打印技术论文范文
时间：2023-10-07 21:43:36
打印技术论文篇1
关键词：3D打印 雕塑 传播 艺术
中图分类号：TB47
文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2015）03-0115-02
一 3D打印技术与传统雕塑创作工艺的比较
（1）传统雕塑创作工艺
传统工艺依照材料和需求等方面的不同而不同，相同的特点在于“传统的工业生产方式”。
以铜雕塑工艺流程为例：泥塑雕刻、翻制石膏模（或玻璃钢模）、翻制蜡模、配比铜冶炼、精铸、打磨去砂、工艺着色、成品出库、包装，表面处理等。
以上步骤是雕塑基本流程。其省略了很多工序和细节，在这之中还有很多细节和工序需要专业人士来完成，稍不小心将造成返工和废品，没有专业经验难以完成。
（2） 3D打印技术
3D打印技术其本质也是一种工业生产技术。和传统工业生产技术比较，3D打印能够介入数字媒介，实现全面数字化，自动化。
3D打印（3D printing）技术原理简单，朴素的比喻是“糕点师用奶油制作生日蛋糕上的花儿”。生产的主要流程是应用计算机软件设计出三维立体的加工产品样式，然后通过3D打印机，用液体、粉末状、丝状的固体材料逐层打印出所设计样式的产品。艺术圈注意到了此项新技术，艺术家们开始使用这些工具创作那些以前难以想象的结构复杂的作品，博物馆也正在利用3D打印技术探索新的藏品保护手段。
（3） 3D打印技术与传统雕塑创作工艺间的差异性思考
3D打印将雕塑实体数字化，在数字媒介下复制传播、还原，此为3D打印技术相较传统技术最大的区别。除此之外，传统工艺与3D打印技术还有以下较明显区别。
缩减雕塑的制作时间、提供更多可能性是3D打印技术的优势。计算机能够简化繁琐流程，在创作和生产环节都有体现。创作过程中反复尝试对比、非线性的工作流程、新材料的运用、生产环节的诸多工艺和精度问题，都能得到快速的反馈和解决。
3D打印技术精准性也是其特点之一，艺术家通过创作来表达情感，再通过机器真实还原。还原过程不需要人工参与，完全是数字化的。但这也使得打印过程无法直接加入创作者的思想情感，其逻辑化地将雕塑创作过程，分为创作和生产两个阶段。传统雕塑工艺完全受人的情感控制，完全通过人在创作的过程里创作，在完成的过程中完成。而对3D打印技术来说，大部分在传统创作过程中产生的随机效果，并不能通过精准的打印来实现，如不加善用，会因此失去灵活性、随机性。
二 数字传播与数字化复制技术对雕塑创作的影响
（1）3D打印技术的复制和传播价值
艺术传播对艺术的发展至关重要。艺术家渴望创造、培育、引起共鸣。艺术的接受、包括艺术的消费、鉴赏和批评，是艺术活动的终点，也是艺术家及艺术作品内在价值获得最终实现的根本途径。3D打印完美的、高效的复制能力为雕塑作品的传播提供新的方式和媒介。
艺术家Michael Rees和Richard Dupont在曼哈顿使用3D打印技术制作了一系列街头艺术。这些作品旨在向世人展示：科技如何影响了艺术家、艺术世界以及艺术作品的生产方式。
3D打印技术在文物保护工作方面的价值非常明显。位于加州的Fathom工作室，与旧金山湾区的其他公司一同完成了共27件艺术品的复制，其中更有米开朗琪罗的著名雕塑作品Pieta，人们在大西洋彼岸的美国加州伯克利，也能看到一模一样的铜铸件复制品，且精确性是前所未有的。哈佛大学闪族博物馆的两位研究人员利用3D打印机和3D扫描软件，成功恢复了一个在3000年前被打碎的瓷器狮子花瓶。
在国内。四川广汉三星堆博物馆在全省首家引进了3D扫描仪和打印机，复制一件文物的误差不超过2微米，即便是专家，不通过特殊仪器，也看不出差别来。以前复制文物只能靠翻模，对文物总会有所损耗，现在直接打印出来，这样的问题便迎刃而解了。
（2）复制和传播与雕塑艺术创作的辩证关系
印刷出版技术的发展，改变文字领域的传统格局；留声机技术的发展，改变音乐领域的传统格局；摄影技术的发展，改变图像领域的传统格局；这些工业革命的标志性技术在人类各个领域发挥着举足轻重的作用，其发展已经有数百年之久。无论文字、图像还是声音，在互联网时代下被转化为数字形态，其传播的范围和速度都是几何式爆炸性的增长。相关艺术的创作形式、方式、传播乃至艺术生态都基于数字技术的发展而转变。3D打印技术正是将传统基于实体表现的艺术形式转化为数字形式的技术。
当代雕塑艺术的创作成果具有唯一性的特点，在此分两类来讨论。一类是认为艺术品本身具有唯一性，即“全世界只有这一个”。其自身的理论是排斥数字化的。在信息化、全球化的当下，若是排斥复制和传播，为何还要力展览、搞拍卖、做赝品。答案是商业目的大于艺术活动本身，证据是版权是保护收益，而非保护艺术品的内在价值。此种唯一性独有的特点无论在哪个时代都是被认可的。但其和3D打印技术是平行关系。另一类是认为雕塑艺术的表达具有唯一性，即“作品中带有的思想感情独一无二”。此理论相对开元，不排斥数字化，传播是其验证自身价值的方式。
以上两类唯一性的矛盾核心在于：是艺术家或艺术品的内在价值更具有价值，还是其艺术品（载体）本身。辩证地看待这个问题，在全球化、信息化、艺术形式更具多样性为背景的情况下，乐于创兴表达和广泛传播必然更具有活力。这是雕塑在当今艺术多元化发展形势下的挑战和机遇，这也符合艺术创新发展的需要。
三 雕塑基于3D打印技术条件下的衍生和发展思考
（1） 3D打印技术影响雕塑传播形式的思考
前文论3D打印技术和传统工艺之间的核心区别在于：3D打印技术能将雕塑实数字化。3D打印技术是整个3D数字技术链条的末端，还能能找到很多类似的技术末端产品：MP3音乐播放器、电视、智能电话、打印机、应刷机等等。
如今，如喜欢一首歌，可以将其下载下来或在互联网上推荐给社交好友；如果喜欢一张画可以将其打印出来或者保存到社交媒体和朋友一同欣赏；大学生毕业找工作，将简历打印出来，每个面试官人手一份或者发往各大公司的邮箱；参观博物馆、画展、观看话剧，如果很喜欢，除拍照外，还会买一些纪念品、出版物，或者艺术家的画集、文集。
未来，3D打印技术以极低的成本融入社会活动，实体雕塑的传播将和现今音乐、图像、文字的传播做类比。这个天马行空的比喻并不夸张，以下列出传播媒介发展的时间表，以证明数字技术如何快速影响世界。
硬件方面：1876年贝尔发明电话，1945年后普及，时距70年；1946年发明计算机，1991年互联网商业用户首次超过了学术界用户，时距45年；21世纪初移动互联网移动终端全面普及，时距20年。这些数字平均以20年为单位逐级递减。
数据的数字化方面：以音乐为例1877年第一张唱片问世，持续发展121年后第一个MP3问世，即代表着声音通过数字化终端开始传播。2011年美国数字音乐销量上升至音乐市场总份额的50.3%，首次超过了实体唱片市场份额。这被解读为唱片产业从2011年起开始正式交棒给数字音乐。时距13年。
结论是：在工业的科技化信息化背景下，制造业从研发到普及的速度逐级加快，数字化平台终端一旦搭建，传统的传播格局即在短时间内巨变。如是假设雕塑在这样的背景下传播，即可参考现今的声音、图像传播方式。或许不远的将来能看到，3D数字博物馆展出古今中外的雕塑。
（2）数字化背景下雕塑的发展脉络思考
前文论：艺术家渴望创造、培育、引起共鸣。艺术的接受、包括艺术的消费、鉴赏和批评，是艺术活动的终点，也是艺术家及艺术作品内在价值获得最终实现的根本途径。这需要广泛传播进而实现。
2012年10月，《马一平艺术教育50年师生同仁作品展》展出国内知名艺术家李占洋的雕塑作品“武松杀潘金莲。”直至2014年因此作品在沈阳的一家商场里展出，引起了网上的巨大争议，我在网络上才找到关于这个作品的大众评论。此例传达几个信息。第一：伴随社会经济文化的发展，普罗大众对艺术鉴赏评论的需求日益增加；第二：艺术家渴望与民众交流；第三：如此题材的雕塑作品，必须放到商场和大众产生交互或者产生极强对立点，才能被更广泛传播并获取评论，可见雕塑艺术的传播需要各种平台支撑。第四：雕塑艺术在数字媒介下能更广泛传播，即便只是一张虚无的电子图片。
大众热衷评论、艺术家热衷参与、依赖传播平台但效果不理想是目前雕塑艺术的特点。但一但基于数字媒介即看到传播的效果显现。综合以上论述乐观估计，未来艺术圈全面接受3D打印技术的时间未必太久。以下两例为佐证：2008年中央美术学院雕塑系学生李渊博帮助导师借助3D打印完成雕塑项目，并在2014年《3D打印技术与写实雕塑艺术关系思考》主要阐述观点：3D打印技术无法取代雕塑艺术，此项技术是雕塑在艺术多元化表现形式下的发展机遇。2013年《四川音乐学院成都美术学院》教师张盛的数字雕刻教程被川美雕塑系教师购买，张盛评论称：《四川美术学院》已经掀起了一波数字雕刻的浪潮。
数字艺术家也或将由此更为活跃，当下中国艺术针对数字艺术的定义还较为粗放，由科技成果催生的新艺术形式从产生到传播和评论都有一个过程，目前国内属早期阶段，但电影、游戏、动画等行业的3D数字技术已经成熟，国内外有相当数量的专家、匠人、新进人员。他们不少来自学院，有良好的教育背景，充足的生活保障。如今，已有几代人生活在数字媒介为背景的时代下，甚至出生前数字技术就已经普及。潜在的受众加之潜在的艺术家，新生艺术形式出现的时机看似已经成熟，但仍然需要传统艺术家加入并带动。他们或者将人才带入，或者在其艺术活动中启发、示范。3D打印技术或将是把一部分现有艺术家的传统创作流程，引向数字技术流程的关键技术。新、老艺术家将面对新的艺术生态环境，衍生出更多艺术形式。
（3） 3D打印技术和版权的关系思考
3D打印技术摒弃了传统的注塑成型等生产环节，让生产过程变得简单直接。设计师可以自己设计，或者干脆在网上下载模型图，自己打印出产品。3D Systems等公司生产的最新消费级3D打印机市场售价不到3000美元，这使得越来越多的个人消费者也能够拥有一台这样的打印机。3D打印作为一项高速发展的新兴技术，势必带来很多生活方式的改变和生活观念的变革，这将会渗透到我们生活中的方方面面。
