荆 楚 理 工 学 院 JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

3D打印-快速成型技术

课程结业论文

班级：13化学工程与工艺（1）班 姓名：陈博

学号：2013402010128

3D打印技术应用及发展趋势

1．3D打印的概念及原理

1.1. 3D打印的概念

3D打印（英语：3D printing），属于快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术（即“积层造形法”）。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用（比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件）已经有使用这种技术打印而成的零部件，意味着“3D打印”这项技术的普及。

1.2． 3D打印的原理

每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。见图1所示。

（图1）

2. 3D打印的优缺点 2.1 3D

打印的优点

.3d打印与传统的通过模具生产有很大的不同,3d打印最大的优点是无需机械加3d打印与传统的通过模具生产有很大的不同,3d打印最大的优点是无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。同时,3d打印还能够打印出一些传统生产技术无法制造出的外型,同时,3d打印技术还能够简化整个生产流程,具有快速有效的特点。

2.2 3D打印的缺点。

任何一个产品都应该具有功能性，而如今由于受材料等因素限制，通过3D打印制造出来的产品在实用性上要打一个问号。①强度问题:房子、车子固然能“打印”出来，但是否能抵挡得住风雨，是否能在路上顺利跑起来?②精度问题:由于分层制造存在“台阶效应”，每个层次虽然很薄，但在一定微观尺度下，仍会形成具有一定厚度。的一级级“台阶”，如果需要制造的对象表面是圆弧形，那么就会造成精度上的偏差; ③材料的局限性:目前供3D打印机使用的材料非常有限，无外乎石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。能够应用于3D打印的材料还非常单一，以塑料为主，并且打印机对单一材料也非常挑剔。

3. 3D打印的应用

3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。以色列的Objet公司认为，3D打印机[7]需求量较大的行业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。行业比例份额见图2。

（图2错误!）3D打印的行业比例份额

医疗行业。最近，一位83岁的老人由于患有慢性的骨头感染，因此换上了由3D打印机“打印”出来的下颚骨，这是世界上首位使用3D打印产品做人体骨骼的案例。

科学研究。美国德雷塞尔大学的研究人员通过对化石进行3D扫描，利用3D打印技术做出了适合研究的3D模型，不但保留了原化石所有的外在特征，同时 还做了比例缩减，更适合研究。

产品原型。比如微软的3D模型打印车间，在产品设计出来之后，通过3D打印机打印出来模型，能够让设计制造部门更好的改良产品，打造出更出色的产品。

文物保护。博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害，同时复制品也能将艺术或文物的影响更多更远的人。最近史密森尼博物馆就因为原始的托马斯·杰弗逊要放在弗吉尼亚州展览，所以博物馆用了一个巨大的3D打印替代品放在了原来雕塑的位置。

建筑设计。在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D

打印机打印的

建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美。完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。

制造业。制造业也需要很多3D打印产品，因为3D打印无论是在成本、速度和精确度上都要比传统制造好很多。而3D打印技术本身非常适合大规模生产，所以制造业利用3D技术能带来很多好处，甚至连质量控制都不再是个问题。

食品产业。没错，就是“打印”食品。研究人员已经开始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来，很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然，到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。

汽车制造业。不是说你的车是3D打印机打印出来的（当然或许有一天这也有可能），而是说汽车行业在进行安全性测试等工作时，会将一些非关键部件用3D打印的产品替代，在追求效率的同时降低成本。

配件、饰品。这是最广阔的一个市场。在未来不管是你的个性笔筒，还是有你半身浮雕的手机外壳，抑或是你和爱人拥有的世界上独一无二的戒指，都有可能是通过3D打印机打印出来的。甚至不用等到未来，现在就可以实现。

4. 3D打印的发展前景

4.1．3D打印的国内发展

在20xx年两会上，全国政协委员、中航工业副总工程师、中国航母舰载机歼-15（见图3）总设计师孙聪透露，歼-15项目率先采用了数字化协同设计理念：三维数字化设计改变了设计流程，提高了试制效率；五级成熟度管理模式，冲破设计和制造的组织壁垒，而这与3D打印技术关系紧密。他透露，钛合金和M100钢的3D打印技术已应用于新机试制过程，主要是主承力部分。

