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出版者:

作者:Bartolo, Paulo Jorge da Silva 编

出品人:

页数:354

译者:

出版时间:2011-3

价格:$ 236.17

装帧:

isbn号码:9780387929033

丛书系列:

图书标签:

• stereolithography
• 3D打印
• 光固化
• 快速原型
• 材料科学
• 工程技术
• 制造工艺
• 聚合物
• 激光技术
• CAD/CAM
• 微纳制造

探寻光影的物质化：先进制造技术与艺术的交汇 图书名称：光影塑形：数字制造时代的材料与结构设计 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，审视当代先进制造技术，特别是那些依赖于精确光控和材料交互的领域，如何重塑产品设计、工程应用乃至艺术创作的边界。我们聚焦于那些不以“光固化”为核心技术，但同样依赖于复杂数字化流程和材料科学突破的制造范式，探讨它们在实现前所未有的几何复杂性、优化材料性能和提升生产效率方面的潜力。 第一部分：超越传统增材的数字化制造哲学 本书的开篇部分将时间线拉回到更宏观的“数字化制造”概念，将其界定为一种利用信息模型（如CAD/CAM数据）直接驱动物理制造过程的系统性变革。我们首先会深入剖析减材制造（Subtractive Manufacturing）在精密加工领域的复兴与创新。不同于快速成型，先进的五轴联动数控（CNC）加工、超精密磨削和电火花加工（EDM）如何通过更智能的刀具路径规划和实时反馈控制，实现传统增材技术难以企及的表面光洁度和内部应力控制。我们将详细考察钛合金、镍基高温合金等难加工材料在这些高精度减材流程中的优化策略。 紧接着，我们将引入沉积技术（Deposition Technologies）的非光敏范畴。重点关注定向能量沉积（Directed Energy Deposition, DED），尤其是激光熔覆技术。本书将详尽阐述DED如何通过高能量密度将金属粉末或丝材直接熔化并层层堆积，实现大型结构件的修复、功能梯度材料（FGM）的制备，以及异种金属的直接连接。这部分内容将穿插案例研究，展示DED在航空航天涡轮叶片、船舶部件的在位修复中的实际应用，强调其与光敏聚合过程在能量输入和物料形态上的根本区别。 第二部分：材料科学与结构工程的前沿对话 本书的第二部分聚焦于材料层面的革命，探讨如何利用先进的制造流程来定制和控制材料的微观结构，从而赋予宏观物体前所未有的性能。 1. 陶瓷与复合材料的低温烧结路径： 我们将详细分析冷等静压（Cold Isostatic Pressing, CIP）与热等静压（Hot Isostatic Pressing, HIP）技术在粉末冶金中的关键作用。这些技术通过高压均匀施加，有效消除材料内部的孔隙率，实现高强度、高韧性的结构陶瓷和金属合金的近终形制造。书中会对比分析这些方法与依赖光敏树脂固化后高温烧结过程的巨大差异，强调其对晶粒结构、相变控制的直接影响。 2. 纺织与柔性电子的集成制造： 探讨喷墨打印技术（Inkjet Printing）在功能性浆料和导电墨水沉积中的应用。这不是指制作原型模型，而是特指用于大规模生产柔性电路板、传感器阵列和储能器件的过程。我们将分析墨滴的铺展动力学、溶剂挥发速率与最终沉积层厚度的关系，以及如何通过精确控制多层材料的堆叠，实现电子功能的同时集成到纺织基底上。 3. 晶体生长与单晶结构的定向控制： 这一章节将把视角投向半导体和能源领域，探讨区熔法（Zone Melting）和切克劳斯基法（Czochralski Process）等经典晶体生长技术。这些技术通过精确控制熔区和晶体界面的热梯度，生长出具有完美晶格结构的硅锭或其他半导体材料。这种对原子排列的极致控制，是当前许多增材技术在实现电子级纯度和均匀性方面仍需努力追赶的目标。 第三部分：生产模式的演变与工业4.0的融合 本书的最后一部分着眼于这些先进制造技术如何融入现代供应链和生产管理体系。 1. 批量定制化（Batch-of-One）的实现： 我们将分析如何利用高度自动化和数字化流线，实现从客户需求输入到最终产品交付的无缝衔接。这包括对制造执行系统（MES）的深度集成，以及如何利用机器视觉和在线质量检测系统，取代传统生产线上的随机抽检模式。重点在于如何通过数据闭环控制，维持高批量生产的效率，同时满足高度个性化的产品要求。 2. 数字化孪生（Digital Twin）在工艺优化中的应用： 探讨如何为复杂的制造单元（无论是DED系统、大型CNC机床还是HIP反应器）创建精确的虚拟模型。该孪生体不仅模拟几何形状，更重要的是模拟热力学、流体力学和材料行为，从而在实际运行前对工艺参数进行数百万次的迭代优化，极大地缩短了新产品导入周期，并减少了对昂贵材料的浪费。 3. 供应链的本地化与分散化： 最后，本书将论述先进制造技术，特别是那些非光敏、高精度、可快速部署的系统，如何促使制造业向更分散、更具弹性的供应链结构转变。分析在特定地理区域内快速部署特定功能的制造单元，以应对突发的市场需求变化或地缘政治风险的战略意义。 总结： 《光影塑形：数字制造时代的材料与结构设计》是一本面向高级工程师、研发人员、材料科学家以及对未来工业形态抱有浓厚兴趣的读者的专业参考书。它提供了一个基于现有成熟和新兴非光敏制造技术的框架，探讨如何通过对材料、结构和生产流程的深度控制，实现工程设计上的飞跃，推动从原型制作到大规模、高精度、多材料集成制造的全面转型。本书强调的是物质的精准构建、材料的内在属性定制以及制造系统的智能化整合，而非对单一快速成型技术的重复论述。

