3D设计与打印实训教程（机械制造）

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本书根据国内研究人员、技术人员及作者的研究成果结合工程实际写作而成。本书共包括4个单元14个具体任务，分别介绍了3D打印的基础知识、正向三维设计与3D打印、逆向三维设计与3D打印以及FDM三维打印机的组装与维护。本书立足于职教学生的特点，把机械行业主流的三维设计软件和3D打印进行了有机的结合，通过具体的、循序渐进的任务，旨在使学生逐步掌握UG、Pro/Engineer、GeomagicDesignX软件的操作和3D打印知识，熟悉主流3D打印机的使用流程和基于3D打印的逆向设计流程，终能够利用所学知识进行创新设计。后一个单元引导和帮助学生一步一步组装一台属于自己的3D打印机，让学生体会3D打印技术带来的无限乐趣。本书通过拓展练习，引导学生把所学知识具体应用到实践和生活当中，把3D打印的制造优势体现出来；通过知识链接，向学生介绍3D打印的一些技巧、可能遇到的问题以及3D打印的新发展现状，帮助学生从宏观的角度对3D打印进行审视。本书资料齐全、系统性强，可作为各类职业院校机械设计与制造、3D打印、动漫设计等专业的教师或学生的学习参考书，也适合广大关注3D打印的人员阅读。

前言
岗前培训1
一、什么是3D打印 1
二、FDM桌面级3D打印机概述 2
三、3D打印与创新设计 3
四、3D打印技术的发展前景 5
五、小结 6
前言
任务1 无支撑填充实体的设计与
打印 10
任务2 有支撑填充实体的设计与
打印 24
任务3 单层面体的设计与打印 38
任务4 空心物体的设计与打印 51
任务5 渐开线齿轮的设计与打印 64
任务6 螺杆与螺母的设计与打印 76
任务7 弹簧的设计与打印 86
任务8 手机壳的设计与双色打印 104
任务1 遥控器电池后盖的逆向设计与打印 124
任务2 车床大滑板手轮的逆向设计与打印 138

　　3D打印技术诞生于20世纪80年代的美国，属于快速成型技术中的一种，但区别于传统的“减材制造技术”，是一种“增材制造技术”，被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。随着3D打印技术成本的降低、设备的普及，其在教育领域的应用越来越广泛。3D打印技术在教育应用过程中引起了教学模式的巨大变革，个性化、创新教学重新进入人们的视野。有西方教育学者认为，3D打印技术为个性化、创新教学提供了良好的平台，能够创造良好的教育情景，促进学生自主学习、自主创新、发展个性。目前，我国提出了从制造大国向制造强国转变的“三步走”战略。而被称为“工业4.0”中核心技术的3D打印技术，正是新一轮工业革命的重要技术，重构了制造业的生产方式。随着产业的迅速发展和趋于完善，对3D打印产业链条上相关专业人才的需求逐渐凸显出较大的缺口，3D建模、3D打印设备的操作及组装与维护、3D打印应用服务等领域都出现人才缺口和大量需求。而与制造和生产联系最为密切的职业教育，在面临3D打印技术的融入时，准备不足，在专业建设、课程设置、教材开发、机型的选择等很多方面还未成形。面对这种情况，华唐教育集团召集全国多所职业院校讲授3D打印课程的专业教师，博采众长，编写了本书。
　　 本书在介绍3D打印知识的同时，把重点放到了3D打印技术的“落地”实操上，通过和机械、生活联系密切的具体应用，以任务的形式，帮助读者一步步地掌握3D打印技术、三维软件设计和3D打印机的组装维修技术。本书特色：①知识专业性强，分析透彻，具有完整合理的知识结构，内容翔实，信息量大；②实例典型，可操作性强，选择的实例极具代表性，有很强的针对性和研究价值，可起到举一反三的作用。本书主要内容包括岗前培训、单元1正向三维建模与打印、单元2逆向三维建模与打印和单元3FDM 3D打印机的组装与维护。
　　 本书在编写过程中，得到了华唐教育集团和多所职业院校3D打印技术应用专业一线教师的大力支持，合众人之力，力求给学生带来更好的学习氛围和身临其境的学习体验。华唐教育集团董事长曹明元对编写思路提出了具体的要求，効文颖制订了本书的编写大纲。具体参编人员及分工如下：单元1的任务1由湖南水利水电职业技术学院战丽娜老师编写，任务2由广西理工职业技术学校黄悦、刘建梅老师编写，任务3、任务6由邢台技师学院王耀东老师编写，任务4、任务5由滨州市高级技工学校王振老师编写；单元2的任务2、任务3由北京科技高级技术学校樊静老师编写；单元3的任务2、任务3由广西理工职业技术学校罗华进、周宝誉老师编写；其他部分由主编申云波老师统筹、编写。此外，华唐教育集团的王晓芳、孙丽对本书做了大量的审阅、编辑和校对工作。
　　 由于编者水平有限，错误之处在所难免，敬请广大读者批评指正。
　　 编 者