音乐给3D打印提供了很好的教训。笔者认为立法的跟进制定和实施，规则的公平约定，能促使更多艺术家大胆运用3D打印技术来进行创作，不再小步渐进尝试，瞻前顾后。
结语
打印技术论文篇2
关键词：3D打印 铸造 激光成形 铸型
3D打印技术自1984年正式诞生以来，今年恰逢30周年。随着第三次工业革命的提出，在普通大众眼中也日渐火爆。论文、专利的井喷好像象征着3D打印就可以进入千家万户，但实际情况并非如此。
传统的铸造生产是设计-模具-造型-浇注-清理-后处理-机加。3D打印是否可以在铸造的铸型制造、铸造模具或者直接打印产品上做出贡献？
1 3D打印技术概述
3D打印学名为增材制造技术，其工作原理是将计算机设计出的三维模型分解为若干层平面切片，然后把“打印”材料按切片图形逐层叠加，最终“堆积”成完整的物体。关于3D打印技术的发展脉络、各种技术原理及适用范围已经在各书籍、论文中，限于篇幅，本文不再赘述。
1.1 目前主要应用领域
目前，3D打印主要用在3个方面：大众消费（桌面级）、工业级、生物工程级。
①大众消费（桌面级）。用于工业设计、工艺设计、珠宝、玩具、文化创意等领域。
②工业级又有两个方面，一是原型制造，主要用于模具、模型等行业。二是产品制造，包括大型金属结构件和小型金属零部件的直接制造。
③生物工程级。如打印器官、骨骼、牙齿、细胞、软组织等[1]。
1.2 3D打印技术与行业现状
①欧美的3D研究和产业化。
在美国，3D打印技术已初步产业化，其中Stratasys和3D Systems是两家龙头企业，均已经在纳斯达克上市。2013年8月16日，“美国国家增材制造创新中心”剪彩成立。
欧盟也设置了基金会来支持3D打印技术，分别在诺丁汉大学、谢菲尔德大学、埃克斯特大学建立了3D打印中心。
②国内3D行业现状。
国内的3D打印行业分为学院派和市场派。学院派主要以清华大学、西安交通大学、华中科技大学、西北工业大学、北京航空航天大学等高校为主。市场派主要包括南京紫金立德、湖南华曙高科、无锡飞尔康、杭州先临、中航激光、武汉滨湖等[1]。
③中国3D打印技术产业联盟。
2012年10月15日，由亚洲制造业协会、北京航空航天大学、华中科技大学、清华大学等权威科研机构和3D行业领先企业共同发起的中国3D打印技术产业联盟在北京宣告成立，自称是全球首家3D打印产业联盟。
④世界3D打印技术产业联盟。
2013年5月29日，由中国3D打印技术产业联盟以及英国3D增材制造联盟、美国的Exone 公司、德国EOS公司、美国的3D Stratsys公司、比利时Materialise公司、英国Choc Edge Ltd公司、美国drexel大学、新加坡南洋理工大学机械与宇航学院等科研单位和企业共同发起成立世界3D打印技术产业联盟。2014年6月19-22日将在青岛召开第二届世界3D打印技术产业大会暨2014年世界3D打印技术博览会。
1.3 3D技术应用前景
通过中国知网、维普等查询到关于3D的论文汗牛充栋，让人热血沸腾。但基本都是关于3D技术的普及知识以及在医学、模具、建筑等应用案例。资本市场也热闹非凡，但有头脑的风投非常谨慎[2]。一般认为：
①3D打印不可能，至少不可能完全，取代传统制造业。
3D打印究竟能够做什么？美国的、欧洲的3D企业，也说不出来。否则，他们就不会在世界3D产业大会上和中央电视台的专题节目中炫耀：利用3D打印技术打印一把吉他，打印一支电子琴，打印一个台灯，或者打印一把手枪……
传统制造业经过数千年的积累和发展，已经非常完善和成熟，无论是工艺特点，还是成本因素、材料因素，3D打印技术都是无法比拟的。3D打印技术的真正奥秘所在，不是什么都能做，而应该是传统制造业不能做或很难做的领域，利用3D打印技术可以轻松实现[1]。
②个人消费。
由于成本问题以及操作者的技术水平――因为3D应用并不是零门槛，要以现有技术，一家用户需要准备多种原材料和成本的水平推广，肯定有难度，很难形成市场规模。关键是如何培育应用市场，用户是需要去培育的。所以，短期内家用3D打印行业也难形成气候。
2 3D打印技术在铸造中应用现状综述
3D打印在铸造中已经有一些应用，主要是用在快速制造砂型和直接打印金属产品两方面。在缺陷修补（挽救）方面也有一定的应用。
2.1 利用3D技术原理快速制造无模精密砂型
中国铸造协会网站称，2014年5月将在北京召开第十二届中国国际博览会，其中的“3D打印与数字化无模铸造精密成型技术”中提到“北京瑞泓翔宏大科技集团、北京北方恒利科技发展有限公司等将展示3D砂型/砂芯打印机和各类激光粉末烧结快速成型3D打印机”[3]。
文献[4]综述了目前利用3D打印技术原理快速制造无模砂型的几种技术。
①激光烧结SLS。
用覆膜砂，逐层铺粉，用激光对粉末加以固化。
②中国的无模铸型制造技术PCM。
三维打印头喷射粘结剂，按照界面轮廓信息利用双喷头同时将粘结剂和催化剂喷射而出，通过两者的交联，制造的砂型涂上涂料即可浇注。
③美国的基于三维打印的直接壳型铸造DSPC。
选用陶瓷颗粒、硅酸盐水溶液打印壳型。浇注前需进行焙烧。
④Zcorp公司。
三维打印制造有色合金的砂型。型壳厚度可达到12mm。
⑤ExOne公司的3DP技术ProMetalRCT。
选用树脂砂作为成形材料。打印速度可达到59400-108000cm3/h。
⑥Generis公司的GS工艺。
将树脂通过多通道喷头均匀向砂床喷射，根据砂型轮廓喷射催化剂形成砂型。
2.2 激光立体成形技术
激光立体成形技术通过激光融化金属粉末，几乎直接可以“打印”任何形状的产品。其最大的特点是，使用的材料为金属，“打印”的产品具有极高的力学性能，能满足多种用途。
西北工业大学凝固技术国家重点实验室由长江学者黄卫东领衔。3D打印技术在航空领域应用的典型是为国产大飞机C919制造中央翼缘条。该中央翼缘的条长达3米，属于大型钛合金结构件。西北工业大学应用激光立体成形技术解决了C919飞机钛合金结构件的制造。
西工大3D打印技术对零部件的修复也独树一帜。航空航天零件结构复杂、成本高昂，一旦出现瑕疵或缺损，只能整体更换，可能造成数十万、上百万元损失。而通过3D打印技术，可以用同一材料将缺损部位修补成完整形状，修复后的性能不受影响，大大节约了时间和金钱[5]。
3 3D打印技术在铸造中应用发展展望
3D打印技术对于我国铸造行业整体而言，黄卫东教授认为“是机遇多于挑战”。他说，在激光组合制造领域，可以增强对市场需求的适应能力；在快速制造模型与砂型方面，3D打印可以加速新产品研发速度，降低工艺研究成本与风险，满足单件与小批量市场需求；在高性能修复方面，可减少高端铸件废品率，满足产品进度要求与直接制造相比较，3D打印技术在“更复杂的结构、更高的性能、更快的反应速度”方面具有极大的优势。但是当前的情况是，黄卫东认为“这些挑战对目前的铸造界来讲，还是微不足道的”。其中一个重要原因在于3D打印的原材料成本很高：现阶段铝合金大概是每公斤就要两万多元。“但是，这项新技术当中成本下降的空间是很大的，我们要对3D打印技术未来发展对铸造界带来的挑战保持清醒的认识”[5]。
3.1 日本计划开发下一代高性能铸模3D打印机
日本计划由产经省出资30亿日元，由日本产业技术综合研究所牵头，联合早稻田大学、群荣化学工业、木村铸造所、CMET、KOIWAI、日产汽车、小松制作所等发挥产学研优势，共同参与、分工协作，在5年内生产出较现行铸模制造装置成本下降80%，制造速度提高10倍的高性能铸模3D打印机。
目前，利用3D打印机制造工业大型铸模存在速度和精度等方面缺陷。日本设计中的下一代铸模3D打印机将采用反复、高速喷射特制胶水以固着细砂技术原理，以在短时间内形成复杂形状的铸模。
3.2 国家863计划关于3D打印的重点支持方向
《国家高技术研究发展计划（863计划）、国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》中“面向复杂零部件模具制造的大型激光烧结成型装备研制及应用”的表述为，“针对复杂零部件模具快速制造的需求，研制适合制造蜡模、蜡型、砂型制造，以及尼龙等塑料零件制造的大型激光烧结成型装备，台面2米×2米，制件精度控制在±0.1%以内，堆积效率达1000cm3/h以上。制订相关技术标准，并在汽车、模具等行业产品研制中得到应用”。
4 结束语
3D打印技术在铸造上的应用，集中在砂型、模具、铸件制造及挽救。从中国和日本的发展指南来看，两个国家不约而同地选择了发展大型铸型3D打印技术。但中日的技术路线有所差别：日本的技术路线是采用分层喷射砂和粘结剂，中国863计划申报指南是采用激光打印铸型。二者的共同努力方向都是大型化，提高精度。
以3D打印为代表的第三次工业革命，以数字化、人工智能化制造与新型材料的应用为标志，必将为人类生活带来革新性的变化，而这也是发展中国家尽快赶上发达国家的良好机会。
参考文献：
[1]罗军.应积极推动3D打印技术产业发展[J].中国党政干部论坛.2013，10：19-22.
[2]唐一凡.3D打印在中国的发展现状、行业泡沫浮现投资观望（2014-2-20）.
[3]中国铸造协会展览部.智能化、数字化铸造装备尽在第十二届中国国际铸造博览会. http：//.cn/WebUI/IndustryNewsPre/IndustryNewDetial.aspx？typeId=16334（2014-2-20）.
[4]唐监怀.无模精密砂型快速铸造技术运用研究[J].铸造技术，2013，34（12）：1796-1798.
[5]王凡华.黄卫东教授剖析“3D打印”给铸造业带来的机遇与挑战.http：///info/1002/24420.htm（2014-2-20）.
