3d打印技术调研报告

3d打印技术调研报告（共8篇）

1.3d打印技术调研报告 篇一

3D打印技术实验报告

实验指导教师：代老师

实验地点：第一实验楼北118 学生姓名：任明

学号：2013070116

一、技术介绍

3D打印机（3D Printers）简称（3DP）是一位名为恩里科·迪尼（Enrico Dini）的发明家设计的一种神奇的打印机，它不仅可以“打印”一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品的形状。

2016年2月3日讯，[1] 中国科学院福建物质结构研究所3D打印工程技术研发中心林文雄课题组在国内首次突破了可连续打印的三维物体快速成型关键技术，并开发出了一款超级快速的连续打印的数字投影（DLP）3D打印机。该3D打印机的速度达到了创记录的600 mm/h，可以在短短6分钟内，从树脂槽中“拉”出一个高度为60 mm的三维物体，而同样物体采用传统的立体光固化成型工艺（SLA）来打印则需要约10个小时，速度提高了足足有100倍!

二、实验步骤

1，实验原理讲解

通过3D打印爱好者 张博同学激情澎湃的介绍，我们对3D打印技术有了初步的认识.其主要是电子部分、机械部分和软件电子部分：系统板、主板、电机驱动板、温度控制板（如果采用热敏电阻测温一般不需要用到温控板）、加热管、热电偶（或者是热敏电阻）、热床（目前淘宝最新的是MK2b）机械部分：现在大部分是采用步进电机带动同步带的方式，有的使用滑台组成XYZ轴，所以就需要 电机、支架、同步轮、同步带等软件部分：固件、上位机程序、烧录软件。3D打印是添加剂制造技术的一种形式，在添加剂制造技术中三维对象是通过连续的物理层创建出来的。3D打印机相对于其他的添加剂制造技术而言，具有速度快，价格便宜，高易用性等优点。3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统的去除材料加工技术完全不同。称之为“打印机”是参照了其技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似

2，实验过程 在代老师的带领下，让张博同学同学给我们打印了一只可爱的大白兔，栩栩如生，同学们看的是如痴如醉，久久不能自拔，时间过得飞快，随着机器的有条有理得不停运转，一只小白兔跃然于平台上，赢得了同学们雷鸣般的掌声。

三、实验总结及感悟

在此次课程的学习中，给我们普及了先进的科学技术，让我们了解到，要想要国家富裕，人民安居乐业，必须要发展科学教育，提升国民的科学素养，才能让我国人民的生活水平飞速上升，才能是中国在国际社会中有一席之地，不被外国欺负，深深感谢代老师对我们的栽培，他不辞辛苦默默的工作，默默的为我们付出，把自己投身于伟大教育事业当中，我真诚的希望他能注意自己的身体，不要操劳过度，在以后的学习中，我们也会好好听讲，不调皮不捣蛋，在代老师的带领下，希望我们的国家越来越强大，希望世界充满和平和美好。

2.3d打印技术调研报告 篇二

关键词：3D打印技术,数字模型设计,发展趋势

一、引言

全国政协委员、歼-15总设计师孙聪爆出了中国军工迅速发展的秘密——3D打印技术。孙聪透露, 歼-15项目率先采用了数字化协同设计理念, 三维数字化设计改变了设计流程, 提高了试制效率。五级成熟度管理模式, 冲破了设计和制造的组织壁垒, 而这与3D打印技术关系紧密。中国第一款商用客机C-919、第一款舰载战斗机歼-15、多用途战斗轰炸机歼-16、第一款本土隐形战斗机歼-20及第五代战斗机歼-31的研发均使用了3D打印技术。

美国总统奥巴马在最近的国情咨文演讲中多次强调3D打印技术的重要性。3D打印技术被描述为“有可能革命化我们制造所有产品的方式”, 将加速美国经济的增长。奥巴马指出, 美国政府不仅已经在俄亥俄州成立了首个制造创新中心, 而且还有3个创新研究中心在筹建当中, 最终将会发展成一个3D打印制造业的全美网络, 成为全球新的高科技中心。

3D打印是快速成型技术的一种, 它是一种以数字模型设计为基础, 运用粉末状金属或树脂等可粘合材料, 通过逐层“增材”打印的方式来构造三维物体的技术。3D打印思想起源于19世纪末的美国, 并在20世纪80年代得以发展和推广。它被称作“上个世纪的思想和技术, 这个世纪的市场”, 现阶段该技术在工业设计、航空航天、建筑工程、汽车、生物医学等领域广泛应用。今年首届中国国际技术进出口交易会上, 中国3D打印技术产业联盟秘书长罗军指出, 国内将在三年内正式启动至少10个3D打印创新中心, 发展500家传统企业进入3D打印技术产业联盟, 三年内有望实现上百亿元产值。图1为某科技展上展示的3D打印机和打印出的太阳神鸟作品。

二、3D打印原理和技术

3D打印技术是以计算机三维设计模型为蓝本, 通过软件分层离散和数控成型系统, 利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、树脂等特殊材料进行逐层堆积黏结, 最终叠加成型, 制造出实体产品。

传统数控制造主要是“去除型”, 即在原材料基础上, 通过模具、车、铣等机械加工方式对原材料切割、磨削、腐蚀、熔融等办法, 去除多余部分, 得到零部件, 再以拼装、焊接等方法组合成最终产品。3D打印无需原胚和模具, 就能直接根据计算机图形数据, 通过一层层增加材料的方法直接造出任何形状的物体, 缩短了产品研制周期, 简化了产品的制造程序, 提高了效率和降低了成本, 被称为“增材制造”。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、庞大的机床、众多的人力, 直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件, 使生产制造得以向更广的生产人群延伸, 释放出广阔创意空间和无限的应用前景。

3D打印的主要技术SLA、FDM、3DP、SLS、LOM五种, 其技术特点和优缺点见表1。

三、3D打印技术发展带来的影响

3D打印技术主要应用在四个方面:概念模型、功能原型、性能测试、最终产品。利用3D打印技术构造模型、原型或产品, 可随时检查设计成果的结构、外形和功效, 并进行性能测试发现缺陷和及时完善, 通过再次构造、检查和改进完善的重复迭代过程, 能在较短的时间内设计出优良的产品。随着3D打印技术不断深入, 3D打印装备的不断丰富, 其应用范围不断拓展, 为社会制造的发展提供了强劲动力。

1. 显著提升工程化能力。

3D打印技术可以提高从概念设计到产品制造的能力, 每一阶段都能对实施方案进行多次尝试和迭代测试, 不断改善性能、降低成本、提高质量, 并缩短产品研发时间。以此为基础的三维数字化设计和快速实现, 可以改变现有生产制造控制流程, 并将成熟的科研管理模式在工艺设计和生产制造端进行显性实践和控制, 有效提升从设计到生产制造的工程化能力。

2. 定制化服务成为常态。

基于3D打印的快速制造能力, 对用户进行差异化服务将获得竞争优势。基于“长尾理论”, 通过为用户提供差异化服务和产品, 且产品成本受规模化影响的程度不大, 提升定制化体验能力的市场将会得到快速扩张, 产业将逐渐形成规模优势。

3. 产品创新速度加快。

运用3D打印的快速原型制造技术能够缩短把产品概念转化为成熟产品设计的时间, 提升了市场快速响应能力。没有制模和其他复杂的传统工序, 设计人员将能够专注于产品的功能。他们能够在设计的早期阶段就打印出原型产品, 并不断地迭代优化, 从而加速创新, 以更快的设计速度生产出更优异的产品。

4. 创新出新的商业模式。

随着3D打印设备和设计技术的普及, 创新设计者和批量制造者将大量涌现, 终将催生出创造性的新商业模式。如何借鉴App store模式整合和利用这些民间创新定制设计和服务资源是一种商业模式;集中不断升级的工业级和专业级设备形成高端快速制造中心进行高端产品和服务也是一种商业模式。

5. 知识产权地位彰显。

3D打印技术通过轻松复制、修改, 可以很容易地复制拥有版权的产品设计。随着设计者和制造商开始应对这种情况, 未来将井喷式出现关于三维数字设计知识产权归属争端, 因此作为核心的知识产权产品的重要作用日益彰显。

