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| 編輯推薦： |
（1）原著作者经验极为丰富，提供了整个金属材料增材制造（3D打印）链条上各个环节的最为基础、最为关键的信息；
（2）本书以金属材料为重点；
（3）本书既注重基础、又着眼于应用。
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| 內容簡介： |
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第一章：展望；第二章：金属增材制造——使能技术；第三章：通向增材制造之路；第四章：增材制造下的金属材料；第五章：激光、电子束、等离子体弧；第六章：计算机、实体模型、机器人；第七章：金属3D打印起源；第八章：现有打印系统构成；第九章：3D设计灵感；第十章：打印参数发展；第十一章：打印、后处理与检测；第十二章：增材制造趋势：政府、工业、研发及商机
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| 關於作者： |
（1）严明博士为德国洪堡学者；现任“深圳市航空发动机3D打印粉材工程实验室”主任。
（2）严明博士发表有第一作者国际期刊论文、英文专业书籍章节35篇。全部国际期刊论文78篇。
（3）严明博士本科-博士就读于哈尔滨工业大学；博士期间赴澳大利亚昆士兰大学联合培养1.5年。
（4）博士毕业后在日本、澳大利亚工作8年，于2014年底回国任教于南方科技大学。专攻金属材料的3D打印。
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| 目錄：
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第1章概览
1.1金属加工的演变
1.2计算机的出现
1.33D打印的发明
1.4关键点
第2章增材制造金属，无限可能的艺术
2.1AM的目标： 新颖的应用与设计
2.2艺术
2.3个性化
2.4医疗
2.5航空航天
2.6汽车
2.7工业应用模具和工具
2.8再制造和修复
2.9扫描和逆向工程
2.10软件
2.11工程结构
2.12功能梯度结构和金属间化合物材料
2.13技术示范
2.14混合增材/减材系统
2.15关键点
第3章在前往AM的道路上
3.1你在这里
3.2AM金属机器，带你去目的地的“交通工具”
3.3市场和技术驱动因素
3.4袖珍翻译器： AM语言
3.5关键点
第4章了解用于增材制造的金属
4.1结构
4.1.1固体、液体、气体，有时还有等离子体
4.1.2元素和晶体
4.2物理性质
4.2.1热学性质
4.2.2力学性质
4.2.3电学、磁学和光学性质
4.3化学和冶金学
4.3.1物理冶金学
4.3.2易于制造
4.3.3冶金工艺学
4.3.4烧结微观结构
4.3.5凝固微观结构
4.3.6块体性质
4.4金属的形状
4.4.1商业形状
4.4.2金属粉末
4.4.3丝和电极
4.4.4梯度材料
4.4.5复合材料、金属间化合物和金属玻璃
4.4.6回收金属
4.4.7AM金属粉末的回收和再利用
4.5关键点
第5章激光、电子束、等离子弧
5.1熔池
5.2激光
5.3电子束
5.4电弧和等离子弧
5.5混合热源
5.6关键点
第6章计算机、实体模型和机器人
6.1计算机辅助设计
6.2计算机辅助工程
6.3计算机辅助制造
6.4计算机数字控制
6.5机器人技术
6.6监测和实时控制
6.7远程自主操作
6.8关键点
第7章3D金属打印的起源
7.1塑料原型制作和3D打印
7.2焊接熔覆和3D金属堆焊
7.3激光熔覆
7.4粉末冶金
7.5关键点
第8章目前的系统配置
8.1激光束粉末床熔合系统
8.1.1PBF-L的优势
8.1.2PBF-L的局限
8.2激光束定向能量沉积系统
8.2.1DED-L的优势
8.2.2DED-L的局限
8.3电子束粉末床熔合系统
8.4电子束定向能量沉积系统