基金项目：
四川工程职业技术学院课题“三维泡沫实型浇注验证铸造工艺的应用研究”（YJ2013KY-01）。
德阳市金桥工程“基于ANSYS的大余量机加工过程避免共振技术推广”。
作者简介：
打印技术论文篇3
关键词：3D打印；高等教育；科技创新；创客；辅助教学
一、引 言
自2010年以来，3D打印技术（又称增材制造）迅猛发展，获得社会广泛关注。3D打印以三维CAD模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，实现了“所见即所得”，并且在生物医疗、航空航天、文化创意等领域获得广泛应用。2015年，工业和信息化部、国家发展和改革委员会、财政部联合了《国家增材制造产业发展推进计划（2015―2016年）》， 2016年科技部会同有关部门又将“增材制造与激光制造”重点专项列入国家重点研发计划。这些纲领性文件和政策明确指出，应3D打印技术的研发和产业化作为我国战略性新兴产业的发展重点。
国内外教育界正掀起3D打印教育应用研究和探索热潮。美国新媒体联盟在《2013年地平线报告》中指出，3D打印将带来教学、学习和研究领域的创新。在国内，许多高校开始购置3D打印机，理、工、医、文等各领域都开展了相关的教学研究。3D打印在高等教育中的应用日益增多，它究竟有何种魅力？本文在归纳3D打印在高等教育中应用现状的基础上，从制造技术属性的角度，分析其在高等教育中的应用优势。
二、3D打印在高等教育中的应用现状
1.3D打印制作个性化三维教具
利用3D打印技术，教师可以依据教学实际需要，自己设计并打印个性化的教具。3D打印教具为学生提供比视频、课件更为真实、直观、清晰的三维实物体验，营造更为真实的学习环境。
利用3D打印技术制作教学模型辅助课堂教学的案例非常多。如苏州大学管华清等人依据典型病例CT照片3D打印骨骼模型并用于骨科教学，帮助学生加深对骨科疾病的理解；同济大学王建秀等人利用3D 打印技术制作小型、轻质化的矿物晶体模型，帮助学生对晶体结构形成直观印象。
2.3D打印辅助实验教学
随着教学方式的改革，实验教学已逐步由传统单一实验向开放性创新实验转化。由于3D打印是一种高度柔性的制造技术，可以制造各种材料和形状的零件，3D打印设备平台为学生自主设计并实施综合性实验带来便利。它不仅丰富了创新实验教学的形式，还增强了开放性实验对学生的吸引力，已成为当代高校实验教学中的重要辅助工具。
李斌等人在机械实践教学环节中，利用3D打印开设综合性实验，使学生设计并打印减速器结构。石河子大学陈凯等人在材料科学与工程专业实验中，让学生亲自动手制备反应釜模型和3D分子模型，加深对化工设备和基本原理的理解。中国石油大学孙致学等人将油气藏的形状、演化历史和物理特征等进行三维“可视化”和“实体化”。南华大学机械学院充分运用3D打印技术开展第二课堂实训教学，学生学习3D打印机的组装、调试及打印，合格者获得第二课堂学分。
3.3D打印支撑大学生创新活动
科技创新活动以培养学生独立思考能力、动手能力和创新精神为目的，是大学创新教育的重要组成部分。3D打印在大学生作品的概念设计、原型制作、功能验证、评审等方面都能发挥重要作用。例如，辽宁工业大学高奇等人以大学生创新创业训练项目为载体，将3D打印技术应用于汽车发动机壳体的快速制造，极大地激发了学生的创新思维，提高了学生的实践能力。
目前，“创客”已成为许多大学校园内一道引人注目的风景。2015年，清华大学建成全球高校中最大的创客空间，其他大学也设立此类场所以培育人才和激励创新。“创客”的核心内涵是将想法变成现实，低成本快速制造的3D打印机往往是创客平台必备的支撑设备。创客空间的3D打印设备实行常态化开放，为学生参加各种科技竞赛提供支持。
三、3D打印在高等教育中的应用优势
从目前文献报道的案例分析可知，3D打印能在高等教育中获得广泛应用，主要原因在于3D打印具有下列优势。
1.低成本定制
3D打印是一种高度柔性的制造技术，一套设备可以制造多种材料和各种形状的零件，这种制造柔性满足了高等教育中大量的低成本定制的需求。在课堂教学中，教师需要一些个性化的复杂教具，如毛细血管分布模型、建筑物模型、地貌模型等；在开发性实验中，学生自主完成产品设计，需要制作出实物模型用于设计验证或参加竞赛。这些需求都是小批量的、非标准的和多变的，若让传统制造企业协作完成，其经济成本是不可接受的。因此，低成本定制是3D打印能在教育领域获得广泛应用的第一原因。
2.快速制造
3D打印短流程，快速制造，工艺链很短，理论上是“一步到位”的制造。借助现代的桌面3D打印机，可以在数小时内制作完成一件复杂的零件。传统制造方式受夹具、模具等工艺限制，零件生产的时间都比较长，以月为单位的交货周期对于教育应用来说是不可接受的。
3.促进创新
3D打印理论上可打印任意复杂结构，这就是所谓自由成形的概念。自由成形使三维CAD设计具备“所见即所得”的新层次特征，大大拓展了设计师的创新空间。
大学生是极富创造力的群体，3D打印技术的应用有利于挖掘学生的创造力和激发学生的创业激情。
四、展望
尽管3D打印已经在高等教育领域获得广泛应用，但是3D打印在工艺、设备和软件等方面仍存在许多不足。例如，打印材料以塑料和树脂为主，打印零件强度不高、精度较低，主要用来制作教学演示模型，而教学实践中更需要能用于装配、测试、服役的实用功能零件。不过，随着相关设备和耗材的价格持续下降，桌面式金属3D打印机可能会成为未来高校教学设备的新宠，实用功能零件将取代塑料教学模型而成为主要的打印零件。
参考文献：
[1]孙柏林.试析“3D打印技术”的优点与局限[J].自动化技术与应用，2013，32（6）：1-6.
[2]管华清，徐 明，杨同其，等.3D打印技术在骨科临床教学中的应用[J].教育教学论坛，2015（14）：178-179.
[3]王建秀，刘笑天，居哲超，等.3D打印技术在基础地质矿物教学中的应用[J].教育教学论坛，2015（51）：1-2.
[4]李 斌.浅谈3D技术在中职机械类课程教学中的实施[J].职业，2014（18）：166-167.
[5]陈 凯，王贺云，贾 鑫，等.浅析3D打印在材料科学与工程专业实验中的应用[J].广东化工，2015，42（8）：204.
[6]孙致学，张 凯，姚 军，等.3D打印技术在石油工程实验教学中的应用及教学改革实践[J].实验技术与管理，2015（11）：54-57.
[7]高 奇，曾 红，张德强.3D打印在大学生创新实验中的应用研究[J].实验技术与管理，2015（11）：28-30.
打印技术论文篇4
概述
随着我国计算机图形应用技术的不断提升以及特殊材料的研发优化，3D打印技术已经从幻想变为了现实，甚至应用到社会生活的各个方面，在灯具设计领域亦是如此，灯具设计是工业设计的一个重要方面兼具着艺术设计的基因，设计不仅仅要考虑到实用性能的不断优化，审美需求也是设计中需要考虑的一个重要方面。当前的竞争是创意的竞争，将3D打印技术应用在灯具设计教学当中一方面是对教育教学模式的创新，另一方面也从前端人才培养的角度，减少了创意变为产品的周期，提升了创意的实现几率以及设计的转化率。本文将从3D打印技术应用的灯具教学与传统灯具教学的教育形式、效果对比出发研究3D打印技术在灯具设计教学中的应用及其意义，以期为灯具设计教学总结出更多的教育教学经验。
传统灯具设计教学中的困境
我国的灯具有着数千年的历史，底蕴十分丰厚，为当前的灯具设计提供了丰富的灵感，当前我国的灯具设计教学大多类属于工业设计，二教学模式也通常是从无到有的渐进式教学模式，首先教师教授基础知识，学生通过构思绘制图纸，后设计模型最终制作成品，这样的过程如非到最后制作成品的一步，其他人很难直观理解设计的理念，且这种教学模式的周期过长，学生需要许多次的经验积累才能够具有灯具设计的能力，传统灯具设计已经不适应当前更新换代快速的市场情况。
当前，随着工业技术的发展灯具设计的工艺越来越复杂，单纯依靠传统形式的设计远远无法达到工业工艺的需求，传统模式下的灯具设计教学模式中不能够为学生提供模拟创意效果并进行修改的途径，一方面来传统模式锻炼了学生的空间思维能力和想象力，但另一方面也提升了灯具设计师的入门门槛。3D打印技术在设计过程中就可以模拟材质效果及环境应用，着在传统灯具教学设计过程中是无法实现的，影响学生对于灯具实际应用的理解。
3D打印技术原理特点及在灯具设计教学中的优势
3D打印技术是通过三维造型软件的设计或直接扫描对某一物体在电脑中形成三维形象后，与3D打印机连接并制作出来模型或工业零件的技术。3D打印技术可以在软件设计过程中对物体模型的形态进行修改，有较强交互性。3D打印技术从狭义上来说主要是指增材制造技术，从成型工艺上来看，3D打印技术突破了传统成型方法限制，通过快速自动成型系统与计算机数据模型相结合，无需任何附加的工艺模具制造和机械加工就能制造出各种形状复杂的原型，使得产品的设计生产周期大大缩短，生产成本大幅下降。
3D打印技术的工作原理是对电脑中的三维模型进行分析、切割，获得数码塑形所需要的每一层的具体数据，后在根据所得数据逐层打印喷涂所得零件，由于数据为逐层获得，普通民用3D打印机所打印出来的零件都会有不均匀的截面横纹，需要人工或机械进行打磨，并将零部件拼接、粘连组装。因此3D打印技术是对工业生产的一大革命，一方面3D打印缩短了制造流程，3D打印技术最大的特点就是对传统生产线的颠覆，传统生产线上对零件的生产往往会因为产品的塑形而产生大量原材料的浪费，而3D打印技术因其预先进行了模型设计，在打印过程中也不会产生过多的材料浪费，大大地节约了生产成本。另一方面也是理念的颠覆，将产品的生产与生产线的存在剥离开来，产品从创意到成型只需数个步骤。例如一个创意弧形灯罩的制作只需在电脑中设计出弧形灯罩的的三维模型后，连接3D打印机后安装所需材料粉末及粘合剂，等待喷涂成型即可，无需繁琐的生产线工序。另一方面也减少了重复劳动的人工成本，是推动制造业快速发展的一大先驱技术力量。
目前工业设计的教学领域已经普遍引入了三维软件来辅助教学，灯具设计教学亦是如此，由于灯具这一产品类别在形态上较小，因此引入3D打印技术进入教学不存在技术上的难度。当前3D打印所能够使用的材料质地为金属材料和塑料材料、树脂材料、陶瓷材料、复合材料等等，已能够满足教学的基本实践需求。特别是PA材料和PC材料是灯具教学设计中3D打印最为常用的材料，原因在于PA材料有较强的稳定性和弹性，对于创意灯具设计来说有着较强的优势，而PC材料则有较强的硬度和物理稳定性。
灯具设计教学中应用3D打印技术的途径
随着人们对新事物探索进程的不断推进，3D打印技术所应用的领域越来越广，从传统工业到航天科技，从建筑设计到日常饮食，3D打印技术在不断完善，而将3D打印技术引入灯具设计教学，运用3D打印技术的优势来辅助灯具设计教学，是对3D打印技术应用领域的拓展，也是对灯具设计教育教学模式的创新。