目前电商网站上产自美国的Replicator个人3D打印机已经开始出售, 用于3D打印的STL模型文件也随之热卖。一款艺术花瓶的文件售价为1.5元, 工业级品质的激光快速成型订制模型服务则需要100元等。从入门级的几万元装备到高端几十、上百万元的装备, 考虑到耗材和维护费用, 对广大民众来讲3D打印还是一个奢侈的梦想, 3D打印技术及设备的普及、推广和产业的不断升级还严重依赖于数字化设计技术、精密机械、材料科学的协同发展。同时, 在3D打印带来诸多好处和令人兴奋的前景的同时, 也带来了安全隐患、环境消耗和保护等问题。枪械机件的数码模型十分容易传播的, 能让万能制造机吞吐出极具杀伤性武器, 如何有效控制是不得不面对的头痛问题。今年5月4日, 美国“分布式防御”公司的创始人威尔森在射击场成功试射了世界上第一支3D打印手枪, 这把3D打印手枪的16个零部件中有15个来自一台廉价的二手3D打印机, 唯一的金属零部件是手枪的撞针。令人担心的是, 自从威尔森上传3D打印手枪图纸以来, 两天内下载量就已超过10万次, 美政府已要求其删除网站下载资源。其次, 在自由想象与创造欲望的驱动下, 随心所欲地3D涂鸦打印的残次品将大量出现, 电力和材料的无节制消耗将给环保带来灾难性的后果。

无论你是否做好准备, 基于3D打印的全民制造的春天已经到来。3D打印技术促使制造业对传统的生产组织进行解构, 并通过以3D打印为核心的数字设计和制造推进着产业结构的不断重构优化, 也迎合了国家产业结构优化调整战略。近期“股神”巴菲特也加速了精密制造业的布局。3D打印技术为这个时代描绘出美妙图景, 时刻提醒着我们把握机遇、抢占先机做好迎接再一次工业革命的准备。

参考文献

[1]许廷涛.3D打印技术——产品设计新思维[J].全球IT新浪潮, 2012 (9) .

3.福特3D研发打印技术 篇三

自2014年12月起，福特汽车一直与来自红杉市的Carbon3D公司开展合作，后者曾成功开发出CLIP连续液态界面制造技术。CLIP技术是一种利用紫外光固化树脂材料进行塑造的3D打印技术，与传统3D打印工艺相比，速度可以提升25-100倍。由此生产出的零部件具有极高的机械性能，可以广泛应用于福特车型，比如高品质的汽车工业级零部件。Carbon3D 技术采用工程树脂，具有缓冲振动、承载负荷或耐抗高温等特性。

宝马放弃Z2项目

去年以来全球汽车市场整体效益不佳，宝马2014年的全球销量仅为170多万辆，增速放缓。今年5月，宝马换帅，由原生产负责人Harald Krüger接替Norbert Reithofer成为新一任管理委员会主席，并由Klaus Fr？hlich接替Herbert Diess担任研发负责人。近日据相关媒体报道称：这一人事变动可能会对宝马的生产计划产生影响，原计划于2016年发布的宝马Z2项目或将夭折。Norbert Reithofer和Herbert Diess在任时，宝马计划推出全新Z2车型，丰富旗下的跑车产品线，以满足多元化的消费者需求，巩固市场地位。而宝马的竞争对手，奥迪的新款跑车定位低于TT；奔驰的新款跑车命名为SLA，定位低于SLK 。各大车企纷纷进军入门级跑车领域，竞争十分激烈。

雷诺日产全球售出25万辆电动车

2015年6月初，作为全球零排放汽车行业领军者的雷诺日产联盟向一位法国工程师售出了旗下第25万辆电动汽车——一辆白色的雷诺ZOE微型车。这是继面向全球大众市场推出首款零排放汽车日产聆风后，雷诺-日产联盟历时4年半实现的又一座颇具历史意义的里程碑。目前，雷诺-日产联盟所售电动汽车已占全球电动汽车总销量的一半，其中日产聆风一直保持着最畅销电动汽车的地位，总销量已超过180，000辆。 1月至5月，雷诺日产联盟共售出31，700多辆电动汽车，同比增长近15%。雷诺-日产联盟总裁兼首席执行官卡洛斯.戈恩表示：“得益于政府激励政策及充电基础设施的不断扩充，电动汽车的需求量持续上升。”

特斯拉换电池项目或夭折

当下新能源车无法全面密集覆盖除了其产品自身的问题，最重要的原因就是其配套体系没有完善，而作为新能源车科技前瞻的特斯拉日前对外发布了其电动车充电基础设施的覆盖率，相关媒体从特斯拉官方了解到，特斯拉2013年6月份发布的更换电池技术或夭折，从更换电池技术的推进效果来看，超级充电桩技术的覆盖则更具可行性。据特斯拉CEO Elon Musk称，关于超级充电桩以及更换电池技术这两个充电解决方式特斯拉官方有了进一步的说明，超级充电桩将成为全球充电速度最快充电技术，充电半小时，特斯拉Model S续航里程达到了273km，且其覆盖地点基本是沿着餐厅、购物中心等附近设置，可以找个地方小憩一下。而273km的续航里程到达下一个充电桩绰绰有余。

之诺与北京国安加强合作

电动车出行渐渐成为一种时尚的生活方式，在国家政策与法规助力下，电动汽车在摇号与价格补贴上优势明显，这也使其成为中国汽车产业的生力军。华晨宝马旗下的之诺品牌此前推出了首款车型之诺1E，在今年的上海车展，之诺发布了一款全新概念车ZINORO Concept Next，该车有望成为第2款车型的雏形。在营销方式上，之诺不但采用“只租不卖”的方式，同时还采取跨界的营销方式，与北京国安足球俱乐部合作，共同传达绿色出行的理念。

福特加速研发无人驾驶技术

随着当今科技的快速发展，汽车产品作为高端消费品与创新技术的结合越加紧密，其中可彻底解放人类双手、双脚并提升安全性能的无人驾驶技术成为各家车企研发的重点。奔驰、宝马、奥迪等行业领袖此前已多次展示现阶段的研发成果，美系品牌中的福特汽车也是无人驾驶技术“发烧友”之一。近日福特宣布在硅谷新组建一支特别团队，专门研发无人驾驶汽车等项目。福特公司全球产品研发集团副总裁Raj Nair表示：“在未来5年里，我们将把辅助驾驶技术推广到我们所有的产品中，让我们的道路变得更加安全，并且继续完善自动驾驶技术。”预计到今年年底，福特在硅谷研发和创新中心的人员配置将扩充至125人。Raj Nair表示，完全自动驾驶将是没有转向轮和制动踏板的汽车，这将是汽车技术的巨大跨越。

保时捷全面接管宾利

4.3D打印开展报告 篇四

这次出去学习了解到，体制内教育中小学更多的是购买了某一品牌的3D打印设备和几卷耗材，待上层领导视察的时候临时抱佛脚找来草草了事，零星好一些的学校可能是教师开了兴趣班，但是全校只有那么几台已经被尘土封存许久的设备还不允许接触，美其名曰没有老师指导有危险。

体制外的儿童机构早已蠢蠢欲动，但是这个市场大量缺乏真正既懂得3D打印技术又了解儿童心理和青少年教育的一线教师，搞得更像是3D打印厂商的王婆卖瓜，谁喊得嗓门越大谁就占先机。

我真心感觉中小学生3D打印教育市场前景非常广阔，绝对不应该是这样的玩法。3D打印机就是一个工具，至于选择什么样的厂商，只要是有品牌保证的就ok，完全不必要选择什么国外一流设备，一些DIY的设备也不是什么孩子能使用的了得，毕竟不可能人人创客，所以中小学3D打印教育选择购机只要是国产一流品牌机足够了，更重要的是内容上的突破，教学方式上的爆破。

之前我也做过类似的探讨，今天说点更直接的，就拿3D打印计算机课程来说，大部分的同学只要你一开讲，底下窸窣一片。真可谓此起彼伏，声声入耳。那么为什么不能从实践的角度入手呢？通过兴趣引导，比如房屋的拼装演变过程来说明物理结构的改变，从而影响整个上层建筑呢！我们其他课程类似于数学和美术甚至语文都可以借用此套路，高尚而不奢靡！根据那些一线老教师3D打印教学经验结合我的课堂理解判断，如果想要更深层次的开发中小学生3D打印教学内容，可能要从以下几点来参考：

