3d打印技術精選(九篇)

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第1篇：3d打印技術范文

其實，3d打印本來就不是什么新鮮的技術，也不是今天才出現一只不過因為出現初期的實現成本過于高昂。而隨著原材料和打印成本的下降，3D打印技術終于可以走進我們的生活，現在，不僅在國外，國內也有不少公司可以提供這一服務了。

原理并不復雜

不少工業設計師認為，3D打印技術使得生產單件商品的成本變得與批量生產一樣便宜，這大大削弱了規模經濟效益，它可能像原來第一次工業革命那樣對世界產生深遠的影響。

3D打印的原理并不復雜：首先在電腦屏幕上生成產品模型，根據需要調整大小和顏色，然后相關軟件會自動將產品模式按照一定的厚度進行虛擬的“切片”，并將相尖數據傳輸到3D打印機，打印機就把這些根薄的“切片”用塑料、松脂或金屬粉末像打印彩繪圖那樣打印出來，然后通過可自由轉動的噴嘴噴出堆接材料、強力膠水或照焦光束將其粘合成一個整體。

使用3D打印技術，小型物品可以由類似于桌面打印機的機器生產，大型物品如自行車骨架、汽車面板和飛機零件可能需要大型機器設備和更大的空間，而且無需機械加工或任何模具，直接從計算機圖形數據中生成。目前的3D打印機分層打印精度在0.1毫米左右。

與常規的制造工業相比，如果不考慮因規模帶來的成本下降，3D打印技術的優勢還是很明顯：它不需要生產線和大型設備一只要一臺3D打印機，就可以在辦公室制造出自己所需要的中小型產品，用戶要做的只是找到一個合適的模型：同時一3D打印技術所產生的廢料比起常規制造技術來說少得多：它還可以制造出常規方法有時候無法生產的奇形怪狀的部件。當3D打印技術的設備價格能夠下降到一個普通人都能接受的水平，生產單件商品的成本與將變得與批量生產一樣低，而且還大大縮減了生產周期。在3D打印技術的發展過程中，麻省理工學院的一項發明扮演了重要的角色。1 994年，幾名來自麻省理工學院的科研和技術專家發明了一種名為三維打印(Three Dimensional Printing，簡稱“3DP”)的技術并申請了專利。1997年，為了將三維打印技術推向市場，Z-corporation公司正式成立。Z-corporation也是最先提出把3D打印機當成辦公用品的3D打印機生產廠商，這也是目前惟一一家可以支持彩色3D打印的公司。

我們能打印什么

隨著成本的降低，3D打印技術正從傳統的用于航天、醫藥和汽車行業的原型制造轉而為民用服務。目前，對于1000件左右塑料物品的制造來說，3D打印技術已經非常有競爭力，而且因為每件物品都是單獨制造出來而非模具，因此不需要任何額外成本就可以做到每件物品各具特色。另外一對于一些產品制造方面的設計師和創業者，則可以先少量生產自己開發的新產品，看看市場反響再進行改進。

不過，國外的設計師們玩得似乎更瘋狂。

時裝設計師瑪麗，黃與3D模型專家詹娜，費瑟也看上了3D打印技術，他們利用Rhjno 3DCAD設計軟件創造出3D打印泳衣的模型，然后通過機器“打印”出復雜的幾何圖形。費瑟表示，他們還運用一種稱為“選擇性激光燒結(SLS)”的技術，用非常纖細的繩子連結起無數圓形薄片，進而織出泳衣的“布料”，通過改變圓形薄片的大小、分布，以及連結方式，確保泳衣的受力模型保持合理。這件泳衣以尼龍作為主要制造材料，最重要的是，因為采用了3D打印技術。無需經過傳統服裝制造業的打版再生產，兩位設計師也表示，這款泳衣將完全采取定制化生產，首先掃描消費者的體型并進行3D建模，再為其量身“打印”出一套合身的泳衣。

歐洲最大的手骯公司歐洲宇航防務集團(EADS)則致力于研究利用3D打印制造出更輕便的飛機。EADS工程師安迪，霍金斯表示，目前宇航飛機上有不少零件是用昂貴的鈦金屬通過機器沖壓制成，如果改用鈦粉打印，不僅重量更輕，而且保持了一樣的堅固程度。

