AMiner-3D打印研究报告-2018.9-27页-1mb

报告摘要

AMiner 3D打印研究报告总结

核心内容

3D打印，又称增材制造技术，是一种基于计算机三维设计模型的快速成型技术。它通过分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料逐层堆积粘结，制造出实体产品。3D打印技术在形状复杂性、材料复杂性、层次复杂性和功能复杂性方面突破了传统制造技术的限制，能够显著降低成本并加快从设计到实现的过程。

主要观点

3D打印材料：3D打印材料通常为粉末状、丝状、层片状、液体状等，与普通材料不同。粉末状材料粒径一般为1-100μm，要求高球形度以保证打印质量。
3D打印机结构：3D打印机由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和计算机技术组成，制造过程包括三维建模、分层切割、打印喷涂和后期处理四个阶段。
打印机工艺：
- MJF（2014）：使用多喷头和多种粘合剂、固化剂，实现全彩3D打印，具有高速度、高强度和高精度。
- CLIP（2015）：通过光化学过程实现一次成型，颠覆传统层层叠加的打印方式。
- Nano Particle Jetting（2016）：使用液态金属，通过粉碎大分子颗粒为纳米级颗粒，实现高速、高精度和表面光洁度的金属打印。
技术挑战与解决方案：
- 应力消除算法：Ondrej Stava提出算法，依据原模型创建新模型，提高结构强度。
- 最不利荷载算法：通过模态分析，识别并优化模型的薄弱区域。
- 材料表面效果：采用Microfacet理论和BSSRDF模型，定制次表面散射效果。
- 变形效果定制：通过分解物体为节点，实现复杂材料的混合打印。
- 机构设计：包括积块式机构、动态玩具机构、关节机构和免组装机构，实现结构稳定性和运动一致性。
全球顶尖学者分布：
- 按大洲分布：北美162人，欧洲83人，亚洲69人，南美1人。
- 按国家分布：美国47.37%，加拿大10.53%，中国8.42%，德国6.32%。
- 按性别分布：男性占92.94%，女性占7.06%。
- 按使用语言分布：英语43.11%，汉语31.14%，德语、希腊语、印度语各约5%。
- 学者h-index分布：21-40区间占比28.88%，11-20区间占比24.76%，h-index≥60占比11.42%。