3d打印技术解析

3d打印技术解析（11篇）

1.3d打印技术解析 篇一

神奇的3D打印机

【摘要】：3D打印作为当今的先进的制造技术，它的应用面相当的广泛，而且现正逐渐用于一些产品的直接制造，这意味着这项技术正在普及。本文就以3D打印为何物、3D打印的基本原理与现有技术、3D打印为什么能火、3D打印的应用及3D打印离我们生活到底有多远这几个方面来探讨3D打印

【关键词】3D打印

应用面广泛引言

随着时代的进步，我们的生活水平日渐提升，同时，人口也在急剧的增长，我们需要越来越多的物品来满足物质生活条件。这就势必造成我们对物品的要求也会越来越高，做工精细、独特且非量产的物品会受广大人们的喜爱。如今，我们拥有了3D打印这一先进的技术，我们可以通过3D打印机来打印各种我们所需要的、想要的。3D打印技术应用面广，它可以用于医疗行业、科学研究、产品模型、建筑设计、制造业及食品等，前景广泛。3D打印究竟为何物

3D打印机，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。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，意味着这项技术正在普及。基本原理与现有技术 3D打印机原理很简单，每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后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。完成后，要处理掉物品周围沾满的粉末，这是可以循环利用的，再涂上增强硬度的胶水。

眼下3D打印机有两种类型，一种是堆叠法，一种是烧结。原理基本都是多层分片打印，而堆叠和烧结只是成型技术的区别。堆叠只能成型塑料、硅之类的材质，对固化反应速度有要求，而烧结可以利用激光的高温对金属粉末进行处理加工出金属材质的东西出来，实体可通过打磨、钻孔、电镀等方式进一步加工。所以3D打印机和普通打印机，最大的区别是“墨水”。3D打印为何能火

在欧美，注重创造力的发达国家，3D打印技术已经成功商用，尤其是消费电子业、航空业和汽车制造业。它们不光可以离开传统的大规模机床来制造小数量的部件，而且可以用不同方法来制造，比如单个制作喷气式飞机上的空气动力导管，而不再需要很多不同的元件来组装它。

用发展的眼光来看，3D打印首先会影响的是模具行业。即便在国内制造行业不景气的今天，模具行业仍然风景独好，一方面是对技术要求高，另一方面是市场有需求，在产品大规模生产之前，必须要进行多次打样和修改。3D打印机的出现，其实是消灭了模具反复打造的流程，能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，极大地缩短产品的研制周期，大幅减少成本投入，对于一些复杂而精细的造型，3D打印机表示毫无压力。

其次是会引发个性风潮。对一些小厂家来说，迫于模具制造的高成本，往往会采用公模来生产，虽然在功能上能满足用户的需求，但千篇一律的造型，很难迎合时下个性化的发展趋势，所以卖不出高价，只能靠低价来吸引消费者。在机械化和流水线盛行的年代，人们对于手工的东西有特别的亲切感，即便价格昂贵数倍，也不愁找不到买家，原因是手工制作不可能有相同的，而且品质有保证。3D打印机的出现，一方面满足人们对个性化产品的追求欲，完全可以量身定制，另一方面在大大提高生产效率的同时，还能降低成本。

第三是激发了人的想象力。极客牙医用它进行牙齿正畸和数字化种牙，减少风险和痛苦；外科医生更厉害，直接打印骨头，只不过把材料换成添加了硅和锌磷酸钙，用于临床手术；汽车维修公司用它来打印稀缺的汽车零部件，原先要等全球物流下2个月才到的一个东西，1个小时搞定了；英国科学家还在3D打印机的基础上成功改造，使用液态巧克力作为“油墨”，可以打印各种形状的巧克力，几乎所有人都相信，3D打印机会成为食品界杀手级工具。3D打印的应用

科学研究

美国德雷塞尔大学的研究人员通过对化石进行3D扫描，利用3D打印技术做出了适合研究的3D模型，不但保留了原化石有的外在特征，同时还做了比例缩减，更适合研究。

产品模型

比如微软的3D模型打印车间，在产品设计出来之后，通过3D打印机打印出来模型，能够让设计制造部门更好的改良产品，打造出更出色的产品。

汽车制造业

不是说你的车是3D打印机打印出来的(当然或许有一天这也有可能)，而是说汽车行业在进行安全性测试等工作时，会将一些非关键部件用3D打印的产品替代，在追求效率的同时降低成本。

建筑设计

在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美。完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。

食品产业

没错，就是“打印”食品。研究人员 已经开始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来，很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然，到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。

饰品/工艺品

这是最广阔的一个市场。在未来不管是你的个性笔筒，还是有你半身浮雕的手机外壳，抑或是你和爱人拥有的世界上独一无二的戒指，都有可能是通过3D打印机打印出来的。甚至不用等到未来，现在就可以实现3D打印离我们的生活有多远

工业用的3D打印系统价格从1.5万美元左右起，最贵的要100多万美元。但是，普通的桌面3D打印机并不像大家想象的那么昂贵。3D打印机现在来看，在欧美国家已经形成了一种潮流和噱头，多为极客和高端用户服务。美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型，为演员量身定制可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具，在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中都有应用。

国内目前3D打印还有待普及，一方面是应用于工业的高端型号投入较大，行业投资人比较慎重，处于观望状态，另一方面，应用普及也就是从最近才开始，用户缺乏对3D打印有一个深入的认识，由于有些新闻在描述上运用了夸张的手法，大胆的预测，所以给人的感觉是电影中的情节。

业内人士介绍，和美国相比，中国缺少DIY和创意设计的习惯，所以3D打印机的最大优势往往得不到发挥，要成为主流的生产制造技术还需要3-5年时间。此外，国外3D打印机售价过高，而且有些限制出口，国产3D打印机在精度、速度和打印的尺寸上还无法满足商用的需求，在几何图形优化、描绘和材质贴图、对切割和中空部件做打印准备、支持任意三维软件生成的数据和对超大模型的自动分段等方面还需要进一步提升。不过，随着热度的提升，这块蓝海很快就会被发现，解决只是时间问题。

7.参考文献

[1]谢 锋 , 刘正士 先进制造技术学科发展趋势分析, 2000 [2]孙大涌，先进制造技术 机械工业出版社 , 19991

[3]范荣鑫 , 左继成 先进机械制造技术的发展现状和发展趋势, 2003 [4]董智勇 , 魏 庆 符合中国国情的先进制造技术研究, 2000 [5]施普尔 , 克劳舍 虚拟产品开发技术 机械工业出版社 , 2001

2.3d打印技术解析 篇二

关键词：3D打印,综述,应急维修

近来, “3D打印”这个词在媒体上出现的频率极高, 不但能打印模具、自行车, 还能打印出手枪等武器, 甚至能够打印出汽车、飞机等大型设备装备。作为一种新型制造技术, 3D打印已展现出了十分广阔的应用前景, 不但在交通、医疗保健、军事以及教育等机构得到充分利用, 而且在装备设计与制造、装备保障、航空航天等更多的领域展现出了强劲的发展势头[1]。

1 3D打印的概念和原理

1.1 基本概念

与传统的减法制造工序 (通过对整块材料进行“裁剪”获取想要的形状) 相反, 3 D打印技术是一种增材制造技术 (A d d i t i v e Manufacturing) , 即通过叠加式制造工序, 根据计算机数据, 利用金属、塑料或其它材料逐层自动打印物品, 因此也称作叠加成型技术或快速原型技术[2]。3D打印机是应用3D打印技术来构造物品的设备。3D打印机具有仿真性强、速度快, 价格便宜, 高易用性等优点[3]。

1.2 基本原理

首先在电脑上设计一个完整的三维立体模型 (也称为计算机辅助性设计) , 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, 通过打印设备软件读取设计绘图数据, 并将数据传输至3D打印机, 从而控制印刷头的移动与材料输出。在3D打印机工作时, 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, 然后通过印刷头输出, 精确地沉积成极其细微的分层, 把“打印材料”和三维立体模型一层层叠加, 最终把计算机上的蓝图变成实物。

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下而上地构造。在构造模型时, 有了支撑材料的承托, 模型的悬挂部分能够顺利完成材料沉积。打印工作完成后, 支撑材料将会自行溶解, 还可按需为模型涂上颜料或者进行其他处理[4]。

1.3 3D打印的特点

(1) 精度高。目前3D打印设备的精度基本都可控制在0.3mm以下。

(2) 周期短。3D打印无须模具的制作过程, 使得模型的生产时间大大缩短, 一般几个小时甚至几十分钟就可以完成一个模型的打印。

(3) 可实现个性化。3D打印对于打印的模型数量毫无限制, 不管一个还是多个都可以以相同的成本制作出来。

(4) 材料的多样性。一个3D打印系统往往可以实现不同材料的打印, 而这种材料的多样性可以满足不同领域的需要。

(5) 成本相对较低。虽然现在3D打印系统和3D打印材料比较贵, 但如果用来制作个性化产品, 其制作成本相对就比较低了[5]。

2 3D打印技术

2.1 概述

3D打印技术又称作叠加成型技术或快速原型技术。它源于军方的“快速成型” (Rapid prototyping, RP) 技术, 基本原理都是叠层制造。RP技术是当今世界飞速发展的制造技术之一, 诞生于20世纪80年代后期, 是基于材料堆砌法的一种高新制造技术, 被认为是近20年来制造领域的一项重大成果[6]。它集机械工程、CAD制图、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术于一身, 可自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件, 从而为零件原型制作、新设计思想的校验等提供一种高效益、低成本的实现手段[7]。

