目　录
第 1　章 引论 ...................................................................................　1
第 2章　3D 打印技术的起源与发展 ..............................................　6
2.1　3D 打印技术的基本原理与起源 ...............................................　6
2.2　3D 打印技术国内外发展现状 .................................................　10
2.2.1　国外3D 打印技术的发展现状 ....................................　10
2.2.2　国内3D 打印技术的发展现状 ....................................　11
2.3　3D 打印技术与中国制造2025 ................................................　13
2.3.1　中国制造2025 ..............................................................　13
2.3.2　3D 打印与中国制造2025 ............................................　14
第３章　3D 打印机系统结构与控制系统 ..............................................19
3.1　通用3D 打印机硬件系统概述 ................................................　19
3.1.1　3D 打印机机械结构系统 .............................................　20
3.1.1.1　电机 ................................................................　20
3.1.1.2　电源 ................................................................　24
3.1.1.3　导轨 ................................................................　25
3.1.1.4　丝杠 ................................................................　25
3.1.1.5　加热板/ 热床 .................................................　27
3.1.1.6　挤出机 ............................................................　28
3.1.1.7　机身结构 ........................................................　30
3.1.2　3D 打印机硬件控制系统 .............................................　36
3.2　通用3D 打印机软件控制系统 ................................................　38
第4　章 3D 打印技术及材料分类与应用 ..............................................43
4.1　3D 打印技术分类 .....................................................................　43
4.1.1　熔融沉积成型技术 .......................................................　43
4.1.2　选择性激光烧结技术 ...................................................　44
4.1.3　激光选区熔化成型技术 ...............................................　45
4.1.4　光固化立体成型技术 ...................................................　47
4.1.5　分层实体制造技术 .......................................................　48
4.1.6　三维打印成型技术 .......................................................　49
4.1.7　其他3D 打印技术 ........................................................　51
4.2　3D 打印材料分类 .....................................................................　55
4.2.1　3D 打印材料物理状态分类 .........................................　55
4.2.2　3D 打印材料化学性能分类 .........................................　55
4.2.3　3D 打印材料成型方法分类 .........................................　55
4.3　各类打印材料及其应用 ...........................................................　56
4.3.1　3D 打印工程塑料 .........................................................　56
4.3.2　3D 打印光敏树脂 .........................................................　58
4.3.3　3D 打印橡胶类材料 .....................................................　58
4.3.4　3D 打印金属材料 .........................................................　59
4.3.5　3D 打印陶瓷材料 .........................................................　59
4.3.6　其他3D 打印材料 ........................................................　60
4.4　我国3D 打印材料技术发展的现状与机遇 ............................　62
第5　章 3D 打印数据处理与通用建模软件概览 .......................　63
5.1　3D 打印数据处理 .....................................................................　63
5.1.1　STL 格式简介 ...............................................................　63
5.1.2　3D 打印数据处理流程 .................................................　64
5.2　3D 建模通用软件简介 .............................................................　65
5.2.1　3ds Max 简介与STL 建模实例 ...................................　65
5.2.2　UG 简介与STL 建模实例 ...........................................　70
5.2.3　Pro/Engineer 简介与STL 建模实例 ............................　79
5.2.4　SolidWorks 简介与STL 建模实例 ..............................　89
第6　章 3D 打印编程技术与通用算法 .....................................　100
6.1　3D 打印编程技术简介 ...........................................................　100
6.1.1　3D 打印机固件开发环境 ...........................................　100
6.1.2　3D 打印与Gcode ........................................................　105
6.2　3D 打印技术相关算法 ...........................................................　111
6.2.1　3D 打印分层切片处理 ...............................................　111
6.2.1.1　STL 切片算法 ..............................................　111
6.2.1.2　STL 文件结构与操作处理编程 ..................　114
6.2.1.3　基于CuraEngine 的3D 模型切片 ..............　123
6.2.2　扫描路径生成与填充算法 .........................................　130
6.2.3　支撑生成算法 .............................................................　137
6.2.4　成型方向与算法优化概述 .........................................　146
第7　章 3D 打印云芯片与云切片技术 .....................................　150
7.1　云控制芯片简介与应用 .........................................................　151
7.2　CUDA 编程技术简介 .............................................................　154
7.2.1　CUDA 概述 .................................................................　154
7.2.2　GPU 架构概述 ............................................................　157
7.2.3　CUDA 与并行计算 .....................................................　157
7.2.3.1　建立CUDA 编程环境 .................................　158
7.2.3.2　CUDA 编程架构优缺点 ..............................　162
7.3　CUDA 编程实例 .....................................................................　165
7.3.1　编写第 一个CUDA 程序 ............................................　165
7.3.2　CUDA 并行编程 .........................................................　167
7.4　基于CUDA 架构的3D 模型切片 .........................................　170
7.4.1　CUDA 多核编程API 简介 ........................................　170
7.4.2　CUDA 架构模型切片处理流程 .................................　172
第8　章 3D 打印云平台与个性化定制 .....................................　175
8.1　构建3D 打印生态云平台 ......................................................　175
8.1.1　3D 打印云生态系统 ...................................................　175
8.1.1.1　云计算技术简介 ..........................................　175
8.1.1.2　基于云计算架构的3D 打印生态系统 .......　178
8.1.2　3D 打印生态系统用户群 ...........................................　181
8.2　云平台个性化定制服务系统 .................................................　182
8.2.1　云创意设计中心 .........................................................　184
8.2.2　云打印中心 .................................................................　185
8.2.3　周边服务交易中心 .....................................................　187
8.3　分布式云打印与个性化定制 .................................................　188
8.3.1　3D 打印与个性化定制 ...............................................　188
8.3.1.1　个性化市场趋势分析 ..................................　188
8.3.1.2　个性化定制商品的市场容量 ......................　189
8.3.1.3　3D 打印生态系统的个性化服务流程 ........　191
8.3.2　3D 打印智能制造云平台管理系统简介 ...................　192
第9　章 工业4.0 与3D 打印 .....................................................　197
9.1　工业4.0 概述 ..........................................................................　197
9.1.1　“工业4.0”概念的由来 ...........................................　197
9.1.2　“工业4.0”的核心技术与行业影响 .......................　199
9.2　3D 打印技术在工业4.0 中的重要作用 ................................　209
第 10　章 3D 打印技术应用展望 ...............................................　213
10.1　3D 打印技术应用 .................................................................　213
10.1.1　3D 打印时代的生活 .................................................　213
10.1.2　3D 打印时代的教育 .................................................　219
10.1.3　3D 打印时代的制造 .................................................　223
10.1.4　3D 打印时代的知识产权 .........................................　225
10.2　3D 打印时代的机遇与挑战 .................................................　226
10.3　4D 打印技术简介 .................................................................　228
附录A　中英文术语对照表 ........................................................　230
附录B　3D 打印机安装测试与常见故障维修 ..........................　234
B.1　3D 打印机安装调试 ...............................................................　234
B.2　3D 打印机常见故障与处理方法 ...........................................　243
参考文献...................................................　250