具体描述
《经济学人》等主流媒体称 3D打印将引发“第三次工业革命”。本书从产业经济的宏观视角对 3D打印、 3D智能数字化、创客、中国智造、全球第三次工业革命这五者的关系进行了详尽讨论。
《3D打印：三维智能数字化创造（全彩）》从专业技术的角度对 3D打印的原理、结构和工艺方法做了详细介绍，包括 10多种典型成型工艺的优劣分析和比较，手把手、从无到有地组装一台 3D打印机等。 3D智能数字化是 3D打印的基础和关键，涉及 3D计算机图形学、计算机视觉、模式识别、机器学习等领域。本书以通俗易懂、娓娓道来的方式对它们进行了详细讲解。
《3D打印：三维智能数字化创造（全彩）》是一本以作者原创观点为指导，融汇众多最新思想，详细讲解 3D打印和 3D智能数字化技术原理方法，手把手实战型教学的综合类技术书籍，对每一个操作步骤都进行了图文并茂的详细描述，包括实际运作一家 3D照相馆的所有技术细节。《3D打印：三维智能数字化创造（全彩）》无论对于国内、国外的广大普通用户及技术爱好者，还是高等院校大学生及研究生、学术界、工业界、政府产业经济决策层，都具有重要的参考价值。
作者简介
吴怀宇，博士，中国科学院副研究员，任职于中国科学院自动化研究所，模式识别国家重点实验室（NLPR），中国-欧洲信息、自动化与应用数学联合实验室（LIAMA）。主要研究领域包括3D智能数字化打印、计算机三维视觉、视觉形状感知分析与处理、计算机交互式图形学等。目前担任多个国际刊物的评审专家和国际程序委员会成员等学术任职，美国电气与电子工程师学会(IEEE)、美国计算机协会(ACM)会员，ICCV/CVPR/ACCV国际程序委员会委员、程序主席秘书，以及北京市科学技术委员会项目评审专家、国家自然科学基金评审专家。
目录信息
1.1 3D打印：体验造物奇迹 1
1.2 全球第三次工业革命的导火索 10
1.2.1 从“第一次工业革命”到“第三次工业革命” 10
1.2.2 3D打印的显著优势 11
1.2.3 3D打印的应用现状 13
1.3 对3D打印的质疑 15
1.3.1 来自传统制造业大佬的质疑：不看好3D打印 15
1.3.2 关于“3D打印技术的可实现性”释疑 16
1.3.3 关于“3D打印技术的经济性”释疑 17
1.3.4 关于“3D打印产业的成长性”释疑 18
1.4 3D智能数字化与3D打印：用“虚拟”再造“现实” 19
1.4.1 3D智能数字化设计技术的发展现状 19
1.4.2 智能数字化扫描技术的发展现状 20
1.4.3 智能云网：云端智能服务和云制造 21
1.4.4 3D打印技术的发展现状 22
1.5 创客DIY：新工业革命的启蒙运动 24
1.5.1 以小博大：创客挑战巨头公司 25
1.5.2 聚沙成塔：改变工业社会的组成结构 26
1.6 “中国制造”向“中国智造”转变的机遇 27
1.6.1 “中国制造”需转型升级 27
1.6.2 来自“德国制造”的启示 28
1.6.3 “中国智造”的发展机遇 29
第2章 3D打印机的原理与种类 35
2.1 3D打印时间简史──源自1860 35
2.2 3D打印机的工作原理和家族 38
2.2.1 3D打印机的工作原理与流程 39
2.2.2 FDM：熔融沉积成型（FFF：熔丝制造） 40
2.2.3 3DP：三维打印黏结成型（喷墨沉积） 41
2.2.4 SLS：选择性激光烧结 42
2.2.5 SLA：光固化立体成型（立体光刻） 43
2.2.6 PolyJet：多头喷射技术 44
2.2.7 DLP：数字光处理 45
2.2.8 LOM：分层实体制造 46
2.3 塑料还是石膏？3D打印机的各种耗材 47
2.4 金属3D打印技术大盘点 53
2.4.1 SLS、SLM和DMLS技术 54
2.4.2 LCF：激光熔覆成型 56
2.4.3 LENS/LNSF：激光近净成型 57
2.4.4 EBM：电子束熔炼 58
2.4.5 EBDM：电子束直接制造 59
2.4.6 金属3D打印技术小结 59
2.5 两大阵营：工业级打印机与桌面级打印机 60
2.5.1 工业级打印机：两个巨头的主战场 60
2.5.2 桌面级打印机：创客们的多样世界 66
2.6 3D打印与传统手办模型制作 70
2.7 3D打印机购买指南 71
第3章 剖析3D打印机：轮子是怎样发明的 74
3.1 RepRap：开源3D打印机的鼻祖和奠基石 74