2.2 主流技术

RP技术以其高集成、高柔性、高速性而得到了迅速发展。

(1) 3D打印成型技术。使用标准喷墨打印技术, 将液态连接体铺在粉末薄层上, 逐层创建各部件。此技术在打印成型过程中不需要使用实体或附加支持, 并且所有未使用的材料都可再利用, 所开发的3D打印成型机具有处理速度快、成本低廉以及应用范围广的特点[8]。

(2) 光固化成型法。以液态光敏树脂为材料充满液槽, 由计算机控制激光束跟踪层状界面轨迹, 使液体树脂固化, 层层叠加, 最终得到一个三维实体模型。特点是原型件精度高, 零件强度和硬度好, 可制造出形状特别复杂的空心零件, 生产的模型柔性化好, 可随意拆装, 是间接制模的理想方法。缺点是需要支撑, 树脂收缩会导致精度下降, 另外光固化树脂有一定的毒性, 不符合绿色制造发展趋势。

(3) 分层实体制造法。或称为叠层实体制造, 是根据零件分层集合信息切割箔材和纸等, 将所获得的层片粘接成三维实体。特点是工作可靠、模型支撑性好、成本低、效率高, 缺点是前、后期处理费时费力, 且不能制造中空结构件。

(4) 选择性激光烧结法。常采用金属、陶瓷、AS塑料凳材料的粉末作为成型材料。特点是材料适用面广, 不仅能制造塑料零件, 还能制造陶瓷、金属、蜡等材料的零件, 造型精度高, 原型强度高, 所以可用样件进行功能试验或进行装配模拟。

(5) 熔融沉积制造法。又称为熔丝沉积制造, 是以热塑性成型材料丝为材料, 逐层由底到顶地堆积成一个实体模型或零件。特点是使用、维护简单, 成本较低, 速度快, 一般复杂程度原型仅需要几个小时即可成型, 且无污染[9]。

以上是一些目前市场上主流的3D打印技术, 除上述技术外, 一些大的3D打印公司在它们的基础上也研发了其他3D打印技术。

(1) Objet Poly Jet MatrixTM技术。该技术由以色列Rehavot高新科技开发区Objet Geometries公司提出, 是3D打印的一个革命性的突破, 可以为普通消费品、电子消费品、汽车及其他制造商就双色注塑模具提供强大的解决方案, 更好地减少成本和降低风险[7]。

(2) Poly JetTM技术。Poly JetTM技术是Ob Jet公司2000年时在全球最先推出的, 先用喷嘴将感光材料以16m的厚度喷涂在基材上, 然后用紫外光固化, 再喷涂一层, 再固化, 如此反复, 直至完成打印。

(3) Ob Jet StudioTM软件。实质上是一个客户端/服务器软件, 可以快速、高效地构造高质量、高详细程度的模型, 可以接受任何三维CAD应用程序的文件, 将其分割, 驱动打印喷头喷出一层层成型材料, 完成模型的构建。

(4) Direct Metal (SLMR) 技术。采用激光烧结粉末成型, 制成的三维模型一般是金属模型, 应用领域比较广, 可应用在医学、航天和高精度工程领域的零部件制作。

(5) Voxeljet Systems技术。也是一种固化成型技术, 成型的模型较大, 适合于交通运输和医学方面的应用[10]。

3 3D打印设备

3D打印设备目前比较出名的公司主要有Z-Corporation公司、3D System公司、Objet Geometries公司和Stratasys公司 (后两者于2012年4月宣布合并) 等[11]。其中3D System公司的实力最强, 代表了3D打印目前的技术水平和未来的发展趋势, 能够为专业人士及类似消费者提供3D打印系统。

3D System公司的3D打印系统可分为个人用户解决方案、专业用户解决方案和工业用户解决方案等。

(1) 个人用户解决方案。主要特点是多功能、低成本, 是入门级产品。Bot Mill是小型的办公类型的3D打印系统, 主要打印一些小的物件。Rap Man主要用于学校教学或爱好者打印塑料模型。3Dtouch也是一款用于教学、家庭和办公领域的小型3 D打印机, 精度为0.125mm, 设备总体质量也只有38kg左右。

(2) 专业用户解决方案。专业版的Pro Jet系列主要针对办公和小型工业设计领域, 包括1000、1500、SD3500、HD3500、6000、7000等, 支持单色和彩色模型的打印。此外还有Zprinter系列的6种3D打印机[12]。

(3) 工业用户解决方案。工业产品解决方案中主要有四种不同的技术。在光固化成型技术方面, 考虑到要满足不同客户的需要, 打印尺寸和配置要求也不同, 机型也略有区别;在选择性激光烧结法方面, 精度可以达到0.08mm, 最大的成型尺寸可以达到550mm (X) *550mm (Y) *750mm (Z) 。在SLM技术方面, 目前有s Pro 125 SLM Printer和s Pro 250 SLM Printer两种机型, 速度为 (5~20) cm3/h, 每层厚度为 (20~100) m, 打印模型大小分别为125mm*125mm*125mm和2 50mm*250mm*320mm。在voxeljet systems技术方面, 有两种机型:VX500和VX800, 打印模型大小分别为500mm*400mm*300mm和850mm*450mm*500mm[13]。

Stratasys公司的Dimension 3D立体打印机由RP技术转化而来, 其成本低于RP技术, 能够测试塑形、适配和功能, 并且在桌面上即可随心所欲地进行设计迭代, 产品原型可经受严格的测试, 不会弯曲、收缩和吸收水分, 使用的ABS塑料在日常环境下比较稳定, 任何形状的零件精度都不会随着时间推移而受到环境条件的影响, 能够制作耐用的功能原型[14]。

另一3D打印大公司Objet公司也具有同样的实力。该公司的产品分为Connex家族 (能够打印多种模型材料) 、Eden系列 (高精度、高品质) 和桌上型产品系列 (实惠普及型系列) [15]。

4 3D打印应用

目前, 虽然对于产品开发和制造来说, 3D打印技术能够带来无限的可能性, 但是大部分的技术应用主要分成概念模型、功能原型、工具制造、制成品四类[16]。随着技术的发展, 3D打印的应用领域在不断扩展。

(1) 医学领域。2011年9月, Object医疗解决方案部门负责人介绍, 其新型材料非常适合3D打印植入手术导板和口腔输送盘。2011年11月, 德国科学家利用3D打印技术成功地研制了人造血管, 用3D打印骨骼、器官模型更是轻而易举的事了。

(2) 工业领域。现代工业中, 很多产品如手机、汽车、飞机等在新产品推出之前要做很多模型和零部件。基于3D打印技术的快速成型, 可以大大减少前期研发的时间, 被越来越多的工业领域所应用。

(3) 个性化领域。随着3D技术的发展, 3D打印可以打印各种各样的日常小模型, 设备也小到可以放到桌面上。如3D System公司的Cube 3D Printer, 可以打印5.5英寸*5.5英寸*5.5英寸大小的立体模型[17]。

(4) 航空航天领域。2012年, 美国宇航局完成了“添加制造仪器”的测试, 该仪器就是利用3D打印技术在太空打印宇航员所需要的模型。这是NASA对太空按需生产能力的投资, 使得3D打印机可以广泛运用于建造空间站部件, 制造航天员使用的工具、卫星甚至航天器等。研发团队认为, 未来在太空利用他们正在制造的打印机可以“打印”出太空所需三分之一的零部件[18]。

(5) 军事领域。3D打印技术应用到军事领域, 一方面可在军事装备开发阶段获取设计的即时反馈信息, 有助于降低成本和提高战技性能;另一方面还可以帮助使用维修人员利用三维模型和3D打印设备, 现场快速生产原型产品 (包括工具、零配件等) , 解决平时维修和战时抢修中可能出现备件携带不足、备件不易购买、再造周期较长、特殊备件成本太高等问题, 提高维修效率, 减轻后勤保障压力, 增强部队的任务持续能力[19]。

5 3D打印的发展趋势

未来5-10年, 随着技术的不断进步及市场需求的扩大, 3D打印将呈现三个方面的发展趋势:一是随着开拓并行、多材料制造工艺方法的采用, 3D打印速度和效率有望获得更大提升;二是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、合成生物材料等成为3D打印材料, 打印材料更加多样化;三是随着技术进步及推广应用, 3D打印设备的价格有望大幅下降[20]。

3D打印诞生后, 早期主要用于汽车、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打印已开始用来制造汽车、飞机等高科技含量零部件, 以及皮肤、骨骼等活体组织。专家预计, 在不久的将来, 从鞋、眼镜到厨房用具、汽车整车等各种产品都可以用3D打印机生产出来[21]。