3D打印技术作为一种新兴的理念、技术应用于课堂后可以提升学生对于课堂的兴趣，教师可以引导学生兴趣完成课堂教学内容，从课堂的整体气氛来看，通过引入学生所不熟悉甚至闻所未闻的3D打印技术，可将学生的被动接受式学习变为主动探索式学习。如在课堂中可邀请学生作为助手完成3D打印操作的实践，或可将3D打印实践作为一定时期内的分组探索设计活动，以小组为单位在实验室完成3D打印操作。
在传统教学实践当中，灯具设计专业的学生较少有实践的机会，设计作品也通常仅为图纸而已，而引入3D打印技术之后，学生可以有更多地实践机会，运用3D打印机来完成图纸设计，并以实物的形式验证设计结果的现实可行性，且成本较低。例如学生在课余时间用三维图形软件所设计制作的灯具模型在与指导教师交流修改后，可用3D打印机制作样品，并进行初步试验、调试就是实践的一组流程，而学生对于实践结果的期待也促生了学生学习的主动性。
3D打印技术的引入还可以作为教学工具来应用，灯具的设计不仅仅是造型的设计，还需要学生理解到内部的构造原理，从而通过创意来进行优化，而传统的方式往往不够直观，通过3D打印技术教师可以将所需零件现场讲解、设计、打印、拼接，让学生理解更加直观，不仅仅从听觉、视觉上刺激学生记忆，还可以从触觉方面优化学生对于知识的理解。作为教学工具，3D打印技术还可以为学生演示多方面多层次的灵感优化，如扫描某一树枝的形态并做修改后打印，作为灯体的支架，让学生领悟到创意的多样化和自然界的神奇多变。
3D打印技术应用于教学设计的意义
目前我国的3D打印技术还处于起步阶段，所能够应用的打印材料种类较少，而3D打印机由于精度的不同和应用环境的不同，设备的大小及价格都存在悬殊的差异。由于空间限制能够应用在课堂教学中的3D打印机的材料种类则更更少，且性能精度也相对更低，但从长远来看，3D打印技术应用于教学设计中有着重要的意义。
首先，运用3D打印技术在教学实践当中可以提升学生的基础理论素养。灯具设计有较强的综合性，兼具了工业设计与艺术设计的诸多特性，作为家居饰品的一个重大类别，灯具设计还涉及了家具软装的相关理论，因此学生所要掌握的基础理论十分庞杂，而通过3D打印机的教学实践则可以很好地关联所学知识，提升学生的基础理论素养。例如想要获得一个3D打印的底座，需要在图纸上进行设计，弧度、高低差、大小既要符合人体工程学要求，还要符合美学要求，这个过程就是对基础知识和创意的杂糅，将设计图变为三维模型也需要学生对软件的基础功能进行反复操作，才能雕琢出与图纸相符的三维模型，同时将图形变为3D打印的模型，学生需要对自身的模型有充分的了解，在了解的过程中学生通过巩固知识和查阅资料夯实了自身的基础理论素养，而设计过程中所出现的问题也能够进一步巩固学生的理论知识。
相对于传统教学，应用了3D打印技术的教学模式可以在教学过程中提升学生的实践能力。传统教学当中，学生所能够接触到的往往是教师的理论知识和二维平面图形，对于实际的灯具设计停留在图纸设计领域，学生对于灯具的外形原理及内部构造都没有直观的理解，设计实践难免纸上谈兵，而引入了3D打印技术之后，学生可以不断通过实践突破自身的设计，在实践过程中优化设计细节直至达到标准甚至优化创意。
引入3D打印的灯具设计教学模式也能够提升学生创意的商业转化率，提升学生设计与企业需求的衔接程度。学生在进入学校学习后不可避免的最初的设计往往是具有一定的模仿性或者十分稚嫩，不具有商业化的能力，但通过接触3D打印技术的实践之后，学生的理论水平和创意设计能留都将会有很大的提升，所设计出来的产品则有较强的独立性和创意自主性，具备了与企业接洽的基本能力，学生通过3D打印将自身最优设计展示出来，学生在大学期间所积累的设计经验对于毕业后进入企业也有着重要的作用。
结语
我国的3D打印技术虽然刚进入起步阶段，但各领域所获得的成果十分喜人，在教育领域，3D打印设备也在逐步应用，在灯具设计领域，3D打印技术可以促进学生掌握基础知识的同时还能够提升学生的实践能力。随着电子技术和材料技术的发展，相信在不远的未来能够有更多类型的3D打印设备和材料能够进入课堂为教学服务。
（作者单位：武汉交通职业学院）
基金项目：
产品设计教学中传统工艺的开发与应用--以灯饰设计的项目式教学为例。武汉交通职业学院一般项目，项目编号 ：Y2015006。
打印技术论文篇5
关键词：3D打印技术 模具教学 实践
随着计算机、信息技术的进步，3D打印技术逐渐成为时下最热门的一个话题，并广泛利用在社会各个领域。比如模具制造，主要用于工业产品中，大大节省了产品研发成本和生产的周期。但是目前由于受到材料的限制，3D打印技术还没有大面积的普及。将3D打印技术引用在模具教学中，能够便于学生的理解和记忆，将枯燥的理论课堂与实际产品进行有效地结合，激发了学生学习的兴趣，大大提高教学效率。
一、3D打印机打印原理
3D打印机又被称为三维打印机，是一种快速成型技术。它将数字模型文件作为打印的基础，通^特殊的粉末状金属、蜡材、塑料等可黏合的材料，通过打印机将一层层的黏合材料打造成一个三维的实体物品。3D打印技术的原理，是通过计算机将数据信息和原材放入到打印机中，打印机按照设置的程序一层层地将产品打印出来。
二、桌面3D打印技术在模具教学中的实践应用
桌面3D打印机的价格比较便宜，工艺简单，材料选择比较多，尺度精度好，易于装配，能够快速构建中空和瓶状零件，比较适合模具教学。
1.桌面3D打印技术在课堂教学中的应用
3D打印技术归根到底是虚拟现实技术的延伸。它拓展了人类的知觉和感觉，促进了人类思维的发展，将3D打印技术与课堂教学融合在一起，能够刺激学生的感官，从而激发学生学习的兴趣，提高教学效果。随着3D技术的发展，目前3D打印技术已经比较成熟，将3D打印技术引入到模具教学中来，能够在教学活动中，现场打印一些模具的模型，让学生更加直观地了解模具知识和技术，从而优化教学效果。
2.桌面3D打印技术在课程设计方面的应用
模具设计课程一般需要一个到两个星期。教师让学生利用所学的软件，进行绘制模具图形。教师对学生的设计图形进行指导。如果学生的模具设计尺寸、大小等信息不符合实际要求，教师会给予学生一些指点并要求学生做出相应的修改，从而帮助学生加深对课堂知识的理解。在3D打印技术应用在模具设计课程中，学生设计作品完成以后，可以通过3D打印机将自己设计的作品打印出来，既可以提高学生学习的兴趣，又能提高学生的动手能力。在打印的过程中，学生很容易发现自己设计图纸存在的问题，从而进行修改和调整，进一步提高设计水平。目前，国内华南理工大学、华中科技大学等高校将3D打印技术应用在模具方面已经取得了一定的进展。比如华中科技大学成立了材料形成与模具技术国家重点实验室，并建立了3D打印材料性能和精度控制方法，形成了一套比较完整的技术体系。
3.桌面3D打印技术应用在实践环节
模具是一门实践性和应用性很强的专业。学生不仅要掌握模具设计、制造，还有模具的安装、维护和管理。很多高职院校由于受到资金与办学条件的限制，无法大量购买设备。而桌面3D打印机的成本比较低，可以打印一些体积比较小的模型，也方便教师在课堂上进行演示，然后让学生进行操作，能大大提高学生的动手能力。
三、小结
随着3D打印技术的发展，未来3D打印机的成本会逐步下降，3D打印机将会得到进一步的普及和应用。所以，教学也要与时俱进，让学生接触到新技术、新设备，培养学生的创新能力和实践能力，但是在教学中，也不能完全依赖3D打印技术，而是要将其与传统教学模式结合起来，切实优化教学效果。
参考文献：
[1]乔瑞丽，李海林.桌面3D打印技术在模具教学中的实践[J].模具制造，2015，15（1）.
[2]王娟，吴永和，段晔等.3D技术教育应用创新透视[J].现代远程教育研究，2015（1）.
[3] 张艳华.3D打印技术在模具设计教学中的实践与探索[J].教育教学论坛，2016（12）.
打印技术论文篇6
[关键词]3D打印；政策规范；图书馆服务
[中图分类号]G252[文献标志码]B[文章编号]1005-6041（2016）06-0057-04
作为第三次工业革命的代表性技术，3D打印技术目前已经步入了飞速发展的时代，3D打印技术被广泛应用于航天、建筑、医疗、军工、教学、科研、文化创意的多个领域，以3D打印技术为代表的快速成型技术被看作是引发新一轮工业革命的关键要素[1]。据计算机世界杂志报道，美国消费者技术协会（CTA）与联合包裹速递服务公司（UPS）近日联合名为《3D打印：工业生产下一场革命》的报告，报告指出3D打印是个颠覆性市场，技术采用者将从使用3D打印技术制作原型到支持和简化生产，以实现新的制造效率，预计未来4年该市场的营收将增长2倍达到210亿美元[2]。3D打印技术凭借其“用户创作”的特点，在用户基于项目学习应用中独具潜力和吸引力，不仅能够大幅提升研究型实验室的效率和能力，更能通过定制化产品来满足多元的个体需求。由此可见，3D打印技术在推动教育变革、经济发展、工业革命方面具有巨大的发展潜能和良好的应用前景。在此背景下，如何推进3D打印服务成为包括图书馆在内的众多社会服务机构关注的重点内容。
1图书馆3D打印政策规范产生背景
自2011年起，美国图书馆界引入3D打印技术，随后越来越多的图书馆以开设创客空间、推动创客教育的途径开展3D打印服务。在2013年美国图书馆协会（American Library Association，ALA）仲冬年会上，3D打印成为业内最热门的话题，在ALA等众多专业机构的推进下，3D打印技术在美国图书馆日渐普及，仅2015年初，3DSystems公司与美国青少年图书馆服务协会就宣布向100多家图书馆和博物馆提供3D打印机。根据ALA与马里兰大学共同开展的一项调查显示，截至2015年年底，约有428所公共图书馆提供3D打印服务，且该数据仍持续快速增长[3]。随着越来越多的图书馆开展3D打印服务，该项服务也逐步成为图书馆的“标配内容”。在此背景下，如何协调服务过程中产生的问题、如何规范服务流程和质量、如何推动图书馆3D打印应用的标准化进程，成为图书馆人不得不思考的课题，于是有关图书馆3D打印服务的标准化管理、政策规范和指导文件等制定和出台被提上日程，ALA数次文件、报告以引导图书馆3D打印的有序发展。[JP]
2图书馆3D打印政策规范简介
技术是一把双刃剑，在3D打印技术与创客教育、教学变革、大规模制造结合的同时，也引发了诸如知识产权、产品安全、安全打印管理等问题。为促进图书馆3D打印服务的有序发展，ALA知识产权办公室（Office of Intellectual Freedom，OIF）与信息技术政策办公室（Office for Information Technology Policy，OITP）最早提出了图书馆3D打印服务的规范化管理概念。