在传统的战斗机制造流程当中，飞机的3D模型设计好后，需要进行长期的投入来制造水压成型设备，而使用3D打印这种增材制造技术后，零件的成型速度、应用速度得以大幅度提高。如果不是采用3D打印的增材制造技术，歼-15 战斗机至今能否首飞都很难讲。“钛合金3D打印技术已用于新机研制”，这一条消息立刻成为媒体瞩目的焦点。《京华时报》引述孙聪的话说，钛合金和M100钢的3D打印技术已广泛用于新机设计试制过程。报道称，于20xx年10月至11月首飞成功的机型，广泛使用了3D打印技术制造钛合金主承力部分，包括整个前起落架。“20xx年，3D打印技术刚萌芽时，我们就进行相关技术研发，通过与北航的合作，目前已具备一定产业能力。”

（图3） 中国航母舰载机歼-15

此外，在 20xx年8月，金属复合材料生产商银邦股份宣布和无锡安迪利捷贸易公司合资成立飞尔康快速制造科技公司，其注册资本为5000万元，银邦股份参股45%，主营3D打印的金属粉末生产和销售。华泰证券点评道，银邦股份进军新领域为投资者提供了充分的想象空间。

成立于20xx年的杭州铭展网络科技公司是3D打印机的生产者和代理商。公司是3DSystems部分产品的中国区代理服务商，同时也基于开源3D打印技术制造出了个人3D打印机系列，目标是批量生产经济型家用打印机，以方便设计师、工程师、科技人员甚至普通爱好者的使用。此外，铭展还建立了“我爱3D”设计作品分享社区，让更多人参与创新分享3D打印作品。

4.2 .3D打印的国际发展

三年前尚处于技术前沿的3D打印如今已成制造业中的新兴战略领域。20xx年8月，美国总统奥巴马拨款3000万美元，在俄亥俄州建立了国家级3D打印添加剂工业研究中心，并计划第一步投入5亿美元用于3D打印，以确保美国制造业不继续转移到中国和印度。长期跟踪3D打印行业的某家咨询公司表示，20xx年，3D打印机的市场规模为17亿美元左右，到20xx年该市场将达37亿美元。 目前全球有两家三维打印机制造巨头，分别为Stratasys和3DSystems，均在美国纳斯达克上市。不过，这一数字仅占全球制造市场的0.02%。在飞机、核电和火电等行业所使用的重型机械、高端精密机械装备上，传统的焊接和零部件加固的方法使得部件之间的连接并不牢固，但是使用3D打印技术，出来的产品是自然无缝连接，结构之间的稳固性和连接强度要远远高于传统方法。这在飞机、核电等高端装备制造行业的应用上非常广泛。

5.对于3D打印的争议

有些业内人认为，三维打印技术对制造业的影响将可与喷墨打印机对文件打印的影响相媲美。15世纪出现的活字印刷术让手写体变成了印刷体。印刷机同那些可以进行大规模生产的机器一样，高效地打印出同一物品的副本，但是，其在打印个性化文件时的效率并不高。后来，喷墨打印机使打印变得更便捷、更廉

价、更有个性。如今，尽管传统打印机仍然打印着大量的书籍和报纸等，但更多

的打印任务是由喷墨打印机来承担的，它能按需打印出书籍、标签、照片等。 三维打印技术带来的变化或将改变制造业的经济面貌。许多人认为，这项技术将让商业完全去中心化，逆转伴随着工业化到来的城市化进程，人们将不再需要工厂，届时，每个村庄都将拥有一个由打印机组成的制造厂，制造所需的物品。但是，也有人认为，城市的经济和社会利益远远超出吸引工人到装配线上工作的能力。

有人坚持认为，三维打印技术减少了对工厂工人的需求，削减低成本、低工资国家的优势，因而会增加发达国家的生产能力。不过，也有人对此表示怀疑，他们称，亚洲制造商也有能力采用该技术，而且，即使三维打印技术确实会让生产重回发达国家，它也无法提供更多的工作机会，因为与标准的制造过程相比，它并非劳动密集型的技术。

而三维打印技术给物流公司带来的威胁是显而易见的，20xx年在由中外运敦豪国际航空快递有限公司（DHL）组织的一次大会上，有人就提出了这种可能性：当公司能够在需求产品的地方打印出急需的零部件时，为什么还会从国外空运呢？

6.全球3D打印机行业未来发展趋势分析

全球3D打印市场规模从19xx年至20xx年的19年间，一直处于不温不火的状态。3D打印产业包括上游的打印材料、中游的打印设备、相关外设及其设计软件，以及下游的打印终端产品和工业设计服务等。WohlersAssociates的数据显示，20xx年，全球3D打印产业的销售收入规模已达22.04亿美元，比去年增长28.6%，如果从19xx年算起，年均复合增速为17.7%，最近两年同比增速升至25%的平台。