6 结语

3.3D打印技术助力设计 篇三

在近期举办的“设计我的生活一一首届北京国际创意设计大赛”上，作为此次大赛独家快速成型赞助单位，0BJET有限公司将把20件获奖作品的创意通过OBJET三维打印机打印成仿真实物，并在今年北京文博会期间呈现给广大观众。此外，OBJET公司还将特别颁发OBJET最具创意奖5名，以此鼓励在日常生活中充满创意巧思的“生活设计师”们。OBJET公司很有信心，其三维打印设备的高精度可以确保打印出拥有完美细节的仿真品，为获奖者逼真还原宛如最终产品的创意原型件。

小Q洗袜机

北京国际创意设计大赛最具创意奖作品。小0洗袜机具有一键清晰和烘干功能，让人轻松搞定“臭袜子”问题。同时，小Q的设计最大程度地平衡了洗涤容量和节水的问题。因而小口比洗衣机或手洗袜子这类小型衣物更加节水。3D打印出来的模型拥有洗衣液或者洗衣粉的容量指示、存放盒、操作按钮、进出水口等部分，区域划分清晰。

蜂巢笔筒

4.3d打印技术调查问卷 篇四

学校：_____________学院:___________姓名：_________

1、您是否知道3D打印技术这个概念？ A、曾经使用过

B、了解打印技术的功能等，但没有使用过 C、只是听说过，但不了解具体功能 D、从未听说过3D打印

2、在您初次听说3D打印技术时有没有进一步了解的意愿？ A、希望深入了解 B、希望稍作了解 C、完全不感兴趣

3、您感觉在您的生活与工作（学习）中会用到3D打印技术吗？ A、会用到 B、可能会用到 C、不会用到

4、在您了解了3D打印技术这个概念后，您认为它可以应用到哪些领域中？(多选题)A、打印身体器官 B、珠宝制作 C、乐器制作 D、机械加工 E、电子产品加工 F、建筑业 G、武器制造业

其他_______________________________________________________________

5、对于用3D打印技术生产出的生活必须品您愿意尝试吗？ A、愿意尝试 B、可能会尝试 C、不打算尝试

6、您对使用3D打印技术生产出的产品更多的是哪方面的担心？ A、价格 B、质量 C、保修政策 D、安全

7、您认为3D打印技术的未来趋势？ A、很有影响 B、可能有影响 C、基本不会有影响 D、不确定

8、您感觉3D打印技术的发展前景如何？ A、很有市场 B、前景一般 C、无人问津

9、您会向身边有需要的人推荐使用此项技术生产的产品吗？ A、会

B、深入了解之后再决定 C、持观望态度 D、不会

10、未来发展中，你最希望3D打印在哪方面改进？ 机器价格更便宜

A、使用更便宜，更丰富的打印材料 B、多种原料打印 C、打印产品质量更高 D、打印速度更快

5.3d打印技术调研报告 篇五

(一)基本原理。“3D打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速原型制造 ”(Rapid Prototyping & Manufacturing)，是80年代末90年代初在美国开发兴起的一项高新制造技术。“3D打印”技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的，采用材料累加的新成型原理，直接由CAD 数据打印制成三维实体模型。快速成型系统就像是一台“立体打印机”，不需要传统的刀具、机床、夹具，便可快速而精密地制造出任意复杂形状的新产品样件、模具或模型。

3D打印机原理很简单，每一层的打印过程分为两步，先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散，然后再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。完成后，要处理掉物品周围沾满的粉末，这是可以循环利用的，再涂上增强硬度的胶水。

“3D打印机”与传统打印机最大的区别在于耗材不同——后者使用墨粉，前者使用的则是一些可以发生固化反应的材料，如树脂、塑料、陶瓷、石膏、金属等等。例如：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。汽车定制公司利用3D打印机为汽车爱好者提供专门的汽车部件。消费电子产品厂商用3D打印机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3D打印机来制造实习模型。博物馆用3D打印机复制真品，以避免参观者损毁真品，等等。

(二)发展前景及意义

工业化最大的成就是通过机械化实现了规模化大生产。而我们今天的“3D打印”技术则将规模化大生产可能演变为若干个体，打破集约化生产的传统模式。只要一台3D打印机，我们就可以在家里生产任何我们需要的东西，而且可以不断变化款式、样式。如今，新的生产方式已经发生了重大改变，传统的生产制造业将面临一次重新“洗牌”。随着各种打印材料(即制造原料)的研制成功，“3D打印”技术已经可以用于生产像珠宝、玩具、工具、厨房用品、衣服之类的东西，甚至可以直接打印人体骨骼、假肢、鲜肉，进行牙齿正畸和数字化种牙，有的还打印出了汽车、飞机零部件。未来我们的模具制造行业、机床行业、玩具行业、轻工产品行业或许都可能被淘汰出局，而取代他们的就是3D打印机。当然，这需要一个过程，或者，主要是人们适应和接受新事物的过程，也有产业自身完善成长的过程。

由于“3D打印”技术不需要生产线，使得生产成本大大降低、生产周期也得以缩短，同时在很大程度上减少了材料废弃。据美国一家行业研究机构发布的报告显示，3D打印机、环保可持续建筑等将是美国未来增长最快的行业。8月,美国总统奥巴马拨款3000万美元,在俄亥俄州建立了国家级3D打印添加剂工业研究中心,并计划第一步投入5亿美元用于“3D打印”,以确保美国制造业不再继续转移到中国和印度。由于我国没有完成工业化，传统的粗放式的工业发展模式已经严重阻碍了生产力发展，产业升级和结构调整成为一项长期的艰巨任务。而“3D打印”技术的产业化无疑为我国新型工业化建设和促进传统产业升级发挥十分重要的引领作用。

二、国内外“3D打印”技术及产业发展应用情况

(一)国内外产业发展情况。“3D打印”技术的历史由来已久。1986年，美国3D System公司推出了第一款工业化的“3D打印”设备，1990年开始销售，短短几年中，形成了巨大的市场，1994年底全球已达900台，到年装机总数就已经达到6000台左右，以指数曲线在上升。3D打印设备应用的方式有两种：一种是大企业为自己的产品开发服务，如美国三大汽车公司、麦道、IBM、Apple、丰田等都在应用;另一种方式为大学、研究所甚至六、七个人组织的服务机构以一台或数台成型机为中心，开展对中小企业的服务。目前，全球有两家3D打印机制造巨头，分别为Stratasys和3D System，均在美国纳斯达克上市，营业收入分别为1.7亿美元和2.9亿美元。20全球3D打印市场规模17.1亿美元。不过，这一数字仅占全球制造市场的0.02%。

我国从1994年开始研究“3D打印”，北京隆源公司于1995年成功研发了一台AFS激光快速成型机，随后华中科技大学也研制出了SLS快速成型机。目前国内依托高校成果，对“3D打印”设备进行产业化运作的公司实体主要有：北京殷华(依托于清华大学)、陕西恒通智能机器(依托西安交通大学)、湖北滨湖机电(依托华中科技大学)。这些公司都已实现了一定程度的产业化，部分公司生产的便携式桌面3D打印机的价格已具备国际竞争力，成功进入欧美市场。另外，一些中小企业成为国外“3D打印”设备的代理商，经销全套打印设备、成型软件和特种材料。还有一些中小企业购买了国内外各类“3D打印”设备，专门为相关企业的研发、生产提供服务。其中，广东省工业设计中心、杭州先临快速成型技术有限公司等企业，设立了“3D打印”服务中心，发挥科技人才密集的优势，向国内外客户提供服务，取得了良好的经济效益。

目前,国内的“3D打印”主要集中在家电及电子消费品、建筑、教育、模具检测、医疗及牙科正畸、文化创意及文物修复、汽车及其他交通工具、航空航天等领域。据业内人士估计,3D打印机在国内企业级装机量在400台左右,年以来年增速均在70%左右,市场规模超过1亿元。

(二)我市“3D打印”技术及应用发展现状

驻济高校山东大学机械工程学院、材料工程学院等多位教授近年来在“3D打印”方面组织博士生研究生进行了课题探索。我市重点软件企业山大华天软件与山东大学机械工程学院、材料工程学院具有长期的良好的合作基础，在快速成型设备、工艺材料、数据分层软件、成型软件、快速模具制造等领域积累了大量的研究成果。凭借良好的产学研合作基础以及拥有自主版权的高端CAD/CAM软件优势，华天软件也于近期开展了快速原型制造技术与装备项目的研究，目标是实现快速原型制造关键技术攻关及关键设备的产业化，通过快速成型设备的产业化，创造新的经济增长点，并通过技术服务以高新技术改造传统制造业，提高机电产品开发能力和企业竞争力，支持汽车、电子、机械等支柱工业发展，创造巨大效益。建立跨行业、跨地区的产品快速开发研发、制造、服务中心，实现快速制造技术、工艺及成套装备的研究开发、生产、销售和技术服务，形成我省乃至我国的快速原型制造产业和开发生产基地，实现该技术的持久和稳定发展。