1、课堂内容需要更多游戏化的设定。游戏是孩子们天生所喜好的，特别是年龄偏小的孩子，男孩子尤为显著，这摸摸，那碰碰，没有什么他们不好奇，所以如果让3D打印设备完全成为了软件的课程或是科普展示宣讲，那孩子们怎么能不走神？

2、课堂内容需要延展性的思维。比如3D打印分层累加过程，那么我们为什么不引导孩子们做事情要有条理性，做同一种事情的时候需要一步一步来做，不同种性质的事务要一阶段一阶段来执行，这是不是也有点类似数学里的归纳法？那就直接融合过去就好啦。这里不仅融合了数学知识，而且暗含着做人做事的道理，岂不很有意义？

3、更多任务性的指引。以班级为对象的教课过程，需要分组进行，课堂相对好管理。那么每一个小组的工作需要连贯性，孩子们对完成任务获得奖励有天生的吸引，所以通过组团完成任务，达到共同目标，暗含着团队协作、领导力判断等因素，真正素质教育的结合体。

4、绝对不能有统一标准答案。3D打印教育玩的就是创造力，怎么能统一标准答案呢。而且每一位小朋友都有自己独特的思维模式，这个跟家庭因素、周围生活环境密不可分，这种独特的创造性思维一旦形成一套方式，很有可能会出现特立独行的小孩子，而往往创新意识最为强的也是他们，会出现更多奇思妙想。

5.3D打印技术 篇五

基本概念

3D打印机出现在上世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。

原理

3D打印是添加剂制造技术的一种形式，在添加剂制造技术中三维对象是通过连续的物理层创建出来的。3D打印机相对于其他的添加剂制造技术而言，具有速度快，价格便宜，高易用性等优点。

3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统的去除材料加工技术完全不同。称之为“打印机”是参照了其技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。随着这项技术的不断进步，我们已经能够生产出与原型的外观、感觉和功能极为接近的3D模型。说的简单一点，3D打印是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“切“成无数叠加的片，3D打印就是一片一片的打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。

应用领域

汽车制造业,医疗

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“3D打印”火了 闽企跃跃欲试

一股“3D打印热”从美国股市传至国内A股市场，“3D打印技术”受到资本追捧；福建已有企业涉足该领域

国外艺术家用3D打印机“打印”出了一个小型3D城市，里面的建筑物非常精致（资料图）

东南网-海峡都市报8月31日讯（记者 林可 周锡银 文/图）将一项产品设计转化为3D数据，录入3D打印机，添加合适的“墨水”后，就能直接打印出实物——近日，一股“3D打印热”从美国股市传至国内A股市场，不少涉及3D打印领域的企业股价连创新高。

3D打印技术为何受到热捧？3D打印机如何使用，主要应用于哪些领域？普通居民现在能买到3D打印机吗？福建制造企业有没有掌握这一技术？带着这些问题，本报记者多方调查，为您揭开“3D打印”的面纱。

市场动向

有望改变制造业“3D打印”成资本宠儿 美国两家3D打印机生产商8月股价大幅上扬，这股“3D打印热”烧到国内A股市场，涉及3D打印领域的企业股价连创新高。由于3D打印需运用到激光技术，我省一些生产激光晶体元器件的上市企业，股价业有不小涨幅。

“3D打印”为何成为资本宠儿？据业内人士介绍，3D打印受到热捧，是因为该技术有望改变制造业形态。

据介绍，“激光3D打印”，又叫选择性激光烧结（SLS），即快速成型技术，其原理是将一项产品设计转化为3D数据，然后将这些数据录入3D打印机，使用合适的添加剂进行逐层打印，然后叠加到一起，成为实物。由于3D技术可自动、快速、直接、准确地将产品设计直接转化为实物，因此将有效缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本。3D打印技术在美国已经产业化，在国内也已起步。

受益“3D打印热”一闽企股票大涨

受益这轮“3D打印热”，福建上市公司——福晶科技的股价也有不小涨幅。前日，该公司股价涨停。据了解，公司主营业务属于光电子产业，是全球领先的非线性光学晶体与激光晶体元器件制造商。由于3D打印需要运用到激光技术，因此该公司股价上涨。

昨日，记者从南京、深圳等地3D打印机制造商处了解到，购买3D打印机的福建买家现在还不多。许多经销商表示，他们对3D打印的前景保持乐观态度。他们认为，由于掌握“3D打印”后，制造企业可有效缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本，作为制造业大省，福建加工制造类企业也需要掌握3D打印技术。

输入数据就可打印出实物

昨日，记者电话采访了国内一家3D打印机制造商——南京紫金立德公司。该公司销售代表介绍，他们公司的3D打印技术是以色列的，目前国内自主掌握3D打印技术的企业较少，能批量生产全套设备的大厂家也只有几个。蔡先生说，3D打印机是按照所使用的添加剂划分的，有塑胶的，也有金属的，而他们公司制造的3D打印机，使用的是pvc膜。据介绍，紫金立德制造的3D打印机，可将按照电脑里的3D数据，将pvc膜进行切割、叠置，然后烧结成实物。打印出的产品坚固耐用，可以在上面打孔、抛光。

据介绍，除“打印”茶壶等不太复杂的生活用品外，3D打印机还能“打印”齿轮、螺丝钉、涡轮增压零件等工业用品。

蔡先生告诉记者，目前，3D打印机主要用于工业设计、制造等领域。传统的制造技术，需要专门“开模”，时间周期长，单价高，而3D打印机的特点是，只要你提供产品设计及数据，过两三个小时，就能拿到实物，省时省力。

3D打印用的是“固态墨水”

据了解，3D打印机与普通打印机，最大的区别是“墨水”，3D打印机的“墨水”，也就是添加剂，从液态转成固态，如塑胶、硅、金属粉等。

目前的3D打印机，分堆叠法打印与烧结法打印，原理基本都是多层分片打印，而堆叠、烧结只是成型

技术的区别。堆叠法只能成型塑胶、硅之类的添加剂，对固化反应速度有要求，而烧结可以用激光的高温对金属添加剂进行处理加工。

“我们的打印机，主要通过打印喷头，按照3D图片，进行堆叠。”昨日，浙江一家3D企业市场部有关负责人陈女士告诉记者，3D打印首先要有一个设计图片，然后将文件录入，准备好打印需要的添加剂，就能够开始直接打印了，3D打印机通过打印喷嘴开始从打印底盘一层层堆叠，过不了几分钟，就能打印出实物成品。

便宜的3D打印机只要三千多元

3D打印机哪里有售？记者发现，福州市面上还并没有3D打印机专卖店，但3D打印机在部分购物网站有售，价钱在几千到几万元不等，最便宜当数个人打印机，定价在3000多元。

据了解，国内的3D打印机，按照打印机的喷头数量定价，比如，单喷头的3D打印机，要近4000元，双喷头的打印机则要7000多元。单喷头与多喷头的区别主要在于，在打印中，双喷头可以打印两个颜色的实物，而单喷头只能打印一个颜色的实物。

深圳一家3D打印机厂商的负责人刘先生表示，他们的打印机出口较多。陈女士也表示，他们公司的产品主要都是销往美国、澳大利亚等国家，国内需求还不够旺盛，主要是因为国内对3D打印机的认知、普及还不够高。

许小曙

湖南华曙高科技有限责任公司 总经理

许小曙，1990年毕业于美国科罗拉多矿业大学，获得博士学位。

早在1996年，就曾因在CH-46直升机相关研究项目中“史无前例的杰出工作”，荣获了被誉为“应用科学的诺贝尔奖”的“美国科学技术创新奖（R&D 100）”。该奖项用于奖励每年在世界范围内评选100个最杰出的科技成就，是世界应用科学中的最高奖项。