8.5电弧焊接系统3D金属打印
8.6其他AM金属技术
8.6.1粘结剂喷射技术
8.6.2支持金属制造的塑料工具
8.6.3塑料和蜡打印与铸造结合
8.6.4超声波固结
8.6.5冷喷涂技术
8.6.6纳米和微米尺度方法
8.7关键点
第9章3D设计灵感
9.1源于灵感的设计
9.2设计要素
9.2.1材料选择
9.2.2工艺选择
9.3实体自由形状设计
9.3.1AM提供的设计自由
9.3.2AM金属的设计约束
9.4额外的设计要求
9.4.1支撑结构设计
9.4.2固定装置、夹具和工具的设计
9.4.3试样设计
9.4.4原型设计
9.4.5混合设计
9.5成本分析
9.6关键点
第10章工艺开发
10.1参数选择
10.2参数优化
10.2.1块体沉积物密度
10.2.2缩短构建时间
10.2.3表面光洁度
10.2.4精度与变形
10.2.5热量积聚
10.2.6力学性能
10.2.7化学与冶金学
10.2.8缺陷控制
10.2.9试样的制备
10.2.10评估原型的性能
10.3指定构建前和构建监测程序
10.3.1过程质量监测
10.3.2过程中零件质量监测
10.4修复或重启程序
10.5关键点
第11章构建、后处理和检查
11.1构建零件
11.2后处理和精加工
11.3块体沉积缺陷
11.4尺寸精度、收缩和变形
11.5AM金属零件的检查、质量和测试
11.5.1无损检测方法
11.5.2有损检测方法
11.5.3形状、配合、功能和验证测试
11.6标准和认证
11.7关键点
第12章AM、政府、工业、研究、商业的趋势
12.1政府和社区
12.2大学和企业研究
12.3工业应用
12.4商业和商务
12.5知识产权、安全和监管
12.6社会和全球趋势
12.6.1个人赋权
12.6.2权力分散
12.6.3人口统计、信息、流动性、教育、连通性
12.6.4食物、水、能源、人口增长
12.7增材制造的趋势
12.7.1AM技术和市场的首要目标
12.7.2迈向AM金属的第一步
专业学会和组织链接
AM机器和服务资源链接
附录A配置3D金属打印车间的安全性
附录B金属熔合练习
附录COpenSCAD编程示例
附录D3D打印机控制代码示例
附录E构建基于电弧的3D形状焊接系统
附录F3D打印练习
附录GAM技能评分表
词汇表
参考文献
索引
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| 內容試閱：
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3D打印，这个令人兴奋的新领域吸引了创客和艺术家的想象力，他们设想了《星际迷航》式的复制器、有机自由形状设计，以及从食品和玩具到机器人和无人机的各种桌面制作。因为金属在强度、耐用性和持久性上的优势，则这种愿望的自然延伸是利用金属来捕捉思想和梦想。
今天，由于家用个人3D打印机的推出、政府对增材和先进制造项目的数百万美元的资助，以及企业对研究和开发中心的投资，3D打印和增材制造（additive manufacturing，AM）领域已经受到了广泛关注。在一些工业和金融部门，尤其是在年轻人中，这已经产生了热烈的反响，从而在增材制造领域产生了获得丰厚回报的职业的可能性。缓和这种热情而又不失去积极性的最好方法是提供一个平衡的观点，了解这项技术在当下处于什么位置，在未来会向什么方向发展。作为创客，我们如何为这个机遇做好准备？作为企业主，这将如何影响我或竞争对手的底线？该技术的成熟度如何，它可能具有哪些长期战略优势？我们需要在忽略那些夸张的炒作的前提下，对AM的成就和挑战进行讨论，指导、激励并形成一批忠实的追随者、学习者和新的领导者，从而激发人们的激情并创造这项技术的未来。