（图4）3D打印市场规模增速一直处于不温不火的局面

(图5)：欧美地区是3D打印机的主要市场

(图6)：截至20xx年底的工业级3D打印机存量结构

未来几年3D打印市场的增长的逻辑主要有三个：

一是通过技术进步和产业竞争改善性价比。3D打印成型工艺、打印耗材和设计程序、外设这三大要素的螺旋式创新是3D打印不断提升性价比，扩大应用领域的原动力。

二是亚太地区，尤其是中国市场将被激活和快速增长。，亚太地区是3D打印的洼地，尤其是中国的3D打印市场很可能被激活并快速增长。目前国内3D打印产业的现状是技术领先，产业化不足，高端金属耗材紧缺。但看好其发展前景，一是国内的技术基础扎实，随着关键技术瓶颈和成本高昂的难题逐渐解决，下游应用的性价比将逐渐改善；二是政府的大力支持前所未有，三是企业间合作逐渐加深，四是3D打印概念的热潮客观上为下游应用推广和资本支持提供强劲推动.

三是商业模式的进化。随着互联网云制造、物联网的生态越来越成熟，3D打印分布式制造的商业模式可能会变成现实，大家可以通过网络进行3D打印方面的创业、融资以及设计程序的交易，物流也会把成品送到用户手中。商业模式的进一步创新将会使3D打印渗透率进一步提升。

具体到国内3D打印的产业链环节，当然看好各个环节的初期发展，但更加看好高端打印耗材的中长期发展。在打印设备环节，国内企业诸如太尔时代、湖南华曙等，虽然在技术上有一定优势，目前销量也取得了令人兴奋的成绩，但面临两个问题，一是欧美企业在技术和规模上有先发优势，

国内企业在性能和成本

上将面临较强的竞争，二是随着国内各地方政府掀起上项目、建产业园的热潮，3D打印设备很可能变成红海，虽然相关企业在政府扶持下会迎来从无到有的快速扩张，具有一定的投资价值，但未来这一环节的盈利性可能会整体下降。 未来更具机遇的可能是为3D打印设备提供关键零部件的、具有技术壁垒的企业，比如在激光发生器、三维建模、激光熔覆等关键技术上有优势的大族激光。

参 考 文 献

[1]霍晓飞. 激光三维加工控制系统[M]. 天津：天津大学出版社，2010：1 [2]吴清一. 物流系统工程[M]. 北京: 中国物资出版社, 2006:2.

[3]程光,邬洪迈,陈永刚. 工业工程与系统仿真[M].北京: 冶金工业出版社, 2007:6.

第二篇：3D打印技术的应用

第２６卷第４期机电产品矸崖与刨新Ｖ０１．２６，Ｎｏ．４呈Ｑ！曼生Ｚ旦里！兰！！！竺！！！苎！！！！！竺！！！！！坚竺坐！！！苎兰！！！！璺！生塑！！！望！！堕：！呈Ｑ！曼文章编号：１００２—６６７３（２０１３）０４—１０８—０３

３Ｄ打印技术的应用

孙晓林

（辽宁建筑职业学院，辽宁辽阳１１１０００）

摘要：被认办推动了第三次工业革命进程的３Ｄ打印技术，涉及信息技术、材料科学、精密机械等多个方

面。投入民用工业是近年来的事，多用于大型制造业。随着３Ｄ打印技术的应用越来越广泛．各种

耗材、打印机的价格必将呈现下降趋势，未来３Ｄ打印机完全有可能像传统打印机一样．成为每家

每户都买得起、用得上的设备。

关键词：３Ｄ打印；３Ｄ打印特点：３Ｄ打印应用

中图分类号：ＴＰ３９文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１００２—６６７３．２０１３．０４．０４５

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ３ＤＰｒｉｎｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

