3d打印技术论文范文

3d打印技术论文篇1

关键词：3D打印；标准；教学应用；云平台

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2017）05-0011-04

一、引言

3D打印技术作为一项对传统制造业具有颠覆意义的技术，近年来在世界范围内受到广泛关注，其主要生成流程包括两大步骤：基于计算机辅助软件设计立体模型，并通过3D打印机基于熔融、光固化等工艺逐层打印成品。[1]近年来，作为“增材制造”的主要实现形式，3D打印技术受到了我国政府的高度重视。进一步地，针对3D打印等新型数字化制造技术的研发和产业化，我国政府出台了《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016）》。此计划将3D打印技术发展规划提高到了国家战略发展的高度，不仅强调了3D打印教育的推广和普及，更强调了3D打印技术人才的培养。随后，在中国政府实施制造强国战略第一个十年的行动纲领《中国制造2025》中，3D打印被列为突破发展的重点领域。更为引人注目的是在国务院关于3D打印增材制造的专题讲座后，总理表示要在国内多个重点行业加速3D打印的装备和运用。

在教育行业发展领域中，3D打印技术的相关应用已经逐步引起国内外政府以及相关组织的高度重视。现阶段，针对3D打印教育价值的一系列探索性研究以及实践工作正在逐步开展中，并已取得了一些基础成果。国内，上海、青岛等教育发展先进地区已经成功地将3D打印引入基础教育领域。目前，上述先进地区通常在青少年活动中心配备3D打印机和扫描仪，同时定期邀请技术专家开设包括CAD建模和3D打印机操作实践等相关课程，最终以指导学生打印出自己设计的产品为基础教育阶段的教育实践目标。国外，在“人类学习可以通过制造和分享过程产生”的理念下，英国教育部与英国物理学会、英国全国数学教学创优中心和3D打印机厂商协调合作，进一步保障使用3D技术的学校可以得到良好的理论指导及技术支持。另外，为培养高中生的工程技术能力并激发学生对工程、设计、制造和科学相关课程的兴趣，美国以项目推进形式在高中大力推广3D打印机，例如，美国国防高级研究计划局制作实验和拓展项目等。不仅如此，作为预测影响全球教育领域的教学、学习和创造性探究新兴技术的权威报告，新媒体联盟地平线报告在基础教育、高等教育和图书馆教育的三个版本中，连续两年将教育应用中主流技术的重要进展聚焦到3D打印上。

3D打印技术涵盖包括信息技术、机械加工技术和新材料技术等多个学科领域的先进技术。在日常教育场景中，3D打印主要体现出以下三方面教育特性：其一，便于塑造可重用的多态教育对象，且可快速打印用于教学辅助的模型、标本等教具；其二，作为蕴涵“设计思维”的个性化创造工具，可以满足不同教育层次的学习者以专业制造水平实现个性化创意设的产品化需求；其三，便于打造虚实结合的教育创新应用平台，并可以基于3D打印技术建立创新实验室和创客空间，实现互联网和智能制造技术的协同创新。尽管目前3D打印技术在教育行业的创新性应用蓬勃发展，但是3D打印作为教育装备用于教育实践活动开展尚存在几点无法回避的关键性问题：

（1）3D打印作为教育领域的一种新技术，其教育行业的标准尚未建立，目前教育行业流通的3D打印机质量参差不齐，导致3D打印教学实践活动的质量、安全和教育适用性等方面无法保障；

（2）3D打印技术与教育理论严重脱节，包括教学案例、教学模型库在内的教育资源缺乏，如何体系化地借助3D打印技术辅助基础教育、高等教育和职业教育的教育实践活动成为关键性问题；

（3）3D打印软件环境和硬件环境的配备费用均较高，具体地说，3D 打印机和专业的三维建模软件价格都比较高而且对使用场地要求较高，从而导致仅有少部分重点学校有能力配备，无法满足教育均衡发展的需求。

二、3D打印行业应用的突破途径

本文重点围绕上述关键性问题，提出解决方案，主要包含以下三条突破途径：

（1）研究并起草3D打印技术的教育行业标准及规范

3D打印系统按功能分为五大模块，即三维模型获取模块、三维模型处理模块、三维模块分层模块、三维模型打印模块和三维模型后处理模块，依托多个学科领域的尖端技术，包括信息技术、机械制造技术和材料技术。技术归根到底服务于教育，3D打印技术涉及制定相应标准，其意义在于通过对技术的规范化提升产品质量，保障教学活动参与者的人身安全，提升3D打印的教育适用性。

（2）从教育理论出发面向不同教育阶段系统化建立3D打印的教学应用体系架构

对于不同教育阶段的学生，3D打印技术具有不同的内涵和外延。对于基础教育来说，3D打印作为认知工具，用于快速制造与课程配套的模型；对于高等教育，3D打印作为创新平台，用于快速实现创新性的设计思想；对于职业教育，3D打印作为教学目标和学习内容，形成了面向中国制造2025的职业技能知识体系。因此，要将3D打印技术深度融合于不同教育阶段的教学实践活动中，必须探索3D打印技术和教育理论的契合点，系统化地建立面向基础教育、高等教育和职业教育的个性化教学应用体系架构，涵盖3D打印的核心课程、资源库、教材、实训资源等。

（3）基于互联网建立3D打印的服务云平台

3d打印技术论文篇2

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.