本书是一本入门指南，提供了近净形状的、实体自由形状物体的3D金属打印（3D metal printing，3DMP）的学习途径，也就是说制造的物体在使用时几乎不需要精加工，也不依赖于受到当前制造方法限制的设计。增材制造是一个比3D金属打印含义更广的术语，包括从3D计算机模型开始，结合一种增材制造工艺，最终形成一个功能性金属零件的各种工艺。由于用于制造3D金属零件的许多竞争性方法的快速发展，3DMP和AM工艺之间的区别越来越模糊。在本书中，我们将同时使用3DMP和AM的参考资料，但是更倾向于AM。
本书全面概述了“3D打印”金属的基本要素和工艺。本书的结构提供了一个路线图： 从哪里开始，学习什么，如何将所有这些结合在一起，以及增材制造如何使你能够超越传统金属加工，从而用金属捕捉你的想法。此外，还提供了案例研究、最新示例和技术应用，以揭示当前的应用和未来的潜力。本书展示了如何以可承受的价格获得3D实体建模软件和高质量的3D打印服务，使你能够提升学习曲线，探索3D金属打印如何为你工作。这种方法使我们无需投资于高成本的专业工程软件或商业增材制造机器就能够开始学习。
使用高能束烧结金属粉末、熔合粉末或金属丝的工艺，或者是结合了增材和减材制造（subtractive manufacturing，SM）方法的混合工艺，可能都属于AM的范畴。与AM相关的工艺以令人眼花缭乱的速度发展，催生了大量的首字母缩略词和术语，更不用说新公司的诞生、收购和淘汰了。
在本书中，我将尝试使术语在内部保持一致，并在描述上尽量通用，以减少对公司名称和商标的依赖。为了商标所有者的利益，不侵犯商标或为公司背书，我不会在每次出现商标名称后都使用商标符号，而是仅以编辑的方式使用这些名称。我钦佩所有这些公司在过去、现在和未来的努力，并希望他们在这些技术开发和采用的早期阶段取得成功。
我们将共同展望未来，预测3DMP和AM将如何融入更小、更平坦的世界和全球经济中。我们将把思想与梦想结合起来，通过计算机和信息技术的进步，思考用更好的方法来使用金属并将其转化成能为我们服务的实物，从而帮助我们创造一个持久的未来。
高成本的商业增材制造机器的价格可以从数十万美元到数百万美元，但是这并不意味着我们没有机器就不能开始探索这项技术。机器的价格肯定会下降到中小型企业可以承受的水平，金属打印服务也会随之而来。面向业余爱好者的3D塑料打印技术的混合版本和3D焊接沉积系统的低成本版本已经在开发中。在这个快速变化的领域，目前的创新势头将在我们准备使用它们的时候，提供负担得起的高品质3D金属打印机。在某些情况下，我们已经做到了。本着这种精神，我们可以采用一个比喻： 将你，一名创客，比喻为一个搭便车的人，而将商业3D金属打印机比喻为制造零件和实现梦想所需的交通工具。
为了实现这一目标，本书首先为读者提供了如何学习和如何应用熔融金属沉积技术制造3D打印零件的基础知识。为了理解关键词、短语、技术术语和概念，你需要理解并使用AM的语言。这些术语和行话被列举出来，在AM加工的背景下进行定义，并且汇总在本书末尾的词汇表中。
使用普通的网络搜索来辨别业余的和专业的观点时，很难将炒作与事实区分开。而使用谷歌学术①进行网络搜索可以提供丰富的技术论文和已发表工作的链接，在某些情况下还提供了对技术出版物的开放访问。经过同行评议的技术出版物可供购买，但是刚刚进入这个领域的新人往往需要建立更广泛的知识基础，以便充分受益于最新报道的研究。
被许多人认为是3D打印圣经的《沃勒斯报告》②等行业报告，每年都会介绍该技术的最新发展情况，但是其并没有提供这些工艺如何运作的技术细节。本书将读者引向涵盖增材制造业的在线出版物和杂志上的文章，提供对技术进步的深入报道。
在本书中，我们努力提供物有所值的参考资料、斜体搜索词、网络链接和参考文献，以补充AM金属打印工艺的一致的技术描述，使读者能够在这些知识丰富并且适当的资源指导下及时地学习。
AM是一个庞大而复杂的领域，包括基于模型的设计工程、计算机辅助设计（computer-aided design，CAD）和计算机辅助制造（computer-aided manufacturing，CAM）软件、过程工程和控制、材料科学与工程以及工业实践。迄今为止，还没有一本全面介绍金属AM工艺（通常称为3D金属打印）“如何做”的书籍。从事AM工作的技术专家通常在其中一个或多个领域拥有专业知识，但是很少有人能够对整个技术领域有深刻的理解。相关出版物分布在各式各样的期刊和网络资源中。问题是，没有专门关注“如何使用金属进行3D打印”的书籍。这个从单一来源获得入门级信息的需求是本书的另一个写作动机。