ＳＵＮＸｉａｏ—Ｌｉｎ

（ＬｉａｏｎｉｎｇＢｕｉｌｄｉｎｇｏｆＣａｒｅｅｒＡｃａｄｅｍｙ，ＬｉａｏｙａｎｇＬｉａｏｎｉｎｇ１１１０００，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈｅ３Ｄｐｒｉｎｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｔｈｉｒｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｎｖｏｌｖｉｎｇｍａｎｙａｓｐｅｃ戗ｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏ—ｇＹ，ｍａｔｅｒｉａｌｓｓｃｉｅｎｃｅ，ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙｅｔｃ～Ｗｉｔｈｔｈｅａｐｐｈｃａｔｉｏｎｏｆ３Ｄｐｒｉｎｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｍｏｒｅｗｉｄｅｌｙ，ｖａｒｉｏｕｓｓｕｐｐｈｅｓ，ｐｒｉｎｔｅｒｐｒｉｃｅｓｗｉｌｌｓｈｏｗａｄｏｗｎｗａｒｄ廿ｅｎｄ，ｔｈｅｆｕｔｕｒｅ３ＤｐｒｉｎｔｅｒｍａｙｂｅｊＵＳｔａＳｈｋｅｌｙａＳｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｒｉｎｔｅｒｓ，ａＳｅｖｅｒｙｆａｍｉｌｙｃａｎａｆｆｏｒｄ，ｗｉｔｈｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：３Ｄｐｒｉｎｔ；３Ｄｐｒｉｍｆｅａｔｕｒｅｓ；３Ｄｐｒｉｎｔａｐｐｈｃａｔｉｏｎｓ

０引言状，由ＣＡＤ（计算机辅助设计）生成零件或物体的三维模

型数据，通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型

１９８６年，３Ｄ打印技术诞生，但直到２０世纪９０年的技术。

代才被关注，应用也主要局限在工程、建筑业和制造２

业、航空航天模型设计等领域，那时叫“快速成型”技３Ｄ打印原理

术。直到２０１０年１１月，世界上第一辆由３Ｄ打印机打“３Ｄ打印”层层印刷的原理和喷墨打印机类似．打印而成的汽车Ｕｒｂｅｅ问世，３Ｄ打印引起了广泛关注。印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后．

从上世纪９０年代开始，随着３Ｄ打印技术的发展和通过电脑控制采用分层加工．叠加成型方式来“造型”，激光技术的进步，研究人员不满足于３Ｄ打印只用于原会将设计产品分为若干薄层．每次用原材料生成一个薄型制造，也不再局限于生产工业模具，而是向更广阔的层，一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。领域拓展。比如，打印立体人像、教具、打印假牙和骨３Ｄ打印是一种直接数字化制造技术。是利用光固关节替代品等。开始尝试用３Ｄ打印技术将金属材料直化和纸层叠等技术的快速成型装置。

接制造成零件，即金属结构件直接制造。每一层的打印过程分为两步．首先在需要成型的区

３Ｄ打印概念域喷洒一层特殊胶水．胶水液滴本身很小．且不易扩１散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速

“３Ｄ打印”是通俗名称．其学术名称为快速成型固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在（Ｒａｐｉｄｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ）技术，也称为增材制造技术，是一种一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”不再需要传统的刀具、夹具和机床就可以打造出任意形成型．打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模

型，而剩余粉末还可循环利用。加工过程仅需确定所需

修稿日期：２０１３—０４—１５

作者简介：孙晓林（１９６８一），男，辽宁辽阳人。辽宁建筑职塑料、树脂、金属等物料，材料耗费仅相当于传统制造业学院模具专业教研室主任、硕士，教授。的十分之一，而误差可轻易控制到０．１ｍｍ之内。它无需１０８

万方数据

?制造业信息化－

生产线，亦可制造那些常规方法无法生产的奇形怪状的目前，３Ｄ打印的耗材还只限于光敏树脂、塑料等。零件。比如模具制造中，最重要的金属模具制造，由于受限于

打印耗材胶水和粉末（金属或塑料等可黏合材料）都Ｊ打印耗材，一直无法进行产业化。

是经过处理的特殊材料，不仅对固化反应速度有要求，

对于模型强度以及“打印”分辨率都有直接影响。３Ｄ５３Ｄ打印特点

打印技术能够实现６００ｄｐｉ分辨率，每层厚度只有（１）优点：一是最直接的好处就是节省材料，不用剔０．０１ｍｍ，即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。除边角料，提高材料利用率，通过摒弃生产线而降低了

