本书系统地阐述了3D打印技术的基本原理、设计建模、工艺和设备、成形技术和创新应用案例等。全书分两篇，共7章。第一篇为基础篇，阐述了3D打印技术基本概念、数字化建模、结构优化设计及各类3D打印设备；第二篇为应用篇，重点介绍了金属3D打印制造和混凝土3D打印建造技术，以及土木、机械、航空航天等领域的创新应用实例。
本书可作为3D打印技术领域的通识课程和专业课程选修教材，也可作为3D打印技术工作者的学习参考书。

第一篇 基 础 篇
第1章 绪论
1.1 3D打印技术概述
1.1.1 3D打印技术基本概念
1.1.2 3D打印技术发展历程
1.1.3 3D打印技术的优点
1.2 3D打印技术的应用
1.2.1 3D打印技术在航空航天领域的应用
1.2.2 3D打印技术在生物医学领域的应用
1.2.3 3D打印技术在机械制造工程领域的应用
1.2.4 3D打印技术在土木工程领域的应用
本章小结
思考题
参考文献
第2章 数字化建模与3D打印切片
2.1 数字化建模技术
2.1.1 数字化建模概念
2.1.2 三维建模技术及主要软件介绍
2.2 数字化建模实例
2.2.1 组合异形曲面建模
2.2.2 马鞍形曲面建模
2.2.3 扭曲筒体建模
2.2.4 八角亭建筑建模
2.2.5 拱桥建模
2.3 3D打印切片处理过程
2.3.1 模型切片概述
2.3.2 STL文件格式
2.3.3 GCode指令
2.3.4 模型切片软件介绍及操作步骤
2.4 三维模型切片实例
2.4.1 拱桥模型切片
2.4.2 拓扑优化梁模型切片
本章小结
思考题
参考文献
第3章 轻量化设计
3.1 结构轻量化设计优化方法
3.1.1 轻量化设计的基本概念
3.1.2 结构轻量化分类
3.1.3 结构轻量化设计原则
3.2 结构优化设计实例
3.2.1 结构优化实例
3.2.2 基于拓扑优化的工程案例
本章小结
思考题
参考文献
第4章 3D打印设备
4.1 传统的3D打印设备
4.1.1 分层实体制造3D打印机
4.1.2 陶瓷膏体光固化成形3D打印机
4.1.3 熔丝沉积成形3D打印机
4.1.4 激光选区烧结3D打印机
4.1.5 激光选区熔化3D打印机
4.1.6 3DP打印机
4.1.7 传统的3D打印设备对比
4.2 新兴的3D打印设备
4.2.1 龙门架式混凝土3D打印机
4.2.2 机械臂式混凝土3D打印机
4.2.3 电子束熔融3D打印机
4.2.4 激光近净成形3D打印机
4.2.5 丝材电弧增材制造3D打印机
4.2.6 超声波增材制造3D打印机
4.2.7 新兴的3D打印设备对比
本章小结
思考题
参考文献
第二篇 应 用 篇
第5章 3D打印制造技术
5.1 3D打印制造成形材料
5.1.1 常用3D打印金属材料
5.1.2 常用3D打印聚合物材料
5.1.3 其他常用3D打印材料
5.2 3D打印制造技术的工艺分类
5.2.1 增材制造工艺分类介绍
5.2.2 增材制造主要工艺介绍
5.3 3D打印制造成形件检测项目及质量评价
5.3.1 3D打印成形件的表面特性
5.3.2 3D打印成形件的几何特性
5.3.3 3D打印成形件内部缺陷及其无损检测方法
5.3.4 3D打印成形件的力学性能检测
5.3.5 3D打印成形件的其他性能
本章小结
思考题
参考文献
第6章 3D打印建造技术
6.1 3D打印建造领域材料特点
6.1.1 3D打印混凝土
6.1.2 3D打印石膏
6.2 3D打印建造成形工艺与发展趋势
6.2.1 3D打印建造技术的主要成形工艺
6.2.2 3D打印建造技术的发展趋势
6.3 3D打印混凝土的主要性能及其影响因素
6.3.1 3D打印混凝土的配合比设计
6.3.2 3D打印混凝土的工作性能及其影响参数
6.3.3 3D打印混凝土强度试验测试
6.3.4 3D打印混凝土力学性能影响因素
6.4 3D打印混凝土创新建造技术
6.4.1 逐层移动起始点的3D打印混凝土圆管建造技术
6.4.2 基于3D打印混凝土模壳的扭曲面柱节段成形技术
6.4.3 基于3D打印混凝土弧形梁模壳的建造技术
本章小结
思考题
参考文献
第7章 3D打印技术与创新应用案例
7.1 3D打印成形的一般过程
7.2 3D打印技术在各领域创新应用的案例
7.2.1 3D打印技术在土木工程领域的创新应用
7.2.2 3D打印技术在机械工程领域的创新应用
7.2.3 3D打印技术在太空基地等航空航天工程领域的创新应用
7.2.4 3D打印技术在其他领域的创新应用
本章小结
思考题
参考文献
附录

教育是国之大计、党之大计。培养什么人、怎样培
养人、为谁培养人是教育的根本问题。育人的根本在于
立德。本书全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本
任务，坚持为党育人、为国育才的原则，全面提高人才
培养质量，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者
和接班人。
教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家
的基础性、战略性支撑。3D 打印技术是当前工程科技
领域的前沿高新技术之一。按新工科理念，亟须将3D打
印领域的发展趋势和最新成果融入课程建设和创新教育
。本书以阐述3D打印技术的基本原理为重点，内容涵盖
土木、机械、航空航天等领域，包括数字化建模与3D打
印切片、轻量化设计、3D打印设备、3D打印制造和建造
技术、3D打印创新应用案例等。同时还介绍了3D打印混
凝土模壳建造技术、面向太空基地建设的3D打印挑战技
术等内容。全书共7章。第1章由长沙理工大学蒋友宝、
东南大学蔡建国编写；第2章由长沙理工大学蒋友宝、
付果编写；第3章和第4章由长沙理工大学蒋友宝编写；
第5章和第6章由长沙理工大学蒋友宝、湖南工业大学文
俊编写；第7章由湖南工业大学文俊编写。全书由蒋友
宝统稿，文俊协助第一作者整理了全部书稿。
本书在编写过程中得到了长沙理工大学校级优秀教
材建设项目资助，还引用了其他有关资料，对此一并致
谢。
由于作者水平有限，书中不妥之处在所难免，敬请
广大读者批评指正。