自1997年以来，在美国DTM公司和3D Systems公司工作12年，先后担任先进制造主管，软件开发总监及高级顾问等职务，是SLS SinterStation 2500+, Vanguard, HiQ and Pro 系列设备实现产业化过程的原创者之一。2011年4月，许博士被国际分层制造行业权威协会AMUG-Additive Manufacturing Users Group授予终身成就奖（“Dinosaur Award” ——恐龙奖）。该奖项用以表彰在SLS和SLA领域做出长期卓越贡献以及具有领导力的人士，全世界仅十余人获此殊荣。他在业内被认为是目前世界上最了解该技术的人，有“SLS之父”之美誉。

许小曙博士2010年回到中国，成立湖南华曙高科技有限责任公司，研发和推广拥有中国自有知识产权的SLS设备，材料及相关服务。

王运赣

上海富奇凡机电科技有限公司 董事长、教授

王运赣，华中科技大学教授、博士生导师，上海富奇凡机电科技有限公司董事长，20世纪90年代初开始致力于快速成形技术的研发，主编出版了11本有关快速成形/3D打印技术的专著，拥有12项中国专利，所在公司已批量生产和销售具有自主知识产权的7种快速成形设备。

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更多内容前往：个人3D打印机小站

简介

三维立体打印的技术。三维立体打印机，也被称为快速成型打印机。它是利用普通打印机的原理，将打印机和计算机连接起来，把原料装入机身，通过计算机的控制，用激光注射器将原料一层一层累积起来，最后将计算机上的蓝图变成实物。

3D打印机在90年代中期就出现了。在过去十年里，它已经被设计师、工程师以及科学家用来制造一次性的机械产品以及模型。他们通过一层一层堆积的液体和粉末来生产物体。助听器生产部门利用3D打印机扫描患者的耳朵轮廓后复制出合适的助听器；汽车定制公司也在利用这套设备为汽车爱好者提供专门的汽车部件；消费电子产品厂商用它来完成对产品功能的设计，以避免在大规模生产后修改设计；医生用它来制造实习模型；博物馆用它复制真品，以避免参观者损毁真品。

但是，这套机器价格不菲，每套大约需要10万美元。最近几年，价格下降到约1.5万美元。如此昂贵的费用也只有大型公司才能负担。

本项目的目标是为了制造出价格在1000美元之内的桌面3D打印机，方便设计师，工程师，科技人员甚至是普通爱好者的使用。

市场前景

三维打印机不仅使立体物品的造价降低，且激发了人们的想象力。未来三维打印机的应用将会更加广泛。

3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。这项技术目前正迅猛发展,已越来越引起人们的广泛重视。

3D打印机在哪些领域使用有何用处3D打印技术作为一种高科技技术，综合应用了CAD/CAM技术、激光技术,光化学以及材料科学等绪多方面的技术和知识，让产品设计、建筑设计、工业设计、医疗用品设计等领域的设计者，第一时间方便轻松的获得全彩色实物模型，便于重新修定CAD设计模型,从而节省了为错误设计制造工艺装备的费用,并节省了研制时间。

随着技术的进步，现在3D打印机在电影动漫、气象、教育、外科医疗等领域都能发挥独特的作用。在教育领域，3D打印机能够将抽象概念带入现实世界，将学生的构思转变为他们可以捧在手中的真实立体彩色模型，令教学更为生动；在建筑领域，3D打印机能够为曲面异形建筑的重要精密构件快速制作精确模型，实现传统建筑模型制作无法达到的工艺水平；在工业生产领域，3D打印机可以为金属铸件直接打印模型、模型插件和图案；在地理空间领域，3D打印机可以轻松将GIS数据转化为三维地形及城市景观模型或沙盘；而在娱乐艺术领域，3D打印机还可根据电子游戏、三维动画以及其他创作产生的三维数据轻松制作自定义头像和雕像。

但如果要将3D打印机像电脑一样应用到我们普通消费者的生活中，还存在一些具体的问题：首先是购买成本问题，不同三维打印机的报价相差很大，但依旧徘徊在几万到几十万人民币，这个数字对家庭用户来说，不如去买套房子；其次是打印材料问题，3D打印机的成型材料多是采用化学聚合物，在这里，我们不仅仅是担心它的后期使用成本问题，而且如果要让它融入我们的家庭生活，那么这种材料是否安全将是一个很重要的参考因素。

不过我们还是期待，随着技术的不断进步，这些我们担心的问题都会迎刃而解，3D打印机会在未来像照相机、扫描仪一样进入千家万户，为我们的生活增添无穷乐趣。优势

我们拥有一套完整的实现低成本3D打印机的系统方案，该方案设计制造的3D打印机可以满足设计师，工程师，爱好者们的基本需要，并且在价格上大大低于昂贵的快速成型系统。能够实现每位设计师，爱好者或者是个人都能够拥有一台3D打印机的梦想。

技术规格

使用技术 FFF(熔融纤维制造)/热塑挤压

尺寸 500 mm(W)x 400 mm(D)x 360 mm(H)重量 7.0 kg 打印范围 200 mm(W)x 200 mm(D)x 140 mm(H)打印耗材原料 PLA,、HDPE、ABS等，使用3mm直径细丝 耗材价格 PLA:195元/kg，HDPE:97元/kg，ABS:150元/kg 打印速度 每小时构建实心物体为15.0 cm3(使用PLA测试, 其他材料都差不多)精度 喷嘴直径0.5毫米，最小打印2毫米的物体，定位精度0.1毫米，每层厚度0.3毫米

硬件部分 控制芯片

主板芯片 Arduino

上图所示的主板是整个系统的核心控制部件。其核心是一片Sanguino，它是一块Arduino兼容的主板由一块ATMEGA644P芯片驱动。

Arduino是源自意大利的一个开放源代码的硬件项目，该平台包括一片具备简单I/O功效的电路板以及一套程序开发环境。Arduino可以用来开发可独立运作、并具互动性的电子用品，或者也可以开发出与PC相连的周边装置，同时能在运作时与PC上的软件进行沟通。Arduino平台由两部分组成：硬件（包括微控制器、电路板等）和软件（编程接口和语言）。平台的两个部分都是开源的。如果需要，您可以下载 Arduino 的图表、购买需要的所有独立部件、切割电路板并从头开始制作一个电路板。

同样地，Arduino 旨在提供一个简单的界面和一个将所有功能集于一身的包，同时尝试提供其他优点： 低成本

可以从头开始构建便宜的 Arduino 板，并且预组装的组件十分便宜。Arduino Diecimila 花费大约 35 美元。跨平台软件

获得适用于 Microsoft Windows、Mac OS X 和 Linux 的 Arduino 软件。简单的语言

Arduino 开发人员尝试使语言可以被初学者轻松掌握，但是对于高级用户足够灵活。开放源码

Arduino 从上到下完全是开源的。如果需要构建或修改软件，您可以随意执行。此外，Arduino 的官方 Web 站点包含丰富的维基，其中的代码样例和示例都是免费共享的。

Arduino成本低功能强大的特点，满足了低成本3d打印机项目的需求，是理想选择。

该主板连接了所有的周边扩展，用来驱动整个3d打印机，其中包含了3个步进电机接口，还有四个RJ45接口用于连接挤压控制电路板，该电路板用于控制打印头，此外主板上还配备一个SD卡插槽及ATX电源接口。以下为该主板最新版本的电路原理图：

步进电机控制板

该电路板用于控制步进电机，通过两个极限开关来获得输入。基于Allegro A3982 步进电机驱动。此步进控制芯片价格和性能上都有相对的优势，满足3D打印机低成本和功能充足的特性。

以下为该电机驱动板最新版本的电路原理图：

打印头控制板

该电路板由PWM驱动板，DC电机驱动板，温度传感板，RS485接口和一块Arduino组合而成。该板用于控制在打印过程中的材料输出。以下为该打印头驱动板最新版本的电路原理图：

机械结构

整个设计结构包含了多种材料，以下为罗列的部件名称： 部件名称 备注

长棒 8mm直径，镀锌表面铁棒 轴承 皮带

挤压部件(打印头)螺丝、螺帽、五金、DIY扣件 轨道扣件 步进电机 NEMA 17 或 NEMA 14 PCB/集成电路

装配部件 3D打印制作，使用设计的3D数据

厚、薄钢板 4mm-6mm 厚，至少 42cm x 40cm 螺柱 轨道扣件

构造组件

使用3D设计软件将3D打印机上的各个部件进行设计，并使用快速成型技术来制作这些部件。部件罗列见下图：

由 3D打印服务 提供打印制作。

软件部分 控制系统固件 控制主板和打印头控制板为整个3D打印机系统的核心部分，两个控制芯片都采用开源Arduino硬件。可以通过Arduino平台方便的进行控制固件的编程和安装。