济南亚盈信息科技有限公司，于202月在济南高新区注册成立，公司主要业务方向之一就是从事3D打印机研制和生产。其技术是FDM熔融层积成型技术，原理是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型。其成型材料种类多，成型件强度高、精度较高，主要适用于成型小塑料件。现已研制出三代3D打印机，第三代机YesRap X原型机已经完成。年销售出20台，销售的客户群体主要为模具加工类、艺术品创作类、教学类、模型制作类、零件生产类和个人爱好类。

三、制约我市”3D打印”技术及产业发展应用遇到的瓶颈和问题

“3D打印”技术虽然已有近20年的发展历程，但产业发展仍存在很多困难。

一是认识不足。虽然3D打印机的发展已有数十年，但是对大多数普通人来说，目前“3D打印”技术还是一个新生事物，很多企业甚至从没听说过还有这种具有“神秘功能”的机器。

二是价格不菲。目前，“3D打印”的耗材非常有限，主要是石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等，消费类的“3D打印”主要应用的材料为ABS和POA的塑料，不能完全满足工业领域的需求。工业应用的“3D打印”耗材，特别是金属粉末类耗材，价格非常昂贵，这是制约国内企业使用“3D打印”技术的原因之一。比如一件飞机零部件，打印这种样品的金属粉末耗材一斤卖价4万元，3D打印样品至少要卖2万元，而如果采用传统的工艺去工厂开模打样，仅需几千元。目前的3D打印机除了用来满足个人设计师和普通爱好者的个人3D打印机之外，其他的工业用3D打印机均价格不菲，每套大概需要十万美元左右，精度高的甚至达到120万美元。

三是工艺尚不完善。由于“3D打印”工艺发展还不完善，特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟，目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用，不能作为功能性部件，只能做原型使用。

四、加快我市“3D打印”技术及产业发展应用的对策

发展“3D打印”产业，可以提升我市工业领域的产品开发水平，同时有助于攻克技术难关，并且容易形成新的经济增长点，促进就业。

(一)加强宏观规划与引导，推动3D产业优先发展。“3D打印”产业的发展将会深刻影响到先进制造业、工业设计业、生产性服务业、文化创意业、电子商务业及制造业信息化工程。建议将“3D打印”产业发展规划纳入我市工业转型升级、发展智能制造业的相关规划中，并将产业纳入优先发展产业及产品目录。在财税金融政策上，鼓励企业投资、研发、生产和应用3D打印机，支持“3D打印”设备的进出口。

(二)加强产业联盟建设，推动“3D打印”产业协同发展。积极引导高等院校、工业设计企业、软件企业、3D打印机及材料研发企业和机构、3D打印服务应用提供商组建产业联盟，利用有关平台加强研讨和交流，共同推动“3D打印”技术研发和行业标准制定。促进“3D打印”技术发展的市场平台建设，包括3D打印电子商务平台、3D打印数据安全和产权保护机制、3D打印及周边项目投融资机制等，促进产业可持续发展。

(三)加大科技研发扶持力度，提升“3D打印”技术水平。通过拜访、座谈会、QQ群等方式，与各高等院校、科研院所、企业同志进行沟通了解，高度关注企业研发动态，积极帮助企业申报有关国家和省相关项目，争取国家、省政策和资金支持。建议设立“3D打印” 产业发展专项基金，重点推进数字化技术、软件控制、打印装置、材料技术等关键技术的研发。在研发扶持中，注重建立公平、公正的研发绩效评估体系，鼓励各研发主体探索不同的技术路径。加强对“3D打印”产学研合作的支持，对实施产业化的企业在市场销售、社会推广上给予政策支持。

6.3D打印快速成型技术及其应用 篇六

3D打印快速成型技术及其应用

摘要：本文介绍了3D打印技术的基本原理及其制造流程。通过一些实例说明了3D打印的应用主要是说明在现代军事方面的应用。

一．引言

3D打印（3D PRINTING）即3D打印技术，又3D打印制造是20世纪80年代才兴起的一门新兴的技术，是21世纪制造业最具影响的技术之一。随着计算机与网络技术的发展，信息高速公路加快了科技传播的速度，产品的生命周期越来越短，企业之间的竞争不再只是质量和成本上的竞争，而更重要的是产品上市时间的竞争。因此，通过计算机仿真和3D打印增加产品的信息量，以便更快的完成设计及其制造过程，将产品设计和制造过程的时间周期尽量缩短，防止投产后发现问题造成不可挽回的损失。

3D打印技术是由CAD模型直接驱动的快速制造复杂形状的三维实体的技术总称。简单的讲，3D打印制造技术就是快速制造新产品首版样件的技术，它可以在没有任何刀具、模具及工装夹具的情况下，快速直接的实现零件的单件生产。该技术突破了制造业的传统模式，特别适合于新产品的开发、单件或少批量产品试制等。它是机械工程、计算机CAD、电子技术、数控技术、激光 技术、材料科学等多学科相互渗透与交叉的产物。它可快速，准确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或零件，以便进行快速评估，修改及功能测试，从而大大缩短产品的研制周期，减少开发费用，加快新产品推向市场的进程。

自从美国3D公司在1987年推出世界上

3D打印快速成型技术及其应用

二．3D打印技术的简介

2.1 3D打印系统的工作原理和制造工艺

3D打印技术是一种逐层制造技术，它采用离散/堆积成型原理，其过程是：先得到所需零件的计算机三维曲面或实体模型；然后根据工艺要求，将其按一定厚度进行分层，将原来的三维模型变成二维平面信息，即离散过程；再将分层后的数据进行一定的处理，加入加工参数，产生数控代码；在微机控制下，数控系统以平面加工方式，有序地连续加工出每个薄层，并使它们自动粘接而成型，从而制造出所需产品的实物样件或成品，这就是材料的堆积过程。已知自由曲面CAD模型，如果使用传统的方法和数控机床进行加工，那么复杂的自由曲面，成本高，效率低。近年来，3D打印即广泛的被运用于工业生产中。各种3D打印技术的过程都包括CAD模型建立、生成STL文件格式、3D打印制作、模型分层切片和后置处理五个步骤，其制造过程如图1所示

（1）利用激光固化树脂材料的光造型法（Stereolithography）。光造型装置一直以美国3DSYSTEMS公司的ＳＬＡ型产品独占鳌头,并形成垄断市场。其工作原理如下：由激光器发出的紫外光,经光学系统汇集成一支细光束,该光束在计算机控制下有选择的扫描液体光敏树脂表面,利用光敏树脂遇紫外光凝固的机理,一层一层固化光敏树脂,每固化一层后,工作台下降一精确距离,并按新一层表面几何信息使激光扫描器对液面进行扫描,使新一层树脂固化并紧紧粘在前一层已固化的树脂上,如此反复,直至制作生成零件实体模型。激光立体造型制造精度目

3D打印快速成型技术及其应用

前可达±0.1ｍｍ,主要用作为产品提供样品和实验模型。此外,日本的帝人制机开发的SOLIFORM可直接制作注射成型模具和真空注塑模具。

（2）纸张叠层造型法。纸张叠层造型法目前以HELISYS公司开发的LOM装置应用最广。该装置采用专用滚筒纸,由加热辊筒使纸张加热联接,然后用激光将纸切断,待加热辊筒自动离开后,再由激光将纸张裁切成层面要求形状。

（3）熔融造型法熔融造型法（FDM）。以美国STRATASYS公司开发的产品FDM(FUSED DEPOSITION MODELLING)应用最为广泛。工作时,直接由计算机控制。喷头挤出热塑材料并按照层面几何信息逐层由下而上制作出实体模型。ＦＤＭ技术的最大特点是速度快(一般模型仅需几小时即可成型)、无污染,在原型开发和精铸蜡模等方面得到广泛应用。FDM生产可选成型材料种类较多，原材料费用低，因而的到广泛的应用。但是FDM也有其固有的缺点。精度低，热融制造中很难控制精度，难以制造结构复杂的构件，且材料的制造是处于熔点附近，因而构件的强度小，也不适合制造大型的制件，这些特点都限制了FDM的应用范围。

（4）热可塑造型法（SLS）。以DTM公司开发的选择性激光烧结即SLS(SELECTIVE LASER SINTERING)应用较多。该方法是用CO2激光熔融烧结树脂粉末的方式制作样件。工作时,由CO2激光器发出的光束在计算机控制下,根据几何形体各层横截面的几何信息对材料粉末进行扫描,激光扫描处粉末熔化并凝固在一起。然后,铺上一层新粉末,再用激光扫描烧结,如此反复,直至制成所需样件。

2.2 3D打印制造的优点

3D打印技术的加工特点:3D打印技术突破了“毛坯→切削→加工品”传统的零件加工模式,开创了不用刀具制作零件的先河,是一种利用的薄层叠加的加工方法。与传统的切削加工方法相比,3D打印加工至少具有以下优点:(1)可迅速制造出具有自由曲面和更为复杂形态的零件,如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，这些利用传统工艺很难加工的,从而大大降低了新产品的开发成本和开发周期。在时间尤其重要的今天，它可以为企业节省大量的研发时间。