3d打印技术论文篇3

关键词：3D打印；教育应用；模式构建

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）34-8315-02

3D打印技术发展了短短数年，在国内外已经取得了长足的发展，不过在3D打印教学当中却和其发展势头不匹配。该文在研究3D打印技术原理的基础上，详细的了解了3D打印技术对于教育的意义，同时构建了基于3D打印技术的教学应用模式，争取为更深层次了解3D打印技术在教学中的应用给出具有较高价值的参考。到目前为止，3D打印技术已经被认为是即将到来的第三次工业革命的推动性技术之一，已经得到了全球多家研究机构和知名公司的认可。该文详细介绍了 3D打印技术的诸多优势，例如数字制造、降维制造、堆积制造、直接制造和快速制造等优点，随后具体提出了光固化成形、材料喷射、粘结剂喷射、熔融沉积制造、选择性激光烧结、片层压和定向能量沉积这七类 3D打印工艺。对这七类3D打印技术的世界商业化情形以及应用的领域进行了详细的介绍，随后根据目前的3D打印技术的现状对其的发展的明天做了详细的展望。最后得出的结论：3D打印技术是一项革命性的新技术，可能会引发第三次工业革命，其必将深刻的改变传统行业，我们有理由相信，短期内必将促进行业更好的走高科技发展之路。

1 3D打印技术与3D打印机

3D打印技术和我们熟知的3D印刷虽然看着只差一个字，给人的感觉好像差不多，但实质上却差之千里。3D印刷仅仅是将一章图片划分为角度相异的红、蓝两张图片，随之把上述的两张图片根据特定的视差距离套印在一起，然后采取带有滤光效果的眼镜来看出3D的视觉效果，也可以把图片按照一定的方式处理之后，不经过加工印刷在与传统认识不同的光栅板的上面，采取这样的方式就可以有3D视觉效果的一种特殊的印刷手段。相比而言，3D打印技术则是指选择三维喷墨打印的技术，利用分层加工和叠加成形互相融合的思路，每一层都进行打印来强化材料来得到3D的实体，它的工作原理能够分成两个大类：

1.1 基于三维打印技术的3D打印机

采用先进的三维打印技术的3D打印机首先会从储备原料的地方向外部提供一小部分的原材料粉末，这部分原材料在加工的时候被加工成非常薄的一层，随后打印头会在需要加工的目标的部分推送一种不常见的黏合药品。在这个时候，上述的原材料粉末遇到黏合剂会发生急速聚集并牢固地站在一起，相比之下未能遇到黏合剂的粉末就会跟之前的粉末状态一致。上述的加工工序在每一层循环，每一层的加工完毕后，加工平台就会自动下降一点，加工的时间和精度以及形状是由切片完全确定的，直到打印出真实的物体。在整个工序都完成之后仅仅需要清除残留的外层粉末就可以轻易得到之前想要得到的立体的物体。

1.2 基于熔融沉积制造技术的3D打印机

基于熔融沉积制造技术的3D打印机的工作原理是先在3D打印机的控制软件中导入由CAD生成的实物数据，经处理生成支撑材料和热喷头的运动路径。下一步就是热喷头会在电脑的精确控制下按照三维物体的截面轮廓的参数在平面上做事先规划好的特殊的运动，同时热塑性丝状材料由供丝机构送至热喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态后挤压出，并喷涂在相应的工作平台上。喷涂热塑性材料快速冷却后在平台上形成一层厚度约0.1 mm的轮廓薄片，形成了一个3D打印截面。将这个作业过程不断循环，承载工作台高度随之不断降低，利用这样的办法来得到需要的物体。

2 3D打印技术的应用需求

和我们熟知的机械加工技术有着很大的差别，3D打印技术的精髓是一层层的类似于打印一张张纸最后叠加而成的三维物体， 每一层的增加原料来得到三维物体的高新技术，又被全球多位专家叫做高速成型技术，也叫做增材制造技术（AM， Additive Manufacturing）。3D打印技术可以在级大地强化制作效率以及设备精密的程度，且在欧美等发达国家已经得到了更好的发展， 3D打印技术已经初步形成了规模，可以打印的材料种类非常丰富，以生物细胞为材料甚至都可打印出人体的各种形状的器官，或者用钢铁镍钛等金属也可以打印飞机零件等； 以沙子为材料可打印建筑；以玻璃为材料可打印玻璃制品；以金属为材料可打印机械零件等。到现在为止， 3D打印技术已经为国内外诸多的领域做出了突出的贡献，为技术创新提供了良好的平台。

到现在为止3D打印技术已经能够成功地打印很多类型的材料，已经能够逐步地应用到全球各行各业当中，可以说应用3D打印的领域数不胜数。若仅仅考虑到客户得应用目的，需要使用的材料也不尽相同。3D打印机以其优异的特性，在市场上有着不可替代的位置，且该技术开发时间不长，可以有很大的潜力等待全球的科研技术工作者们进行开发。

2.1 工业应用

著名的“空气单车”是位于美丽的布里斯托尔的著名公司选择的3D打印机，利用3D打印技术制造出了全球首辆打印自行车。这辆特殊的自行车使用的材料其硬度和韧性都可以跟普通自行车的材料相媲美，但是它却是一种特殊的尼龙材料，密度要远远小于金属材料。更有趣的是，“空气单车”无论是车轮、链条还是轴承都是一次打印出来的，无需原来先制造零件再将零件组装在一起的总装流程，打印结束后，自行车就能够活动自如。这台自行车的制造工艺就跟日常打印书本一样容易，同时，3D打印机以其优异的自身优势，可以打印出空间不相连的三维立体的物体。

2.2 3D打印技术在教育中的作用

3D打印技术发展到现在，已经取得了令人瞩目的进步，在众多的领域内都取得了辉煌的成绩。对于教育行业，它的价值就在于它可以得到对事物更直观更理性的研究机会，而恰恰是这种机会在以前可以说是一个不可能完成的任务。对于 3D 打印技术可以轻易地打印三维立体的物体这种神奇的特性来说，对其的研究为学习活动的开展提供了新的可能。下面分别从教师和学习者视角分析 3D 打印技术在教育的角色中扮演助推器角色。教师在教学过程中利用 3D 打印制作的教学用具，可以扩展学习者的感觉和知觉增强触觉体验，弥补常态课堂直接经验不足的劣势。同时，教师也将隐性知识和认知结构显性化，使学习资料由抽象化转变成为具体化，具体化转变成为形象化，视觉复杂化转变成为认知简单化。这一就能够强化学生的思路使之更加清晰，强化学生的逻辑思维以及理解能力，从而从根本上实现了教师教学改革，也使得学生的学习效率成倍提升。

2.3 医学应用

对于医学方面，选择3D打印技术将双光子聚合物以及生物功能材料组合生成的成毛细血管，在有着极佳的的弹性以及人体相容性意外，也可以在替换坏死的血管方面有着比较大的应用潜力。3D打印也可以和人造器官相结合，可以在药物研发中减少动物的必要死亡，对生态环境也有着巨大的积极作用。