意大利土木工程師恩里科，迪尼(Enricodini)則玩得更加出位，他倒騰出了一臺可以用沙子直接打印立體建筑的3D打印機。為了測試這臺大型打印機，恩里科，迪尼為諾曼，福斯特公司在阿布扎比建造的“馬斯達爾城(Masdar City)”打印了一部分建筑的骨架外墻，結果證明打印出來的外墻骨架完全可以用于正常的建設，有了這臺機器，未來的建筑骨架可能不再需要搭建腳手架，也不需要工人。目前，恩里科，迪尼正與諾曼，福斯特建筑設計公司以及阿爾塔太空公司合作，研究設計一種可以使用月球塵埃打印的3D打印機，可以在月球上快速建造人類基地。和之前只能打印小型塑料部件的3D打印機相比，恩里科，迪尼所設計的打印機可以打印出厚達50毫米的分層，然后再一層一層疊加起來，通過以鎂為主要原料的粘合膠將其粘合，這些粘合膠跟沙子結合，印刷機再對其施壓后變成巖石。

恩里科，迪尼十分推崇建筑大師高迪的作品，他希望能用3D打印機完成高迪的未完成作品――位于西班牙巴塞羅那的“神圣家族大教堂”，而按照他的3D打印機的設計，實現高迪，設計出的那些通過傳統建筑技術很難實現的彎曲建筑并不困難。

3D打印普及還需時日

目前，3D打印技術要用于民用，最大的障礙可能依然是價格，雖然相比前幾年來說價格和成本已經下降不少，但是對于普通用戶來說，價格依然還不到可以接受的范圍――目前最便宜的3D打印機價格也在1萬美元以上，如果要打印更大的部件，打印機的價格將會成倍飆升。英國巴斯大學有一項正在開發中的新設計，能用大約700美元制造一個3D打印機，未來或許能解決打印機的價格問題。

除了設備昂貴之外，3D打印機使用的打印材料多是化學聚合物，包括尼龍、金屬、樹脂以及各種塑料，同時在粘合過程中還使用大量的化學粘合劑，其劑量遠遠超過傳統制造的產品。這些化學物質如果與我們朝夕相處的，后期使用成本尚在其次，材料是否安全、長時間接觸是否對身體健康有所損傷將是重點需要考慮的問題。

第2篇：3d打印技術范文

[關鍵詞]3D打印技術；3D打印材料；發展趨勢與現狀

中圖分類號：TP334.8 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）18-0101-01

前言：3D打印，又稱作增材制造，是快速成型技術的一種。3D打印技術將信息技術與工業制造相結合，以柔性化的生產方式來滿足不斷增強的個性化需求，實現了制造技術的革命性突破，被譽為“第三次工業革命”的核心技術。其方便快捷、能夠提高材料利用率等優勢不斷顯現，與傳統制造的結合也更加緊密，不斷推動傳統制造業的轉型升級。材料是3D打印的物質基礎，也是當前制約3D打印發展的瓶頸。目前，我國的3D打印技術在某些領域處于世界領先水平，但在產業化應用方面與國外的差距較大，除了產學研用相脫節等問題，上游原材料制約也是阻礙3D打印產業化發展的重要原因。文章綜述了3D打印材料的發展現狀，重點介紹了用于3D打印的幾類主要材料，并指出了當前3D打印材料發展所面臨的問題及其發展趨勢。

1.3D技術的概述和3D打印材料的介紹

1.1 3D技術的概述

3D打印技術最早起源于19紀末的美國，于20世紀80年代得到實現與發展。隨著智能制造的進一步發展成熟，3D打印技術在打印材料、精度、速度等方面都有了較大幅度的提高，新的信息技術、控制技術、材料技術等不斷被廣泛應用于制造領域。與傳統的去除材料加工技術不同，3D打印技術是指通過連續的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實體的技術，又稱為快速成型技術或增材制造技術。3D打印技術可以在很大程度上提高制作效率和精密程度，可使用的材料種類非常豐富，以生物細胞為材料可打印出器官、骨骼；以沙子為材料可打印建筑；以玻璃為材料可打印玻璃制品；以金屬為材料可打印機械零件等。目前，3D打印技術主要應用于產品模型、模具制造、文化創意、航空航天、生物醫療、藝術創作以及個性化定制等領域，為創新開拓了廣闊的空間。

1.2 3D打印材料的介紹

3D打印材料是3D打印技術發展的重要物質基礎，在某種程度上，材料的發展決定著3D打印能否有更廣泛的應用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等。除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、細胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印領域得到了應用。3D打印所用的這些原材料都是專門針對3D打印設備和工藝而研發的，與普通的塑料、石膏、樹脂等有所區別，其形態一般有粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀等。通常，根據打印設備的類型及操作條件的不同，所使用的粉末狀3D打印材料的粒徑為1-100μm不等，而為了使粉末保持良好的流動性，一般要求粉末要具有高球形度。工程塑料工程塑料指被用做工業零件或外殼材料的工業用塑料，是強度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優的塑料。工程塑料是當前應用最廣泛的一類3D打印材料。

