遗漏，请联系我们，我们会努力将其呈现在下一个版本中。
本书中介绍的大部分信息都是从大量的资料来源中收集的，我们尽可能对书中用到的材料和图片的来源做了确认。如果发现数据来源不同或有冲突，我们基于自己的经验，联合不同来源，谨慎地对数据的全部范围进行了引用。为了阅读方便，本书刻意没有使用APA、Harvard或其他类型的参考文献引用撰写形式。假如您发现我们没有给出书中所引用数据的正确来源，请告知我们，我们将在下一个版本中进行更正。
后给那些想通过增材制造技术来实现增值的工程师和设计师一些建议：增材制造允许您以不同的方式进行思考，可以帮助您实现复杂设计形状的制造，因此您要大胆地设计，尝试新想法，来看看它们是否可行。
人们常说，要想创业和创新，就要敢于面对出师不利和屡战屡败。有了增材制造技术，我们才有能力失败得更快且更频繁。而且，这是一件好事。
当应用增材制造技术时，要意识到它并不能消除所有的制造约束。相反，设计师如果希望通过运用增材制造技术提高产品的价值，则需要从另外的角度进行设计上的考虑。否则，增材制造很容易成为一种低效且不经济的产品制造方式。
同样需要明白的是，不像过去几十年里市场上所宣传的那样，增材制造并不是一项可以制造任何东西的“简单”技术。只有对不同技术进行深入的了解才能帮助设计师进行设计。事实上，打印金属零件是非常困难的，只有增材制造过程确实能为产品增加价值时才考虑用金属打印。
在本书中，您将发现一些不断重复出现的概念，如支撑材料、打印方向、后处理等，这些概念之所以被重复，是因为它们对如何学习使用DfAM发挥增材制造的成本效益和增值作用至关重要。
需要说明的是，由于增材制造技术的不断更新和发展，新技术、新材料以及新方法对工艺过程的改进将促使我们对增材制造设计指南进行不断的升级。本书只涵盖了截至目前所涉及的增材制造技术。如果您发现任何主要的设计技术或后处理技术有遗漏，请联系我们，我们会努力将其呈现在下一个版本中。
本书中介绍的大部分信息都是从大量的资料来源中收集的，我们尽可能对书中用到的材料和图片的来源做了确认。如果发现数据来源不同或有冲突，我们基于自己的经验，联合不同来源，谨慎地对数据的全部范围进行了引用。为了阅读方便，本书刻意没有使用APA、Harvard或其他类型的参考文献引用撰写形式。假如您发现我们没有给出书中所引用数据的正确来源，请告知我们，我们将在下一个版本中进行更正。
后给那些想通过增材制造技术来实现增值的工程师和设计师一些建议：增材制造允许您以不同的方式进行思考，可以帮助您实现复杂设计形状的制造，因此您要大胆地设计，尝试新想法，来看看它们是否可行。
人们常说，要想创业和创新，就要敢于面对出师不利和屡战屡败。有了增材制造技术，我们才有能力失败得更快且更频繁。而且，这是一件好事。
奥拉夫·迪格尔（Olaf Diegel）
评论
还没有评论。