2.4 日常生活应用

“3D食物打印机”是由美国纽约康奈尔大学开发的专门用于制造食物的设备。这部“3D食物打印机”选择了一种工作模式，这种模式与我们平常打印机的工作原理有异曲同工之妙，将原材料和配料放入容器内（与打印机的墨盒相似）中，一旦选择了所需的食谱，利用其自带的的CAD软件就可以将美食“3D打印”出来。从这个方面来说，这种革命性的烹饪方式代表着他们能够创作之前从来不曾想象的菜，菜品的数量也将爆炸式增长。使用“3D食物打印机”来打印食物，能够最大程度地减少从原材料一直到成品之间的步骤，从而降低了一系列的成本。

3 3D打印技术的发展趋势

随着3D打印技术从无到有从弱到强，其做大做强之后成本的快速下降已经导致了3D打印技术已经真正的走进了市场，蓬勃发展，速度惊人，已经成为全社会共同关心的全新领域。应用3D打印技术打印的模型、医疗骨骼甚至是装饰用品等的应用，都在非常大的范围内上唤起了社会的关注。

在我国首个研发3D打印的学者是华中科技大学快速制造中心主任史玉升预计，在他的眼中，在即将到来的10年内，只需要在电脑上点击打印，先进的3D打印机就能一步步地制造出我们需要的模型。目前部分铸造企业已经着手开发选择性激光烧结3D打印机的事情，希望把复杂铸件的生产周期缩短两个半月，效率提高89%。图1为3D打印出的装饰品。

社会每天都在发展， 3D打印技术多年来持续有新的突破，其制造的速度越来越快、尺寸在也越来越大，质量也越来越好。在过去，一个零件往往需要几百甚至上千个图纸来对其描述，而应用了3D打印技术，一张图就可以精确描述一个零件。因此，3D打印技术，可以从根本上改变制造业的发展和设计人员的思维。

4 结论

3D打印技术是一种新兴的高科技技术， 由其独特的运作模式和巨大的作用，教育领域将是未来 3D 打印技术的下一个的重要市场。该文通过分析3D打印原理和3D打印技术在教育中的作用构建了基于3D 打印技术的教学应用模式，这样可以为后续实际应用和深入的研究打下良好的铺垫。尽管 3D 打印技术在教育领域具有广阔的发展前景，但是目前其在教育机构的推广和普及仍面临着巨大挑战。例如：3D 打印机仍然不是一个经济的选择，可制作原材料稀少，制作成本居高不下等。这也将成为全球学者们未来的重点研究的课题和方向。我们有理由相信，3D打印技术一定会淘汰传统生产线，生产效率高出几十倍，与此同时所需原材料用量只占传统所需的几分之一。

参考文献：

[1] 杰里米・里夫金.第三次工业革命[M].张体伟，孙豫宁，译.北京： 中信出版社，2012.

[2] 刘燕华，王文涛.第三次工业革命与可持续发展[J].中国人口资源与环境，2013，23（4）：3-7.

[3] 王忠宏，李扬帆，张曼茵.中国3D打印产业的现状及发展思路[J].经济纵横，2013（1）：91-93.

3d打印技术论文篇4

[关键词]3D打印技术；应用；发展前景

中图分类号：TP334.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0139-01

引言

众所周知，第一次工业革命和第二次工业革命分别以蒸汽机的发明和电气化的使用为标志，以其强大的生产力解放为基础，深刻地改变了西方资本主义国家甚至整个世界的面貌，有力地推动了世界现代化的历史进程。显而易见，科学技术是第一生产力，更是当今世界格局下各国综合国力比较的核心指标之一，可以说，最新最前沿的科学技术的掌握和最早应用推广，将是未来国家间竞争的重要体现和地位分水岭。那么，当下最值得关心注目的科学技术是什么呢？毫无争议，3D打印技术将占一重要席位且有愈演愈烈之势。

一、3D打印技术概况

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）。3D 打印（3Dprinting）是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。运用该技术进行生产的主要流程是：应用计算机软件设计出立体的加工样式，然后通过特定的成型设备（俗称“3D 打印机”），用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品。

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。

二、3D打印技术的应用

3D打印技术可以打印假肢、汽车、飞机的今天，它还在创造无限的可能。首先3D打印技术可以加工传统方法难以制造的零件。过去传统的制造方法就是一个毛坯，把不需要的地方切除掉，是多维加工的，或者采用模具，把金属和塑料融化灌进去得到这样的零件，这样对复杂的零部件来说加工起来非常困难。立体打印技术对于复杂零部件而言具有极大的优势，立体打印技术可以打印非常复杂的东西。其次实现了首件的净型成形，这样后期辅助加工量大大减小，避免了委外加工的数据泄密和时间跨度，尤其适合一些高保密性的行业，如军工、核电领域。再次由于制造准备和数据转换的时间大幅减少，使得单件试制、小批量出产的周期和成本降低，特别适合新产品的开发和单件小批量零件的出产。

这些速度快、高易用性等优势使得3D打印成为一种潮流，并且在很多领域得到了应用。如今3D打印机已经在建筑设计、医疗辅助、工业模型、复杂结构、零配件、动漫模型等领域都已经有了一定程度的应用。尤其在飞机、核电和火电等使用重型机械、高端精密机械的行业，3D打印技术“打印”的产品是自然无缝连接的，结构之间的稳固性和连接强度要远远高于传统方法。

事实上，3D打印技术要成为主流的生产制造技术还尚需时日。如果是做钻头这种高硬度的产品，3D打印明显力不从心。这个不是改进技术就能够解决的，因为快速成型技术本身存在本质性缺陷和局限性。

三、3D打印技术的发展前景

3D打印业务在国外的发展势头十分迅猛。前瞻产业研究院的《2014-2018年中国3D打印产业市场需求与投资潜力分析报告》显示，2009年全球3D打印市场规模为10.69亿美元，此后三年保持在20%以上的速度增长，至2012年市场规模达到22.04亿美元。2013年全球3D产业的发展更是突飞猛进，增速达到81.49%，市场规模达40亿美元。其中，美国、日本、德国占据了3D打印市场的主导，尤其是美国占据了全球近40%的比重。