3.2 MakerBot与Ultimaker：桌面双雄 75
3.3 Ultimaker组装实战 77
3.3.1 Ultimaker新到货开箱照 78
3.3.2 搭建框架 78
3.3.3 X/Y/Z轴电机 82
3.3.4 X/Y轴承 84
3.3.5 挤出头 87
3.3.6 Z轴载物平台 92
3.3.7 送料机 96
3.3.8 Ultimaker的大脑：电路板 98
3.3.9 大功告成：一台完整的打印机 102
3.3.10 Gcode与前台软件Cura使用指南 104
3.3.11 Ultimaker打印成果实例 109
3.4 MakerBot Replicator 2与MakerWare打印实战 110
3.4.1 MakerWare进行切片和打印 111
3.4.2 ReplicatorG控制前台的设置：双喷头打印双色模型 116
3.4.3 MakerBot Replicator 2打印成果实例 119
3.5 用辅助盘（Helper Disks）解决翘边问题 120
3.6 3D打印疑问与故障排解小贴士 123
3.6.1 模型的水密性（Watertight） 123
3.6.2 模型必须为流形（Manifold） 123
3.6.3 切片（Slice）与横切面 124
3.6.4 层厚度（Layer Thickness） 125
3.6.5 支撑材料（Support Material） 125
3.6.6 如何开始打印 125
3.6.7 如何调平打印平台（粗调和精调） 125
3.6.8 如何更换耗材（上料、退料） 126
3.6.9 我装不了塑料丝 126
3.6.10 我取不出塑料丝导管 126
3.6.11 为什么我的送料机挖坑，但就是不吐丝 127
3.6.12 喷头堵塞，如何处理 127
3.6.13 挤出的料无法粘牢打印平台 127
3.6.14 打印出的东西粘不牢平台 127
3.6.15 喷头位置偏移，挤出头坐标异常 127
3.6.16 为什么打印的圆是椭圆 128
3.6.17 电机不转，像得了帕金森症抖个不停 128
3.6.18 如何让模型表面更光滑 128
3.6.19 我的打印机需要日常维护吗 128
3.6.20 异常情况如何中断打印 129
3.6.21 如何将金属零件放入我的3D塑料模型中 129
3.6.22 用CNCSimulator进行打印模拟和打印预览 129
3.6.23 打印失败后是什么样子 129
第4章 3D智能数字化：3D打印的孪生兄弟 131
4.1 不以规矩，不成方圆——STL数字标准文件解析 131
4.2 3D智能数字化设计技术 134
4.2.1 “所想即所得”：3D设计的新境界 134
4.2.2 商业设计软件：3D设计的重型武器（Maya、UG） 138
4.2.3 杀鸡焉用牛刀：基于网页的设计软件（Tinkercad、3DTin） 145
4.3 3D智能数字化扫描技术 147
4.3.1 光学三维扫描仪的原理和实例（激光、结构白光） 150
4.3.2 基于Kinect的3D扫描原理和设备（红外光斑、ToF） 154
4.3.3 房地产行业的新应用：室内3D扫描建模 160
4.4 面向“批量定制”和“柔性制造”的智能数字化 161
4.5 智能云网：云端智能服务和云制造 162
4.6 大数据和深度学习：3D打印内容的挖掘与推荐 164
4.6.1 什么是大数据 164
4.6.2 大数据背景下的个性化推荐系统 165
4.6.3 深度学习：像人脑一样深层次地思考 167
第5章 3D智能数字化与3D照相馆：科学与艺术的结合 171
5.1 那些年，我们一起追过的3D照相馆 172
5.1.1 细数国内外的3D照相馆 172
5.1.2 3D照相馆的设备及成本 173
5.1.3 3D照相馆赢利模式的探讨 176
5.2 3D照相馆的核心技术：3D智能数字化 177
5.3 基于图像的3D人脸重建技术 180
5.3.1 基于单张照片的3D人脸重建及立体浮雕 180
5.3.2 基于多视角照片的3D人脸重建 183
5.3.3 人是种视觉动物：如何美化你的照片 188
5.4 Skanect：使用Kinect实现3D扫描 192
5.5 头发修补：3D照相馆的头痛问题 195
5.5.1 使用3D-Coat/ ZBrush软件手工修补发型 195