2.3D打印技術的發展現狀及其發展趨勢

2.1 3D打印技術的發展現狀

相形之下，我國3D打印材料發展起步晚、底子薄，需要加大投入和研發力度，以適應國內市場發展的需要，提高其國際競爭力。追本溯源，我國自20世紀90年代開始3D打印技術的自主研發，清華大學、華中科技大學、西安交通大學、北京航空航天大學等在3D打印設備制造技術和材料技術等方面進行了積極的探索和大膽的嘗試，取得了一定的成績，部分技術甚至處于世界領先水平，

2.2 3D打印技術存在的問題

目前，我國具備生產3D打印材料能力的企業較少，大部分3D打印材料依賴進口，特別是金屬粉末材料嚴重受制于他國。這是因為3D打印對金屬材料的要求較高，而我國制造滿足這些要求的金屬材料技術還不過關。此外，與美國、德國等3D打印材料技術比較成熟的國家相比，我國3D打印材料質量不穩定、品種較為單一，部分研發的實驗材料也依賴進口。除此之外，材料成本高昂。3D打印材料制造成本高是目前存在的普遍問題。由于3D打印材料種類有限、材料專用性較強、下游應用市場還沒有完全培育起來，所以現階段3D打印材料無法實現規模化生產，生產成本居高不下。

2.3 解決3D打印技術問題的相應措施

3D打印技術的核心在于材料。如果突破材料對3D打印技術的限制，那么3D打印產業成功實現快速發展將前景可期。目前，我國3D打印材料產業雖然處于剛剛起步的階段，材料研發和應用水平與美歐等發達國家相比還有差距，但是，加大對3D打印用材料的投入和研發，走獨立自主的發展之路，對我國搶占新一輪制造業發展制高點意義重大。加強我國3D打印材料的供給保障。多樣化的材料來源和穩定的材料供給是3D打印產業發展的根本。加大材料的深度研發和產學研合作。3D打印產品的質量和特性取決于材料，不僅材料本身種類、成分、特性對3D打印產品的特性有影響，材料的制造工藝也對3D打印產品的強度、模量、彈性等功能特性起到決定性作用。推動3D打印產業上下游領域全方位的合作。3D打印材料的產業化應用必須與3D打印設備、下游3D打印產品同步進行，即加強上下游各個環節的研發生產合作，帶動3D打印材料的產業化應用，方能取得突破性的進展。建立完善3D打印材料支持政策和標準。對于處于產業化發展初期的3D打印材料產業，加強政府支持和規范行業標準是必要的。加大政府對3D打印配套的材料企業的政策和資金扶持，對研發生產3D打印材料的企業給予稅收減免或財政補貼，鼓勵企業積極進行材料研發，最終形成3D打印產業領域標準全面覆蓋的局面。

3.結語

近年來，3D打印技術得到了快速的發展，其實際應用領域逐漸增多。但3D打印材料的供給形勢卻并不樂觀，成為制約3D打印產業發展的瓶頸。目前，我國3D打印原材料缺乏相關標準，國內有能力生產3D打印材料的企業很少，特別是金屬材料主要依賴進口，價格高。這就造成了3D打印產品成本較高，影響了其產業化的進程。因此，當前的迫切任務之一是建立3D打印材料的相關標準，加大對3D打印材料研發和產業化的技術和資金支持，提高國內3D打印用材料的質量，從而促進我國3D打印產業的發展?？梢灶A計，3D打印技術的進步一定會促進我國制造業的跨越發展，使我國從制造業大國成為制造業強國。

參考文獻

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第3篇：3d打印技術范文

簡單地說，3D打印機是這樣工作的：先用計算機建立所需打印物體的三維模型，然后把模型分成多層結構，用機器將原料（目前而言通常是金屬或塑料）熔化，再運用噴墨打印機的工作原理，使熔化材料從噴嘴噴出，從而打印出多層結構的第一層，然后是第二層、第三層……逐層疊加，當所有層都打印完時，所需要的物體就出現了。該技術被應用在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工、汽車、航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程以及許多其他領域。

3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。進入新世紀以來，這類機器的銷售有了快速增長，其價格則出現大幅下降。3D打印制造物品所需要的，只是一臺3D打印機、原材料和控制打印機的軟件。用軟件畫出模型，把原料加入打印機，點下“打印”選項，過一會兒就可以拿到新鮮出爐的物品了，這就是這種打印方式的驚人之處。