国内3D打印技术起步晚。但是自3D概念一出，立即受到了热捧，3D打印技术近年来在国内日趋升温。据前瞻产业研究院统计，2012年中国3D打印市场规模约为10亿元，2013年翻了一番达到20亿元。但是与美国、德国等发达国家相比，中国的3D打印产业仍处于起步阶段，国内3D打印应用仍主要停留在科研阶段，并未实现在工业及个人消费领域大规模推广。

对于正处于培育推广阶段的中国3D产业而言，政府的重视与政策扶持显得尤为重要。目前国内已有多省市成立了地方3D打印产业联盟，并在相关政策中提及要重点发展3D产业。教育部也正在制订方案，让3D打印机走进学校。

但是3D打印产业一直以来都缺乏全国性的产业宏观规划和引导，没有一个方向性的指引。此次《国家增材制造发展推进计划（2014-2020年）》的出台与落实，进一步明确了产业的发展方向，并在政策上给予更多的支持，将成为推动3D打印产业发展重要力量，进一步引爆中国的3D打印市场。

按照中国3D打印技术产业联盟的预测，2014年中国的3D打印产值有望达到40亿元到50亿元的规模，至2016年时将扩大到100亿元人民币，达到2012年（10亿元人民币）的10倍，从而使中国超越美国成为全球最大的3D打印市场。

四、 结束语

3D打印技术如今被各国所认可，并不断有业内人士、学者评论“3D打印技术作为一项前沿性、先导性非常强的新兴技术，对传统制造业的工艺改造和新材料的广泛应用具有颠覆性的意义和作用。”面对新的生产方式的变革和发达国家再工业化战略，我国应该高度重视3D打印这一新技术可能带来的制造业革命，深入分析全球3D打印技术的市场发展趋势，研究建立3D打印的基础理论和技术体系，加大人才培养、市场培育和应用推广力度，制定符合中国国情的3D打印产业中长期发展战略规划。同时，加快3D打印的试点示范，选择诸如高端汽车零部件、医疗器械等重点行业领域进行推广应用，积极探索和积累3D打印的市场运营和行业管理经验，积极有效地应对3D打印技术并使之为实现中国梦和中华民族的伟大复兴而服务。

参考文献

[1] 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）.

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[3] 潘巍，《3D打印机：进入主流指日可待》，《微电脑世界》，2012年12月版.

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3d打印技术论文篇5

关键词：3D打印；模具教学；应用研究

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）12-0146-02

随着现代社会生活节奏的加快，制造业市场环境发生了很大的变化，迅速将产品推向市场已成为制造商把握市场先机的重要保障。3D打印技术正是应此而快速发展起来的一项快速成型技术，目前在很多领域已得到了应用。在模具制造领域，3D打印常被用于产品的开模，节约产品到市场的开发时间，但由于存在材料等方面的制约，目前仍没得到大范围的投入使用。但是，把3D打印技术用于模具教学中，增加教学互动，强化知识理解，提高学习乐趣，是一项值得研究的有意义的事情。近年来，很多的高教专业在摸索着创新教学模式，把3D打印系统与教学体系相整合。我校今年引入多台桌面3D打印机，尝试将此技术引入教学实践中，并取得了一些效果。

一、3D打印概述

3D打印技术是一种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的技术。它以“叠加式制造”著称，运用激光束融化金属或塑料粉末，以塑造高度复杂的形状。3D打印机操作简单，只需将建立好的三维模型输入到3D打印机的电脑中，就能够进行打印，这也是其比传统制造业更便捷的地方。

运用3D打印技术进行生产的主要流程是应用计算机三维软件（UG、Pro/E等）设计出立体的样式加工，然后保存成“.stl、.obj、.thing”等格式，通过MakerWare软件将绘制好的模型转换为3D打印机可以识别的代码，通过USB接口或者SD卡传递给3D打印机，再通过加热PLA（绿色环保生物降解材料聚乳酸Polyacticacid）细丝，使融化后的材料通过喷嘴喷出，打印结构的第一层，然后是第二层、第三层……每一层逐渐叠加，最后打印出成型的产品[1]。其工作原理示意图见图1所示。

目前，在教学中应用最普遍的是SLA和FDM两种打印技术。SLA主要用于制作模型，在国外大学教学领域上用的比较广泛。它的优势有：光固化成型法成熟度高，由CAD数字模型直接制成原型，加工速度快，产品生产周期短，无需切削工具与模具，降低错误修复的成本。可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具，可联机操作和远程控制。存在的缺陷有：系统造价高昂，使用和维护成本过高，对工作环境要求苛刻。成型件多为树脂类，强度、刚度、耐热性有限，不利于长时间保存。预处理软件与驱动软件运算量大，软件系统操作复杂，入门困难；立体光固化成型技术被单一公司所垄断。FDM主要采用丝状材料（石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝）作为原材料，目前市场上采用FDM技术较为普遍，相对比较便宜，一般在4000～6000元之间。FDM的优势有：操作环境干净、安全，可以在办公室环境下进行。表面质量较好，易于装配，可以快递构建瓶状或中空零件。原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换，材料费用低。可选用多种材料，如可染色的ABS和医用的ABS、PC、PPSE等，材料利用率高。存在的技术缺陷有：精度较低，难以构建结构复杂的零件。做小件或者精细件时不如SLA技术，最高精度0.127mm，与截面垂直的方向强度小，成形速度相对较慢，不适合构建大型零件。

二、3D打印机在模具教学中的应用

在教学过程中，教师要善于用好各种媒体，要学会并善于引用一些先进技术来弥补各种直接经验的不足，变抽象为具体，使教学活动更高效。面对第三次工业革命浪潮，教育需要更多地让孩子们接触、感知和体验未来的新兴技术，培养学生的创造性思维能力，3D打印机技术的普及为学校的创新教育提供了新的视角和技术支持。

1.课堂教学中的应用。3D打印技术在本质上是多媒体技术的延伸，是虚拟现实技术的延伸，它拓展了人的感觉和知觉，促进了人的思维能力的进一步发展，它与教学的融合势在必行。目前绝大部分模具设计课程的教学，几乎使用powerpoint或flash软件来制作多媒体课件，通过动画、图形、声音、视频的演示，加上教师深入浅出的讲解，学生会在不知不觉中学到知识。这样学生可以在原有认知结构和生活经验的基础上，认同教师的概念和思维方式，并内化到自己新的认知结构中，形成自己新的概念和思维方式[2]。随着3D打印机的出现，引入该项技术，将课程中涉及的典型模具零件打印展现，对模具的教学能够起到更好的辅助。如图3所示为3D打印出的鞋模模型，教学中展示会使学生对模具有更直观的认识，取得更好的教学效果。

