3d打印技术范文
时间：2023-11-30 02:58:32
3d打印技术篇1
关键词：3D打印技术 简介 工作原理 优势 展望
3D打印技术以前主要用来制造一些比较小型的东西。时至今日，一些大型制造商已经开始准备将其用来制造更大的物件。一些3D打印设备的制造商认为，随着这种技术的成熟，将来一些汽车零部件的库存只需要保留电子文档，而无需制造出来存在仓库。一旦有需要，直接打印即可。
一、3D打印技术简介
3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造（AM，Additive Manufacturing）。作为一种综合性应用技术，3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分。
目前，3D打印技术主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些领域传统依赖的精细加工工艺。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外，在生物工程与医学、建筑、服装等领域，3D打印技术的引入也为创新开拓了广阔的空间。如2010年澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公司合作，尝试以活体细胞为“墨水”打印人体的组织和器官，是医学领域具有重大意义的创新。
二、3D打印机的工作原理
3D打印机的工作原理其实很简单，通俗地说，首先在电脑上设计一个完整的三维立体模型（也成为计算机辅设计），然后把胶体或粉末等“打印材料”装入打印机，再将打印机与电脑相连接，就可以通过电脑控制把“打印材料”和三维立体模型一层层地叠加，最终把计算机上的蓝图变成实物。这种通过连续的物理层创建出三维对象的3D打印技术是叠加式制造工序的一种形式，与传统的叠加式制造工序相比，其具有速度快、价格便宜等优点。
在Windows网络或工作站上运行的打印设备软件可以读取大部分的3D文件格式计算机辅助设计绘图数据。
这种软件的作用就是将数据传输至3D打印设备，从而控制印刷头的移动与材料输出。在3D打印设备工作时，塑性模型材料细丝与可溶性支撑材料将被加热至半液体状态，然后通过挤压头输出，精确地沉积成极其细微的分层。分层的厚度范围在0.005英寸至0.013英寸（即0.127毫米至0.33毫米），具体数值取决于打印设备性能。
印刷头只沿水平方向或垂直方向移动，模型与支撑材料将自低而上地构造，压盘根据实际情况上下移动。在构造模型时，有了支撑材料（图中褐色部分物件）的承托，模型的悬挂部分能够顺利完成材料沉积，此外，支撑材料还有助于构造结构复杂的模型，如嵌套结构，以及具有移动部件的多重组件。打印工作完成后，可以将模型置于水中，支撑材料将会自行溶解，如果需要，还可以为模型涂上颜料，或者进行其它处理。
三、使用3D打印技术，加快设计周期
一项产品停留在设计周期的时间越长，推向市场的时间也会越漫长，这意味着企业的潜在利润将会越来越少。某项调查表明，产品的上市时间是受访者最关心的日常问题。受访者同样表示，在17%的产品中，产品原型制作消耗相当长的时间，是缩短上市时间的最大障碍。
业界普遍认为产品应该更加快速地推向市场。随着缩短上市时间的重要性越来越大，在设计的概念阶段，企业不得不缩减决策时间，同时又必须确保所作决定的准确性。这些决定会影响大部分的成本因素，如材料选择、制造技术以及设计寿命。通过快速制作产品模型进行测试，加快设计迭代速度，3D打印技术可以优化设计流程，为企业最大化潜在利润。
例如为专业领域生产喷漆和纹理设备的Graco公司，该公司的工程师使用一台3D打印设备去测试各种喷漆枪和喷管组合，设计出最合理的喷流形式和试验出最精确的喷射量，而生产出的新型喷射纹理枪是由3D打印设备制作的ABS塑料功能原型。3D打印技术可以帮助减少产品开发时间，Graco公司估计减少的最大幅度可达75%。从一个绝妙的创意，到一项成功的产品，中间充满着重重困难。GregStevens和James Burley在他们经常被引用的新产品开发分析报告《3000个原始创意=1次商业成功》中指出，除了3000个原始创意，一项成功的创新还需要125个小规模计划，4项大型开发和 1.7个产品。在评估创意是否值得投放开发资源时，3D打印技术能够助企业一臂之力，缩短传统评估所需要用的时间，提高效率。
四、3D打印技术未来发展的主要趋势
随着智能制造的进一步发展成熟，新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用到制造领域，3D打印技术也将被推向更高的层面。未来，3D打印技术的发展将体现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势。
提升3D打印的速度、效率和精度，开拓并行打印、连续打印、大件打印、多材料打印的工艺方法，提高成品的表面质量、力学和物理性能，以实现直接面向产品的制造；开发更为多样的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及复合材料等，特别是金属材料直接成型技术有可能成为今后研究与应用的又一个热点；3D打印机的体积小型化、桌面化，成本更低廉，操作更简便，更加适应分布化生产、设计与制造一体化的需求以及家庭日常应用的需求；软件集成化，实现CAD/CAPP/RP的一体化，使设计软件和生产控制软件能够无缝对接，实现设计者直接联网控制的远程在线制造；拓展3D打印技术在生物医学、建筑、车辆、服装等更多行业领域的创造性应用。
3D打印技术提供了一种极具成本效益的方式去完成多次设计迭代，在关键的开发过程初始阶段，获取产品设计的即时反馈信息。对于产品设计几乎即时的修改，不仅有助于降低成本，而且能够加快产品上市时间。对于在设计流程中采用3D打印技术的企业来说，无疑增加了明显的竞争优势。
随着价格的下降，3D打印设备市场将会进一步扩大，尤其是在中小型企业和学校方面。3D打印设备耐用，打印快捷、准确，成本低廉等好处可以帮助企业缩短产品上市周期，增强企业竞争力。
参考文献：
[1]Gartner Inc，上海市科学学研究所.新兴技术的炒作周期曲线[R]2011.
[2]古丽萍.蓄势待发的3D打印机及其发展[J].数码印刷，2011，（10）.
[3]刘厚才，莫健华，刘海涛.三维打印快速成形技术及其应用[J].机械科学与技术，2008，（9）.