5.5.2 基于视觉计算自动修补发型 200
5.5.3 Geomagic Studio：更通用的任意形状修补 202
5.6 3D人脸表情形变与编辑 209
5.7 直接全彩打印，还是单色打印再上色 212
5.8 3D打印数字化设计技巧 214
5.8.1 3DS Max建模用于3D打印 214
5.8.2 Netfabb/Magics：修正你的STL打印文件 218
5.8.3 使用AccuTrans 3D转换3D文件格式 221
第6章 视觉计算：构建3D打印的杀手级应用 222
6.1 视觉计算：计算机视觉与计算机图形学的融合 222
6.2 3D打印“批量定制”的智能实现 224
6.2.1 个性特征的描述与检测 224
6.2.2 个性特征的定位与匹配 229
6.2.3 个性化形状的编辑与合成 234
6.3 立体视觉重建：将照片转成3D数字模型 238
6.3.1 摄像机定标 239
6.3.2 基于立体视觉、SFM和Visual Hull的三维重建 245
6.4 众里寻她千百度──海量3D模型的检索 248
6.4.1 线性分类与感知机模型 249
6.4.2 支持向量机SVM 251
6.4.3 基于内容的3D模型检索 254
6.5 形状拆解：大尺寸物件的自动分块打印 257
6.6 形状分析：优化桌面3D打印机打印精度的表现力 259
6.7 形状平衡：如何确保3D物件站立稳当 261
6.8 形状优化：生成坚固的内部轻质结构使得耗材最省 263
6.9 基于笔画的3D建模：让新手和孩子轻松设计形状 267
6.9.1 Doodle3D：3D设计就像涂鸦一样简单 267
6.9.2 Teddy/FiberMesh：更精准的3D笔画建模 268
6.9.3 3-Sweep技术：轻松让照片中的2D物体变3D模型 270
6.9.4 “神笔马良”3Doodler：用笔直接画出3D线框实物 271
6.10 增强现实：在打印之前看到融入环境的真实效果 273
6.11 OpenCV与OpenGL：视觉计算入门的两大利器 274
6.11.1 OpenCV与AdaBoost人脸检测 274
6.11.2 OpenGL与3D图形绘制 280
第7章 创客：个人3D打印机的创造者 284
7.1 创客文化与开源DIY 284
7.2 五花八门的创客杰作：从玩具到高速跑车 286
7.3 寓教于乐：3D打印出你的个人数学博物馆 290
7.4 创客之开源硬件Arduino（阿德伟诺） 294
7.4.1 Arduino简介 294
7.4.2 初窥Arduino 295
7.4.3 牛刀小试：叩开Arduino之门 296
7.5 创客之开源软件Android（安卓） 298
7.5.1 Android概述 298
7.5.2 开发平台搭建 299
7.5.3 Android之旅起航：Hello, Android! 301
7.6 靠创意去赚钱：漫谈Kickstarter、Quirky与Shapeways 304
7.6.1 Kickstarter众筹：靠创意去筹资 304
7.6.2 Quirky创意加工厂：把创意变成产品 306
7.6.3 Shapeways在线打印：把个性化产品定制出来 308
7.7 创客中国：中国版乔布斯和比尔•盖茨的诞生地 309
7.7.1 国外创客为什么纷纷青睐中国 309
7.7.2 创客中国的背景优势 309
7.7.3 创客中国的市场细分定位 310
第8章 创客实战：四轴飞行器 312
8.1 你准备好了吗：自己制作四轴飞行器 312
8.2 器件与3D打印 313
8.2.1 四轴飞行器DIY所需的器件汇总 314
8.2.2 四轴飞行器的遥控器和接收机 315
8.2.3 四轴飞行器的飞行控制板 316
8.2.4 四轴飞行器电调的选用 317
8.2.5 四轴飞行器的无刷电机和螺旋桨 318
8.2.6 四轴飞行器的电池和充电器 319
8.2.7 四轴飞行器的连接线选用 320
8.2.8 四轴飞行器机架的3D打印 320
8.3 三轴陀螺仪和加速度计的入门与调试 321
8.4 自制基于Arduino的飞控板 324
8.4.1 四轴飞行器的基本电控结构 324
8.4.2 飞行控制板的制作 326
8.5 遥控开始：Android手机的Wi-Fi通信 328
8.6 四轴飞行器的智能视觉跟踪 330