那些对增材制造技术有浓厚兴趣的人往往不知道从哪里开始获得应用于金属的这些工艺的高层次结构化视图。这对于初学者和那些考虑“涉足”或探索该技术的人来说可能是令人生畏或困惑的。你不必是一名学生、创客、金属制造商或企业主，就可以看到AM的潜力，或者对如何3D打印金属感兴趣。AM非常复杂，那些走上“体验式自学”道路的人经常因为缺乏准备或基础知识而受到阻碍，而这些准备或基础知识是成功完成最初的几个项目，从而评估AM技术并获得信心的必要条件。大多数关于“如何3D打印”的书都是关于3D打印塑料的畅销书，有些书是过度夸大的，或者有些是有着严格意义上的前瞻性。增材制造的教科书往往试图涵盖整个材料范围，并牺牲了重要的设计考虑依据、工艺细节，或对于金属应用的考虑因素。关于AM“如何做”的书籍是一个很好的开始，但是如果你对金属感兴趣，你应该找到一本专注于这类AM材料的书。
供应商提供的操作手册或网络链接推荐使用特定系统和特定材料的“标准条件”，但事实是，高端商业系统的大多数所有者和用户也参与了试错开发，也就是所谓的犯了错误才学到。供应商提供的指南要么是非常通用的，要么是严格规定的，并且只是传授了一个配方，但是没有深入理解我们为什么要这样做。供应商通常将标准操作参数作为专有参数加以保护，对机器所有者保密，同时也掩盖了这项技术的工作原理。在关于如何3D打印金属方面的技术文献中已经写了很多，但是通常很少提及如何不自行使用金属进行3D打印，或者仅呈现部分工作信息而忽略了相关细节。知道什么会出错往往与知道如何做对两者同样重要。
什么是3D金属打印？它与使用塑料或其他材料的3D打印有什么不同？如何创建复杂的金属物体并超越常规金属加工的限制？如何学习基础知识，并探索选择适合自己的3D金属打印工艺？在这本书中，你将了解到： 你既不需要工程学位，也不需要百万美元的3D金属打印机，就可以到达增材制造的最前沿。
本书的另一个目标是帮助你决定需要什么来开始，什么类型的软件、材料和工艺适合你，需要什么额外的知识，以及从哪里获得这些知识。对于那些刚刚起步或正在踏上新的职业道路的人来说，AM有希望成为一个优秀的职业，从生产车间到企业研发（research and development，R&D）实验室，再到可行的商业机会，提供一个有回报的、高收入的职业。增材制造和先进制造业领域的新兴职业如同热门的房地产行业，如果你有意愿，就肯定有办法。如果这本书激励你走上这两条道路，那么我们就成功了两次，而这本书中的一些内容肯定会在你的旅途中留下痕迹。
我首先强调对3D金属打印的基本理解，确定构建模块，为什么我们要这样做，以及什么对你这个创客而言是重要的。本书提供了与关键应用相关的，但是经常被忽视的信息，例如航空航天、汽车或医疗领域的信息，以及严格的认证途径。普通的创客可能永远不会建造火箭飞船，也不可能到达星际，更不可能设计和制造拯救生命的独特医疗设备，但是世事难料。本书将向读者介绍这些主题和应用。3D增材制造使我们走向一个更加复杂的、信息更丰富的环境。我们不仅是在创造“一台新机器的灵魂”，我们也在创造它的DNA。这一过程中生成和存储的产品DNA信息将包括设计、制造和使用寿命，是一个从摇篮到坟墓的记录。我们不仅创造了DNA，还制造了实物并使其得到应用。
美国新墨西哥州圣达菲市 约翰·O.米莱夫斯基
① 谷歌学术提供各种技术论文、引文和专利的访问。http://scholar.google.com/，设置谷歌或谷歌学术提醒是及时了解技术和市场最新发展的好方法。
② Wohlers， T.和Caffrey， T.(2014).沃勒斯报告2014——3D打印和增材制造行业现状.沃勒斯联合公司.http://www.wohlersassociates.com/（2015年3月30日访问）。
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