3d打印技术篇2
减少人力成本根据相关的研究显示，一些类似机和火电等行业使用一些重型的机械以及高端的精密机械装备进行工作，这些精密的仪器和设备等在制造的过程中都会使用到很多的材料，并且还需要经过特别复杂的工序。像是一些类似于切割焊接等的制造过程都需要花费大量的人力来完成工程，这对于工人的技术的要求也非常高，另外这也对于员工的人身安全影响极大，对企业来说是一种重要的资源消耗。但是，3D打印技术能够实现一些操作过程的无缝连接，实现无缝连接能够使得大数目的螺丝螺帽在生产过程中的大部分流程成为多余，3D打印技术还能够使得结构之间的的相对稳定性能和连接的强度得到大幅度的提升。跟传统的制造技术相比，3D打印的原理能够使用增加材料的方法来制造出更为复杂的形式的产品，这对于我国的制造业来说大有裨益。因此，3D打印技术能够对我国的制造业产生非常积极的影响，这其中的一个重要优势就是减少更多的人力成本。
二、增加创新机制
3D打印技术属于一种能够使用电脑来辅助技术来完成的一系列的数字性的切片，并且能够使用这些切片的相关信息来传送到打印机上面，之后再进行多层次的加工并且成形，简而言之就是把一些连续性的薄型的层面进行堆叠，一直到一个固态的物体能够成型。换而言之，3D打印技术和普通的打印机的相关工作原理非常相似，在和电脑进行连接之后，使用电脑进行控制将需要打印的材料来进行层层叠加，最后的环节是将计算机上面的蓝图变成为需要最后成型的实际物体。3D打印技术作为新兴技术的一个重要方面，它很可能能够从本质上改变很多的产品的生产的组织方式，更加吸引关注的是传统型的大规模产品生产的相关优势出现的削弱的情况，甚至是消失。这给中小企业特别是一些个体的企业的发展带来新的机遇，并且能够使用集中方式的生产规模来朝向分布式的生产方式前进。传统的制造业因为资金的问题使得一些创新项目很难顺利展开，严重阻碍制造业的发展。但是，目前很多中小企业可以使用3D打印技术来创新本企业的生产，为企业的发展创造新的机会。
三、缓解产能过剩
我国的传统制造业大部分都出现了产能过剩的问题，这些问题大部分都体现在钢铁等行业。这些行业的产能过剩问题在世界金融危机爆发之后尤为明显，并且还大范围地延伸到了汽车和机械等高科技的行业之中。在很长的一段时间内，我国的产能过剩问题还存在于一些整齐划一的生产企业上，这些产品生产出来都是一个样，长时间下来国内的需求很难消化这么多的产品，尽管在价格方面有很大的优势，但是在质量上并不能具备优势，出口的竞争优势丧失，产能过剩的问题又进一步体现出来。在3D打印技术出现之后，相关的产业负责人能够在打印技术的支持之下消费者根据自身的消费需求来量身定制属于自身的产品，这对于大多数的消费者来说具有很强的吸引力。这种量身定制的效果不但能够摸清市场的情况，还能够减少行业出现的产能过剩的问题，并且能够实现更加积极的销售效果，减少一些产品积压的情况出现。因此，3D打印技术对于我国制造业的影响还体现在缓解产能过剩方面，能够有效地缓解目前我国大多数制造行业出现的产能过剩的问题。结束语3D打印技术能够有效地减少一些人力资源的浪费，为我国的大多数制造行业节省物质和人力资金，还能够缩短一些作业的功效，对于促进我国制造业的科学发展至关重要。目前，我国的制造业还存在着一系列的技术和创新等方面的问题，3D打印技术能够提供一定的技术支持。笔者主要讨论3D打印技术对于制造业的影响，希望能够为促进我国的制造业的健康发展提供一定的帮助。
3d打印技术篇3
关键词：3D打印技术；艺术衍生品 ；设计观念；制作成本
检 索：.cn
中图分类号：J0 文献标志码：A 文章编号：1008-2832（2016）07-0071-02
Effect of 3D Technology on the Design of Print Art Derivatives
QUE Tian（Chongqing Publishing Group，Chongqing 400061，China）
Abstract ：Objective to study the influence of 3D printing technology on the design of art derivatives in recent years. Methods to sum up the characteristics of 3D printing technology and the problems in the design of contemporary art derivatives， and to compare and analyze the similarities and differences between them. Conclusion 3D printing technology， as a new technology， will have a great impact on the design of art derivatives in the concept and all aspects.
Key words ：3-D printing； UCCASTORE exclusive merchandise； design concept； production cost
Internet ：.cn
随着艺术文化的发展繁荣，艺术文化产业也相应的兴起，各类博物馆、美术馆、画廊、艺术机构都开设艺术商店，出售艺术衍生品。作为艺术大众化普及的一种方式，艺术衍生品既有艺术作品的个性特征，又必须符合大众消费商品共性的属性。这种双重性也给艺术衍生品的设计、生产带来了极大的困难。如何在低成本的基础上综合艺术的个性和大众商品的共性特征，成为艺术衍生品急需解决的问题。但在当下以大众化、批量化为主要特征的机械化大生产的工业制造业很难满足艺术衍生品的个性化需求，而以个性化、精确化、新奇廉为特征的新兴3D打印技术正好弥补和解决了艺术衍生品当下所面临的问题。
一、3D打印技术
3D打印的萌芽来自于18世纪欧洲的雕塑艺术，随后在20世纪随着计算机、互联网等新媒体技术的出现得到了极大的发展，1986年Charles Hull 开发了第一台商业3D印刷机，也正式标志着3D打印的诞生。在随后的时间里，3D打印技术飞速发展，进入21世纪之后，3D打印技术越来越多的开始运用于实际的生产生活用途。3D打印，顾名思义其打印出来的并非平面，而是立体的三维实物。他的工作原理同传统的打印相同，不同的是传统的打印只停留在二维平面之上，而3D打印则是“由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。”①这种打印技术建立在物体3D模型数据之上，通过3D打印机将数据模型转化为具体实物。
（一）个性化特征