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与其他同类书籍相比，这本书在图文结合的处理上展现出了惊人的平衡感和效率。图表的质量极高，线条清晰，标注精确，它们不是简单的插图点缀，而是真正起到了辅助理解和深化认知的核心作用。每当文字描述显得抽象难懂时，紧随其后的专业图示总能立刻将其具象化。更值得称赞的是，作者似乎深谙“少即是多”的排版哲学，关键的流程图和示意图设计得极其简洁有力，没有多余的干扰信息，直击要害。这种对视觉传达的重视，极大地缩短了信息接收的路径，使得学习过程变得更加高效和愉悦，避免了许多技术书籍常有的那种信息过载的阅读疲劳感。

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这本书的装帧设计简直是艺术品，那种沉甸甸的质感和封面烫金的工艺，光是捧在手里就能感受到出版方对内容本身的尊重。我拿到手的时候，立刻被那种低调的奢华吸引住了。内页的纸张选择也非常考究，字体的排版疏密得当，阅读起来非常舒适，即使是长时间盯着看，眼睛也不会感到疲劳。而且，书脊的设计非常巧妙，放在书架上与其他书籍并列时，它那种独特的风格立刻就跳脱了出来，给人一种高品质的视觉享受。装帧不仅仅是保护内容，它本身就是对阅读体验的一种提升，这本书无疑做到了极致。我甚至会时不时地去摩挲一下封面，感受那种细微的纹理变化，这简直不是一本技术书籍，更像是一件值得珍藏的工艺品。我对书籍的物理形态有着近乎苛刻的要求，而这本书完全满足了我所有的期待，甚至超出了预期，让人感到物有所值。

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这本书的独特之处在于，它似乎拥有一种跨越时间的力量。虽然它探讨的是当下的技术和方法，但作者的思考维度却带有明显的未来预见性。阅读过程中，我经常会发现作者对未来十年技术发展趋势的审慎预测和潜在风险的提前警示，这些洞察力并非基于猜测，而是建立在对现有瓶颈的深刻理解之上。它不仅仅是一本“教科书”，更像是一份带有前瞻性的行业蓝图。读完之后，我感觉自己不仅掌握了当前的知识体系，更重要的是，我被引导去思考如何为下一个技术迭代做准备。这种能够激发读者进行长期战略性思考的能力，是区分平庸之作与经典之作的重要标准，而这本书无疑属于后者。

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我必须得说，这本书的深度远超出了我最初基于书名所建立的预期。我原以为它会停留在行业介绍或基础原理的层面，但事实是，作者深入挖掘了许多我认为只有资深专家才会去触碰的边缘地带和前沿挑战。其中关于材料科学与工艺参数优化之间的非线性关系分析，简直是令人拍案叫绝的洞察力展示。作者没有满足于展示“是什么”，而是执着于探究“为什么”和“如何才能做得更好”，这使得整本书的理论价值和实践指导意义都得到了极大的提升。对于那些希望从“知道”跨越到“精通”的读者来说，这本书无疑提供了一个坚实的理论基石和丰富的思考素材，它迫使你走出舒适区，去挑战更深层次的知识结构。

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这本书的叙事节奏把握得相当到位，作者似乎对如何引导读者的思路有着深刻的理解。从开篇宏大的背景介绍，到逐步深入到具体的技术细节，整个过渡处理得极其自然流畅，毫无生硬的跳跃感。我特别欣赏作者在复杂概念解释时所采用的比喻和类比，它们不是那种陈词滥调的套用，而是经过精心设计的、与上下文高度契合的思维工具，让人仿佛豁然开朗。在某些理论阐述的段落，我甚至能感受到一种强烈的逻辑推演的美感，就像是欣赏一场精心编排的数学证明过程，每一步都坚实可靠，引人入胜。读完一个章节，总有一种意犹未尽的感觉，迫不及待想知道接下来的发展，这种持续的吸引力是衡量一本好书的关键指标，而这本书在这方面做得堪称典范。

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