2.课程设计中的应用。模具设计课程通常要进行为期1～2周的课程设计，教师辅导学生使用合适的设计软件，如Pro/E、UG，使用计算机进行模具设计，充分发挥学生的主体作用，教师负责答疑，通过一两周的课程设计使学生加深对课堂上教学内容的认识，达到融会贯通的目的[2]。应用3D打印机后，可以安排学生分组设计、分组打印，使学生能够真正见识到自己设计的模具零件打印成型的过程，更加提高了学生的学习兴趣，并能提高设计水平。

三、3D打印技术在模具教学中的应用效果

3D打印应用于教学，主要分为3D造型设计、3D打印、3D打印后处理、性能试验及评估等环节。通过一系列环节的锻炼，提高学生的创意能力、规划能力、动手能力、实践能力和团队合作能力，深化实验教学的改革，为培养更多的复合型技术人才打好基础。从教学实践的过程来看，取得了如下效果。

1.采用3D打印技术辅助教学后，学生对于模具的基本组成结构能够进行更直观的观察，对于模具的结构有了更深的认识。

2.采用3D打印技术辅助教学后，学生分组讨论问题更加热烈，对于模具的学习兴趣有了进一步的提高。

3.采用3D打印技术辅助教学后，学生不仅熟悉3D打印机的操作方法，而且对于先进制造技术有了更多的了解，并产生了浓厚的兴趣。

4.3D打印机可以提高学生在掌握技术方面的优势，提高学生的科技素养。

四、3D打印教学中注意的问题

1.由于受材料的限制，3D打印机主要使用塑料作为打印材料，与真正的模具材料存在很大的差别。在教学过程中，教师注意对此方面要做出提示。

2.模具尺寸的限制。教学用的3D打印机多为台式打印机，尺寸较小，能够打印出的产品尺寸受到限制。

3.模具精度的限制。3D打印机由于分层制造存在“台阶效应”，每个层次虽然很薄，但在一定微观尺度下，仍会形成具有一定厚度的一级级“台阶”，如果需要制造的对象表面是圆弧形，那么就会造成精度上的偏差。

五、结论

教育需要与时俱进，尽可能让学生接触、体验、掌握3D打印这一门新兴技术，从而发展学生的空间思维能力和创新思维能力，将会对学生的未来产生重要影响。实践证明，在模具设计和制造课程中使用3D打印技术是可行的，在教学的过程中也获得了一些效果。但是不要过多依赖3D打印机，其只是一种辅助教学手段，教学过程中最重要的仍是正确处理多媒体和粉笔、黑板、普通教具、语言表达之间的关系，将模具设计方法进行很好的传达。

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，（1）.

3d打印技术论文篇6

何为3D 打印

早在1986年，有科学家利用立体光刻技术将3D数字模型变成实物，随后，还有人发明了通过分层堆积特殊材料实现模型成型的技术，也就是我们常见的热熔技术。在学术上，3D打印并不陌生，在科研和工业上被称为“快速成型技术”，在许多高校的设计专业也都设有相关的学科，所以3D打印并非不陌生，也不新鲜，但是该技术进行市场化运作，现在才刚刚开始，而且由于材料技术的积累和发展，通过特定的控制系统，在专用平台上按照事先设计好的形状实现立体物品的成型。所以，“3D打印”是一个相对广义的概念。

从技术层面来看，“3D打印”是所有能将数字模型变成物理实物的技术总称，主流的3D打印技术有多种，比如热融技术、立体光刻技术、激光烧结技术，还有类似于喷墨技术的三维打印技术等，它们有着各自的特点和应用层面，比如热融技术是将特殊树脂或塑料加热融化，然后以分层的方式不断堆积，材料冷却后固化形成立体物品，表面相对粗糙，但是材料成本低廉，在模型设计和制造业有着广泛的应用。立体光刻技术是利用紫外线激光逐层扫描一种特殊化学成分的液体，液体发生固化，逐层建立立体模型，所用材料单一，不能进行多色成型，耗材成本高昂。选择性激光烧结技术可以加工金属等强度较高的材料，利用激光烧结粉末材料形成立体物品，所以成型后的物品表面粗超，需要后期加工才能使用，可以选择的材料范围较广。还有许多3D打印技术正在被研发，如果有一天人类打破材料的局限性，那么3D打印才有可能真正走进我们的生活。

目前，我们从国内外关于3D打印的新闻报道中得知，我们熟悉的树脂、陶瓷、金属、建筑材料还有食品，可以通过“3D打印”的方式实现个性物品的快速成型，在医学领域，也有研究人员利用“3D”打印的方式重建生物细胞组织和人体骨骼，由于材料技术在过去的大量积累，为“3D打印”在实际应用领域提供了广阔空间和巨大潜力。3D 打印技术不仅局限于制造业，个人用户也能成为3D打印机的重要市场空间。

3D打印令人激动的应用

目前，3D打印技术已经在多个领域进入应用阶段，包括制造业、设计业、建筑业、生物领域、医学领域、文物保护领域等。

传统的制造业，无论是零件还是成品，都是批量生产的，当客户有个性化需求的时候，制造成本就会大幅上升，而3D打印就是一个很好的个性化制造技术，能够根据不同客户的需求制造满足其需求的产品，所以，3D打印在制造业会发挥巨大作用。我们已知有公司利用3D打印技术生产液晶屏等产品。

在任何商品领域，大到宇宙飞船、飞机汽车，小到儿童玩具，所有人类需要的物品在设计过程中，设计人员需要进行不断的改进，而数字模型必需要通过实物模型进行测试和模拟，过去设计人员利用手模或者开模制作实物模型，相对时间长，或者成本较高，而3D打印技术正好能满足设计人员在设计过程中制作实物的需求。福特汽车、欧洲宇航局等已经为其设计人员配备了桌面级的3D打印机，帮助他们提高效率。