由于3D打印“基于3D模型数据，采用与减式制造技术相反的逐层叠加的方式生产物品的过程，通过电脑控制将材料逐层叠加，最终将计算机上的三维模型变为立体事物”②。对于机械化大生产的流水线作业是以部件为基本单位，通过部件的组合（组装）形成产品，3D打印则以材料作为基本单位，通过不同材料的叠加形成三维立体，因此3D打印设备可以单独的完成产品从计算机3D数据模型到生成实物的过程，而流水线生产则需要各个不同部门的协调配合才得以完成。当以材料为基本单位时，产品的形体就得到了解放，形体不在依附于产品结构，可以自由的发挥，产品设计师甚至消费者可以根据个人爱好和趣味去设计外观，更加的突出了3D打印个性化的特征。
（二）精准化特征
3D打印设备依据计算机“G代码”从横截面将粉末、金属、液体等材料一层一层叠加的方式组合在一起。打印出的物体根据打印分辨率的高低来决定打印物品的精细度。而现在的“3D打印机的分辨率已经达到600dpi，每层厚度只有0.01mm，即使在模型表面存在文字或者图片也能够清晰打印，比较先进的产品可以实现每小时25mm高度的垂直速率，相比早期产品有10倍提升，而且可以利用有色胶水实现彩色打印，色彩深度高达24位。”③也就是说3D打印横纵分辨率已经可以和激光打印媲美，通过这些数据可以看出3D打印可以做到极高的精准度。
（三）设计即生产
以3D模型数据为基础的3D打印增量制造系统，在打印过程中每个层次都是与已经设计完成的3D虚拟模型中的层次相对应的，只需要制作出虚拟数字模型即可，然后将材料人工或者自动的通过3D打印机拼接起来形成三维立体成品，不会因为制造技术的局限而导致设计观念的无法实施。在这种模式之上，3D打印几乎可以打印所有形状的物品，真正做到了设计到生产的无缝衔接。
二、 3D打印技术与艺术衍生品设计
艺术衍生品是艺术与商品的结合体，是艺术小众与大众生活链接的载体，它的出现让艺术从小众层面走入服务于大众生活，使其本来的价值在大众化推广中得到增加，其中也为艺术家和艺术机构带来了巨大的商业价值以及艺术影响力。随着普通民众对艺术关注度的提升，艺术衍生品也成为“艺术未来趋势的一种重要形态”。④当下的艺术衍生品一般分为三类：第一类是将艺术家作品或者作品元素印制在日常用品表面，作为外包装图式，如印证艺术家作品的服装、明信片、被子、手机外壳等等；第二类是以艺术家作品为原版的版画复制品；第三类是以动漫、影视中人物形象制作的立体形象。前两种类别对于艺术背后价值的开发还是停留在低端的图式复制，而第三类开始使用和突显艺术衍生品独立价值，但由于当下生产制造技术的局限性⑤，造成了艺术衍生品的生产成本变高、不确定性增强。有些衍生品更需要精工制造，这也使得批量化生产变得难上加难，因此有些立体实物类衍生品多采用“手工作坊式”的生产模式，这些都是当下艺术衍生品中亟待解决的问题。而以个性化、精准化、“设计即生产”为特征的3D打印技术正好解决了艺术衍生品设计和生产中遇到的问题。
（一）对艺术衍生品设计观念的影响
艺术衍生品作为商业产品的一种特殊种类，其设计的基础是建立在工业化以来形成的批量化大生产方式之上，这也意味着像传统的产品设计一样，消费者的差异性在设计中无法体现。这种模式下，对于艺术衍生品设计师来说，在衍生品设计之初就形成了符合批量化生产的设计观念，这样极大的限制和约束了设计师的思路。以雕塑衍生品为例，通常的设计模式是先预设适合消费者需求的雕塑尺寸然后进行生产，这对于厂商来说存在着一定的销售风险，而对于消费者只能在既定的尺寸范围内进行挑选，这样的模式下艺术衍生品的生产者和消费者都处于束缚的状态。而3D打印技术则可以根据消费者对于尺寸的要求来调整衍生品虚拟三维模型，从而打印出完全符合消费者心意的雕塑。这种模式下，衍生品设计就可以在低成本的情况下实现量身订做，真正以人为本。
（二）对艺术衍生品设计流程的影响
在产品设计中需要考虑到不同阶段和后续环节中可能出现的问题，并且需要在设计的早期就加以解决，以免造成反复设计，这样极大的加大了设计周期和难度。同样在艺术衍生品设计过程中，只能通过抽象的二维平面图作为可视化媒介进行设计讨论，而3D打印不需要工厂机械加工就可以直接打印出三维立体的概念模型，设计人员可以根据概念实体模型精准的修改和讨论，这将大大提高了设计效率和缩短了研发设计周期。
（三）对艺术衍生品细节设计的影响
受到生产工艺的限制，现在大部分艺术衍生品结构和形体都非常简单，而这恰恰牺牲了艺术品巧妙精致的结构和外形，不能让原艺术品所具有的美学特征得到完美的再现，这也使得当下的艺术衍生品始终处于一种低端的制造，只是对图式的二维复制，比如在现成品上打印二维平面作品。但3D打印的出现，则为衍生品的精细设计提供了可能。3D打印技术“增量”方式使产品成为一个整体，不在是传统的部件组装，这种一体化使得艺术衍生品的形式可以更加的复杂奇特，并且3D打印极高的打印分辨率使得设计师不必担心成品生产问题，可以注重细节的设计。
（四）对艺术衍生品产品生态的影响
3D打印的成熟和兴起，艺术家不再需要专门的艺术衍生品设计师和制造商，而自己就可以提取作品中的元素进行设计，建立虚拟模型，通过3D打印设备就能制造出成品，这样人们会看到更多优质创新的衍生品。另外当下的艺术衍生品都是以设计师自我为主导，而消费者在消费过程中只能是被动的选择。3D打印使大批量生产转化为小批量个性化制造，这种情况下消费者也从被动选择转为自我设计，消费者可以参与到设计中，人人都可以将自己的想法变现成实物。这样整个衍生品设计生态会变得更加开放、多元和包容。
总结
从宏观的产品设计的层面来看，3D打印技术必将改变从工业革命以来所形成的产品设计和制造模式，开启产品设计新纪元。而作为特殊商品的艺术衍生品，3D技术将从设计观念、设计流程、设计细节、设计生态等多个方面产生影响，艺术衍生品会变得更加开放、多元、创新，更加的凸显出艺术衍生品个性化的美学特征。
注释：
① 郭振华，王清君，郭应焕.3D打印技术与社会制造[J].宝鸡文理学院学报（自然科学版），2013，33（4）：64-70.
②张楠，李飞.3D打印技术的发展与应用对未来产品设计的影响[J].机械设计，2013， 30（7）：97-99.
③郭振华，王清君，郭应焕.3D打印技术与社会制造[J].宝鸡文理学院学报（自然科学版），2013，33（4）：64-70.
④白晶.浅析艺术市场中艺术衍生品的产业化运作[J].大众文艺，2012（10：284-285.
⑤当下产品制造业机械化流水线式的生产，出现两个局限性特征，一个是产品的成本会随着生产数量的增加而减少，另一个是产品预设型的生产，只能通过预测受众和销售情况进行产品设计。
参考文献：
[1] 郭振华，王清君，郭应焕.3D打印技术与社会制造[J].宝鸡文理学院学报（自然科学版），2013，33（04）： 64 - 70.
[2]张楠，李飞.3D打印技术的发展与应用对未来产品设计的影响[J].机械设计，2013，30（07）： 97- 99.
[3] 刘星.工业设计在三维打印时代面临的发展变化[J].包装工程，2011，32（ 12） ： 104 - 107.