受到喷打印原理的：成本；二是能做到很高的精度和复杂程度，除了可以表

限制，打印速度势Ｉ现出外形曲线上的设计；三是不再需要传统的刀具、夹

必不会很快，较先Ｉ具和机床或任何模具．就能直接从计算机图形数据中生

进的产品可以实现?成任何形状的零件；四是它可以自动、快速、直接和精

每小时２５ｍｍ高度Ｉ确地将计算机中的设计转化为模型。甚至直接制造零件

的垂直速率，而且ｌ或模具，从而有效的缩短产品研发周期；五是３Ｄ打印

图ｌ３Ｄ打印原理可以利用有色胶水ｆ能在数小时内成形．它让设计人员和开发人员实现了从

Ｆｉｇ．１３Ｄｐｒｉｎｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅ实现彩色打印，色平面图到实体的飞跃；六是它能打印出组装好的产品，彩深度高达２４位。因此它大大降低了组装成本。它甚至可以挑战大规模生３３Ｄ打印过程产方式。

（２）缺点：任何一个产品都应该具有功能性，而如今

设计师使用电脑软件设计出数字化３Ｄ模型。就像由于受材料等因素限制，通过３Ｄ打印制造出来的产品给模型做ＣＴ扫描一样，由另外一个软件程序将数字化在实用性上要打一个问号。①强度问题：房子、车子固３Ｄ模型水平切片，通过网络参数传送，向３Ｄ打印机输然能“打印”出来．但是否能抵挡得住风雨．是否能在出指令。打印机的“喷头”可以前后上下左右六个方向路上顺利跑起来？②精度问题：由于分层制造存在移动，以满足不同位置的打印需求，使特定金属粉或可“台阶效应”，每个层次虽然很薄，但在一定微观尺度塑性高的材料熔化。逐层叠加“铸造”。最终把电子模下，仍会形成具有一定厚度的一级级“台阶”，如果需型图变成实物。比如顾客要打印一个真人３Ｄ模型：要制造的对象表面是圆弧形，那么就会造成精度上的偏

手持３Ｄ扫描仪，围绕顾客３６０度旋转扫描后，照差；③材料的局限性：目前供３Ｄ打印机使用的材料非

相者的立体数据就常有限，无外乎石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。

出现在电脑屏幕上．能够应用于３Ｄ打印的材料还非常单一，以塑料为主，

扫描过程大概有十并且打印机对单一材料也非常挑剔。

几分钟。经过软件

处理的三维模型。６３Ｄ打印应用

点击打印。材料通（１）机械制造：３Ｄ打印技术制造飞机零件、自行车、

过喷头被逐层喷出步枪、赛车零件等。

图２３Ｄ打印产品挤压堆积成型。３Ｄ（２）医疗行业：在医学领域，借助３Ｄ打印制作假牙，股

Ｆｉｇ．２３Ｄｐｒｉｎｔｐｒｏｄｕｃｔｓ打印机根据电脑中骨头、膝盖等骨关节技术应用也非常广，技术越来越成熟。的模型来打印出最终成品，需要三四个小时。（３）建筑行业：工程师和设计师们已经接受了用３Ｄ打４３Ｄ打印材料印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制

作精美，完全合乎设计者的要求。同时又能节省大量材料。

在３Ｄ打印领域，材料是技术的核心之一，可以使（４）汽车制造行业：用３Ｄ打印技术为汽车公司制造用很多种材料。如陶瓷、钢化玻璃、石膏、无机粉料、自动变速箱的壳体。汽车公司会对变速箱进行各种极端ＡＢＳ塑料、ＰＬＡ（聚乳酸）、尼龙、玻璃填充聚胺、光固化状况下的测试，其中一些零件就是用３Ｄ打印方法做的。材料、银、钛、钢、蜡、干膜和聚碳酸脂等。目前打印定型了以后，再开模具，然后按照传统制造方法批量生出来的材料以ＡＢＳ（热塑料）和树脂为主。材质在机器内产．这样成本就会大大降低。

“熔化”，通过不同比例的材料混合，可以产生出将近此外，３Ｄ打印技术还将影响诸多行业，如汽车、１２０种软硬不同的新材料。商业和工业设备、教育、建筑及消费（下转第１０７页）１０９

万方数据

?制造业信息化?