8.6.1 基于粒子滤波的目标跟踪算法 331
8.6.2 基于Mean Shift（均值漂移）的目标跟踪算法 333
第9章 3D打印之不远的将来 335
9.1 3D打印的未来：由创客们决定 335
9.1.1 几乎为零的设计和制造门槛 336
9.1.2 创客成就3D打印 336
9.2 手机应用FabApp、App Store与智能云网 338
9.3 不再仅仅是看着粗糙的FDM 339
9.4 生物医疗打印：越来越近的科幻 340
9.5 美食打印机：“吃货”的钱最好赚 343
9.6 绿色经济：变沙漠为光影城市 345
9.7 打印房屋：安得广厦千万间 346
9.8 混合材料制造：3D打印电路 348
9.9 枪支打印“让子弹飞”、版权与社会伦理 351
9.9.1 3D打印引发社会公共安全的忧虑 351
9.9.2 版权保护的难题 353
9.9.3 社会伦理的思考及技术层面解决 354
9.10 3D打印3D打印机自己：遗传与升级 355
9.11 3D打印的经济模式：利基与长尾效应 357
9.12 “中国智造”推动“全球第三次工业革命” 359
9.12.1 新工业革命之“永不枯竭的绿色能源” 360
9.12.2 新工业革命之“3D打印新材料” 361
9.12.3 新工业革命之“先进制造及3D打印” 361
9.12.4 新工业革命之“3D智能数字化创造” 362
第10章 道：数字智能的最优化及相关数学方法 365
10.1 最优化理论的基本常识 366
10.1.1 从凸集和凸函数开始说起 367
10.1.2 无约束优化与约束优化 369
10.1.3 线性规划与非线性规划及其对偶（Dual）形式 370
10.1.4 澄清混淆：二次规划、二次收敛、二阶收敛 371
10.2 最优化根基之单变量“一维搜索” 372
10.2.1 初始搜索区域的加步探索法（进退法） 372
10.2.2 黄金分割搜索法（Golden Section Search） 373
10.2.3 斐波那契（Fibonacci）搜索法 374
10.2.4 牛顿法、抛物线法 375
10.2.5 不精确线搜索的Armijo-Goldstein准则及Wolfe-Powell准则 376
10.3 多变量的无约束优化 378
10.3.1 最速下降法（Steepest Descent，梯度下降法Gradient Descent） 378
10.3.2 牛顿法（Newton） 379
10.3.3 拟牛顿法（Quasi-Newton）：DFP和BFGS方法 380
10.3.4 共轭方向法（Conjugate Direction） 381
10.3.5 共轭梯度法（Conjugate Gradient） 382
10.3.6 Powell直接法 383
10.4 最优化根基之“信赖域” 383
10.4.1 Levenberg-Marquardt（L-M）方法 385
10.4.2 详解L-M方法的求解过程与步骤 385
10.5 最小二乘问题的求解 386
10.5.1 线性最小二乘问题的求解（正规化方法、QR分解、SVD分解） 387
10.5.2 非线性最小二乘问题（Gauss-Newton方法） 388
10.6 约束优化问题的求解 388
10.6.1 等式约束的拉格朗日乘子法（Lagrange Multiplier） 389
10.6.2 不等式约束的KKT（KT）条件 389
10.6.3 惩罚函数法（外点法、内点法） 390
10.7 最短路径与动态规划（Dynamic Programming） 391
10.8 “偶然中的必然”──概率与贝叶斯（Bayes） 392
10.8.1 先验概率、似然函数、后验概率、贝叶斯公式 392
10.8.2 朴素（Naïve）贝叶斯分类 393
10.8.3 最大似然估计、最大后验概率估计、贝叶斯估计 396
10.8.4 贝叶斯学派与频率学派之争论 398
参考文献 400
后记 403
作者简介 405
· · · · · · (收起)
读后感
记得第一次阅读3D打印的书籍是图书馆借阅的老外新写的3D打印书籍，当时就对3D打印有一种莫名的悸动和情愫，觉得真是一件神奇的事情！可惜那本书才不到200页，而且介绍的很浅，很快看完之后有一种强烈的意犹未尽之感！迫切想知道一些更深入的知识！ 前些日子在互动出版看到本书...