打印机软件

打印程序用于将设计好的STL格式文件转换成打印机可以读取的格式，并将该格式文件的数据信息传给打印机。打印机固件识别此格式3d数据信息，通过控制芯片来，进行打印输出。

我们使用一套通用的3D打印机程序与打印机固件进行交互通信，输入的文件格式现在仅支持STL，绝对多数的3D设计软件支持此格式的输出，因为设计师可以不需要使用额外的软件来输出需要制作的3D模型。

该打印机软件使用Java，可以用于Windows, Mac, Linux 多平台。

打印机软件界面截图：

原料耗材 材料选择

材料 单价 规格

PLA 195元/kg 3mm细丝 HDPE 97元/kg 3mm细丝 ABS 150元/kg 3mm细丝

打印案例

下图为3D数据与打印结果的展示图：

Magicfirm MBot 3D打印机

耗材决定能力边界—3D打印技术原理

3D打印技术在原理上并不复杂。与传统制造业在材料上做减法不同，它奉行的是加法守则。要打印一个东西，你首先要有一张3D立体图，配套的软件会把这张图上的物体进行一系列数字切片，并将切片信息传送到打印机，打印喷头立刻启动，根据切片信息，一层层极薄地堆叠出立体物件。

在这一核心“秘笈”指导下，不同打印机有不同的流派打法，而使用的“墨水”则是其中的关键。

在北京北五环外永丰科技园的北京计算中心，一台售价160万元人民币的Objet3D打印机，已经在这里服务一年有余。这台双缸洗衣机大小的银灰色打印机，使用光敏树脂耗材，这是一种遇紫外线照射会立刻变硬的特殊材料，另外一种支撑材料也必不可少。在电脑的三维数据图像的控制下，打印机的六个喷头以16微米的厚度，一层层喷出液态材料，物体的部分使用光敏树脂，其余部分则喷出填充材料，每喷一层，就进行一次紫外线照射，液态材料随即变硬。

打印完成后，最初从打印机肚子里拿出的是一个立方体，需要再给它洗个澡，冲去填充材料，打印的东西就“水落石出”了。

Stratasys公司使用的则是一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是将一根粗的塑料绳，在喷头内熔化液体，一层层沉积塑料纤维成型。还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质，最常用的是石膏粉，粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷头喷出的液态粘合剂进行固化，或者用“激光烧结”，熔铸成指定形状。耗材的扩展，决定了3D打印机的能力边界。

受到耗材的限制，3D打印最初的应用主要局限在样品制作。汽车零部件制造商或齿科医生在完成一个产品设计时，往往需要用一台3D打印机在几个小时内打印出其设计的产品，反复修改后再投入到规模化的生产线制造，这种样品制作方式相比传统的模型制作极大地节约了时间和材料成本。

随着可供打印使用的耗材的不断拓展，3D打印也逐渐具备了制作成品的可能。这是3D打印技术一个质的飞跃，这种变化在最近两年才逐步发生。2011年，钛合金和不锈钢材料的使用，使波音公司开始用这种技术直接打印飞机机翼，当然这种打印机的体型和价格都在另一个层级上。

目前，仅Objet一家公司已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。这些材料的价格便宜的几百块（人民币）一公斤，最贵的要4万元左右。

打印手枪、药物、建筑—盘点2012十大3D打印产品

3D打印颠覆了人们创造东西的能力，让人们将自己的想法转化成电脑上的虚拟模型，将产品制造这项专利从企业领域交还到个人手中。设计癖网站带我们一起回顾过去一年中曾报道过的3D打印产品： 1、3D打印手枪

2、Replicator 2台式3D打印机

3、Go!SCAN 3D白光3D扫描仪

4、按需打印药物3D分子打印机

5、LAYWOO-D

6、MIT廉价专业3D打印机

7、voxeljet连续3D打印机

8、可打印建筑物的“喷石”3D打印机 9、3D打印砖

6.浅谈3D打印技术 篇六

1.3D打印技术概要...................................................1 1.1 3D打印技术原理..............................................1 1.2 主要的3D打印技术类型.......................................1 1.2.1 3DP：三维印刷技术......................................1 1.2.2 FDM：熔融层积成型技术..................................1 1.2.3 SLA：立体光固化技术....................................1 2.3D打印技术主要应用领域...........................................1 2.1医学领域.....................................................2 2.1.1术前病患部位诊断.......................................2 2.1.2人体组织替代品制作.....................................2 2.2军事领域.....................................................2 2.3教育领域.....................................................2 3.3D打印技术的社会隐患.............................................3 3.1“克隆人”有可能再成话题.....................................3 3.2安保系统面临威胁.............................................3 3.3自制武器泛滥.................................................3 3.4假冒伪劣产品当道.............................................3 4.3D打印技术的展望.................................................4

《多媒体技术与应用》课程论文

摘要：3D打印思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。经过多年的研究，3D打印技术得到了极大的进步，在社会的各个领域得到应用，为推进社会发展做出了极大的贡献。随着技术成熟，这一尖端技术也从实验室一步步走进寻常百姓家。但是随着技术的普及，其不安的隐患也一点点显露。

关键词：3D打印 技术概要 应用领域 社会隐患

1.3D打印技术概要

1.1 3D打印技术原理

3D打印是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。

3D打印机堆叠薄层的形式有多种多样。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，堆叠薄层的形式有多种多样，可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。

1.2 主要的3D打印技术类型

1.2.1 3DP：三维印刷技术

采用3DP 技术的3D 打印机使用标准喷墨打印技术，原料使用粉末材料，如陶瓷粉末、塑料粉末、金属粉末等。3DP 技术工作原理是，先铺一层粉末，然后使用喷嘴将粘合剂（如硅胶）喷在需要成型的区域，让材料粉末粘接，形成零件截面，然后不断重复铺粉、喷涂、粘接的过程，层层叠加，获得最终打印出来的零件。1.2.2 FDM：熔融层积成型技术

熔融沉积又叫熔丝沉积，它是将丝状热熔性材料加热融化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。热熔材料融化后从喷嘴喷出，沉积在制作面板或者前一层已固化的材料上，温度低于固化温度后开始固化，通过材料的层层堆积形成最终成品。FDM 技术的优势在于制造简单，成本低廉。1.2.3 SLA：立体光固化技术

固化技术是最早发展起来的快速成型技术，也是目前研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的快速成型技术之一。光固化技术，主要使用光敏树脂为材料，用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面，这样层层叠加构成一个三维实体。

2.3D打印技术主要应用领域

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2.1医学领域

2.1.1术前病患部位诊断

传统医学的术前诊断，主要是通过X光线和CT仪器对手术部位的扫描，之后完全由医生的经验和手术团队的讨论来确定手术方案。这样的术前诊断存在一定的风险，毕竟通过平面的扫描图很难将人体内部的结构完全清晰正确的显示出来。手术时，在打开患者的病患部位时发现内部结构和事先讨论的情况有出入，从而导致手术陷入危机甚至失败的例子数不胜数。

利用3D打印技术，可以将患者病患部位的结构立体化的呈现出来，用于复杂手术的术前研究。据报道，美国一位儿科医生成功打印制作出人体心脏实物模型，使手术操作人员更好地掌握患者心脏结构，以此减少手术风险。通过这一技术，大大缩短了手术周期，提高了手术的成功率。2.1.2人体组织替代品制作

传统医学领域的人体组织替代品制作，由于需要制作模具，导致制作工艺复杂、制作周期漫长；通过3D打印技术，不用建模可以直接打印，制作速度大大提高。比如，人体某块骨骼缺失或损坏需要置换，首先可扫描对称的骨骼，形成计算机图形并做对称变换，再打印制作出相应骨骼。

这项技术可应用于牙齿种植、骨骼移植、重建义肢等医学领域。据中国日报网报道，一位83岁的骨髓炎患者接受了下颌骨移植，所用的人造骨骼是一个3D打印成品，而打印出的的下颌骨未对患者的语言和表达造成影响。德国研究人员利用3D打印等相关技术，制作出柔韧的人造血管，并能使血管与人体融合，同时解决了血管人体排斥的问题。