在建筑业，设计师的图纸变成模型非常复杂，需要花费的时间较长，一定程度上延长了设计周期，3D打印技术可以帮助设计师解决这一问题；另一方面，我们所见到的大多数建筑物是由钢筋、混凝土等材料通过大型机械和人工来实现建筑设计师的设计图。如果利用3D打印技术，未来的建筑可能会更加个性，而且只需通过拼装就能盖好房屋，减少人力支持和材料浪费。

而在医学和生物技术领域，据了解，一个人体心脏瓣膜，利用3D打印技术只需要10美元的高分子材料，大大降低了成本。另外有报道称有公司利用3D生物生长技术，将不同细胞细致的混合，进而生成人造肉，在生物领域，还有科学家利用3D技术将动物细胞加工形成器官，这是3D打印技术在生物领域的前沿应用。

如今，古代文物由于自然因素和人为因素受到严重破坏，文物工作组通过影像技术获取文物数据信息，然后利用3D打印机重建文物模型，以便更好的研究，在文物保护中有着非常大的价值。相信看过电影《十二生肖》的朋友，就会知道3D打印机是如何复制文物的。

3D打印的现状

目前，美国在3D打印的技术和应用有着领先优势，而且美国也是3D打印最大的市场，美国总统奥巴马在两次公开演讲中多次提到3D打印技术，鼓励学习新技术，创造更多就业，重振美国经济。美国3D打印技术和打印设备供应商在资本市场上也获得较大的推动力。奥巴马在国情咨文当中的讲话曾经提到：“现在有我们可以做的事情。这些事情可以加速这一潮流。去年，我们在俄亥俄州的杨斯敦创造了第一个制造业革新中心。一个曾经的百叶窗式库房变成了一个艺术实验室。在那里，新工人在学习3D打印技术。这种技术可以革新我们制作几乎任何东西的方法。没有理由这个在其他城镇不能发生。”

3D打印在亚洲又是什么情况呢？2012年底日本出现了首家3D打印体验馆，随后在中国西安市有一家类似苹果零售店的3D打印体验店开张，2个月之前，一个拥有不同类型的3D打印硬件设备和个性化服务的3D打印体验馆在北京开馆。中国对新技术和新商业模式的跟进非常迅速，没有丝毫犹豫。在中国，从2012年下半年至今，许多有着工业背景、材料技术、控制技术、电子技术的公司先后投入研发3D打印技术，在资本市场上，3D打印概念股在过去的半年中一路飘红，在一段时间内引跑股市。

工业级3D打印机与民用级3D打印机在许多方面有着较大的差异，包括成型精度、材料强度、模型尺寸等方面，3D打印机在飞机、汽车的设计和研发中已经开始崭露头角；不少行业的商品研发中，也利用3D打印机进行模型制作，从而加快设计的效率，降低模型研发成本，对于个人而言，也有不少模型爱好者利用3D打印机打印自己设计的模型。不同技术、不同应用的3D打印机售价差距也非常大，桌面级的产品售价在1万～3万人民币左右，而昂贵的高端3D打印机售价几十万甚至上百万，不同的用户需求根据自身的需求来进行对应的选择。

随着桌面级3D打印机的上市，3D打印已经与越来越多的个人和中小型公司关系密切，我们可以利用这些小型化的3D打印机制作个性化的模型。在国内，太尔时代的UP！桌面3D打印机在高校教学、科研和设计领域有着较高的知名度，而美国MakerBot 的桌面3D打印机也开始在国内市场上销售，特殊的PLA材料在可塑性等方面表现更好。然而3D打印在金属材料加工方面还无法替代精度更高的数控机床。

亲身感受3D打印机

笔者试用过的桌面3D打印机有两款，一款是来自太尔时代的UP！，一款是来自美国的MakerBot Replicator2，前者为国内品牌，售价9999元，体积小巧，结构简单，采用三轴联动控制打印头的移动，成型尺寸为140mm×140mm×140mm，尺寸并不大，成型平台底板需要加热，采用了ABS塑料作为材料，打印头工作温度在260摄氏度左右，打印层厚0.15mm～0.4mm，在软件内可以调整模型的大小与位置，直接连接电脑就可以使用，驱动软件有中文汉化，在使用之前需要对打印机进行初始化以及调平成型平台。

MakerBot在国际上名气较大，亮相于CES2011，Replicator 2是MakerBot旗下第二代桌面3D打印机，国内行货售价在2.5万元左右，改进了一代产品的许多不足。Replicator 2外观拥有很强的科技感，主要由黑色的外壳、可变色的LED灯、热融打印头、三轴步进电机、无需加热的成型平台组成，支持脱机打印，用户使用与其匹配的MakerWare软件，就可以对STL 模型文件进行设置和调整，然后导出.x3g文件，复制到SD卡中，插入到打印机读卡器上，就可以脱机打印了，比较简单，虽然MakerWare还没有汉化，但是交互界面非常简单，用户能够轻松使用。MakerBot Replicator2相比太尔时代的UP！，打印模型尺寸要更大，为28.5cm×15.3cm×15.5cm，采用了PLA材料，强度更高，可塑性强，相比之下，成本也比ABS塑料要高。目前我们常见的是透明色、蓝色、红色等单色材料，但是据了解，MakerBot在材料方面已经研发出了不同色系的PLA，比如半透明色系、金属色系等，目前还没有在国内上市。与太尔UP！打印机相同的是，打印3D模型可以自动构建支撑，避免模型细节出现问题。

这两款桌面级的3D打印机比较具有代表性，一款为国产品牌，一款外国品牌，在制作模型方面，细节上的差异主要由材料的差异组成，然而在易用性方面，MakerBot更甚一筹，然而在成本、体积以及可调节方面，UP！也有一定的优势。

3D打印的未来

3d打印技术论文篇7

关键词：3D打印；技术原理；现存问题；发展展望

每一个新技术的出现，都在一定程度上给社会生产带来新的变革，推动社会进步。3D打印技术作为一项在上世纪被提出的概念在当今得到了实现和发展，3D打印技术缩短了产品成型的时间，提高了结构复杂的产品批量制造的可能性。随着可以被用于3D打印的材料愈加广泛，从粉末、塑料、金属甚至是食品原料，3D打印机可涉足的领域逐渐被拓宽，其蓬勃发展势必带来生产力的变革，推动传统制造业的变革，一场新的科技技术革命正在进行。