记得第一次阅读3D打印的书籍是图书馆借阅的老外新写的3D打印书籍，当时就对3D打印有一种莫名的悸动和情愫，觉得真是一件神奇的事情！可惜那本书才不到200页，而且介绍的很浅，很快看完之后有一种强烈的意犹未尽之感！迫切想知道一些更深入的知识！ 前些日子在互动出版看到本书...
记得第一次阅读3D打印的书籍是图书馆借阅的老外新写的3D打印书籍，当时就对3D打印有一种莫名的悸动和情愫，觉得真是一件神奇的事情！可惜那本书才不到200页，而且介绍的很浅，很快看完之后有一种强烈的意犹未尽之感！迫切想知道一些更深入的知识！ 前些日子在互动出版看到本书...
记得第一次阅读3D打印的书籍是图书馆借阅的老外新写的3D打印书籍，当时就对3D打印有一种莫名的悸动和情愫，觉得真是一件神奇的事情！可惜那本书才不到200页，而且介绍的很浅，很快看完之后有一种强烈的意犹未尽之感！迫切想知道一些更深入的知识！ 前些日子在互动出版看到本书...
这本书个人认为介绍很全面，作为入门书，了解3D打印，这本书是不错的选择，虽然网上有很多资料，但是作为一个梗概性质的图书，编排的思路是重要的。 书中软硬件各有介绍，也介绍周边的技术，但个人觉得在软件介绍比较多些，自己关心的硬件方面介绍不是太详细，但不会影...
用户评价
我是一个业余的创客，家里有个入门级的FDM打印机，所以平时接触的3D打印多是些玩具或者生活小工具。我买这本书的初衷，其实是想找找有没有什么“黑科技”能提升我的打印成功率和成品精度。这本书的“进阶应用与材料科学”部分，完全满足了我的需求，甚至超出了预期。它细致地讲解了不同打印材料的微观结构特性，比如为什么某些线材更容易翘边，如何通过调整打印温度和冷却速度来优化层间粘合力，甚至还涉及到了多材料打印和复合材料的应用前景。更让我觉得实用的是，书中还穿透性地讨论了打印后处理工艺的重要性，很多新手往往忽略了支撑去除、表面抛光和化学后固化对最终成品性能的决定性影响。作者在讨论这些技术细节时，语气非常亲切，就像一位经验丰富的前辈在手把手地教导你，而不是高高在上的专家说教。读完后，我立刻回去调整了我的切片软件参数，成品质量肉眼可见地提升了。这本书成功地连接了理论深度和实际操作的鸿沟，对我提升技能帮助巨大。
这本书的阅读体验，对我来说，简直像是一次穿越时空的奇妙旅程。它不仅仅关于如何“制造”物体，更深层次地探讨了“创造”的哲学意义。作者似乎非常注重人文关怀，在描述技术进步的同时，也在探讨它对社会结构、个体创造力和传统手工艺的冲击与融合。书中有一段关于“去中心化制造”如何赋予偏远地区或资源匮乏社区强大生产力的描述，让我深受触动。想象一下，只需要一个打印机和数字蓝图，社区就可以自主解决工具、备件甚至医疗辅助用品的短缺问题，这已经超越了单纯的工程学范畴，上升到了社会赋权的高度。文字的节奏感把握得非常好，时而宏大叙事，时而聚焦到某个微小的发明背后的人性光辉。这本书没有给我带来任何阅读压力，反而像是一杯温热的咖啡，在舒适中引导我思考科技如何更好地服务于人类的福祉。它不仅教会了我“如何做”，更重要的是，它激发了我对“为什么做”的热情。