3D打印快速成型技术及其应用

(2)它属于非接触加工,不需要切削加工所必需的刀具和夹具,无刀具磨损和切削力影响。只需要一套特定的设备，工序简单，没有传统加工的烦琐的工序。传统的加工中每一个工序都需要机床等复杂加工设备，且加工过程复杂，对操作人员的技术要求很高。

(3)无振动、噪声和切削废料。可以为企业节省宝贵的试制原料，简化生产。传统的制造中由于多是机械制造，噪音较大。且加工时边角料多。造成资源的浪费。

(4)可实现完全自动化生产。操作可以由电脑控制，无需人的过多干预。真正实现了自动化。

(5)加工效率高,能快速制作出产品实体模型及模具。精度高，生产的产品质量好。

(6)3D打印技术在产品开发中的关键作用和重要意义是很明显的，它不受复杂形状的限制，可迅速地将示于计算机屏幕上的设计变为进一步评估的实物。根据原型，可对设计的正确性、造型的合理性、可装配性和干涉性，进行具体的检验。通过原型的检验可使开发产品中的风险减到最底的限度。

三．3D打印技术在军事方面的应用

当前，3D打印技术在军事领域的应用主要是武器装备受损部件的维修和复杂结构件的生产。

3D打印快速成型技术及其应用

3D打印成型技术打印出的手枪及零部件

4．1武器装备受损部件维修

美国国防部曾采用激光近净成型进行受损零件现场维修，以及专用零件的小批量生产。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。美国海军水下作战中心（NUWC）实施了快速制造与维修（RMR)计划，该计划采用选择性激光烧结，直接金属激光烧结、熔融堆积成型以及电子束。4．2武器装备复杂结构件生产

红石兵工厂的美国陆军航空与导弹研究开发与工程中心（AMRDEC）通过立体光刻成型技术、熔融沉积建模、分层制造、激光近净成型、选择性激光烧结等技术，进行设计验证和最优化研究。为了评估人机工程特性与性能，AMEDEC 采用立体光刻成型技术制造导弹控制操纵杆，避免了传统生产设备所需花费的大量时间和设备成本，降低了总生产成本，缩短了开发周期。美国国防部与工业界联合实施了采用类似立体光刻成型的方法合金结构件快速生产的项目，其生产效率比传统的铁合金加工工艺高80%。F-15猎鹰喷气式战斗机铁合金外挂架冀肋备件采用激光3D打印工艺，使零件的需求能够在2个月内得到快速满足，并最大限度保持飞机的可用性。正是由于这些优点，选择性激光烧结工艺被授予2003 年国防制造技术成就奖。使用3D打印技术制造UH-60直升机门把手，相比传统

3D打印快速成型技术及其应用

工艺节省了140万美元，从而验证了3D打印技术在成本方面具有一定优势。除了美国，欧洲宇航防务集团（EADS）的一个科研小组也致力于使用3D打印技术制造飞机的整个机翼。截止2011年3月研究者已使用该技术制造出了飞机起落架的支架和其它飞机零件。

四．结束语

最近两年，3D打印技术概念引起了国内外政府、军方、企业的高度重视，但其实3D打印技术已经发展有30余年。美国著名智库高德纳（Gartner）公司2012《高德纳新兴IT技术显示度周期特别报告》认为，3D打印技术正处于高循环曲线显示度顶点。预计该技术在未来2～5年内到达生产力成熟期。然而，通过分析发现，3D打印技术却很难取代传统制造工艺，在军事领域的应用主要集中在对受损部件的修复、复杂结构部件的生产以及小批量部件生产等方面，与传统制造工艺形成了较好的互补关系。例如，美国计划使用3D打印技术在太空空间站上制造空间站部件备件。因此，未来3D打印技术可能会在武器装备制造、航空航天中的一些特定领域有所应用，但大面积，全方位的替代传统工艺的可能性不大。

3D打印快速成型技术及其应用

参考文献

7.对3D打印技术的思考 篇七

全国首个“3D打印体验园”在浙江省科技馆诞生, 在这之前本人也没有太多关注过3D打印技术。“3D打印科普体验园”旨在为公众了解3D打印技术、普及3D打印知识提供帮助。3D打印其实已经不算一个新事物, 它的概念源于19世纪末的美国———甚至比互联网还早。3D打印早在20世纪80年代就开始发展, 到最近几年, 由于互联网的推动, 使得3D打印的“软件核心”———“数字模型”得以高速发展。再加上劳动生产力进步和技术的革新, 使得3D打印机的成本不断下降, 3D打印的“硬件基础”也业已成型, 3D打印也逐渐得到了广泛应用。但在实际运用过程中也遇到许多问题, 从桌面级打印到工业级打印, 从普通的3D打印到特殊产品的打印, 引发了社会对3D打印一些深层次问题的思考。

1 3D打印的现状和发展瓶颈

1.1 3D打印的现状。

说到打印机, 相信很多人想到的是打印照片、文档等等一些平面打印, 但您能想象, 有这样一种打印机, 不但可以打印手机、打印家具、打印房子, 甚至还能打印出来一个“你”吗, 这不是天方夜谭, 这是一种新型的技术-3D打印。

3D打印运用的是添加剂制作技能, 其核心是数字化、智能化制造与材料科学的结合。比如:3D打印就像是糖画一样的生产工序, 把糖熬化成液体之后, 按照你想要的形状作画, 3D打印技术就是这样, 把塑料丝融化后一层层挤出发丝般的材料叠加起来最后成型。之所以称之为“打印机”是由于分层加工的过程与喷墨打印十分相似, 与传统打印机最大的差异在于它运用的“墨水”是实实在在的原材料。时下, 食品、玩具、服装、艺术品、交通工具、人造假体、房子都可以打印。据说国外打印出来的飞机已经在天上飞, 汽车在路上跑, 步枪还发射了多发子弹。哪一天, 我们的小朋友如果要想一件新玩具, 想换一只新杯子, 也许你就不用去商店购买, 而是可以利用家用3D打印机打出来就可以了。不过3D打印不像我们普通打印那么方便哦, 它主要分为三步:第一步, 创建你的想法。先用三维软件, 如Rhino3D、proe、3d Max、CAD、UG、Soliwork, , 把你的想法绘制成模型数据, 然后导出STL文件, 然后使用专业切片软件, 把数据模型转化成3D打印能读懂的G代码文件。第二步, 打印你的3D模型。将G文件导入到专用的打印机驱动软件, 然后给喷头加热, 开始打印。第三步, 去除支架材料。取出打印完成的模型, 去除支架材料多余部分, 然后再进行加工, 这样精美的模型就完成了。现在只是3D打印技术的产业化初级阶段, 未来3-5年将是3D打印技术最为关键的发展机遇期。国内3D行业统一了抱团发展的思想, 未来3年内有望达到百亿产值。而市场缺口打开后, 国内3D打印技术市场规模将保持至少一倍以上的增长速度, 有可能成为世界3D打印的中心。在不久的将来, 3D打印机将像电脑一样改变着大家的生活。

1.2 3D打印的瓶颈。

3D打印机的使用成本仍然很高, 打印程序也有点复杂。大多数桌面级3D打印机的售价在2万元人民币左右, 一些国内的仿制品价格可以低到6000元。但是据3D打印机代理商透露, 国产的3D打印机虽然价格低, 但质量很难保障。对于桌面级3D打印机来说, 由于仅能打印塑料产品, 因此使用范围非常有限, 而且对于家庭用户来说, 因为在打印一个物品之前, 人们必须会懂得3D建模, 然后将数据转换成3D打印机能够读取的格式, 最后再进行打印。

3D打印不是一项高深艰难的技术。它与普通打印的区别就在于打印材料。尽管以色列的Object是掌握最多打印材料的公司。它已经可以使用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。但是, 这些材料种类与人们生活的大千世界里的材料相比, 还相差甚远。不仅如此, 这些材料的价格便宜的几百元一公斤, 最贵的要四万元左右。一般企业和家庭难以承受。

1.3 3D打印从桌面级到工业级的转折。

3D打印技术的远大前景即将展开:跨越虚拟世界与实体世界的鸿沟;规模经济的铁律从此被打破;3D打印将把人工智能从计算机拓展到现实世界, 机器人将成为过去时……

“桌面级3D打印机”, 在美国售价通常在5000美元以下, 可以用来打印文化创意小产品, 缺点是精度不高。

但现在桌面级别的3D打印机已经逐渐接近饱和, 3D打印行业的未来在工业级市场。目前美国有上百家“桌面级3D打印机”企业, 未来均可能面临倒闭的危险。由于3D打印使用的塑料和金属材料都很昂贵, 产品精度也有限, 他并不看好文化创意产品服务这一商业模式。