[4] 许廷涛.3D 打印技术――产品设计新思维[J].电脑与电信，2012（ 9） ： 5 - 7
3d打印技术篇4
关键词 3D打印技术；发展前景
中图分类号：TP751 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）09-0002-01
1 什么是3D打印技术
1.1 3D打印技术的概念
3D打印机（3D Printers）是近几年来在打印行业出现的一个新兴名词，因为它的特点跟传统打印机有点相似，所以称它为“打印机”。而3D打印技术在专业领域里，它有另一个名称“疾速成形技能”，又称疾速原型制造（Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM）技能[1]。
1.2 3D打印技术的原理
3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料[2]。3D打印技术的原理通俗点来理解就是：通过计算机软件，例如3dsmax、CAD等，塑造模型本体，然后把模型分解成无数个横截面，最后利用快速成型机将一个个横截面堆积成一个三维立体的模型，其材料可以是真实、形象的。例如：我们需要打印一个塑料材质的香蕉，那么我们可以先在3dsmax里制作一个香蕉模型，然后再3D打印机里倒进塑料材质，然后通过打印机就可以把一个计算机里显示的模型真实的打印出来。
2 3D打印技术的特点
2.1 3D打印技术的优势
由3D打印技术的原理决定了它的优势：①它不需要去切、削物体，也不需要模具；②加工速度极快，生产周期短；③对于一些结构复杂、体积非常小的物体优势最为明显，传统手工很难完成的模型对它来说非常简单，因为它是一体成型的，并不需要去进行二次加工；④可批量，可联机，还能实现远程操控。
2.2 3D打印技术的缺陷
当然3D打印技术也存在一些缺陷：①打印机的造价非常昂贵，运行和维修的费用也很高；②对成型物体的材料要求很高；③3D处理的软件数据量很大，再加上软件和实体打印机关联性很强；④软件操作难度大，打印机操作入门很难。
3 3D打印技术的现状及其发展前景
3.1 3D打印技术存在的问题
虽然3D打印技术有着很多优点，可以在很多领域释放人工劳动力；例如：它能够在制造很复杂的物品时而不增加任何成本；它能够让产品多样化的同时不增加制造成本；它可以让产品交付时间大大缩短；它能让设计者的设计空间很广阔；它不需要人工劳动技能来制造；它占用的空间极小并且可以便携制造；它可以让材料之间实现无限组合；它复制的实体非常精确；但是它也存在很多不足，尤其是材料和打印机之间的关联；目前很多3D打印机只能够打印简单构造的物体，材料也只支持比较单一的材质；而能够打印较为复杂的模型的打印机一般都比较昂贵，这当中的制造技术和成本控制还存在一定的问题，因此给3D打印机的普及带来了严重的阻碍与制约。3D打印的作品的质量差强人意，并非所有产品都能有很好的效果，由此可见，3D打印最主要的适用领域以及短板的地方。对于一般要求不高、专业性不是很强的零部件，3D打印时可以满足要求的，设计师能够实用这样的方法把计算机上的图形图像快速转换成物理实物模型，甚至可以1：1逼真建模，能够简单的对设计以及其功能进行验证，大大缩短了产品的开发周期，并且能够很及时的发现问题，相比之下，假如使用传统方式，就必须经过绘制图像、设计工艺效果、建造模具等多个环节和过程，就需要付出比较多的时间以及比较高的制造成本。目前市面上的大多3D打印机打印的物体只能当作一般的模型使用，只有荷兰的FELIX 3D公司研发的Felix 2.0高精度3D打印机打印的物体可以真正直接作为零部件使用。因为3D打印归根结底就是快速成型技术的一种，所以假如是制造钻头等此类高硬度的产品，3D打印明显力不从心，也没办法完美的去完成这一任务，并且这个不是单纯可以靠改进技术就能够解决的。
3.2 3D打印技术的发展前景
3D打印技术是一个新时代的新兴技术，它足以引导第三次工业革命，它的发展前景可以归纳为以下几点。
1）基于技术的革新，其打印速度、打印效率都会得到突飞猛进的发展。
2）各种新型材质的投入使用，比如纳米材质、新型高聚合材质等，可以让打印的更加多的真实物体。
3）打印机的成本和价格受到技术提高的影响将大幅度的降低，个别厂商还推出了1万元以下的民用级别打印机。
4）3D打印技术的应用将更加广泛，不仅仅是早前的航空、机械、医疗等范畴，更加广泛的扩展到家用的厨具、军事上的机械零件等等领域。
3.3 3D打印技术对科学社会发展带来的意义
鉴于3D打印技术的发展前景如此的宏伟壮丽，犹如一股强烈的科技风暴在席卷传统的制作和加工业，主要表现为以下几方面。
1）制造的技术和工艺出现了质的飞跃，老式的制造业是一种去除多余材料的方式，而3D打印技术是一种增加方式，通过层层堆砌，层层叠加的方式去塑造整体外形，并且一体成型，不需要二次加工，跟传统的制造业相比，在材料上浪费上有了很大的进步。
2）3D打印技术利用各种新型材质进行制造，能够制造各种材质的物体，无论造型有多复杂，对于它而言，都能精确的制造出来。
3）模式的改变；传统的工业都是以大批量为准，由于生产成本的控制，一般都会采取一个模具生产好几样成品；制造几个不同的物体就需要几个不同的模具去生产，成本很高，而3D打印技术将这传统的模式打破，完全不受任何约束，可以自由的进行个性化人工定制，而且速度非常快，可以根据设计师设计的模型，经过计算机软件渲染，短短数小时内就可以将其打印出来。
综上所述，3D打印技术是一种新兴的革命性的技术，虽然它有很多的不足，但是它的优势和特点对未来的制造工艺发展可以带来更大的影响力。3D打印技术在未来必定成为新时代的标杆技术之一，我们应该提前去了解并掌握和发展其技术，放眼未来，把握新兴技术的气息，积极有效的让3D打印技术为我国的制造业服务。
参考文献
[1]（美）Brian Evans.解析3D打印机：3D打印机的科学与艺术[M].机械工业出版社，2014.