（1）2014年9月，OITP、OIF联合图书馆联盟（United for Libraries，图书馆基金会、受托方、倡导者等利益相关方同盟，ALA分支机构）、公共图书馆协会（Public Library Association，PLA）共同《创客发展的进步――对3D打印及公共政策的介绍》（Progress in the Making：An Introduction to 3D Printing and Public Policy）报告，报告从“3D打印机是如何被用在图书馆”“我们能利用3D打印机做些什么”“3D打印涉及的法律内涵”“3D打印技术引发的其他问题”“蓝图规划：图书馆推动3D打印发展的立足点、最佳实践”“给图书馆专业人员的技巧提示”六个方面入手，向所有计划或已经开展3D打印服务的图书馆提供了一份入门规范化指南[4]。
（2）2015年1月，OITP再次Progress in the Making文件，副标题为“图书馆视角下的3D打印政策思索”（3D Printing Policy Considerations through the Library Lens）。比起前一文件的简单Q&A格式，该份文件更多是通过论文文献的形式深入剖析了在图书馆开展3D打印服务的必要性，3D打印技术沿革，3D打印技术对经济发展及正式非正式化学习的促进作用，3D打印与自由表达、知识资源、图书馆价值思辨以及由3D打印引发的知识产权、产品可靠性的深邃性思考及建议[5]。
（3）2016年5月，OITP第三次Progress in the Making系列文件――《图书馆员3D打印服务实践问题解答》（Librarians Practical 3D Printing Questions Answered），比起前两封文件，该文件更多意义上是图书馆3D打印服务的实用建议报告，报告就资源投入、运行机制、操作使用中的各明细事项，为图书馆3D打印服务给出实践层面的明确指导和建议[3]。上述政策规范产生于3D打印服务在美国图书馆界发展的不同阶段，反映了ALA政策引导的不同侧重面，从图书馆开展3D打印服务的必要性、服务前景及存在风险等理论性探讨发展为推动馆员全面了解3D打印并落实服务的应用性研究。
3基于政策规范的图书馆3D打印服务策略
31 [JP3]优化3D打印服务，提升用户数字素养及创新素养[JP]
将互联网和信息技术新成果转化为教育创新发展的动力，以信息化推动教育的创新发展是当前教育改革的必然趋势。3D打印创新教育作为创客教育的一种重要实现手段，为创新能力的培养提供了一个抓手，它可以让枯燥的理论变得生动起来，它是一种同时拥有视觉和触觉的学习方式，在通过自主的数字化模型设计和想象力发挥将创意变为现实的过程中，用户思维的缜密性和知识的连贯性将不断得到强化。图书馆3D打印服务应确立三个重点：1）立足用户接触、了解新科技、新理念的需求，为所有用户提供平等的接触前沿科技成果、掌握新的学习实践方法的机会，切实提升民众的科技素养和数字素养。2）聚焦人类教育和学习方式的演变和发展，利用3D打印技术开发设计参与式的学习项目，重塑创新教育模式，拓展创新学习空间，形成混合、多元的学习格局，实现正式学习方式和非正式学习方式之间的相互补充与密切互动，促进用户创新意识、创新精神和创新能力的培育。3）在社会上普及对3D打印技术内涵及外延的理解，内涵包括3D打印技术概念、特点，3D呙枰羌3D打印机软硬件使用方法，后处理模块等；外延包括3D打印所牵涉的社会性、经济性、技术性、法律性问题，如3D打印对经济发展、社会创新、创新教育的推动，3D打印所代表的技术发展新趋势及可应用的新领域，3D打印应遵循的政策规范、存在的政策风险以及如何合理规避这些潜在的政策、法律风险等。
32 参与共建3D打印公共政策，促进3D打印产业健康发展
公共政策是政府等公共组织管理社会公共事务的指导原则，决定着管理活动的方向和目标。2012年，致力于推动3D打印行业资源整合、标准建立以及国际间对话交流的中国3D打印技术产业联盟成立，同年，3D打印行业被纳入“国家高技术研究发展计划（863计划）、国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南”，成为国家重点支持科技领域[6]。这表明，3D打印已被提升至国家战略层面，国家必须对整个3D打印产业做出整体规划，制定标准化的行动路线及行业规范，规整未来3D打印产业发展方向和技术发展方向。产业发展的多元化及复杂性使得3D打印行业标准在一些发达国家（如欧盟3D打印标准化路线图）已经被分成了不同类别，如设计、特殊工业需要、制造部件的质量、安全性规章制度和教育。由此可见，3D打印公共政策制定和标准化的发展不仅需要国家政府部门的领导和指引，更需要各行业群策群力，发挥标准化建设中的集合效应。作为促进社区经济文化发展及协助社会可持续目标实现的高效合作伙伴，图书馆应从“参与制定3D打印公共政策和标准，促进3D打印产业健康发展”的更高层面规划和设计自身的服务，包括：1）积极探索创新教育领域3D打印资源的有效整合模式，通过推动发展3D打印行业间的合作关系以及3D打印用户间的对话与协作，全面提升和巩固图书馆在3D打印创新教育应用领域的地位和作用；2）发挥3D打印教育应用领域内的行业智库作用，研究和探讨发展过程中遇到的热点和难点问题；3）组织制定图书馆界3D打印使用标准，为国家3D打印教育、安全性规章制度的标准化发展建言献策，维护行业整体利益。
33 强化馆员政策培训，规范图书馆3D打印服务体系
由于3D打印技术固有的内在风险，图书馆提供3D打印服务必须考虑如何将存在的政策风险和法律风险降低在可控范围内，如何建立利用3D打印服务促进人类表达自由、智识自由与保护知识产权、限制危险品的设计与制造、维护人类伦理规范之间的平衡[7]。这就要求图书馆员不仅能够掌握3D建模与3D打印的知识和技能，具备3D打印技术应用能力，教授用户简单的三维模型制作、三维扫描仪逆向造型、3D打印设备操作，以及开展日常的设备维护及管理，更重要的是能够在掌握3D打印技术内在风险和相关法律规范基础上，科学引导用户的创意表达。对国内图书馆而言，3D打印服务是一项新兴而具有挑战性的工作，为使以3D打印技术为依托的创客教育得到有益开展，图书馆界应整合社区3D打印资源，建立示范型服务网点，提供馆员培训，协助各馆构建规范完善的3D打印服务体系。首先，图书馆3D打印服务体系是功能完备的创意孵化体系，以馆藏文献、3D打印数字技术、创新工具、知识化服务为支撑，激发读者智慧，营造创新氛围，实现创新灵感与设计的对接，营造一个学习交流、信息共享的复合型新空间，为创新者提供孵化空间，让创新更容易[8]；其次，图书馆3D打印服务体系是与国际政策、标准相接轨，制度完善、规范明晰的服务体系，这些制度包括对3D打印使用范围的严格限制、对3D打印图纸设计者知识产权的保护等；再次，图书馆3D打印服务体系是多层次的创新人才支撑体系，通过建立与政府机构、科研院校、商业机构的合作关系，强化馆员培训力度，从而奠定3D打印社区培育基地的技术支撑和发展基础；最后，图书馆3D打印服务体系是一种可持续的发展体系，这种可持续性体现在经济、技术、社会价值的不同层面。以经济性为例，由于3D打印成本高昂，图书馆不仅需要考虑如何提升打印成功率，更重要的是实行一套可持续的运作模式，建立材料收费制或会员制，拓展3D打印服务融资渠道。
34 细化3D打印实践服务指南，提升图书馆3D打印服务成效
ALA图书馆3D打印服务实用建议报告在一定程度上充当了图书馆3D打印服务SOP（Standard Operation Procedure，标准作业流程）的角色。所谓标准作业流程，是指将某一服务的标准操作步骤和要求以统一的格式描述出来，用以指导和规范日常的工作。其具有三项特征：一是以不断的实践总结为形成基础；二是最优化的操作流程设计，即最佳实践模型；三是细化、量化和优化的相关操作步骤。为了提升图书馆3D打印服务的效率和效果，制定细化、优化甚至量化的打印实践指南是必要的。首先，实践指南能够将图书馆开展3D打印服务长期以来积累的技术、经验以标准化的形式记录下来，无论是在馆员入职培训，还是在用户入馆培训中都可以得到有效利用，帮助3D打印技术使用者快速掌握较为合理的操作技术；其次，根据实践指南，馆员和用户可以反思、追查在3D打印过程中发生故障、导致打印失败的原因，提升打印成功率；最后，实践指南可以帮助实现图书馆3D打印服务的规范化和流程的标准化，是图书馆最有效的服务管理工具和技术数据之一。图书馆3D打印实践服务指南的制定应遵循以下原则：1）全面性原则，实践指南应涵盖3D打印所涉及图书馆内部的各项资源投入及相关岗位，针对业务处理过程形成控制点，落实到服务决策、执行、监督、反馈的各个环节；2）重点性原则，重点研究和探讨服务过程中遇到的热点和难点问题，首要解决服务关键控制点的存在问题；3）可持续原则，即根据变化发展的服务实践不断完善实践指南，始终保障实践指南的与时俱进与持续优化。
[参考文献]
[1]中国3D打印产业化的三国时代.[2016-05-19].http：∥.cn2016-0504content_8746072htm.
[2]3D打印前景如何来看看这份报告预测.[2016-05-19].http：∥.cn5825820127html.
[3]ALA.Progress in the Making：An Introduction to 3D Printing and Public Policy.[2016-05-18].http：∥.advocacyfilescontentadvlegpphometip-3d_printing_tipsheet_version_9_Final.pdf.
[4]Charlie Wapner.3D Printing Policy Considerations through the Library Lens.[2016-05-18].http：∥.advocacyfilescontentadvlegpppubperspectives-3D_Library_Policy-ALA_OITP_Perspectives-2015Jan06pdf.
[5]Charlie Wapner.Progress in the Making：An Introduction to 3D Printing and Public Policy.[2016-05-16].http：∥.advocacyfilescontentALA_3D_Printing_Q_A_Final.pdf.
[6]国家高技术研究发展计划（863计划）、国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南.[2016-05-19].http：∥tztg201304t20130416_100884htm.
[7]刘步青.3D打印技g的内在风险与政策法律规范[J].科学经济社会，2013（2）：130―34.