在我国, 3D打印技术要得到社会和用户的认可, 就不能够光停留在工业级的高技术含量的领域。哪怕一个3D打印照相馆、一间提供定制服务的工作室, 也是对3D打印技术很好的推广。目前, 3D照像馆、3D体验园在我国多个城市已经形成, 让公众真正了解3D打印技术, 能为其今后大规模的应用提供基础。

2 3D打印引发社会问题的思考

2.1 3D打印快速发展过程中, 相对的法律、法规未能及时跟进。

包括知识产权、公共安全、经济犯罪等方面面临新的挑战。随着3D打印热潮的逐渐兴起, 我国的3D打印产业也开始逐步发展, 目前, 在相关有利的条件的影响下, 国内风投业开始介入3D打印产业。任何科学技术的发展都具有两面性, 3D打印技术也不例外, 除了它所具有的技术优势, 3D打印技术也带来了诸多的社会问题。

2.1.1 涉及知识产权问题。

3D打印是快速制造, 不需要模具, 直接样品原型制造和传统的大工厂制造模式相比, 从图纸到实物之间跨过了很多步骤, 任何形状复杂的东西, 都可以被分解为一系列二维制造的叠加, 3D打印技术有着其他打印技术不可比拟的优势, 3D打印技术是一门新兴的技术, 法律对其知识产权问题尚未作出明确界定, 但其涉及的知识产权问题将更为突出, 而且要比单纯的抄袭专利或版权严重得多。

2.1.2 危害社会安全问题。

从理论上来说3D打印无所不能, 在现实中, 已经有人用3D打印机打印出可以射出子弹的“AK47”突击步枪, 这项技术是由25岁的德州大学学生科迪·威尔森 (Cody Wilson) 所发明的, 他的团队设计了各种型号枪支的设计图, 并且能在网上直接下载, 这样一来就可以直接用3D打印机打印出枪支, 并且枪支装上子弹就能够使用, 在不久的将来, 人类可以实现一个在桌面上就可以打印的武器基地, 只要电脑和3D打印机的存在, 无论孩童还是成年人都可以随时制造武器, 枪支泛滥会使社会安全问题成为一个重大问题。

2.1.3 社会经济犯罪问题。

3D打印技术在理论上可以打印人类所需要的任何东西, 人类的想象力有多大, 3D打印的用途就有多广, 如果犯罪分子用3D打印景区门票, 电影票, 甚至人民币纸币, 那么对社会经济的发展会产生巨大影响, 经济犯罪将成为上升趋势, 容易被防造, 但没有相对的法律、法规对此行为作出裁定。

2.2 3D打印考验着人们的伦理道德。

试想3D打印技术的发展, 可以制造枪支、扰乱经济给社会造成极大的危害, 如果我们不能把3D打印技术用在推动人类社会向前发展上, 那后果不可想象。所以, 我们要正确认识和应用3D打印给社会可能带来的负面影响, 加强对科研人员的教育, 提高科研人员的社会责任。

2.3 3D打印还需要走产业化之路。

3D打印机缺乏标准, 同一个3D模型给不同的打印机打印, 所得到的结果是大不相同的。此外, 打印原材料也缺乏标准, 目前3D打印机厂商都想让消费者买自己提供的打印原料, 这样他们能获取稳定的收入。这样做虽然可以理解, 毕竟普通打印机也走这一模式, 但3D打印机生产商所用的原料一致性太差, 从形式到内容千差万别, 这让材料生产商很难进入, 研发成本和供货风险都很大, 难以形成产业链。表面上是3D打印机捆绑了3D打印材料, 事实上却是材料捆绑了打印机, 非常不利于降低成本和抵抗风险。

国内3D打印机和3D打印材料厂商要想在国际上得到一席之地, 就必须走产业化之路, 抱团竞争, 相互协作, 才能走向健康发展的轨道。

3 结束语

总之, 目前3D打印技术发展很快, 社会对3D打印技术的宣传也到处可见, 把3D打印技术看作是第三次工业革命的开端也不为过。但我们应该看到3D打印技术给社会带来正面效果的同时, 也不可忽视它的另一面。事实上, 任何一种技术本身并不关心由它制造出来的东西对人类社会是有益还是有害, 我们期盼3D打印技术能够得到正确应用。

摘要：3D打印 (3Dprinting) , 是一种以数字模型文件为基础, 运用可粘合材料, 通过逐层打印的方式来构造物体的快速成型技术。最新一代的信息科学技术与各种新材料的结合是3D打印技术最突出的特点。3D打印从表面上来看是颠覆了产品的制造方式, 但从本质上看却是传统产业面对的挑战和机遇。把3D打印技术看作是第三次工业革命的开端应该还算适宜, 近年来3D打印在全球持续升温、热潮频袭。然而, 这一制造技术是否真如设想中那么美好?目前3D打印处在一个什么样的阶段?遇到什么样的发展瓶颈?如何看待3D打印发展过程中出现的一些社会化问题?值得研究和探讨。

关键词：3D打印,现状,瓶颈,思考

参考文献

[1]柯白玮.第三次产业革命[N].东方早报-上海经济评论, 2012-05-29:5.

[2] (美) 胡迪.利普森麦尔芭.库曼.3D打印从现象到现实[M].中信出版社, 2013年4月出版.

[3]佩蒂斯.爱上3D打印机 (MakerBot权威手册) [M].人民邮电出版社, 2013年8月出版.

8.3d打印技术与包具设计 篇八

3d打印技术的内涵

3d打印技术，是一种数字成型技术，在现代社会中运用非常广泛。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。3d打印技术的出现，有效地拓宽了产品设计的范围，同时还能够促进产品生产方式的创新，极大地丰富了产品的种类，同时也赋予了产品更多的个性与特色。

3d打印技术对包具设计的作用

1.突出包具设计的个性化

传统的包具设计是建立在工业化大批量生产的基础上的，这意味着消费者的差异性、个性化追求很难得到满足。在包具行业，私人定制、手工打造、限量版等词汇是属于奢侈昂贵领域的贵族消费者的，昂贵的包具生产成本使普通大众没办法享受到与众不同的产品体验。3d打印技术的发明必将突破这一界限，使高端定制的包具产品平民化。通过3d打印技术，消费者可以根据自身条件、动作习惯甚至不同的产品使用情景对包具外观造型、内饰格局等方面自行设计与改变，为自己量身订做一款真正独一无二的包具。

2.增强了包具设计的艺术美感

在包具设计方面，往往由于机器制造的影响，工厂主为了降低商品生产成本而摒弃了产品的艺术价值。3d打印技术的产生让人类对功能与形式相统一的理想有了可能性，就包具设计领域而言，3d打印技术让包具设计人员的想象力不再受到传统机械制造工艺的制约，任何天马行空的设计概念都有可能得以实现。尤其是随着未来科技水平和经济的发展，消费者对包具设计的要求不仅仅停留在满足基本使用功能的基础上，对包具造型设计中的人文艺术和美学表达也有了更多、更高的要求。对于包具设计人员来说，运用3D技术能够充分地将艺术与技术完美的结合在一起。如右图中，该包具是由意大利的一名设计师使用3d打印技术，设计的一款独特的女士包，整体外形看起来像“鱼鳞”又像枕头，但使用起来柔软舒适，给人以非常好的视觉美感，有效地将艺术与设计结合了起来，产品的艺术美感得到了充分地体现。

3.丰富了包具设计的方式

在以往的包具设计中，需要考虑到成本与技术难度，使得很多富有创意的包具设计难以得到实现。3d打印技术作为生成设计最好的表达工具，使包具在外观造型上复杂多变的形态不再受到巨大的生产成本和技术难度的限制，人们可以更自由的追求非标准化的自然形态。针对传统生产中存在的制作方式局限性、生产周期长、成本高，制件连接处的强度也较差等问题，3d打印技术能轻松解决这些问题，并能够达到理想的效果。由于不需要生产线，3d打印技术极大地降低了包具生产成本，也极大地减少了包具设计材料的浪费。

3d打印技术环境下包具设计的策略

随着3d打印技术的广泛运用，传统的包具设计方式已经很难适应消费者的需求。由此，包具设计方面可以充分地利用3d打印技术。一是提升创意设计水平。包具设计的关注点在于设计，3d打印技术为包具设计提供了实现设计思想的平台。在这种情况下，有必要提升创意设计水平，尤其是要在包具设计中融入更多的创意。在创意设计方面，可以结合3d打印技术来加以设计，运用平面设计、空间设计等多种设计方式来达到创意的效果。二是满足消费者的个性化需求。在3d打印技术环境下，包具设计需要满足消费者的个性化需求，让消费者通过包具设计能够将个性需求得到体现出来，并运用3d打印技术设计的包具来展现个性，满足自身的多方面需求。如可以满足消费者的审美需求、艺术追求需求、性格展现需求等，这些个性化需求的满足，能够很好地将包具推向市场，获得更多的消费者的认可。