3d打印技术篇5
关键词3D打印技术；纳米材料；应用优势；影响
中图分类号TP3文献标识码A文章编号2095—6363（2016）17—0056—01
众所周知，在科学技术不断发展的当代，3D打印技术的出现无疑是科技领域的又一次革新，它被誉为“第三次工业革命重要标志之一”。与此同时，纳米材料近几年的发展也是不容小觑，纳米材料成功应用在人类的衣食住行等方面，更是被预言为是当今世界最有发展前景的决定性技术材料。但纳米材料的应用存在着单一性、数量少等局限性。因此，3D打印技术以其多样性、丰富性弥补了这一缺陷。二者完美契合，必定会为技术产品带来新面貌。
13D打印技术的概况
1.1概念及原理
简单来说，3D打印技术是一种快速成型技术，在国外它被称为“增材制造”。其原理是以数字模型文件为基础，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来构造物体，并且可以把复杂的三维制造转化为一系列的二维制造的叠加。
1.2发展及特点
据了解，3D打印技术的发展历程大致如下：1984年的数字资源打印成三维立体模型技术、1993年创造出的7三维打印技术（3DP）、1996年第一次使用“3D打印机”、2005年世界上第一台离精度彩色3D打印机——Spe。3D打印技术与传统打印技术最大的区别在于适应的材料上，传统的打印机使用的无外乎是墨水等原料，而如今的高科技3D打印技术依赖于基于计算机科学的CAD技术，通过预先的CAD设计，继而在打印过程中完成一系列的数字切片程序；再将这些信息传入到计算机，其次在打印机中进行分层打印，最后将这些分层打印出来的薄片传送给打印机直至其堆叠出来一个成型的物体。
2什么是纳米材料
纳米材料就是在100nm以内的空间内从微观粒子的角度对材料进行加工和修饰，这些粒子包括分子、原子和离子等，这种材料与传统宏观意义上的材料不同。近些年来，纳米材料如雨后春笋般地涌现出来，广泛地应用于医疗等领域。而这都归功于纳米技术的高速发展，纳米技术的发展“刷新”了人们对物质世界的传统认知。纳米材料具有表面效应、小尺寸效应以及量子隧道效应等，融合了物理学中力、光以及电磁等技术，具备催化的性能。由此不难看出，纳米材料在21世纪将有着最广阔的应用前景。
33D打印技术应用在纳米材料中的优势
1）精细性。3D打印技术依托于计算机，将复杂的三维设计转化为实物模型。纳米材料中的细微粒子正是基于其自身的小尺寸特点产生巨大效应，3D打印技术融入其中，可增加纳米材料的光、电、热等独特功能，从精准细微出发，可有效缩短产品研发周期。
2）多样性。3D打印技术拥有多样化的材料，可以满足纳米材料在发展中的复杂要求，从而使纳米材料获得更多如反射、催化等意想不到的高性能特点，增加了其附加值。
3）循环性。3D打印技术中的可循环利用特性为纳米材料带来了福利。据了解，纳米在抗菌、保鲜、除臭等方面有着重要功效，而3D打印技术利用循环性，正好可以延长纳米材料的使用寿命，增加其使用值，为社会生活做出更多贡献。
4）环保性。3D打印技术在环保方面最主要的表现为节能、毒素排放量少且功耗消耗较少。由于3D打印技术来自于电力供电，又因为其精确度高。所以在能耗的使用上，能够最大程度地优化资源，避免浪费和污染环境。近年来，运用纳米技术研发的复合稀土化合物，其粉体作用可以净化汽车尾气。可见在这一点上纳米材料与3D打印技术不谋而合。二者的融合会进一步减少污染气体排放量，有效地优化资源，避免资源浪费带来的环境污染。由此不难看出，二者结合非常完美。
43D打印技术对纳米材料的影响
1）3D打印技术促进了纳米材料成本的降低。纳米材料在诸多方面运用得十分广泛，而细微纳米粒子虽小但能量大。3D打印技术因其自身的精准度可以大大避免材料浪费，从而使每一颗纳米粒子都得以成功发挥作用。例如利用纳米材料，在玻璃或墙面涂上纳米薄层，进行白洁，且还可有效吸收对人体有害的紫外线。3D打印技术在最开始计算玻璃或墙的精确度，使测量精准，不浪费每一颗纳米粒子，从而降低成本。
2）3D打印技术促进了纳米材料设计技术的革新。3D打印技术的运用加快了纳米材料的设计进程，使得纳米材料在设计技术领域不断发展与完善。简单举个例子来说，纳米材料制成的納米陶瓷对汽车、飞机等交通工具的发动机部件有着重要作用，可有效提高发动机的功率。将3D技术应用于纳米材料的设计中，更是将高科技与制造业设计的结合推向了一个新的高度，加快了纳米技术产品制造的发展与创新。
3）3D打印技术有利于缩短纳米材料制作周期。3D打印技术本身具有快速性、精准性，在纳米材料制成品中更是大有益处。通过3D打印技术准确地计算所需模型材料，并且大大地缩短了纳米材料的制作周期。与传统的材料设计相比，3D打印技术下往往将信息输入进去，一个“回车”发送指令，就可以在很短的时间内完成纳米材料的制作。例如纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品，将其结合3D打印技术，既可以有效缩短生产周期，又可以物尽其用，有益于资源合理配置。
4）3D打印技术促进纳米材料应用的人性化发展。由于3D打印技术可以通过模型的设计转化为实物模型，以此来最大程度上满足纳米材料应用的设计者及使用者的需求，改变了一般意义上的死板设计。例如，利用纳米材料技术制成的微型机器人，首先运用3D打印技术勾勒三维模型，精准机器人的一切尺寸，通过计算机转化为实物模型。并且此纳米机器人可疏散病人脑血管中的血栓，清除其心脏动脉内的脂肪和沉淀杂质物，成为人类健康生活的小助手。
5结论
总而言之，3D打印技术具有很好的发展前景，并且随着3D打印技术的迅速发展，纳米材料的应用进程必将呈现出更加快速度的发展。但是，目前该技术在纳米材料的应用方面仍然存在着诸如3D打印机本身成本较高、环保不完善等缺陷。不过我们相信，3D打印技术终将会克服这些弊端，在未来的某一天定然能够看到更加完善的3D打印技术，为纳米材料的应用乃至人类社会带来更大的经济效益与社会效益。
3d打印技术篇6
关键词：3D打印技术 实践教学 应用
中图分类号：G633 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（b）-0093-02
一些发达国家对3D打印技术的教育作用影响，已经进行了深入研究，并成立相应的项目来对两者进行促进，旨在培养出能够和现代设计以及制造潮流相符合的专业人才。在新的技术不断发展应用下，3D打印技术在诸多的领域也得到了应用，在医学以及生产制造等领域都发挥着比较重要的作用。通过从理论上对3D打印技术实践教学的研究分析，对其在实践教学中的作用发挥就比较有利。
1 3D打印技术的特征体现以及原理分析
1.1 3D打印技术的特征体现分析
从3D打印技术的自身特征体现来看，这一新的技术和传统的技术有着很大差别，就是遵循加法原则，也就是逐层叠加的原则。在对这一技术的应用下就不用采用夹具以及刀具，在设计制造的一体化目标上能得以实现，从而也能在生产成本层面得到有效降低，以及在加工的周期方面能大幅降低，将原材料的利用效率得到有效提高，也对环境层面的影响有了很大降低[1]。在对3D打印技术的应用下，能有效实现大规模以及个性化生产，在成形产品密度上也比较均匀化。在实际制造的准备以及数据泄密时间的减少，在单件试制以及小批量生产周期的成本方面也得到了有效降低。这些特征也是3D打印技术广泛应用的重要因素。