打印技术论文篇7
[关键词]3D打印；学习技术；教育创新；教学资源
[中图分类号]G434 [文献标识码]A [文章编号]1672-0008（2013）04-0029-07
一、引言
3D打印（3D printing，又称三维打印）是一种快速成形技术，它以数字化模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式构造物体。由于其在制造工艺方面的创新，被认为是“第三次工业革命的重要生产工具”。3D打印技术早在20世纪90年代中期就已出现，但由于价格昂贵。技术不成熟，早期并没有得到推广普及。经过20多年的发展，该技术已更加娴熟、精确，且价格有所降低。目前，3D打印技术已经应用到许多学科领域，工程师和工业设计师利用3D打印将设计方案转换为原型并测试：外科医生使用3D打印制作器官模型以协助策划复杂的手术方案：考古学家和博物馆的技师利用3D打印制作珍贵文物的复制品，并在此基础上开展研究，这样的创新应用正不断进入大众的视野。
该技术的普及也引起了教育工作者的关注。《地平线报告》是美国新媒体联盟与美国高校教育信息化协会合作的教育领域最有普及潜力的新技术报告。2013年版的《地平线报告》首次将3D打印的教育应用列入了“待普及”的新技术清单，并对3D打印作了较为详细的介绍，报告的编纂者认为，该技术将会在4-5年内普及。鉴于该项技术在教育方面的创新潜力和广泛应用的前景，本文将从文献分析入手介绍3D打印的原理和来龙去脉、教育应用情况和基本模式。并结合实际案例对其创新之处进行详细分析，总结出3D打印在教学中的角色以及应用模式。
二、3D打印技术的原理和发展现状
（一）3D打印机的原理
对于大多数人来说，提到“打印”，首先想到的是能打印文稿或照片等平面内容的普通打印机，事实上二维的喷墨打印技术和某些类型的3D打印在技术上确实比较接近。3D打印使用特制的设备将材料一层层地喷涂或熔结到三维空间中。最后形成所需的对象。所用设备即3D打印机（如图1所示）。3D打印机的精确度相当高，即便是低档廉价的型号，也可以打印出模型中的大量细节，而且它比起铸造、冲压、蚀刻等传统方法能更快速地创建原型，特别是传统方法难以制作的特殊结构模型。一般来说，通过3D打印获得一件物品需要经历建模、分层、打印和后期处理四个主要阶段，具体流程如图2所示。
1.三维建模
通过goSCAN之类的专业3D扫描仪或是Kinect之类的DIY扫描设备获取对象的三维数据，并且以数字化方式生成三维模型。也可以使用Blender、SketchUp、AutoCAD等三维建模软件从零开始建立三维数字化模型，或是直接使用其他人已做好的3D模型。
2.分层切割
由于描述方式的差异，3D打印机并不能直接操作3D模型。当3D模型输入到电脑中以后，需要通过打印机配备的专业软件来进一步处理。即将模型切分成一层层的薄片，每个薄片的厚度由喷涂材料的属性和打印机的规格决定。
3.打印喷涂
由打印机将打印耗材逐层喷涂或熔结到三维空间中，根据工作原理的不同，有多种实现方式。比较流行的做法是先喷一层胶水，然后在上面撒一层粉末。如此反复：或是通过高能激光融化合金材料，一层一层地熔结成模型。整个过程根据模型大小、复杂程度、打印材质和工艺耗时几分钟到数天不等。
4.后期处理
模型打印完成后一般都会有毛刺或是粗糙的截面。这时需要对模型进行后期加工，如固化处理、剥离、修整、上色等等，才能最终完成所需要的模型的制作。
目前，3D打印领域在具体实现打印的关键技术方面处于百花齐放的状态，各种技术相互竞争，它们之间的差异主要体现在打印机分层创建部件和应用材料方式上。例如，选择性激光烧结技术（SLS）和混合沉积建模技术（FDM）可以归为一类，它们是利用熔点较低的可塑性材料作为打印的“墨水”，通过热熔的方法来制造物品的：还有一类打印技术是直接用液体材料作为打印耗材，包括立体平板印刷技术（SLA）和分层实体制造技术（LOM）。通过光敏等方法使材料固化。以上的这些技术各自都有优势和不足，其适用领域有所不同，在实际应用中应该综合考虑打印的速度、成本、打印机价格等因素选择合适的解决方案。
（二）3D打印的发展现状
第一台商用的3D打印机出现在1986年，但3D打印技术的真正确立是以美国麻省理工大学的Scans E.M.和CimaM.J.等人于1991年申报的关于三维打印专利为标志的。目前，在3D打印领域比较著名的公司有3D System、Z-Corpo，ration、Object Geometries等。
经历十多年的探索和发展后，3D打印无论在技术、造价，还是应用领域方面都有了长足的进步。在打印技术方面，目前，主流打印机能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi分辨率的打印精度，较先进的产品已经具备每小时1英寸以上的垂直打印速率，并可实现24位色彩的彩色打印。用于打印的材料涵盖从石料、金属到目前占主流地位的高分子材料，甚至是面粉、蛋白粉等食品原料。目前，已经开发出的可打印材料约为14类，可混搭出一百多种耗材。在造价方面，3D打印机的售价正在迅速降低，MakerBot公司新推出的低端打印机Replicator 2的售价已经下降到2199美元，高端的Replicator 2X也仅售2799美元，预计几年后家用型的3D打印机会降价到100美元以内。
3D打印的应用领域正在迅速扩张。在消费电子、航空和汽车制造等行业。3D打印可以以较低的成本和较高的效率生产小批量的定制部件，完成复杂而精细的造型。位于纽约的创意消费品公司Quirky支持设计师在线提交设计方案，通过3D打印制成实物，并通过电商网站销售，每年推出六十多种创新产品。在医疗领域，3D打印被用于制作人体器官的替换材料。2013年初，欧洲的医生和工程师利用3D打印定制出一个人造下颚以替换病人的受损骨骼。成功地使病人得以康复。同时，德国的研究人员正在采用3D打印技术制造具有生物相容性的人造血管。在建筑领域，意大利发明家恩里科·迪尼发明了一台可以用沙子直接打印立体建筑的巨型3D打印机。此外，全球第一家3D打印照相馆也于2013年初在日本开业，用户经过拍照、建模、打印三个阶段，就可以为自己制作一个三维头像。
自上世纪90年代起，我国的科研机构也已经开始研发自主知识产权的3D打印机，清华大学、北京航空航天大学、华中科技大学、西安交通大学等高校都取得了不俗成绩，基本与西方发达国家处于同一水平，研制出了多种类型的3D打印装备和材料旧。其中，北京航空航天大学率先研发出飞机钛合金大型复杂整体构件激光成型技术，这是国际上3D打印领域内的重大突破。华中科技大学研发的大型3D打印机，可通过激光将原材料制造成复杂的工业零部件或生活用品。2012年底，工信部宣布加强顶层设计和统筹规划，以推动3D打印产业化，并组织制定发展路线和中长期发展战略，完善3D打印的技术规范与标准。
三、3D打印的教育应用
（一）在各学科教学中的创新应用
3D打印也为教育行业打开了一扇新窗口，一些教育机构和组织正在研究、探索如何将该技术应用到教学和学习中。学生不仅可以享受到这种最新潮技术辅助教学的便利以及各种创新用法。还可以此作为促进他们学习设计技能的推动力。更会对他们的技术素养和未来的职业发展产生深远的影响。以下是目前3D打印的一些典型的教学应用情况：
玛丽·华盛顿大学的教师在2012年的设计入门课程中使用3D打印机作为学习环境。由学生扫描实物或自己设计出物品。打印出原型。并在此基础上试验和改进。在FullSail大学，学生们使用该技术制作3D漫画人物。他们利用三维软件设计人偶并打印出塑料模型。美国弗吉尼亚大学的学生通过3D打印技术制造出一架模型飞机并成功试飞，飞机的所有零部件都是通过3D打印制造的。美国国家科学基金会（NSF）的数字图书馆项目提供了很多3D动物和器官结构模型，包括无脊椎和脊椎生物，很多是已灭绝生物。该项目的参与者正在扫描并打印复制古人类化石。哈佛大学博物馆的研究人员也在利用计算机为收集到的残缺古代器具、化石等建立模型，然后用3D打印出复制品。
根据对美国TeachThoughLcom网站、2013年版《地平线报告》等文献以及其他一些资料和案例的整理和筛选，笔者一共搜集了数十个在不同学科领域内使用3D打印机辅助教学的例子，详见表1。
（二）典型案例分析
正如上文所述，3D打印在教学方面的探索性应用已经展开。作为一种通用的技术，它可以应用到大部分的学科中去，涵盖正式学习、非正式学习和培训等类型的教育，尤其适用于设计、工程相关领域或是需要快速制作模型的领域。下面，我们借助三个案例详细分析3D打印技术在教学过程中的创造性应用。
1.“明尼苏达星站”项目
明尼苏达星站（STARBASE Minnesota）是一个由美国国防部资助的、旨在培养学生的科学、数学和技术兴趣的非营利教育项目。该项目始于1993年，主要教授航天主题的短期课程。提供了丰富的技术环境，鼓励学生自信地发展自己的技能和能力。
项目的主要活动是让学生以工程师的身份参与，为探索火星的模拟任务设计和建造模型火箭。该项目自启动以来，不断在学习活动中引进新的技术和设备，以构造丰富逼真的探究学习环境。为了让学生能够更真实地体验工程师的工作，该项目引入了3D打印机。在掌握关于火箭的基础知识以后，学生会花一个星期左右的时间学习如何在计算机上设计火箭模型，然后通过3D打印制作出火箭模型的组件，以测试不同的火箭设计（见图3）。模型火箭完成后，学生还要试飞并收集相关数据，将火箭的飞行路线在谷歌地图中标注出来。此后，他们会尝试分析结果，并与负责项目指导的工程师讨论设计方案对飞行路径的影响。整个学习活动的流程如图4所示。
3D打印在构建学习火箭设计知识的探究情境方面发挥了很大的作用，具体表现在以下两个方面：
（1）提供了模型快速生成能力。原来的活动设计方案中，由于成本和技术问题，学生仅在电脑上完成设计方案，不制作模型。配备3D打印机以后，学生的设计能够得以实现，并增加了测试和试飞环节，这是原来的课程无法做到的。
（2）营造真实的问题情境。激发学生兴趣。通过火箭模型的飞行测试，学生们会将自己的设计与测试结果建立联系。这将会影响学生们以后的学习和他们对工程设计的兴趣。在未来的教育中。这类情境对认知的影响会越来越明显。
3D打印机在本项目中的应用得到了师生们的一致好评，辅导教师克里斯蒂娜·约翰逊认为，“利用3D打印机，学生们可以真正地测试他们所设计的火箭，即使是枯燥的数学知识的学习，也成为了一个让他们兴奋的过程。明尼苏达星站项目每周最多可以培养115名学生，学生们试飞火箭时的表情无一不让我感到兴奋和骄傲。不论是对于我们还是对于学生们来说，这都是一个真正意义上的成就。3D打印机对于这项计划的成功发挥了重要的作用。”
2.人物动作模型制作案例
北卡罗莱纳州立大学是一所充满创新和协作氛围的公立大学。在该校的工业设计系。教师关注通过设计与技术解决从交通到医疗各个领域的设计问题，他们教导学生在现实生活中利用可视化软件和快速成形技术。创造性、切实地解决各种设计问题。
助理教授Spellcer Barnes在面向本科和研究生的“数字产品建模高级课程”中，提出了一个具有挑战性的任务，要求学生利用3D建模软件和3D打印机设计人物动作。其目的是向学生展示如何综合利用各项技术的组合完成具有挑战性的设计任务。包括创造性地使用3D打印机高效地完成任务。首先，学生需要从电影、卡通或漫画中选取一个人物角色，或者创建一个原创角色。在建立模型之前，需要对角色作概念设计并绘制参考草图（见图5和图6）。