力点与行星轮中性面距离相等则有：２．３行星架结构比较

Ｎ。

切向方向：ＲＨ左＝ＲＨ右＝Ｆ萨Ｆ☆ｃ＿３４５６

云图表明，虽然结构不同，但各行星架最大应力值和综合位移值位置基本一致。表１列出四种结构的质

径向方向：太阳轮给行星轮的径向力Ｆ。与内齿圈给行星轮的径向力Ｆ血等值反向，合力为零，则有Ｒ。左＝

Ｒｖ右＝Ｏ。

量、最大应力值和最大综合位移值，分析数据可得，即

表１四种结构质量、最大应力及位移值

序号

１２３６

２．２行星架有限元分析

本文采用有限元法对不同行星架进行分析。直观反映行星架受力后应力以及变形情况。行星架的材料统一选用ＺＧ３１０—５７０，该材料屈服极限ｏｒ。＝３１０Ｍｐａ，弹性模量：Ｅ＝２．０ｘ１０１１Ｐａ，泊松比：０．３，密度：７８００ｋｇ／ｍ３。

简化模型输出部分为圆柱孔，对该处施加切向、径向以及轴向零位移约束，分别在两侧壁三对承载孔上按余弦函数分布方式施加面应力载荷，载荷按照恶劣工况施加，载荷系数取２．０，偏载系数取１．５。施加约束和载荷后的行星架部件有限元分析应力和变形结果如图２～图５所示。

名称结构ａ结构ｂ结构ｃ结构ｄ

质量慨

７．Ｏ６．５６．５６．５

最大应力值，ＭＰａ

５７．６６４．５５４．９５５．７

最大综合位移／ｍｍ

０．０２６６Ｏ．０２８３Ｏ．０３１８Ｏ．０３０４

表２

序号

１２３

ｂ、ｃ、ｄ结构相对于ａ结构偏差

质量

－７．１５％一７．１５％

一７．１５％

名称结构ｂ结构Ｃ结构ｆ

最大应力值

１２．Ｏ％－－４．７％－３．２％

最大综合位移

６．３％１９．５％１４．３％

－

－¨：

：：

使在极限工况下，该行星架的安全系数也较高。以结构ａ为基准，计算偏差值，计算方法为：

，三

＝

Ｉｌ！

偏差值＝塑蒜掣×１慨

式中：Ｘ为ｂ、Ｃ、ｄ。表２为各结构相对于结构ａ综合分析上述内容可得。结构ｂ和结构ｄ属于优化

＝｜－

Ｊ

的偏差值。

ｌ

较好的结构。结构ｂ虽然最大应力值增加了１２％，但壁

＿

厚均匀，便于铸造，且该结构应力值分布均匀；结构ｄ最大应力值减小３．２％。虽然综合位移值增加１４．３％．但

１

图

图３结

结构简单，连接梁处大量采用直线段，可以采用多种手段加工，该结构特别适合锻造行星架的加工。

．＿

Ｉ：兰：．

３结束语

Ｉ

Ｉ｛三

一般矿用行星架安全系数较高，因此，行星架结构优化主要方向为提高结构的整体刚度、减轻结构重量和优化行星架的加工工艺性。

，ｌ

Ｉ

图４结构Ｃ应力和变形云图

Ｏ，印一口国

参考文献：

【Ｉ】饶振钢．行星齿轮传动设计【Ｍ】．北京：化学工业出版社，２００３．

骂

【２】华剑，周思柱，李超．基于ｓｏｌｉｄＷｏｒｋｓ的行星架有限元分析及优化

设计脚．煤矿机械，２０１１，２．

［３】蒋仁科，林腾蛟，荣崎．同轴双输出行星齿轮减速器结构优化设计

图５结构ｄ应力和变形云图

叨．机械研究与应用，２００８，２．

（上４ｔｇ１０９页）品等行业，还包括娱乐业的游戏和电影业，艺术家还可使用３Ｄ打印机将他们的作品即时打印成型。

料价格的下降，越来越多的工业部件将被打印出来，而不是被冲压或烧铸出来。参考文献：

【１］王广春，赵国群．快速成型与快速模具制造技术及其应用［Ｍ】．机械

７结束语

３Ｄ打印技术代表制造业发展新趋势．它和其他一些数字化生产模式的涌现。将推动实现第三次工业革命。随着生产速度和质量的不断提升以及打印装置和材

工业出版社．２０１３．

【２】陈雪芳，孙春华．逆向工程与快速成型技术应用【Ｍ】．机械工业出版

社．２００９．

１０７

万方数据

3D打印技术的应用

作者：

作者单位：

刊名：

英文刊名：

年，卷(期)：孙晓林， SUN Xiao-Lin辽宁建筑职业学院,辽宁辽阳,111000机电产品开发与创新Development & Innovation of Machinery & Electrical Products2013,26(4)

1.王广春;赵国群 快速成型与快速模具制造技术及其应用 2013

2.陈雪芳;孙春华 逆向工程与快速成型技术应用 2009

本文链接：http://d..cn/Periodical_jdcpkfycx201304045.aspx