1.2 3D打印技术的原理分析
从当前的技术发展现状来看，科学技术的发展对人们生活水平的提高有着促进作用。在3D打印技术出现后，能够对人们的实际需求得到满足，从3D打印技术的原理上和设计过程中的3D建模来看，主要是从3D扫描仪的作用进行三维数据的获得，通过数字化形式来生成三维模型。也能通过三维建模软件从零开始建造三维数字化模型[2]。在进行3D的打印过程中，主要是从模型数据的分切，对文件的横截面信息加以读取，然后对每层实施建构，再把这些截面进行打印出来，最后将这些截面实施粘合，从而来制造出实体。
通过3D打印技术打印出后通常会有一些粗糙的界面，这就要进行后期的加工处理。为能将3D打印的服务更好地使用，当前的3D打印已经向着网络化的方向发展，在互联网以及物联网方面实现无缝连接。
2 3D打印技术在实践教学中的应用作用和具体应用
2.1 3D打印技术在实践教学中的应用作用分析
通过长期的发展，在3D打印技术方面的技术优势得到了充分体现，在技术以及造价上都得到了很大程度发展。将3D打印技术在实践教学当中加以应用，就能起到积极的作用，对教学方式方法的改善作用就比较突出[3]。大部分3D打印课程项目中的技术自身并非是课程重点，主要是对概念的趣味性问题解决，在3D打印技术的应用下，能够进行制作可视化教具以及学具等，这就对实际教学提供了更大的创造空间，对教材的三维格式展示就比较方便，对实际教学效果良好呈现也比较有利。
3D打印技术在实践教学中的应用，能够使学生在实践动手能力上得到加强，以及对学生参与写作的意识提高也比较有利，能有效激发学生的创造力以及积极性。在3D打印实践过程中，在设计以及打印的整个过程，都需要学生亲自参与和完成，这样就比较有利于学生操作以及观察能力的提高，对学生的参与能力也能加强。学生只有在动手能力上得到了加强，才能更好地应用这一新型的技术。在3D打印技术的应用下，对学生的构思转变比较有利，能为学生开辟新的思维空间，激发学生的学习积极性以及学习热情。
3D打印技术在实践教学当中的应用，能够在创新设计方面有着积极辅助作用。在计算机的应用下，就能够在模型的构造设计方面有着优化作用，能有效促进学生的创造力培养以及社会性的认识。不仅如此，也能对学生的学习体验得以加强[4]。在对3D打印技术的应用中，能让学生对数字化设计转变成实物有着促进作用，让学生在学习过程中的切身感受有着保障作用。
2.2 3D打印技术在实践教学中的应用
槟芏3D打印技术在实践教学当中加以科学应用，就要能充分注重相应方法的探究，笔者结合实际对3D打印技术的实践教学应用方法进行了研究，将其在各学科的教学中的应用能起到积极促进作用。在这一技术的应用下，对工程以及设计和制造等学科的课程学习就比较有利，有利于学生的设计制作方案的优化。能对学生在未来的发展方面起到促进作用。将3D打印技术在数学教学当中加以应用，就能够通过等值曲面进行转化成三维模型，对课堂教学当中的实物以及装饰品打印出来。在相应的软件应用下，就能对三维模型大小进行有效调整，从而调整到适合打印的尺寸。将3D打印技术在地理课程当中加以应用，就比较重要。在地理课程教学中需要诸多的实体模型，在这些实体模型的应用下，对学生空间能力的培养就比较有利。如教师可对运动的太阳系模型进行打印，通过不同的节气来对地球的位置进行有效改变，这样就能够对不同时间段的物体现象打印出来。在这一方式的应用下，对地理教学的效果也能良好呈现[5]。通过3D打印技术的科学应用，就能有助于实践教学的良好发展，对教学改革的目标实现也比较有利。
3 结语
总而言之，实践教学中的3D打印技术的应用，是新型的教学方式，这一教学方式与学生的个性发展也比较相符。只有充分注重这些方面的发展问题，才能真正有利于实际的教学，通过对3D打印技术的应用研究，能够从理论上提供积极的措施方法，对实际教学的质量水平提高就比较有利，这也是对3D打印技术应用研究的重要目的。面对新的教学发展环境，只有这些基础层面得到了加强，才能真正有利于实际的教学。
参考文献
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3d打印技术篇7
关键词：3D打印；快速成型；添加制造；智能制造
中图分类号：TP751 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）26-0003-03
3D打印（3D Printing）技术作为快速成型领域的一种新兴技术，目前正成为一种迅猛发展的潮流。近一段时间，3D打印技术吸引了国内外新闻媒体和社会公众的热切关注。英国《经济学人》杂志2011年2月刊载封面文章，对3D打印技术的发展作了介绍和展望，文章认为：3D打印技术未来的发展将使大规模的个性化生产成为可能，这将会带来全球制造业经济的重大变革。很多新闻媒体乐观地认为：3D打印产业将成为下一个具有广阔前景的朝阳产业。
1 3D打印技术简介
3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造（AM，Additive Manufacturing）。作为一种综合性应用技术，3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分。
目前，3D打印技术主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些领域传统依赖的精细加工工艺。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外，在生物工程与医学、建筑、服装等领域，3D打印技术的引入也为创新开拓了广阔的空间。如2010年澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公司合作，尝试以活体细胞为“墨水”打印人体的组织和器官，是医学领域具有重大意义的创新。
2 3D打印技术及产业国际国内发展现状
2.1 国际情况
经过十多年的探索和发展，3D打印技术有了长足的进步，目前已经能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率。目前国际上较先进的产品可以实现每小时25mm厚度的垂直速率，并可实现24位色彩的彩色打印。
目前，在全球3D打印机行业，美国3D Systems和Stratasys两家公司的产品占据了绝大多数市场份额。此外，在此领域具有较强技术实力和特色的企业/研发团队还有美国的Fab@Home和Shapeways、英国的Reprap等。
3D Systems公司是全世界最大的快速成型设备开发公司。于2011年11月收购了3D打印技术的最早发明者和最初专利拥有者Z Corporation公司之后，3D Systems奠定了在3D打印领域的龙头地位。Stratasys公司2010年与传统打印行业巨头惠普公司签订了OEM合作协议，生产HP品牌的3D打印机。继2011年5月收购Solidscape公司之后，Stratasys又于2012年4月与以色列著名3D打印系统提供商Objet宣布合并。当前，国际3D打印机制造业正处于迅速的兼并与整合过程中，行业巨头正在加速