2.2军事领域

美军的F-22战机，虽然性能优异，但是其制造工艺复杂，制造周期漫长，而且传统的“减法”制造方法导致了原料大量浪费。因此美国军事领域的专家一直致力将3D打印技术应用于大型军事设备的制造。奥巴马政府上台后依然将这一项目作为美国军事领域的重点项目。但是由于技术的局限性，将3D打印技术应用于大型军事设备的制造迟迟没有进展。

虽然在有些方面频频碰壁，但是不可否认3D打印技术在军事方面发挥着巨大的作用。主要表现在武器受损部件的维护和武器复杂小零件的生产。美军安妮斯顿陆军基地采用激光近净成型成功维修M1艾布拉姆斯坦克的燃气涡轮。2014年7月1日，美国海军利用3D打印等先进制造技术快速制造舰艇零件，希望借此提升执行任务速度并降低成本。

有了3D打印技术，只要知道武器构件的结构和材质，无论多复杂，都可以做出来，而且成本还很低，制造装备就变得异常容易。这显然将使武器的价格下降和生产速度大大加快，尤其会使尖端武器“白菜化”，使一些原本为大国、强国垄断的武器生产能力，扩散到小国、发展中国家或某些集团手里。

2.3教育领域

3D打印技术在教育领域也掀起了一场的新的热潮。世界各地的教育机构纷纷研究怎么将这一技术应用到教育与学习中。

如今3D打印的身影在各个学科的教学中已经处处可见。在化学教育中，3D打印可以制作3D 立体分子模型；在生物教育中，3D打印可以打印出分子、病毒、器官、人工关节

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或其他模型；在地理教育中，3D打印可以制作立体的地形图、人口统计图等直观模型；在历史教育中，3D打印可以用于复原历史上的工艺品、古董，用于复制易碎物品，也可以将化石真实的展现在学生面前。借助这些3D打印的工具，能将学生的学习对象更加直观的呈现出来，提高了教学效率，也利于学生对知识的消化吸收。

除了上述的应用方式外，还可以让学生亲身体验3D打印技术。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。这种教育方式激发了学生的学习积极性、提高了学生的动手能力和参与能力、培养了学生的创造性和创造力。

3.3D打印技术的社会隐患

3.1“克隆人”有可能再成话题

3D打印技术在人造器官和组织方面取得的巨大进展的确为广大患者带去了福音。但是3D打印技术日新月异的突破，让人们不得不面对一个巨大的问题：既然人体器官和骨骼都可以顺利3D打印，那么3D打印一个生命个体也将成为可能。

之前的细胞克隆人曾在全球范围内引起了轩然大波，如果3D打印也可以“克隆”人的话，一场新的**在所难免。那些失去亲人朋友的人，如果知道3D打印可以让亲人团聚，朋友重逢，这巨大的诱惑也许会让他们踏出危险的一步，那么“人死不能复生”的定律又将置于何处。利用3D打印“克隆人”，那些不法分子干起不法勾当将会更加得心应手，替罪羊也将一抓一大把。

人类一直遵循有性繁殖，但是“克隆人”一旦出现，将打破孟德尔的遗传规律和人类传统的生育模式，使人伦关系模糊、混乱，甚至颠倒，道德伦理和法律也将面临挑战。

3.2安保系统面临威胁

利用3D打印技术，得到假指纹、假脸、假虹膜已经成为现实。这就意味着那些高科技的安保系统将失去用武之地。不法分子只要获取目标人的指纹、虹膜等数据，那些严密的安保将如同摆设。电影中那些间谍突破重重安保获取机密的情节将成为现实。

这就意味着，3D打印技术如果落入不法分子手中，个人档案、企业资料甚至国家机密就如同曝晒在光天化日之下。

3.3自制武器泛滥

利用3D打印技术，自制武器也将成为现实。在中国持有武器是违法行为，如果3D打印武器泛滥，社会安全将受到前所未有的威胁。即使在美国等西方国家，允许百姓合法持有武器，但是在自制3D打印武器的冲击下，事态也会失去控制。

2014年5月8日，日本警方逮捕了一位名叫工井村义友的27岁大学员工，原因是他从国外网站上轻松获得了3D打印枪的图纸，并涉嫌非法持有两把可以发射真子弹的3D打印枪。这只是这类事件的冰山一角。

3.4假冒伪劣产品当道

仅从外观上消费者可能很难分辨出产品的真伪，这为黑心商家提供了可乘之机。利用3D打印技术，不法商家可以很轻松复制出目标产品的外观。这就意味着假冒伪劣产品将大量出现在市场上。原本凭借着产品良好的工艺、优异的质量和优秀的用户体验打下市场基

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础的商家将会面临巨大的商业危机。

4.3D打印技术的展望

万物都是一柄双刃剑。一项新技术的发展，利与弊总是一起出现的，关键是使用者如何利用这项技术。

“克隆人”的问题依然存在，但是我们不可否认治疗性的“克隆”是必须的。这是现代医学发展的必然。3D打印在推进社会发展方面做出的贡献我们有目共睹，我们不能因为一点小的危害就全盘否定一件事物。只要我们更加系统更加规范的利用3D打印技术，其弊端就能被无限的缩小。

为了防止3D打印危险物品或者仿冒正规商品。我们可以建立一个版权的认证环节。可以要求所有的3D打印机都连接互联网，否则无法打印。网上的3D打印的图纸必须从正规渠道获得。用户在3D打印时，通过连接互联网的认证系统，对3D图纸进行认证，如果3D图纸属于危险品或者无法认证的物品就无法打印。这样在一定程度上能减少3D打印危险品和仿冒商品的可能。这仅仅只是一种设想，但是随着技术的发展，相信这些弊端最终会被消除。

综全篇所述，3D 打印将改变第二次工业革命产生的以装配生产线为代表的大规模生产方式，使产品生产向个性化、定制化转变。3D 打印机的推广应用将缩短产品推向市场的时间，在数小时内通过3D打印机就可将产品“打印”出来，从而不需要大规模生产线，不需要大量的生产工人，不需要库存大量的零部件。相信在不久的未来，3D打印能融入每一个人的日常当中，成为生活不可分割的一部分。

参考文献：

7.让3D打印技术走进未来教室 篇七

什么是3D打印技术

1.概念

3D打印技术, 也称“叠加制造技术”, 是以三维设计模型为基础, 通过分层加工、叠加成形的方式加工材料制造三维物体的技术。它与普通打印机的工作原理基本相同, 不同的是, 打印机内装有液体或粉末等“打印材料”, 它使用的“墨水”是实实在在的原材料。3D打印并不是新鲜的技术, 这个思想起源于19世纪末的美国, 并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想, 上个世纪的技术, 这个世纪的市场”。

2.过程原理

3D打印, 每一层的打印过程分为两步, 第一步在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水, 胶水液滴本身体积很小, 且不易扩散。第二步是喷洒一层均匀的粉末, 粉末遇到胶水会迅速固化黏结, 而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下, 实体模型将会被“打印”成型, 打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型, 而剩余粉末还可循环利用。

3.特点

(1) 维度转变。3D打印技术的出现, 彻底颠覆了人们的2D打印思维, 3D打印机已经变成了人们将梦想变为现实的“装备”。

(2) 耗材转变。打印耗材由传统的墨水、纸张转变为胶水、粉末, 这里的胶水和粉末都是经过处理的特殊材料, 不仅对固化反应速度有要求, 对于模型强度以及“打印”分辨率都有直接影响。

(3) 精度高。即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。

3D打印技术的应用发展

1.3D打印技术已走进日常生活

目前, 3D打印技术主要运用于传统制造业、医疗行业、文物保护行业、建筑设计行业和配件饰品行业。人们使用该技术打印出了灯罩、身体器官、珠宝、根据球员脚型定制的足球靴、赛车零件、固态电池以及为个人 定制的手机、小提琴等。比如, 美国麻省理工学院的博士生彼得·施密特打印出了能够滴答滴答走动的塑料钟表。美国科学家已经研发出了能打印皮肤、软骨、骨头和身体其他器官的三维“生物打印机”, 利用特殊的高分子材料, 还可以为器官移植患者量身打造所需器官。