这本书简直是为我这种对手艺和未来科技充满好奇心的人量身定制的！我原本以为“3D打印”这个主题会非常枯燥，充斥着晦涩难懂的工程术语和复杂的材料科学，但这本书的叙述方式完全颠覆了我的认知。作者似乎拥有一种魔力，能将那些原本高高在上的技术概念，用一种极其生动、贴近生活的语言娓娓道来。我特别喜欢其中关于“增材制造”历史演变的部分，它不仅仅是罗列了时间线，更像是在讲述一个关于人类不断突破材料限制、实现“无中生有”梦想的史诗故事。从早期的光固化技术到如今的金属打印，作者详尽地描绘了每一步跨越背后的技术难点以及那些富有远见的先驱们是如何攻克它们的。阅读过程中，我的脑海中不断浮现出各种场景：想象着工厂里那些精确到微米级的喷头如何将粉末塑造成复杂的零件，又或者医疗领域里如何为病人量身定制植入物。书中对于不同打印技术（比如FDM、SLA、SLS）的原理介绍，不是干巴巴的公式堆砌，而是通过精妙的比喻，让我这个“小白”也能迅速抓住核心差异。整体而言，这本书成功地架起了一座沟通技术与大众理解之间的桥梁，让我对这个领域产生的敬畏感，远超出了我最初的期待。
说实话，我是在朋友的强烈推荐下翻开这本书的，本来没抱太大希望，毕竟市面上关于新技术的书，十有八九都是浅尝辄止的宣传册。然而，这本书的深度和广度让我感到非常惊喜。它并没有仅仅停留在“打印一个杯子”或者“制作一个模型”这种基础应用层面，而是深入探讨了当前产业升级中3D打印所扮演的革命性角色。特别是关于供应链重塑的章节，简直是醍醐灌顶。作者分析得入木三分：当“制造”不再受限于大规模集中生产线，而是可以分散到任何有打印机的地方时，全球物流、库存管理乃至产品的迭代速度会发生怎样的天翻地覆的变化？书中引用了几个汽车和航空航天行业的案例，数据翔实且分析严谨，让我看到了这项技术在提高材料利用率、减少废料、实现复杂结构一体化方面的巨大潜力。这本书的价值在于它提供了战略性的视角，它让你思考的不是“我能打印什么”，而是“这项技术将如何重构我的行业”。对于任何身处制造业、设计业或者希望站在技术前沿的人来说，这本书绝不仅仅是科普读物，更像是一份极具前瞻性的商业洞察报告。
坦白讲，我最初对这本书抱持着一丝怀疑——毕竟“3D打印”这个概念热度已经有些年头了，市场上充斥着太多炒作。但我必须承认，这本书以其严谨的学术态度和对现实挑战的坦诚探讨，彻底打消了我的疑虑。作者并没有将3D打印描绘成一个无所不能的“万能钥匙”，反而花了相当篇幅去剖析它目前面临的瓶颈和局限性。比如，速度问题、成本控制、以及标准化认证的缺失。书中对“打印农场”这种新型生产模式的分析尤其精彩，它揭示了如何通过大规模、网络化的打印集群来克服单机生产效率低的固有缺陷，这无疑是下一阶段工业化落地的关键。此外，书中对知识产权和数字模型安全性的讨论也极具警示意义，这触及到了未来数字制造时代的法律和伦理边界。这本书的伟大之处在于它的平衡性，它既赞美了技术的潜力，也清醒地指出了需要跨越的现实障碍，这种不偏不倚的批判性思维，让整个论述显得更加可靠和有分量。
在我度过的介绍3D打印的书籍当中这一本书我认为是最好的一本。内容详实丰富，深入浅出，适合各个阶层的人阅读。
导师出的书~支持~
至p27
近期准备开发3D打印课程，开始阅读相关资料了。这本书对技术有个整体性的叙述，对于比较系统地了解3D打印有一定价值。不过这类书最好是从图书馆里借，有点小贵。更象**导论之类的书。140806
讲解详细，深入浅出，市面上最全面系统的3D打印著作