崛起。
目前在欧美发达国家，3D打印技术已经初步形成了成功的商用模式。如在消费电子业、航空业和汽车制造业等领域，3D打印技术可以以较低的成本、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。另外，3D打印技术获得应用的领域是个性化消费品产业。如纽约一家创意消费品公司Quirky通过在线征集用户的设计方案，以3D打印技术制成实物产品并通过电子市场销售，每年能够推出60种创新产品，年收入达到100万美元。
2.2 国内情况
自20世纪90年代以来，国内多所高校开展了3D打印技术的自主研发。清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDM工艺等方面都有一定的科研优势；华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势，并已推出了HRP系列成型机和成型材料；西安交通大学自主研制了三维打印机喷头，并开发了光固化成型系统及相应成型材料，成型精度达到0.2mm；中国科技大学自行研制了八喷头组合喷射装置，有望在微制造、光电器件领域得到应用。但总体而言，国内3D打印技术研发水平与国外相比还有较大差距。
近年来，国内如深圳维示泰克、南京紫金立德、北京殷华、江苏敦超等企业已实现了3D打印机的整机生产和销售，这些企业共同的特点是由海外归国团队建立，规模较小，产品技术与国外厂商同类产品相比尚处于低端。目前，国产3D打印机在打印精度、打印速度、打印尺寸和软件支持等方面还难以满足商用的需求，技术水平有待进一步提升。在服务领域，我国东部发达城市已普遍有企业应用进口3D打印设备开展了商业化的快速成型服务，其服务范围涉及到模具制作、样品制作、辅助设计、文物复原等多个领域。与内地相比，我国港台地区3D打印技术引入起步较早，应用更为广泛，但港台主要着重于技术应用，而非自主研发。
3 3D打印产业的未来发展前景
根据国际快速制造行业权威报告《Wohlers Report 2011》的调查结果，全球3D打印产业产值在1988～2010年间保持着26.2%的年均增长速度。报告预期，3D打印产业未来仍将持续较快地增长，到2016年，包含设备制造和服务在内的产业总产值将达到31亿美元，2020年将达到52亿美元。
但3D打印技术要进一步扩展其产业应用空间，目前仍面临着多方面的瓶颈和挑战：一是成本方面，现有3D打印机造价仍普遍较为昂贵，给其进一步普及应用带来了困难。二是打印材料方面，目前3D打印的成型材料多采用化学聚合物，选择的局限性较大，成型品的物理特性较差，而且安全方面也存在一定隐患。三是精度、速度和效率方面，目前3D打印成品的精度还不尽人意，打印效率还远不适应大规模生产的需求，而且受打印机工作原理的限制，打印精度与速度之间存在严重冲突。四是产业环境方面，3D打印技术的普及将使产品更容易被复制和扩散，制造业面对的盗版风险大增，现有知识产权保护机制难以适应产业未来发展的需求。
Gartner公司2011年的最新技术发展展望报告判断：3D打印技术目前正在进入概念炒作的高峰阶段，其技术还有待充分成熟，主流市场也有待进一步培育。Gartner公司研究人员认为，3D打印技术成熟到适应市场需求还将需要5～10年的时间。在这一较为漫长的发展过程中，产业可能会面临增长期望落空、技术遭遇瓶颈以及投资撤离等
风险。
总之，从中长期看来3D打印产业具有较为广阔的发展前景，但目前产业距离成熟阶段尚有较大距离，对于3D打印市场规模的短期发展不宜过分高估。因此，现阶段产业界对3D打印领域的投入应以加强创新研发、技术引进和储备为主，尤其要重视自主知识产权的建设和维护，争取在未来的市场竞争中占据有利地位。如受到概念炒作影响，在技术尚未充分完善的现阶段大规模投入产能扩张，则投资回报将面临着较大的风险。
4 3D打印技术未来发展的主要趋势
随着智能制造的进一步发展成熟，新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用到制造领域，3D打印技术也将被推向更高的层面。未来，3D打印技术的发展将体现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势。
提升3D打印的速度、效率和精度，开拓并行打印、连续打印、大件打印、多材料打印的工艺方法，提高成品的表面质量、力学和物理性能，以实现直接面向产品的制造；开发更为多样的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及复合材料等，特别是金属材料直接成型技术有可能成为今后研究与应用的又一个热点；3D打印机的体积小型化、桌面化，成本更低廉，操作更简便，更加适应分布化生产、设计与制造一体化的需求以及家庭日常应用的需求；软件集成化，实现CAD/CAPP/RP的一体化，使设计软件和生产控制软件能够无缝对接，实现设计者直接联网控制的远程在线制造；拓展3D打印技术在生物医学、建筑、车辆、服装等更多行业领域的创造性应用。
参考文献
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基金项目：上海市软科学基金项目（项目编号暂时待定）
3d打印技术篇8
[关键词]3D打印技术 教育应用 应用模式
中图分类号：D170 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0382-01
1、3D打印的原理
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和某些类型的3D打印在技术表现上确实比较相似，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，从而让打印的数字虚拟对象实现三维实体化。3D打印机的精确度相当高，可以打印出模型的大量细节，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打印获得一件成品需要经历建模、分层、打印和后期处理四个主要阶段：
（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3ds Max、Blender、AutoCAD、SketchUp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模型输入到计算机以后，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模块，每个模块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
由打印机将打印材料逐层喷涂或熔结到打印台的三维空间中，根据工作原理的不同，有多种流程方式。较常规的是先喷一层胶水，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、打印材质和工艺流程耗时几分钟到数天不等。