一、3D打印技术的发展现状与市场分析

早在上世纪80年代就有了3D打印这项技术了，受限于当时的科技水平，那时的3D打印机体积庞大而且价格昂贵，其仅在特殊领域或实验室中得到了一定的应用，经过近年来不断的发展，技术逐渐走向成熟，3D打印机器也渐渐小型化桌面化，更多款式适合家庭、个人使用的小型3D打印机被投放到市场，售价在几千元到几万元不等，其制作模型的精确度及对色彩和制品机械强度等参数的要求也都相对较低。其使用对象多是小型企业或是学校教学。

目前3D打印技术在商用上还是非常的有限，其应用最多的是产品的快速开发流程中制作样片、样机，或者小批量产品。相比传统的制造需要模具、装备，3D打印则不需要，所以其制作的成本更低，但质量还不够好，可靠性、实用性等方面还有很多的缺陷，目前还满足不了我们传统工艺对材料结构、机械性能、疲劳寿命以及使用寿命的要求。

二、3D打印技术的成型原理与特点

3D打印技术是以一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属、类石膏粉或热熔融塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠的方式来构造物体的技术。由于3D打印制造的原理是将复杂的三维模型转化为一系列二维切片的叠加，因而可以在不使用腔体模具或其他工具的条件下制成相对复杂的零部件，简化了产品开发的步骤并且缩短了制造所需的时间。现在虽然有一些产品能通过3D打印机直接打印出来，但其分辨率和精密度参数都较低，要打印出精密产品还需要很长的路要走。另外3D打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。（表1市场常见的成型工艺原理与特点）

三、3D打印与平面打印相对比

与其说3D打印机是一个新生的事物不如说3D打印机实际是平面打印机的延伸，无论是3D打印机还是传统打印机，都称之为打印机，3D打印机的工作原理和传统打印机基本一样，都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成的，工作原理基本相同。它们之间最大的差别就在于耗材有所不同，普通打印机的耗材是由传统的墨水和纸张组成的，而3D打印机主要是由胶水和塑料或金属等物质的粉末组成，都是经过特殊处理过的材料，它们对固化反应速度和模型强度以及分辨率都有着很大的关系。

如今平面印刷打印工作室在市场上有着相当高的饱和度，打字印刷，平面广告制作的工作室林立街头，如此多的工作室的建立也映射了其相对高的市场需求。此类工作室可以提供的服务项目也与日俱增，其技术的成熟程度也非常的高，3D打印作为一个新的面向市场的事物，其制作精确度，能够使用的成型材料以及设备成本等切实的问题都受制于当前的技术水平，其面向消费者商业使用最为直接的问题就是成型材料和成型精确度的问题。

四、3D打印技术在生产生活中的广泛应用

随着3D打印技术的提高，造型精确度的提升，可应用于3D打印制造的材料愈加宽泛。使用者对3D打印技术及应用的不断认知，使用3D技术的用户以及3D打印技术所应用的领域会随之扩大，更多的可以用于3D打印的模型文件会在互联网上或共享，应用软件领域，越来越多免费的开源软件被开发，三维建模将会更加简（下转第10页）（上接第6页）单化、智能化，更多的普通使用者能够掌握这项技术，从而降低了3D打印的设计成本。3D打印会成为一种小批量生产和私人定制作品的最佳途径之一。比如用户实际生活中需要一个塑料零件，3D打印机可以让我们免去跑市场或超市的麻烦，或是担心买不到合适的样式的烦恼，现在只要有一台3D打印机，并配合ABS塑料等打印材料，便可自己构建模型或通过互联网下载合适的模型文件输入打印机，很快一个所需的塑料零件便可出现在面前。利用3D打印机，工程师可以检验正在开发中的新产品，把手中的三维数字模型用3D打印机制造成实体模型，可以方便的对设计进行检验并及时发现问题，相比传统的方法可以节约大量的时间和成本。3D打印机也可以应用于产品的小批量生产，这样就可以将产品的样品快速的提供给客户，或进行市场宣传，不用等待制作模具，对于某些小批量定制的产品甚至连制作模具的成本都可以省去。

五、3D打印技术的发展展望

3D打印机是脱离了以纸制媒介为最终体现方式的打印机发展。“3D打印”说是打印，实际就是一种“制造”技术。世界首个公布3D打印机开源数据信息的科学家英国工程学家阿德里安・鲍耶表示：“未来你想要什么，只需下载图纸，按一下‘打印’键，剩下的所有事，请统统交给打印机。”他甚至认为：“3D打印机将来不是要取代某一个制造业，而是要取代几乎所有的制造业。”

在将来的几年，随着技术的不断进步及市场需求的扩大，3D打印技术将呈现新的发展趋势，随着开拓并行、多材料制造工艺方法的采用，打印速度和效率有望获得更大提升；随着先进材料的不断发展，智能材料、纳米材料、新型聚合材料、合成生物材料等将成为3D打印材料，3D打印材料将更加的多样化；一些较小规模的3D打印机制造商已经开始推出一万元以下的3D打印机并通过互联网购物商场公开售卖。随着技术进步及推广应用，3D打印机的价格有望大幅下降；3D打印机诞生后，早期主要用于航空航天、机械、医疗、建筑等行业的模型制作。随着其进一步走向成熟，3D打印机已开始用来制造汽车、飞机等高科技含量零部件、皮肤、骨骼等活体组织。在不久的将来，从鞋、眼镜到厨房用具、汽车等各种产品都可以用3D打印机生产出来。相信在不久的将来，3D打印的产品将会遍布人们的生活之中。

参考文献：

[1]向波.造物不再神秘――3D打印机是怎么工作的[J/OL].电脑报，2012.8.

[2]牛牛.关于3D打印机商业模式的思考[J/OL].南极熊3D打印，2013.2.

[3]黄启兵.疯狂的3D打印[J/OL].金羊网-羊城晚报，2012.10.

[4] 陈俊.3D打印技术将改变未来生产与生活方式[J/OL].新华网，2012.12.