2.3D打印技术将影响各行各业

以3D打印技术为代表的先进制造业、商用无人机、基因组测序和个性化医疗是当今的前沿技术。我国首家3D打印体验馆正式落户北京工业设计创意产业基地, 真人雕像成为这里最抓人眼球的打印项目, 来到店里的顾客只需经过十几分钟360度扫描照相和三四个小时的3D打印制作, 就能够得到一个形象逼真、立体的人物塑像。上海盈创装饰集团有限公司董事长马义和的3D打印房, 开创了3D打印技术应用于建筑行业的先河, 它是全世界第一批通过3D打印技术建造的实体建筑。

3.3D打印技术将改变学生发展

目前, 教育领域对3D打印机的使用率在上升。随着3D打印机价格的下降, 以及出现更多的在学习上的应用, 3D打印机将成为学生学习的辅助工具。对于学生而言, 3D打印机能把他们幻想中的东西变成现实, 可以利用技术创造出完全属于自己的东西, 是一个非常强大的培养学生创造力和学习能力的工具。青岛二中现已引进3D打印设备, 并开设3D打印课。

3D打印技术的优点

(1) 不需要在工厂操作。桌面打印机可以打印出小物品, 并且人们可以将其放在办公室一角、商店甚至房子里;而自行车车架、汽车方向盘甚至飞机零件等大件物品, 则需要更大的打印机和更大的放置空间。

(2) 无需机械加工或任何模具, 就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件, 从而缩短产品的研制周期, 提高生产率和降低生产成本。IT行业尤其明显, 苹果和佳能公司推出新款产品的速度极其快速, 3D打印在设计新产品模型中起到的作用不可磨灭。

(3) 3D打印让制造业不再有污染。3D打印机制造出的产品外形能够根据应用或环境进行优化, 还可以进一步开发其潜力, 使用可回收利用的或环保的打印材料进行生产。

(4) 3D打印颠覆传统教育方式。3D打印走进学校、走进课堂, 打开了创作可操作教学模型的可能性, 成为打开教与学的全新方法的大门。学生可以用它打印出自己设计的原型产品, 可以用它方便地打印出自己设计的建筑实体模型, 可以用它来复制有考古意义的物品, 可以用它来制作3D版本的艺术品, 可以用它来绘制真实的地势图和人口分布图、可以用它设计食物的产品造型、可以打印各种各样的实体汽车部件, 可以把分子模型打印出来观察, 可以打印出细胞、病毒、器官和其他重要的生物样本, 可以将他们的“理论问题”打印出来并在他们自己的学习空间中寻找答案。我们知道, 现在的中小学生知识学得很多, 但是动手能力和创新能力较差。3D打印技术可以让学生获得感知体验, 可以让学生将自己的创新设计变成实物, 展示学校没有的标本和物体, 提高中小学生的创新、设计和动手能力。英国教育部日前宣布小规模试验将3D打印技术应用到数学、物理、计算机科学、工程和设计等教学中。此外, 一些国家开始将3D打印技术应用于对盲童的教育, 将一部分平面的图形通过3D打印机打印成立体模型, 使盲童用手触摸可以感受到事物原貌。

3D打印技术的不足

(1) 材料性能差, 强度、刚度、机械加工性能等都远不如传统加工方式。

(2) 材料来源有局限, 成本高。目前可供3D打印机使用的材料非常有限, 主要是石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。3D打印成品非常“脆弱”, 容易碎。

(3) 精度问题。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。

(4) 3D打印技术目前还并不十分成熟, 产业应用不足, 它还不具备“让制造业发生巨大变革”的能力, 在工业级别的应用仍旧有限。在成本上也根本不是传统制造业的对手, 单件商品的价格, 跟流水线作业无法相提并论。

(5) 目前来看, 国内3D打印机的创新能力不强, 打印技术仍需要不断创新。

(6) 健康问题。在不通风的地方使用3D打印机, 可能会导致健康问题。3D打印机首先是将塑料加热, 然后通过喷嘴喷出, 创造出设计模型。这个过程类似于工业生产, 会释放出有毒物质, 但一般的使用者不会使用防护设备。这些微粒在空中漂浮, 容易被人吸入肺部, 吸入过多可能会引发肺病、血液以及神经系统疾病, 甚至会导致死亡。

3D打印技术走进未来教室的几点思考

新技术为我们教育工作者提供了难得的机遇, 我们要把思想理念落实到实际行动中, 开展前瞻性的理论与实践研究, 让教育服务现实, 服务未来。未来教室是一个集多媒体教室、计算机教室、微格教室、校园电视台等多种环境为一体的新形式教学环境, 创设了数字化、虚拟现实与真实现实的学习环境, 把师生充分地融合在一起, 实现了动态的学习过程。通过互动系统, 任何学生都可以向教师反映听课程度, 教师有针对性地改变进度;教室流媒体全程录下课程, 学生可以在课后通过终端复习, 无法到课堂的学生甚至可以在另外的空间同步上课;系统内的物联网则控制着教室内一切物品, 随时根据需要进行移动、调整。笔者认为, 3D打印技术走进未来教室, 必须坚持以学生发展为中心、以改革创新为动力和以实验教学为抓手。

1.以学生发展为中心

《国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010-2020年) 》指出:“以学生为主体, 充分发挥学生的主动性, 把促进学生成长作为学校一切工作的出发点和落脚点。”《北京市中长期教育改革和发展规划纲要 (2010- 2020年) 》指出:“形成有利于学生积极主动、自由全面、生动活泼成长的环境, 学生的创新精神和实践能力显著提高, 拔尖创新人才培养取得突破。”北京市教委《关于加强中小学实验教学和实验室建设工作的意见》重点从实验室仪器存放管理、账目管理、教学流程管理等8个方面提出规范性要求, 强调要培养学生创新精神和实践能力, 促进学生终身发展, 进一步规范实验室人、财、物的管理, 提高仪器设备的使用效益, 促进实验教学的开展。

作为教育工作者, 我们应该冷静地看待3D打印技术, 正视它的优点和不足, 发挥其积极作用。在中小学校未来教室建设中, 将3D打印技术应用于创新教育, 为教学提供思想、智慧与科技相融合的最佳路径, 要以学生发展为中心, 努力发挥3D打印技术在培养学生创新精神和动手实践能力方面的积极作用。

2.以改革创新为动力

“创新是一个民族的灵魂, 是一个国家兴旺发达的不竭动力。”21世纪中国之所以能够如此迅猛发展, 创新在其中扮演了重要的角色。2013年12月14日, 嫦娥三号探测器成功落月, 中国成为世界上第三个有能力独立自主实施月球软着陆的国家, 开启了中国首次“落月梦”。嫦娥三号在月球上开展了一系列科学实验, 包括利用月基光学望远镜进行天文观测、利用极紫外相机对地球等离子体层进行观测、利用测月雷达对巡视路线上的月壳浅层结构厚度等进行剖面式观测等。培养学生的 创新意识和能力是时代的要求, 也是实施素质教育的根本任务。在2013年两会上, 全国政协委员、中航工业副总工程师、中国航母舰载机歼-15总设计师孙聪强调, 歼-15项目率先采用了数字化协同设计理念, 而这与3D打印技术关系紧密, 钛合金和M100钢的3D打印技术已应用于新机试制过程, 主要是主承力部分。3D打印给了人们一个想象的空间, 给了一种可能性, 可以有效地提高学生的改革创新能力。

3.以实验教学为抓手

“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”这就是震耳发聩的“钱学森之问”。这是关于中国教育事业改革与发展的一道艰深命题, 需要整个教育界乃至社会各界共同破解。笔者认为, 随着素质教育的不断推进, 实验教学愈加重要, 如何通过实验教学改进学生的学习方式, 培养学生的创新能力, 是我们教育工作者必须深入探讨的课题。