结语

包具设计并不只是简单地将包具产品设计出来，而是需要呈现包具的多种美与艺术特色。特别是在当前公众的消费水平得到极大提高、个性需求增多的情况下，将3d打印技术运用到包具设计中显得非常有必要。3d打印技术为包具设计提供了极大的便利，也有效地改变了包具设计的方式，使得包具设计能够很好地融合创意、个性以及艺术，并能够得到实现。由此，在包具设计中，需要客观全面地认识到3d打印技术的重要作用，从而采取相应的措施来将3d打印技术应用其中，通过提升创意设计水平、满足消费者的个性化需求这些措施来不断提高3d打印技术环境下包具设计水平。

（作者单位：四川师范大学）

9.3d打印技术解析 篇九

3D打印技术作为制造业中的新秀力量，是一项革命性新型制造技术，它改变了通过对原材料进行切削、组装进行生产的加工模式，实现了随时、随地、按不同需要进行生产制造。

自从3D打印技术面世至今一直“绯闻”不断，业内很多人认为它会颠覆传统的制造业的生产模式，甚至有人预测在不久的将来3D打印技术将会取代目前的数控机床而一方独大。

确实，3D打印技术作为一种新兴的力量，具有目前的数控机床无法匹敌的长处，它的优点主要表现在以下几个方面：

1.理论上只要是电脑可以设计出来的造型，3D打印机都可以打印出来，消费者只要简单下载设计图，就可以在数小时内随心所欲地打印出自己所想要的任何东西，满足了人们的个性化需求;

2.由于3D打印技术采用的是增料的加工方式，相对于数控机床的减料加工就避免了对原材了的浪费，加工同样的一个东西，它的用料只有原来的1/3到1/2，这就降低了加工材料成本;

3.3D打印机的制造速度非常快，相对于数控机床速度上快了近3~4倍，尤其是在打印复杂造型的时候，这种优势更加明显。

但3D打印技术也不是万能魔盒，也有不尽如人意的地方，它的缺点只要表现在以下几个方面：

1.目前由于增材制造的材料的研发难度大的原因，导致3D打印的制造成本较高，一般达到每克10-100元;

2.制造效率不高，尤其在金属材料成形方面，大约每小时100-3000克。

3.在目前的情况下，3D打印技术还不是很成熟，所以它的制造精度尚不能与传统的超精度加工技术相提并论。

总之，就目前的情况看，3D打印技术是对切削、铸造、锻造、与焊接等传统制造技术的补充和完善，不可能完全替代传统的制造技术，在大批量制造等方面，高效低成本的传统减材料制造法更胜一筹!

但从另一个方面讲，3D打印技术和数控机床并不一定要拼个你死我活，若3D打印技术能融入机床领域，对数控机床来说，无疑是如虎添翼。不仅可以使生产制造效率提高，而且还可以完成许多制造难题，这也将会给数控机床带来一个跳跃式的发展!

一个真正理想的机床应该是客户想造什么就造什么，数控化程度极高，效率极高，而且价格适中，生产成本低，便于运输，集各种优点于一身，数控机床技术和3D打印技术互利双赢，相得益彰，也许这才是它们共同的春天!

中国机械工业联合会近日发布报告称，今年以来，机械工业运行延续了去年以来微弱回升的态势，但受成本上涨和产能过剩等因素的影响，整个行业仍难言大幅好转。预计全年仍将呈现温和回升之势。

在国内外经济下行压力依旧，行业运行形势较为严峻的大背景下，机械工业生产与产品进出口情况较好，呈现出平稳发展态势。

前4个月我国机械工业规模以上企业增加值同比增长9.1%，略高于去年同期水平；出货值增速持续回落，呈近两年较低水平；机械工业累计出口保持增长，进口降幅收窄；其中4月当月机械工业进口、出口增速均由负转正。

1~4月，机械工业累计实现进出口总额2031.12亿美元，同比下降0.31%，较1~3月降幅收窄2.07个百分点，其中出口1133.15亿美元，同比增长4.19%，增速较1~3月提高0.24个百分点；进口897.98亿美元，同比下降5.47%，降幅较1~3月收窄3.96个百分点，累计进出口贸易顺差235.17亿美元。

1~4月，在汇总的92种机械工业进出口产品中，累计进口同比增长的产品有35种，累计出口同比增长的产品有51种。其中累计进口最多的3种产品为汽车、汽车零件和四轮驱动轻型越野车。累计出口最多的3种产品为汽车零件、电线电缆和汽车。进口增速较上月回升较快的行业是农业机械、食品包装机械和其他民用机械行业，分别为51.45、39.65和23.47个百分点，增速均由负增长转为正增长。

固定资产投资实现两位数增长

报告显示，1~3月机械工业完成固定资产投资5853.9亿元，同比增长17.15%，比1~2月提高3.84个百分点，尽管如此，仍低于制造业与全社会投资增速。

该报告的统计结果进一步显示，在产品价格方面，被统计的142种机械产品中，有82种产品累计出厂价格同比下降，占比达到57.75%.2013年3月累计价格指数与2012年3月累计价格指数比较，有101种产品的价格指数水平降低。其中，回落幅度较大的产品有：农林牧渔专用仪器仪表，其他金属丝绳及其制品，电站锅炉、工业用汽轮机、组合机床、镗床、工业用衡器、塔类设备等回落超过8个百分点。产品回落品种之多、幅度之大，以前比较少见。但业内人士认为，通常第一季度价格波动都较大，未来价格走势如何，有待进一步观察。

除此之外，在中机联统计的119种主要产品中，1~4个月累计同比增长有65种，占全部上报产品品种的54.62%；有54种产品产量比去年减少。应收账款递增亏损面增大

报告披露，前4个月全国机械工业各项主要经济效益指标完成情况较为平稳，其中总资产贡献率为12.73%，较全国工业低0.22个百分点；流动资产周转率为1.95次，较全国工业慢0.46次；成本费用利润率为6.61%，较全国工业高0.87个百分点，主营业务收入利润率为6.12%，较全国工业高出0.82个百分点。

4月末，资本保值增值率114.41%，资产负债率为56.89%.1~4月全国机械工业企业主营业务收入58961.71亿元，同比增长12.75%，较上月提高0.87个百分点，较全国工业增速高0.9个百分点。截至4月末，全国机械工业企业流动资产合计90748.89亿元，同比增长10.7%，较上月提高0.59个百分点，其中应收账款27472.81亿元，同比增长13.95%.在中机联统计的13个行业中，除文化办公设备行业同比下降6.12%以外，其余12个行业应收账款同比均为增长，其中重型矿山机械行业增长最快，其次为农业机械行业，第三位是汽车行业。

1~4月，全国机械工业共汇总77612家企业，其中亏损企业14087家，亏损面18.15%.亏损企业亏损额累计达409.97亿元，较上月扩大64.94亿元，同比增加47.72亿元。从企业规模来看，在1744家大型企业中，亏损企业有327家，亏损面为18.75%，亏损额为119.26亿元，较上月增加22.36亿元；在9736家中型企业中，亏损企业有2246家，亏损面为23.07%，亏损额119.44亿元，较上月增加17.64亿元；在66132家小型企业中，亏损企业有11514家，亏损面为16.2%，亏损额171.28亿元，较上月增加24.95亿元。

机械工业固定资产投资增速的回落，以及库存、库存中的产成品持续低位增长，均反映出未来行业运行走势将比较平缓。金模机械网首席分析师罗百辉认为，总体来看，今年宏观经济环境比去年有所回暖，需求形势也略好于去年，预计今后几个月，机械行业将继续在目前较低水平上相对平稳运行，全年速度有望略高于去年。

数控切割机设备是我国国民经济的重要组成部分，也是我国外贸设备中的“明星设备”。就目前来看，不少企业虽然实力有所提升，却仍处于粗放式的经营模式中，导致利润空间狭小，不少企业发展受到束缚。

受下游机械加工等相关行业需求支撑，行业整体发展较快，规模也在不时壮大。但就目前来看，不少企业虽然实力有所提升，却仍处于粗放式的经营模式中。由于过度竞争，产品同质化严重，导致利润空间狭小，也让不少企业的发展受到束缚。

受全球金融环境影响，国内机械加工及上下游行业普遍表现不佳，有业内人士分析，持续性影响或将持续23年时间才可能有待好转，具体就数控切割机生产企业来看，又该如何应对此种局面？

从适用行业及企业来看，数控切割机重点发展范围在以下几个方面：

1、高速、精密数控车床，车削中心类及四轴以上联动的复合加工机床。主要满足航天、航空、仪器、仪表、电子信息和生物工程等产业的需要。

2、高速、高精度数控铣镗床及高速、高精度立卧式加工中心。主要满足汽车发动机缸体缸盖及航天航空、高新技术等行业大型复杂结构支架、壳体、箱体、轻金属材料零件和精密零件加工需求。

3、重型、超重型数控机床类：数控落地铣镗床、重型数控龙门镗铣床和龙门加工中心、重型数控卧式车床及立式车床，数控重型滚齿机等，该类产品满足能源、航天航空、军工、舰船主机制造、重型机械制造、大型模具加工、汽轮机缸体等行业零件加工需求。