由于有大量的细节需要建模，这个模型可能会很大。将模型转化成可打印的格式后发送到3D打印机，再打印成模型实物。最后，学生交流、展示自己打印的人物动作模型，进行学生互评和教师评价。3D打印在人物模型的制作过程中发挥了很大的作用，具体表现在以下两个方面：
（1）作为有效的教学和评估辅助手段。3D打印机在本项目中的使用节约了模型制作时间，不具备模型制作技能的学生也能制作出精美的模型。而且，3D打印促进了评估活动的进行。Barnes教授认为，“利用3D打印机创建的模型，我可以很好地了解学生在建模进展中的问题，如学生的设计草案和表达理念是否清晰，或学生所设计人物模型的姿态和平衡性等。”
（2）促进学习者的创新活动。3D打印技术作为一种连接虚拟与真实世界的技术，不仅丰富了学习者的学习环境。而且促进了学习者的创新活动。综合利用3D打印机及其制造技术有助于营造优质的、多样化的创作环境，提供多种创新要素。另外，3D打印机可以实现将学习者的设计想法有效地可视化，更早地发现错误和不足，引导学习者走向创新驱动的设计过程。
3.“从数学到饰品”研究项目
3D打印技术可以将我们构想的虚拟物体转化成可穿戴、可展示的实体。意大利理论物理国际研究中心（ICTP）的Gaya Fior介绍了一个在数学教学中利用3D打印机辅助数学学习的例子。该案例利用网上的免费工具将数学中的等值曲面转化成三维模型，并打印出可用于课堂教学的实物或者很酷的装饰品。
将数学公式制作成三维模型主要有下面几个步骤：首先，需要一个能够在三维空间中对数学曲面建模的可视化软件，该案例中使用了免费的KRDSurf软件，这是一个支持参数方程和等值曲面的绘制工具，自带了五十多个范例。Gava Fior选择了pseudo-Duplin等值曲面为数据源，这个模型不仅看起来比较有趣，还能获得较好的3D打印效果。确定模型对象后，还要调整好模型的分辨率，将生成的三维模型导出为OBJ格式文件。接下来需要对三维模型进行打印前的加工。使用Neffabb Basic软件检测并修复模型中的网格错误，再将其转化成3D打印软件最常用的STL格式。然后使用Ultimaker公司开发的Cura软件。将三维模型大小调整为适合打印的尺寸。由于大部分数学等值曲面都有弧形的底部和内凹的空缺部分，这里需要放置一个支架来保证模型在打印过程中不会坍塌。最后将文件发送到打印服务，并利用不同的材料（如金属或陶瓷）将文件打印出来。
3D打印的使用淡化了学科间的界限，不仅可以将数学模型以立体的、可视化的形式呈现出来，让学习者获得更为直观的感受。3D打印还可以为枯燥的数学知识增添趣味性和实用性，将数字化和时尚相结合。通过技术手段，可以使得数学与艺术并驾齐驱，通过数学模型去构造和实现艺术设计。令人惊奇的是，一些数学曲面的形状和特性本来就特别适合于珠宝。例如，如图7所示，实例不需要添加任何种类的挂环就可以作为吊挂的装饰物。
四、3D打印的用途、模式及创新
（一）在学习环境中扮演的角色
3D打印直到最近两年才在学校中有了初步的应用，但大都还处于前期探索阶段，并未真正投入日常教学。根据其在学习环境和学习活动中所处的地位不同，笔者认为，目前3D打印在教育实践中主要扮演了以下三种角色：
1.作为教学目标和学习内容
此时即要教会学生如何设计、如何建模、如何使用3D打印机。3D打印是集光、机、电、计算机、数控及新材料于一体的先进制造技术，被称为“引领第三次工业革命的制造技术”。我国已经制定了相应的发展策略，旨在促进信息产业和工业的深度融合。制造企业的数字化、信息化改造，需要大量熟悉先进制造技术的操作人员。随着国家大力发展3D打印技术的各项措施和政策的出台，未来人力资源市场会需要大量掌握3D打印技术的各级人才。这必将提供巨大的就业和创业机会。目前，已有一些职业院校开始开发此类专业和课程。2013年秋季。青岛市中等职业教育招生计划中，青岛电子学校新增了“3D打印技术”这个专业。
2.作为教学工具或学习工具，起到“效能工具”的作用
利用3D打印制作教学用具。或是把它作为快速实现工具，是目前3D打印在教学中最主要的用途。国内的一些高校已经为工业设计专业的实验室配备了3D打印机，学生在设计室内就可以把自己的设计转化成为作品，随时调整和改进。例如，有的学生正是得益于此，以3D打印机制作的作品参加了广东省“省长”杯工业设计大赛，并取得了不错的成绩。
3.作为教学环境，起到“认知工具”的作用
针对需要制作模型的课程，3D打印可以作为小组协作探究环境的一部分。承担对创意和技术方案进行快速验证的任务，促进学生创造力的培养和社会性认知。例如，Intel未来教育展示中有这么一个案例：某小学的物理课上讨论力学问题。学习小组设计了各种桥梁模型构造的方案，并将设计打印成实物，检验设计的承压能力。这就是一个将3D打印机作为探究学习环境的典型示例。
（二）在教学中的应用模式
3D打印在知识和技能、理论和现实之间架起了桥梁，丰富了学生的学习体验。总结3D打印在教学中的应用。主要有以下三种模式（见图8），其核心是3D打印的快速生成能力促成了数字化设计的实物化：
1.用于制作增强型的立体教具、学具
可视化教具对提高教学的效率和效果有显著的促进作用。原来的教学场景下，教师多使用语言和图片描述教学内容，形象直观的立体教具较少配备，或是无法定制。3D打印提供了更多的创造空间，教师可以自行制作某些教具，并在课堂上展示。学生也可以观察、触摸和组装这些教具，这种方式显然要比原来的教学效果更好。而且。由于多数教师都缺乏制作教具或设计教具的能力。有了3D打印机以后，只要公布设计文件，这些模型也可以在教师甚至是学生之间分享，充分发挥它的作用。
2.用于辅助学生进行设计创新
工程类或建筑类项目的学生可以使用3D打印完成快速原型。通过电脑直接将设计打印成微缩模型来构造设计方案，而不用花很多时间手工制作。通过这些快速原型，在设计初期就可以发现问题和不足，并且修正设计中的缺陷，教师也能及时给予指导和帮助。设计类专业的学生同样也可以利用3D打印技术快速实现他们的设计方案，并且到生活中进行检验和试用，把课堂上获得的技能和创造性构想应用到现实生活中。
3.用于强化课堂交互活动和协作学习
3D打印技术可为课堂交互活动提供更多的创造空间，使得课堂上的教学互动仅受教师和学生的想象力限制。例如，在物理课上。教师可以使用3D打印机制作齿轮组等机械部件，并提出问题，让学生分组自己设计其它部件并用3D打印机实现设计，完成整个力学实验。这类交互活动中学生处于教学活动的中心。以平等方式与教师互动：教学设计强调学生的主动学习，强调对学习主题的深层理解：教师扮演咨询者、辅导者和学习动机激发者的角色。这些开放式的交互活动不仅有趣，而且能够培养学生的合作精神和协作能力。
（三）对教与学的创新
根据上文对3D打印教育应用的模式和应用的领域分析，我们可以看出。这项新兴的学习技术在教与学方面有诸多的创新之处，主要表现在教学内容、教学模式和学习体验三个方面：
1.3D打印的应用有助于创造新颖的教学内容
国内外的一些应用3D打印的教育实验设计了很多新课程设计，这些课程常常涉及电子、计算机、设计等多学科内容的整合。例如，上文案例1中的明尼苏达星站项目就涉及空气动力学、材料学、设计等方面的知识，而3D打印为这些知识的整合提供了机会。此外，3D打印的应用也有助于推动STEM教育。STEM是包含科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）的综合素养，强调学生的设计能力、批判性思维和问题解决能力。它是知识经济时代的人才培养目标之一。STEM教育有别于传统教育体系中学科界限分明的做法，着重于培养青少年的工程师精神，3D打印的应用使得很多以往难以实现的“动手做”类型的课程设计成为可能，激发了学生投身于技术和工程领域的热情。
2.3D打印应用在教学中，可改善教学方法
在大部分的3D打印课程案例中，3D打印技术的本身并不是课程的重点。这类课程采用项目的形式，其主要目标是将抽象的概念变成有趣问题的解决，进而帮助教师和学生掌握抽象概念。如在《3D打印：从想象到现实》一书中提到的“边做边学”课程设计了一个制作风力发电机的项目，将物理学、电子技术的一些抽象概念和动手制作巧妙地结合起来，让学生自然而然地学会和应用这些基础知识。此外，3D打印可用来制作定制化的教具和学具。案例3中提到的数学曲线模型将抽象的数学方程转化为可观察、可触摸的实体模型，让学生切身体验，为教师讲解该内容提供了一种更直观的方法，有学者称之为“触觉教学”。
3.3D打印应用在学习中，可营造更愉快的学习体验
3D打印的核心应用在于它能够帮助使用者将数字化的设计快速变成实物。上文提到的触觉教育中，独特的实物模型给学生提供了切身感受，并且可以操作模型互动。从另一个角度对事物增进了了解，能够帮助他们愉快地记忆，避免遗忘。还有，对于需要动手设计和制作的课程来说。3D打印可以帮助学生加速设计的过程，学生可以在设计的早期就通过原型化排除错误的设计。例如，以前力学课程实验中学生要想建造一个桥梁的模型，必须花费大量的时间用牙签和胶水制作，而现在交给3D打印机很快就能完成。这样，学生能更快、更安全地发现错误，找到解决方案。而帮助他们避免因为浪费时间在无用工作上，或是项目失败带来的挫败感。
五、述评与总结
3D打印是近年来迅速推广的快速生成技术，它在各个行业中应用得越来越广泛，由此也引起了行业内部的创新实践。本文对3D打印技术的概况、原理和教育应用情况进行了介绍，较为详细地分析了其在教育中的应用模式和经典案例。总的来说，3D打印有利于学习过程和学习活动的开展，其优势之处在于帮助创设丰富的学习情境：有利于学生将知识和实践相结合。此外，它能够解决教育机构的一些健康和安全问题。譬如，随着三维打印的应用，制作出原型或单个产品很容易，而且清洁、绿色，而学生可以较少接触刀锯、车床等容易造成意外人身伤害的机械，保证了一个安全的工作环境。
当前3D打印仅仅是试水教育行业，国内仅有少数高校和沿海发达地区的个别中小学配备了3D打印机，而且大多处于“可有可无”的水平，未达到在教学活动中创新应用的层面。在教育机构中。特别是国内的学校中推广和普及仍面临着很大的挑战。首先，软硬件环境配备代价高昂。无论3D打印机还是专业的三维建模软件价格都较高。同时3D扫描仪、三维模型的素材库等配套环境也有所缺失。而且入门级的3D打印机的工作效率很低，一个不太复杂的小物体都要数个小时才能打印出来。需要同时配备多台3D打印机才能满足一个30人小教学班的一次教学活动需要。其次，用好3D打印机需要对课程重新设计和再造，原有的学科课程很少涉及动手制作和多学科内容的整合。因此，除了打印教具以外，目前，3D打印机大多应用在创新性的课程或是课外学习活动中，难以引起常规课程教学的变革。再次，在课堂中应用3D打印机对教师和学生的信息素养要求较高，较强的动手能力和基本的工程素养是用好它的核心能力之一。这就首先需要对教师进行培训，既要在使用设备的技能上，更要在创新意识和学习活动设计能力上提升教师的水平。