（4）后期处理
由于3D打印机规格、打印材质、打印精度的不同，可能出现成品截面粗糙或有毛刺的现象，这时就需要对打印出来的模型进行必要的加工处理，如：表面打磨、剥离、上色、固化处理等。
2、3D打印技术在教学中的作用
2.1 提高学生主动学习的积极性
3D打印是以计算机软件生成或通过实体扫描获得的数字模型文件为基础，运用粉末状的金属或塑料等具有粘合性的材料，通过“积层造型法”逐层打印出实物的技术。该技术应用于课堂上能够激发学生浓厚的兴趣。通过3D打印，课本上的二维知识能够快速转化为三维的实物，3D打印本身的功能特性和新颖性以及对教学过程的辅助作用都能够激发学生的好奇心和学习兴趣，提高学生的积极性与主动性。通过将3D打印技术引入课堂，学生可以将自己的想法与构思实体呈现出来，不仅培养了学生的动手能力，还加深了对知识的理解与记忆，激发学生深入学习的热情，积极地投入到再学习中，形成良性循环。
2.2 培养学生的创新思维能力
3D打印技术为学生提供了一个自由发挥想象力的平台，学生可以通过3D打印将许多课本中看不见摸不着的内容变为实物，能够使学生捕捉知识要点并实体定格。在3D打印技术的支持下，学生可以将更多的时间与精力投入到设计与创新环节，通过自身的理解与想象，结合课本上的知识举一反三，将记忆理论概念转化为实物创作，在体验实践中融会贯通进而创新。可以说3D打印技术引入学校教学中，极大地促进了学生思维能力和创新能力的提高，学生可以参与创新设计，尽情发挥自己的想象力和创造力，将创新思维能力培养贯穿于学习活动之中，通过打印出具有个人特色的实体作品，体验课本外的知识实践应用。
2.3 帮助教师探索新的教学方法
在传统的教学中，教师只能通过口头讲述的方式来为学生讲解知识，即使是多媒体技术和设备非常发达的今天，教师也只能通过音视频使得教学相对生动真实，由于大量学科仍是非实物化的教学方式，加上学生的阅历有限，理解能力不足，使得他们对知识掌握的程度仍未教师理想。有了3D打印技术的支持后，教师就能够将全新的“体验式教育”实施到课堂之中，将课本上以前那些难以触摸，或是难以在课堂上具现化的内容打印成三维实物，让学生通过自己的亲身触碰和体验来加强学习理解。以学生为主导的教学方式，教师将学习的主动权交给学生，帮助学生去感受最真实最具体的内容，结合着理论概念与知识点，让学生更容易理解其中的内涵与意义。
3、3D打印技术在教学实践中应用模式探究
3.1 3D打印技g用于课堂情境教与学
以莱夫为代表的情境学习理论认为，知识寓于情境之中，学习者通过具体活动能更好地获得知识，强调知与行的交互性。而我国教师在教学中普遍实施的是灌输式教学法，教学模式僵化。3D打印技术对于教师和学习者的重要价值体现在：它能够更加真实形象地呈现特定事物，并让学习者获得深刻的感知体验。利用3D打印机可将大多数有益于教学的模型实物打印出来并呈现在课堂上，借助实物教具教师可以更容易将抽象问题进行深刻解析，学习者也可通过其帮助对知识加深理解，实现教学双方所共同期望的交互教学模式。
在桌面3D打印机巨头MakerBot举办的数学工具模型大赛上，爱好者制作了各类创意教具，并用3D打印机将创意立体化为三维实物，大大提高了学习者的学习兴趣。大量实践证明，教学中采用生动的、符合情境的教具，课堂氛围更热烈，教学过程更轻松，学习效果更显著。（图1）为教师自行设计并打印的球齿轮教学模型，3D打印教具的使用可促使学习者将已有知识经验与实际问题进行联系，深化知识和内涵；使教师从知识权威转变为学习者研学的促进者，有利于引导学习者应用所学知识来解决“现实”问题。
3.2 3D打印技术用于课外创新实践活动
创新是一个民族进步的灵魂，提高自主创新能力、建设创新型国家必须依靠创新型人才，而我国教育工作者针对如何培养人才创新能力难题一直在努力探索。许多学校创建了学生社团以鼓励创新，但往往一些创意思想都囿于现实而被迫终止。例如在模具设计中学生试图将创意付诸实践时发现，即使标准零部件仍需去市场上逐一甄选，过程繁杂，而非标准件则必须找代工厂进行单件生产，加工周期长且价格昂贵，这些困扰在很大程度上消减了学生创新的积极性。
3D打印的出现彻底改变了@一现状，任何创意设计都不再局限于传统加工能力的局限，3D打印机可以快速打印出学生DIY过程所需的零件，学生几乎可以足不出户就能将创意变成成品。3D打印可激发学生对某些科学过程或现象进行可视化展现，便于进行科技发明或创新制作，为实现设计提供一种更加高效的途径。
3.3 3D打印技术用于培养大学生的综合技能
当今社会对人才的知识体系要求发生剧烈变化，从传统的单一知识形式转变为多领域知识融合形式。3D打印对于中小学生可简单定位为一种科普教育，而在高等教育理工学科中则应是一种技能教育。因此，3D打印机对于大学生不仅仅是一种模型制作设备，更应该通过对打印设备的系统学习，深入掌握所涉及的各种技术知识。
如前所述，3D打印技术是一种集多领域知识于一体的技术形式，它要求学生综合学习机械设计、计算机技术、控制技术、光学技术、材料科学等多种专业技术，这就必然促使大学生加强多领域知识的学习与融合，契合当今社会对综合型人才的需求。
3.4 3D打印技术用于提高大学生就业竞争力
近年来我国大学生就业问题日益突出，其根源在于人才培养与社会需求脱节，存在“两张皮”现象。部分专业的课程设置和课程内容不能与时俱进，与社会岗位对专业人才的要求不相符合。2014年9月，人力资源咨询机构WANTED Analytics报告表示，近四年来市场上对具备3D打印与增材制造相关技能的人员需求量持续上升；2014年8月，3D打印行业的招聘广告数量比去年同期增长103%，且相关岗位的人员招聘难度系数最高达到60%，企业很难招聘到具有此项专门技术的人才，人才缺口十分巨大。
目前，我国还没有设置3D打印专业，仅出现小规模具有高校背景的培训机构，远不能满足市场对3D打印人才的需求，所以亟待将3D打印技术融入课堂教学，将人才培养与社会需求结合起来，可以大大提高学生就业竞争力。
3.5 3D打印技术用于开展产学研项目
技术作为连接知识与生产的桥梁，不仅是知识的应用与物化，要进行构思设计，还要直接作用于生产过程，进行产品开发与制造。因此，积极开展产学研项目合作是把握技术的理论性与实践性之间发展规律的重要环节。
3D打印技术用于开展产学研项目有利于培养学生科研能力，增强科研转化能力。对于高校，一方面可对3D打印技术进行深入科学研究，另一方面应向企业提供共享服务。如青岛高新区引进西安交通大学快速制造国家工程研究中心卢秉恒院士团队，帮助其打造完整的3D打印产业链；与中科院自动化所共建青岛智能产业技术研究院，建设3D打印社会资源平台等，形成双赢的局面。
4、结束语
目前，3D打印技术受到了各个领域的高度重视。虽然3D打印引入教学中还存在着很多困难，但其带来的效果是不可估量的。3D打印技术的运用，需要学校与师生的支持，使其充分发挥作用，为我国教育事业的发展提供动力。
参考文献
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