4、数控磨床类：数控超精密磨床、高速高精度曲轴磨床和凸轮轴磨床、各类高精高速专用磨床等，满足精密超精密加工需求。

5、数控电加工机床类：大型精密数控电火花成形机床、数控低速走丝电火花切割机床、精密小孔电加工机床等，主要满足大型和精密模具加工、精密零件加工、锥孔或异型孔加工及航天、航空等行业的特殊需求。

6、数控金属成形机床类：数控高速精密板材冲压设备、激光切割复合机、数控强力旋压机等，主要满足汽车、摩托车、电子信息产业、家电等行业板金批量高效生产需求及汽车轮毂及军工行业各种薄壁、高强度、高精度回转型零件加工需求。

7、数控专用机床及生产线：柔性加工自动生产线FMS/FMC）及各种专用数控机床，该类生产线是针对汽车、家电等行业加工缸体、缸盖、变速箱箱体等及多品种变批量壳体、箱体类零件加工需求。

由粗放经营向集约经营转轨，即改变低技术含量、低管理水平、低经济效益的方式，走向高技术含量、高资金含量、高管理水平、高经济素质、高经济效益的经营方式。

一、数控切割机床行业需“修炼内功”走集约型发展路线，首先需要做到要转变观念，树立久远发展的观念并制定可行的目标和计划。同时，数控切割机床企业需要从价格竞争中走出来，转向修炼内功“着重产品结构的优化、产品品质的提升、核心技术的掌握和创新以及企业品牌影响力的扩大。当然，这一系列转变需要企业进行较多的资金投入，对此，数控切割机床企业也需要根据自身情况，对未来的投入产出比作出科学的预估，从而有选择地投资，进行逐步过渡。

二、多元渠道提高经营效率集约化经营以提高效益为最终目标，走集约型发展路线，务必要向”低投入、高产出"经营目标而努力，这需要数控切割机床企业从多个方面来着手进行革新。一方面，企业需要不时提升企业管理水平，提高管理整体效能，合理优化部门结构，防止人力资源以及时间的浪费，同时优化企业内部竞争机制，提高员工的职业素质。

另一方面，数控切割机床企业无妨尝试高科技经营，大力发展计算机网络工程，通过办公工具的改良而提升经营效率。

10.3d打印技术解析 篇十

3D打印技术之LSF（激光立体成型技术）编辑：oa161办公商城 激光立体成形技术（Laser Solid Forming，LSF）的基本原理是：首先在计算机中生成零件的三维CAD模型，然后将该模型按一定的厚度分层,切片.，即将零件的三维数据信息转换成一系列的二维轮廓信息，再采用激光熔覆的方法按照轮廓轨迹逐层堆积材料，最终形成三维实体零件或需进行少量加工的毛坯。图1显示了典型的LSF过程。LSF技术加工示意图 从LSF技术的原理来看，其成形思路与快速原型（Rapid Prototype, RP）技术完全一致，即采用全新的增材制造原理实现零件的成形。因此，它具有一些与RP技术相同的特点，如柔性好（无需专用工具和夹具）、高度集成、加工速度快等。此外，该技术还具有RP技术所不具备的一些优点： 1显著提高材料的力学和耐腐蚀性能。利用激光束与材料相互作用时的快速熔化和凝固过程，可以获得细小、均匀、致密的组织，消除成分偏析的不利影响，从而提高材料的力学和耐腐蚀性能。表1是几种材料的LSF件力学性能数据，从中可以看出，LSF件的力学性能已达到锻件标准。2制造速度快、节省材料、降低成本。LSF技术直接使用金属材料制作零件或近形件，后续的机械加工量很小，极大地节省了材料，同时省去了模具制造的周期和费用，从而大幅度缩短了零件的加工周期。尽管大功率激光加工本身的成本较高，但在航空航天领域高性能零件的制造中其综合成本仍然能够有较大幅度的降低。表2是LSF技术与传统铸造和锻造技术的综合比较，从中可以看出，该技术应用于航空用盘形零件时，其在材料利用率、研制周期、总成本等方面均优于铸造和锻造技术。3可在零件不同部位形成不同的成分和组织，合理控制零件的性能。从成形原理上讲，LSF技术是逐点堆积材料，因而可以很方便地在零件的不同部位获得不同的成分，特别是采用自动送粉熔覆的方式进行成形时，通过精确控制送粉器粉末输送流量，原则上可以在零件的任意部位获得所需要的成分，从而实现零件材质和性能的最佳搭配。这一点是传统的铸造和锻造等成形技术无法实现的。4可以很方便地加工一些高熔点、难加工的材料。由于激光束的能量密度很高，同时激光束与材料之间属于非接触加工，采用LSF技术成形制备那些熔点高、加工性能差的材料，如钨、钛、铌、钼和高温合金等，其难度与普通材料相同，因此该技术相比传统制备成形技术在这方面具有非常突出的优越性。

11.3d打印技术解析 篇十一

关键词：3D打印技术；翡翠雕刻

一、3D打印技术

3D打印机是近年来在模具制造，工业设计，建筑，工程和施工（AEC），汽车，航空航天等行业广泛应用的一种快速成型的机器，3D打印机是一种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。现正逐渐用于一些产品的直接制造，意味着这项技术正在普及。

三维打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。[1]

因此3D打印有着诸多优势，但业内人士认为，其并不会完全取代手工加工。因为一款新产品在推向市场前，大都先通过小批量生产，试探市场反映，再决定是否大批量生产，传统手工在小批量生产时，流程比较繁琐。形成鮮明对比的是，3D打印机则可以很方便地打印出50个或100个模型来。

二、翡翠简介

翡翠，也称翡翠玉、翠玉、硬玉、缅甸玉，是玉的一种，颜色呈翠绿色（称之翠）或红色（称之翡）。是在地质作用过程中形成的主要由硬玉、绿辉石和钠铬辉石组成的达到玉级的多晶集合体。

从广义上讲翡翠是指具有商业价值，达到宝石级硬玉岩的商业名称，是各种颜色宝石级硬翡翠的统称。翡翠一直流行于中国上层社会，是作为让人惊叹的艺术品为统治阶级所注重。正所谓“玉不琢，不成器”。而国人对翡翠雕刻有独特的经验，中国的工匠最擅长利用翡翠的原料，尽量发挥原料的特色来达到美丽、省料的效果。

翡翠成品加工分为光身成品和雕花成品两大类。光身制品对原料要求较高，不能有裂纹，因为一有裂纹就很容易见到。有裂纹的翡翠，大都用来做花件，通过雕刻手法可以掩盖裂纹。因此在评价光身成品与花件时，在同样质量的情况下，光身制品要贵过花件雕品，当然有特别精湛的雕玉则例外。

雕刻设计要追求艺术美、意境之美，就要了解山川之精英，人文之精美。玉雕造型是否完美，要从玉雕作品的玉质、色彩、题材等方面来判断其艺术价值。一件玉雕就是一件艺术品，它的美，或在于形态，或在于色彩，或在于意境，而意境是对玉器整体评价的一个非常重要的方面。玉雕设计构思在先，要以噗玉为基准，“量科取材”"因材施艺”是玉雕的基本要求。[2]

三、基于3D打印技术的翡翠雕刻技术

翡翠雕刻是中国的一种文化艺术，每一种玉雕图案，都代表了人们对一些理念的追求和向往，那些雕刻着吉祥图案的翡翠更是幸运与幸福的象征，成为人们所说的祈福珠宝。随着时代的发展，雕刻艺术也在不断变化，呈现出一种个性化趋势。在艺术上的个性，翡翠雕刻是中国的一种文化艺术，每一种玉雕图案，都代表了人们对一些理念的追求和向往，那些雕刻着吉祥图案的翡翠更是幸运与幸福的象征，成为人们所说的祈福珠宝。随着时代的发展，雕刻艺术也在不断变化，呈现出一种个性化趋势。

但是任何事物都是在变化中不断发展，又在发展中不断的变化。手工技艺将来也许会和3D打印技术结合起来。手工最大的魅力在于工匠师傅们的经验，他们对形态的把握更灵活一些。有些师傅能把人的形态雕得活灵活现，好像有生命一样，把佛雕刻得慈眉善目。每一件产品都被工匠师注入了灵魂，凝聚着他们十多年的经验，以及个人对艺术的理解和提炼。而3D打印，是依靠科技，在传统工艺上提高生产效率的一种新途径。未来人们将根据市场情况，以机械化生产高科技为支撑供应全国市场，传统手工以保护和传承为主，供给小众市场，实现两者并存发展。

四、结语

玉器是一种高层次的文化载体，它对中国古代的政治、礼仪、商贸、图腾、宗教、信仰乃至生活习俗和审美情趣所产生的深刻影响，是其他任何古器物无法比拟的。古人有“黄金有价玉无价”之说。因此翡翠雕刻技术也成为现代雕刻艺术的重要领域之一被广泛关注，将3D打印技术引入翡翠雕刻必将会推动此领域迅速发展，从而使其成为业内重要的一次尝试。

【参考文献】

[1]http：//baike.sogou.com/v10229104.htm

[2]http：//baike.sogou.com/v10229104.htm