要树立重视实验教学意识, 继续落实北京市教委《关于加强中小学实验教学和实验室建设工作的意见》, 制订实施的具体办法, 坚持以“用”为导向, 发挥实验室的最大使用效益, 提高中小学实验室建设与管理的整体水平, 有效推动实验教学开展, 着力培养学生动手能力和创新精神, 加强对3D打印等新技术、新产品的研究, 开展新型教学仪器设备教学适应性评估, 努力实现人与物的融合、匹配, 让学生动起来, 让物动起来。扎实推进实验教学管理互动模块的试用, 监控学校中物理、化学、生物和小学科学课程实验教学活动的开展情况, 评估仪器、设施的使用效益, 实现有效的动态管理。

要加强实验教学研究。实验教学的价值不应仅仅在于使学生学会使用一些仪器, 掌握一些实验仪器的操作技能, 或是用来验证已学过的知识, 更重要的是使学生学会和掌握实验的方法。教师要深入研究演示实验及学生实验的设计思想和实验方法, 把更多的验证性实验改造成探索性实验, 让学生真正去操作和体验。目前, 我们正在筹划成立市级实验教学教研室, 拟建立专家工作室、名师工作室, 建立教育技术装备工作实践基地, 建立企业合作研究平台。

8.生活巨变：3D技术打印世界 篇八

这是发生在中国首家3D打印体验馆的一幕。房间里的灯罩、鞋、玩具、人像等人们所能看到的一切摆件，都非工业流水线或手工制作而成，而全部出自一部机器——3D打印机。

或许这个奇怪的机器你见所未见，也从未了解过3D打印技术的概念，但你可能会记得一些电影中的场景：

在《星际迷航》中，主人公对一台机器发出“水”的口令，一杯水就出现了；《云图》中，丰富的食物被机器“打印”出来；《第五元素》中，由一台机器“打印”出女主角的骨骼、肌肉、皮肤。

这，就是3D打印。

3D打印是上世纪的技术

在3D打印体验馆的展柜中，摆着大小不一的人像，发丝清晰可辨、肤色有明暗差别、衣服颇有质感，这可不是哪个手艺精湛的师傅捏出的泥人儿，而是3D打印机“造出”的。

3D打印体验馆的负责人邵漠宇介绍说，用3D打印机打印人像先得拍照，顾客要站在白色布景前，摄影师通过三维扫描仪将真人进行360度扫描，得到全身数据后建立3D打印文件，打印机将按照数据，分毫不差地将人像“还原”。由于耗时长、材料贵，因此，3D打印人像价格不菲。尽管如此，每个月仍有三四十位顾客来体验这种新的打印技术。

前来寻找商机的孟德超听完邵漠宇的讲解后，笑说：“要是早有这技术，也不用受拍结婚照的罪了，直接把我们夫妻俩打印出来，岂不更好？”

其实3D打印技术并非新兴产物，它被称为“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。早在1986年，美国科学家胡尔就发明出世界上第一台3D打印机。

3D打印技术源自100多年前美国研究的照相雕塑和地貌成型技术，上世纪80年代已有雏形，其学名为“快速成型”。而作为实现这一技术的载体，3D打印机的原理其实很简单。打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，只要输入数据，它就能把“打印材料”一层层叠加起来，打印出的产品可以即时使用。最初，它被广泛应用在工业设计领域。

邵漠宇说：“尽管3D打印技术早已产生，但在国内认知度的提升却是近一年的事。”如今，每周三成了他为顾客讲解的固定日子，总有大批顾客提前预约探访。

3D打印技术在全球的推广正以惊人速度在增长。在《环球科学》杂志2013年一月刊中评选出2012年最值得铭记、对人类社会产生影响最为深远的十大新闻，“3D打印”位列第九，理由是“3D打印将在制造业和科研领域引发一场革命”。

可以打印个宠物给我吗

我们对3D打印技术的了解，可能远不如对3D电影了解得多，但事实上，它可能会离你越来越近。

最近，有人在微博上向设计师宋波纹提问：“我最近失去了我的宠物，心里无法承受，3D打印机可以打印个宠物给我吗？”

宋波纹回答：“理论上是可以的，如果你提供的爱宠照片合适，打印出来的效果非常逼真。”

在宋波纹眼中，3D打印机无所不能。2011年，当周围的同学、老师还不知3D打印为何物时，她就在网络上看到3D打印一词，当时准备做毕业设计的她正苦于机械化生产无法与自己想创作的东西契合。

“不管多复杂多么无法描述的形态，它都可以做。”在宋波纹看来，用那样一台昂贵的机器做什么很重要：“现在大家熟悉的是个人定制，或是比较低端的3D打印，停留在制作商品或小玩意上。”但宋波纹却用它来实现自己的设计理念，她觉得，用3D打印技术做出的作品百看不厌。

随着3D打印技术的普及，可能不久后你将购置一台家用3D打印机，把古怪想法通过这台机器实现。据邵漠宇介绍，事实上，已经有很多人在这样做了。听到此，孟德超小声嘀咕着：“谁会花那么多钱买一台机器，用昂贵的材料在家做玩具玩儿呢？”

“这是一场新的体验、新的革命。用它可以做出颠覆性的创作。”宋波纹说。同时她强调：“3D打印技术有它的优势，但也不能忽略它的缺陷，成本高、时间长、材料有限。它对技术要求非常高。”

尽管仍有缺陷，但3D打印技术将为我们的生活带来变革，却是毋庸置疑的。

如今，在汽车工业中，设计师在设计新的零部件时，已经习惯使用3D打印技术来制作快速模型；医疗设备公司也在尝试用这项技术制造完整的假肢，新的假肢将比传统方式制造的更便宜，甚至可以机洗。在文物保护领域，3D打印技术也发挥重要作用，哈佛大学闪族博物馆的研究人员就用它成功修复了一个曾被打碎的文物瓷狮子；在电影中3D打印技术也十分常见，《007：大破天幕杀机》的爆炸场面中出现过的1960年代的阿斯顿·马丁DB5车型，就是3D打印机打印出的模型。

尽管3D打印技术的应用已经如此广泛，但是否如英国《经济学人》杂志所称， 3D打印“将与其他数字化生产模式一起推动和实现第三次工业革命”，仍不得而知。

是我们用3D，

还是3D改变你和我

3D打印机将能在一天内造出房子，未来可替代建筑师；3D打印或将改变就医格局；首款3D打印汽车问世……类似新闻常见诸网络，不禁有人猜想，3D打印技术将为我们带来怎样的未来？

“3D打印机的前景如何？”每接待一批顾客，邵漠宇都会被多次问及这个问题，他只摇摇头，笑说：“未来我也不知道。”这时有人插话：“前两天有新闻报道说4D打印都出现了，谁能说得准？”

在3D体验馆参观的顾客聚在一起讨论着如何将3D打印技术应用到商业中，有人想用它做创意产品，有人要做婚庆产品。大家的点子集中在个人定制上，他们关心的是机器是否昂贵、寿命长短、更新换代速度。

对3D打印技术同样感兴趣的牛嘉岳却有自己的看法：“多数人都直接咨询3D打印机的商用价值。而我认为，3D打印技术是一种解决制造、制成环节的终端方案。它的终极目标是‘不用再关心谁来加工、谁来制造’的问题。只要机器足够好、足够接近实际需求，它可以将你的一切想法付诸实践。”

在牛嘉岳看来，所有的问题将在于你是否有想法、创意。仅仅将3D打印技术应用于礼品定制、真人塑像等，只是该技术应用领域的冰山一角。“如果我们不做原理性研究、不自主研制机器、不自主开发软件和应用程序，我们必将在这次生产力革命中落后，仍然成为世界工厂价值链中最低层级的那一环节。”

无论人们打算利用这项技术做什么，不可否认的是，它的发展极为迅速。

宋波纹肯定地说：“3D打印技术有很多可能性，过不了几年，它会渗透到人们生活的各个层面。”

也有不少人担心，有了3D打印技术，机械化生产和手工制作将会被取代。而宋波纹认为，这种情况不会发生。“它们满足的是不同的需求，3D打印更适合小批量、定制化。”

牛嘉岳猜想着，是不是有一天，我们的生活会变成这样：不用买衣服，想穿什么，晚上选好材料和款式，明天一早就由3D打印机打印好呈现在你面前。圣诞节想要竖起什么样的圣诞树，直接告诉定制网站，几天后一个独一无二的3D圣诞树将被送货上门。

（阿庆摘自《中国青年报》）