教育行业是未来3D打印推广应用的重要市场，打印机厂商已经意识到其在教育应用中存在的诸多问题。3D打印厂商针对其在教育行业也提供了一系列的整体解决方案，涵盖教学资源、教学案例、技术服务、立体模型库等。2012年底，Stratasys公司了一款专门面向高等教育机构的3D打印机学术包——Olbiet30 Scholar。这款学术包是从硬件到软件再到耗材的完整解决方案，将为教育机构提供完善的快速成型模具和制造体验，帮助非专业人士降低3D打印的使用门槛。此外，Shapeways和iMaterizlize等一些创新技术公司提供了在线3D打印服务。用户可以在线提交模型文件，打印出来以后快递给用户。整个过程就如在线冲洗照片一样简单。还有一些公立的或慈善性质的创新实验室配备了3D打印机，可以对外提供打印服务。在3D模型的来源方面，有一些开源的模型库和转换工具可以免费使用，互联网上有海量的Google Sketch、3D max、AutoCAD格式的模型免费下载。用户可以下载后根据自己的需要修改，然后生成可打印的模型。
3D打印机从一种用于工业生产的制造机器，走进了家庭、企业、学校、厨房、医院，甚至时尚舞台。3D打印机和互联网、微电路、材料和生物技术相结合将引发技术和社会的革新，最终的结果是科学技术和创新呈现爆发式的变革。不久的将来，3D打印技术也会像电脑、打印机和互联网一样进入我们的学校和家庭。教育工作者不能，也不应错过使用这项新技术的机会。虽然3D打印机的普及还面临着很多困难，但随着技术的不断进步，很多我们现在担心的问题都会迎刃而解。让我们在实践中探索这种新兴学习技术，借此推动教学模式和教学活动的创新。
[作者简介]
李青，博士，北京邮电大学副教授，硕士生导师，主要研究方向为远程教育、数字化学习环境、移动学习等；王青，北京邮电大学教育技术专业硕士研究生，主要研究方向为数字化学习环境设计。
打印技术论文篇8
[关键词] 文件检验技术防伪打假
伪造、假冒类违法犯罪活动自古就有，是商品市场竞争中的必然现象，只要有市场经济，有利益主体间的差别，假冒活动就难以避免。当今世界各国的商品市场，没有不受假冒伪劣产品冲击的。伪造和假冒与艾滋病、贩毒和吸毒、环境污染已并列为世界四大公害。在全世界，伪造与假冒类违法犯罪活动，几乎与科学技术的进步、金融贸易的发展同步进行。据报导，世界上年假冒产品总值估算超过2500亿美元。联合国曾经公布的一项市场调查显示：各国冒牌商品交易占世界贸易总额的5％，是仅次于走私贩毒的第二大国际社会公害。特别是最近几年，全球经济一体化、国际贸易迅猛发展，为假冒产品的销售提供了机会，假冒商品的贸易额，几乎增加了15％以上。有些伪造、仿冒者组成犯罪团伙，甚至有国际背景，他们动用高科技手段制做赝品、防伪标识，以及防伪包装物，打入市场，扰乱金融，谋取暴利，玷污名牌、扼杀创新、吓退投资商，危害国家和民众的利益，甚至危害消费者的健康和生命。
“打假”，顾名思义就是打击假的东西。对质量技术监督部门来说，依法打击制、售假冒伪劣商品的行为就是打假。在1992年6月10日国务院经济贸易办公室、国家技术监督局、国家工商局联合召开的，部署在全国开展严厉打击生产和经销假冒伪劣商品犯罪行为的电话会议上，时任国务院经贸办公室副主任的王忠禹说，假冒伪劣商品屡禁不止，已成为社会的一大公害。 “打假”这个词语，就是从这次会议之后，开始出现在各种媒介上，并广为传播的。
为保护国家的利益，维护企事业单位的合法权益，以及广大消费者的切身利益，近年来全国人大和国务院先后颁布了《产品质量法》、《反不正当竞争法》、《消费者权益保护法》等法律、法规，在打击伪造、假冒等违法犯罪活动中，发挥了作用。但是，只要有商品市场经济竞争，有利益的驱动，加之当前的法制还不健全、市场管理还不规范、到位，所以说，在相当长的时期内，制假贩假就只能是受到某种程度的遏制或相对的减少，而不可能彻底消灭。因此，防伪打假的任务将是长期的、艰巨的，甚至是相当复杂的。在长期的防伪打假实践中发现文件检验技术可以发挥其特殊功能，为防伪打假服务。
二、利用文件检验技术防伪
防伪技术是应用现代科学理论与技术开发研制的一类特殊的用于保护标的物的技术，它具有唯一性（独占性）、难以伪造性和能准确识别产品真伪的性质。防伪技术涉及的学科领域很多，例如光学、化学、物理学、电磁学、计算机技术、光谱技术、印刷技术、图文数码技术、包装技术等，属于一门交叉边缘学科。
随着市场经济和商品生产的日益发展，商标的印刷及商品的包装正向高档、精美、安全（具有防伪功能）方面发展，证件、证书、票据、证明等种类印刷品的防伪能力也有了较大的进步。防伪技术，如激光全息防伪技术、油墨防伪技术、综合纸张防伪技术、防伪不干胶材料、专用防伪软件平面设计、各种加密技术、定位烫印技术、数码防伪，以及雕刻凹版印刷等已广泛得到应用。由此可知防伪技术的对象主要就是运用各种印刷技术而生产出的产品，而这些产品就是文件检验的重要对象之一――印刷品。
文件检验技术是运用文件检验学的理论和技术方法，研究违法、犯罪案件中的文件物证，确定文件与案件事实、与当事人或嫌疑人的关系的一种技术侦查和司法鉴定手段。一般意义的“文件”通常指以纸张为载体的各种书面材料，包括公文、信函、契据和各种类型的文章及上传下达的各种文件等。但“文件检验”中的“文件”属刑事科学技术和司法鉴定范畴，它特指一切以文字、图形为其表现形式的各种书证、物证。文件上文字、图形、符号的载体不仅仅表现为纸张，还可能表现为载有文字、图形、符号、言语信息的其他物品。商品防伪标志如：大米包装袋上标注的“QS标志及号码”、某茶叶罐上标注的“中国地理产品保护专用标志”、某电器产品上标注的“中国名牌”等、某计量器具产品上标注的计量器具制造许可证号、某特种设备产品铭牌上标注的特种设备制造许可证号，等等。我们可以运用印刷文件检验的知识与方法对这些标志符号进行检验，确定其真伪，此时的包装袋、茶叶罐、该电器产品、计量器具、特种设备都将成为检验的对象。如果需检验的防伪标志中有手写字迹，可以进行笔迹检验识别其真伪；如果需检验的防伪标志是制版印刷的，可以对文件上的印刷加工特征及其变化规律，对文件的印制方法、印刷机具、印刷品的来源和印刷文件的真伪进行鉴别。上述过程实质就是文件检验的过程。因此，可以说防伪技术与文件检验技术有时有着共同的研究和检验对象。对可疑文件及时进行真伪鉴别，可以为揭露违法犯罪事实提供有力的证据。
关于“伪造”，目前在法律上还没有一个严格、明确的定义。一般从广义上去理解，伪造文件可以指一切不符合客观事实、不具有合法性的各种假造的文件。包括按真件复制的假文件、用真件变造成的假文件，以及凭空捏造出来的假文件等。但在文件检验的真伪鉴别这个领域里，若做出可疑文件是“伪造”的鉴定结论，必须具备如下条件:它和真实文件的式样基本一致，即按真本复制的。如果实际没有这种式样的文件，而是捏造、假冒某种文件，可以通过调查核实揭露这一欺诈行为，不能通过文件鉴定认定为伪造。
真件的式样或标准的惟一性，即只有此样式并具有相关特征的才是真实的文件，经检验发现可疑文件与样本不符，才能认定它是伪造的。如果真件的式样或标准并非惟一的，而我们又不能确认已经占有其各式样的真实样本时，只因其与某一种式样的样本不符，也不能断定其是伪造的。如不同版别的纸币、证件，同时使用的几枚印章，当我们只依其中一种样本进行检验，而结果又与可疑文件不符时，我们只能说可疑文件或印文与样本不是同版印刷或同一印章盖印。
三、利用文件检验技术打假
1.文件检验技术与打假的对象都应当属于“文件”的范畴
文件检验学涉及的“文件”不只是传统意义上的“文件”，而是特指文件检验的对象，它泛指一切以语言、文字、图形为其表现形式的各种书证、物证。从防伪打假的角度来看，它可以包括各种产品包装、商标、产品说明、产品合格证、营业执照、合同、发票、账簿，及涂改的产品保质期、质量认证书、生产许可证、商品条形码及其他商品标识，甚至包括假冒伪劣的书画作品。同时，也包括铭刻在金属、玻璃等固体上的产品标识、铭牌等等，具有较广泛的外延。因此，二者的对象都应当属于“文件”的范畴。
2.文件检验技术与打假的对象都属于执法过程中的物证、书证，具有共同的特性
书证、物证是诉讼法所规定的七大类证据之一。书证是以其记录的内容证明案件事实的材料，物证则是指以其外部结构、物质特性证明案件事实的物品或痕迹。这说明文件具有特定的法律意义。文件必须要与某起案件有关，并能为该案的侦破提供线索，最终要作为证据使用。如果与任何案件没有任何关系，不可能为侦查破案提供任何线索，不能作为证据使用，就不可能成为我们这里特定意义的文件。所以，我们这里的“文件”是可以直接起到证明案件事实的作用。只是文件检验的对象文件是刑事诉讼中的书证、物证，而打假所涉及的文件则是行政诉讼中的物证、书证，但二者均属于执法过程中的书证、物证。
刑事执法与行政执法二者也不是绝对对立的，在一定情况下二者是可以相去转化的，根据国务院第310号令《行政执法部门向司法机关移送打假案件的程序规定》就明确这种转化，即当在行政执法过程中发现行政相对人涉嫌刑事犯罪时必须将该案移送司法机关处理。如：在查处销售假冒伪劣违法行为时发现其销售金额达到或超过5万币，或者销售金额虽末达到5万元，而查获的货值达到15万元时，就必须向司法机关移送该案。这时，行政执法时假冒伪劣商品就变成了刑事执法中的文件书证、物证。反之，如果经查证属实的销售金额不足5万元人民币，或经物价部门估价查获的末销售商品货值不足15万元，则司法机关又可以将该案移送行政执法部门进行行政处罚，这时刑事执法中的文件书证、物证又转变为行政执法的物证、书证。
3.打假的过程应当就是文件检验的过程
打假是质量技术监督部门重要的职能之一，打假的过程是运用各种知识、识别方法及产品的各种标准、质量认证、许可要求和产品的个体特征对产品进行辨析、识别，进而依法对制、售过程中的假冒伪劣商品进行打击处理的过程。从这一过程来看打击处理是打假行政执法的最终结果，其辨假识假则是打假工作的基础，只有发现假冒伪劣商品，才能有打击处理的结果。辨假、识假的过程除对商品品质本身的检验外，主要而且也是稽查人员最常使用、首先使用的辨识方法就是针对产品的商标、标识、包装、铭牌、许可证、认证标志等进行识别的过程，即对文件检验学所称的“文件”进行初步检验的过程。或者明确的讲就是文件检验中的印刷文件检验的过程。
4.掌握文件检验知识是对打假人员知识结构的重要补充，打假辨伪的经验是对文件检验学的完善
长期以来，广大打假人员在日常打假工作中积累了丰富的对假冒伪劣商品识别的经验和能力。根据《质量法》的规定，无论从产品的包装、商标、质量、品质、功能等方面均能使假冒伪劣商品无处遁形。文件检验学通过对“文件”这一概念的介绍和文件检验的内容、方法及相关知识的讲述，使广大稽查人员能够在以后的日常稽查工作中把自己的经验上升为理论，再反过来指导自身的打假实践，从而增强在识别假冒伪劣产品过程中的科学性。同样，打假人员在长期的打假实践中积累的打假辨伪的丰富经验更是对文件检验学的完善。
综上所述，防伪、打假与文件检验之间既有各处独立的内容和方法，同时，相互之间又是密不可分的，紧密联系的，只是各自在不同的领域对相同的概念和法有着不同的表述而已。因此，打假人员掌握文件检验学的基本内容和检验方法是进行有效防伪、打假手段的一个重要补充。当然，当今世界只要有商品市场，有利益的驱动，假冒伪劣现象就不可避免，我们的努力只能使其受到遏制，令其难以生存并不断地受到打击，使其危害的范围和程度尽量缩小。由于在相当长的时期内不可能完全彻底的消灭假冒伪劣现象，所以说，防伪与伪造的斗争是长期的、艰巨的、复杂的。