3d打印技术论文篇8

关键词：3D打印；三维立体模型；应用前景；技术分析

根据近年来的应用结果看来，三维模型的设计领域已经逐渐拓展得越来越宽阔，三维模型主张将模型内容立体化。简单来说，在园林设计、土木工程建造图纸等都需要三维模型的应用。3D打印技术能够立体直观地将三维模型表示出来，对工程施工或者园林项目指导都有广泛的应用。举例来说，在园林图纸设计中，将园林绿化布置在电脑中清晰地表现出来，为了能够更好地施工利用比例尺，所以需要一份施工图纸。这时3D打印技术的重要性就可轻易得知，它提高了施工效率，增加了施工工程的完整性。

1 3D打印技术的具体技术分析

3D打印技术不同于一般的打印技术，但是仍然拥有一般的打印技术所具有的技术要领。简单来说，3D打印是快速成型技术的一种打印技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。整体来说，它能够建造空间物体，对于打印技术领域上来说，该技术是一种质的飞跃。另外，该技术的实现主要是靠数字技术打印机，这种打印机和一般的打印机也是不同的，不是单单利用纸张和墨水，3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，这种打印机能够利用电脑中的设计图纸，将原材料逐步通过技术累积，最后成型出一个3D建筑实物，该打印技术仍然存在和普通打印机相似的原理，不过是在空间上进行分层加工处理，3D打印技术需要在打印机中添加必要的打印原材料加工3D实物，一般来说原材料有以下几种：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。另外，3D打印技术更是在很多的领域都有其相关的应用，比如说珠宝、鞋的制造、园林、房屋建筑等的设计，甚至是汽车、航空航天的建造应用，应该说3D打印技术在很多的领域都有技术应用，对人类生活有很大的帮助。

2 3D打印技术对于三维模型表现的优势

2.1 增加三维模型的立体性

对于三维模型来说，其主要是在电脑上形成的空间立体结构，但是不利于分析模型的特定规则，所以需要建造一个空间实物用来分析模型，三维模型即可以利用3D打印技术实现空间的模型立体性，该打印技术能够利用空间打印技术进行图层的堆叠，使其完成一个分层次的打印技术，利用实际材料进行立体模型的建造，得到的模型能够进行研究。举例来说，园林专业的三维模型，可以利用3D打印技术进行设计打印出一个3D模型，能够利用比例尺等因素进行实地考察，减少了实际设计中的很多问题，一般建造的缺点就可以在3D模型中有所反映，所以真实性、立体性是3D打印技术设计3D打印模型的一个重要性优势。

2.2 确定立体模型的精度和稳定性

立体模型的立体性固然重要，但是要想将该设计的模型更好的应用，稳定性、精度都是需要重点关注的问题。一般来说，只要是理论电脑上可以设计的造型，3D打印机都可以打印出来，消费者只需要简单下载设计图，就可以在数小时之内随心所欲的打印自己想要的任何东西，这种技术是改变了通过对原材料进行切削，组装进行生产的加工模式可以说是一种精确实体复制。3D打印技术不仅仅能够复制普通的立体模型，而且还能够进行音频、视频的复制，完全按照电脑中的设计模型，在打印机中进行立体复制分层次的使用打印机中的原材料实现整体的复制，然后在进行统一组装。只要打印机中的原材料够多，就可以保证3D打印机完整的复制一个3D打印成品，而且这种打印技术采用打印原材料累积的方式，稳定性比一般的打印技术好而且精度非常好，可以说是对设计图的复制。

2.3 方便生成形成的不同模型，实现材料的无限组合

对于现在很多领域的商品生产而言，将不同的材料混合在一起生产产品是一件很困难的事，因为涉及的工具材料模具不能够轻易地混合原材料，3D打印技术可以说是一种技术的发展，能够在打印机中实现各种不同的材料的融合，传统设计无法制造的产品，因为受到很多的限制，其中有制造形状的能力方面，制造模具的机器也只能单一的设计一种形状，而3D打印技术突破了以上的局限，不仅仅能够设计普通的设计模型，而且可以甚至是自然界的模型该打印技术也可以实现。可以说，在一定的层次上增加了产品的多样性。无论设计模型有多少种样式，都能够利用3D打印技术进行模型设计，设计符合消费者需求的三维模型打印模型，更好地找到问题实现更好的设计。

2.4 降低组装成本，提高产品利润率

一般的模型设计需要比较复杂的模型组装，这其中不仅仅需要过硬的技术支持。同样也需要比较繁杂的组装步骤，因为每一个步骤都需要不同的材料堆叠，所以传统的模型设计就相当于每一个步骤都要注意，所以每一个步骤的每一个细节都要进行人工加工，而3D打印技术可以说属于人工智能，减少了不必要的问题发生，只需要将不同的设计原材料投放入打印机中进行自动的加工，不浪费材料的同时还能够增加设计的准确性，减少了组装成本，增加了利润率。因为这项打印技术在很多的设计领域都有应用，所以在生产产品的过程中，增加利润率、减少成本输出的3D打印技术能够被大家关注、重视，进而有了广泛的应用。换个思路，如果在产品介绍时不采用传统的PPT介绍，而是将3D打印产品展现在消费者面前，更能吸引更多的消费者注意到产品的任何细节。

3 3D打印技术在三维模型上的应用前景

目前看来，3D打印技术在如今已经有了非常广泛的应用，首先是航空航天，在这个领域，该技术已经成功“打印”出了航空发动机的重要零部件，这一技术将使该零件成本缩减30%、制造周期缩短40%。并且在此领域上这项技术还能够应用在航天科技制造领域上，取得了不错的成果。之后在医疗上可以利用这项打印技术进行器官的立体制作，如果和人体匹配，还能够起到医治疾病的作用。其次，在建筑设计上，建筑师发现了这一项技术的相关优点，成功利用3D打印机打印的建筑模型，节省成本的同时，还增加建筑的整体安全性、稳定性、环保性。

4 结语

3D打印技术应用在三维模型中有了很明显的作用效果，所以3D打印技术的应用很广泛，可以相信随着3D打印技术的不断成熟和完善，它将会在越来越多的领域得到推广和应用。并且3D打印技术的优点很多能够优化很多模型设计的细节，并且增加模型设计的精确性、稳定性，减少成本，增加利润率，在产品输出中，这些优点都是在市场上非常具有关注性的。

参考文献：

[1] 童宇阳. 3D打印技术在中教学中的应用研究[J].现代科技，2013（02）.