流水線改變了生產制造的方式，從而使世界進入了現代化時代。同樣，3D打印也可能使人類生活進入一種新狀態。工程師和設計師們使用3D打印機已經有數十年了，但大多數情況下，只是為了能在產品大規模生產之前快速而廉價地得到其原型，從而擺脫價格昂貴且效率低下的模具制造的束縛。隨著能夠處理的材料越來越多，3D打印機開始更多地被用來生產成品。研究3D打印的人們喜歡用“加法”或“減法”對傳統工業制造進行分類。在工業界，使用3D打印機生產被稱為“加法”制造，這種方式與使用切割、鉆孔和金屬蝕刻這些需要用車床等工具對材料進行加工的“減法”制造完全相反。加法制造過程中所需的原材料很少，而且3D打印機由軟件驅動，無需費時費力地重新調整機器，就可以很容易制造出不同部件。3D打印這種所需材料更少、生產流程更簡單的特點是傳統制造方法無法比擬的。

將3D打印設備稱為“打印機”，是參照其技術原理的結果，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。隨著這項技術不斷進步，現在已經能夠生產出與原型的外觀、感覺和功能極為接近的3D模型。對于生產者來說，3D打印技術可大幅降低成本，提高原材料和能源的使用效率，減少對環境的影響，它還使消費者能根據自身需求量身定制產品。3D 打印機既不需要用紙，也不需要用墨，而是通過電子制圖、遠程數據傳輸、激光掃描、材料熔化等一系列技術，把電子模型變為實物，其優點是大大節省工業樣品制作時間，而且可以“打印”造型復雜的產品。許多專家認為，這種技術代表制造業發展新趨勢。

3D打印的優勢

3D打印技術能夠改變制造業，因為它降低了產品的成本和生產風險。3D打印不需要龐大的機器、巨大的廠房，企業因此就不需要一直擴大生產規模，以賺取巨大的固定資產投資。不僅如此，3D打印還能夠大幅減少原材料消耗并減少對裝配人工的需求，因此是一種耗能低、污染低甚至無污染的生產方式。

當今世界，大量同質化的產品有時會不受消費者歡迎，尤其當很多東西都可以通過3D打印量身定制之后，傳統的制造方式將被逐步淘汰。能夠定制化、小批量生產而幾乎不增加成本，是3D打印的一個巨大優勢。在消費者追求個性化的當代社會，此種方式能夠很好地迎合消費者需求。

對發達國家來說，它們這種用規?；C械化的加工方式取代需要人工精密加工的生產步驟，可以減少對人工的依賴，減少運輸費用，單位人員的產出會更高，從而減少對發展中國家制造業的依賴，

將來人們會看到，消費者能在家中像下載音樂一樣下載產品模型，然后打印出來；或者在當地的3D打印中心，根據自身的喜好設計出各種產品。這樣的情景可能很遙遠，但技術發展的速度經常是不可想象的，一場新的工業革命可能即將來臨。

可能很多人以為，3D打印就是在電腦上設計一個模型，不管內面和結構多復雜，只要摁下“打印”按鈕，3D打印機就能打印出一個成品。這個想法其實不正確，因為真正設計一個模型，特別是一個復雜的模型，需要大量工程、結構方面的知識，需要精細的技巧，并需要根據具體情況進行調整。以塑料熔融打印為例，如果一個復雜部件的內部沒有設計合理的支撐，打印出的成品很可能會變形。媒體喜歡將3D打印機描述成產品打印完畢就能直接使用的神器，可事實上，產品制作完成后還需有一些不可避免的后續工藝：或打磨，或燒結，或組裝，或切割，這些過程通常需要大量的手工工作。

都說3D打印能給人們巨大的生產自由度，能生產前所未有的東西，可直到目前，幾乎還沒有這種市場“殺手”級別的產品出現。用3D打印機小規模做些飾品、藝術品是可以的，做逆向工程也是可以的，但要談到大規模工業生產，3D打印還不能取代傳統的生產方式。如果3D打印能生產出其他工藝無法生產的產品，而這種產品在某些性能方面有極大提高，或是能夠極大改善消費者的生活品質，或許能促進3D打印機實現更快普及，但目前這方面還不盡如人意。

發展瓶頸

目前，3D打印技術面臨的發展瓶頸主要有以下幾個：

首先是價格因素。大多數桌面級3D打印機的售價在2萬元人民幣左右，國內的一些仿制品價格雖然可以低至6000元，但據商透露，國產低價3D打印機的生產質量很難有保障。另外，桌面級3D打印機僅能打印塑料產品，因此使用范圍非常有限。而且對于家庭用戶來說，3D打印機的使用技術要求仍然很高。因為使用者必須懂得3D建模，然后將模型數據轉換成3D打印機能夠讀取的格式才能進行打印。

其次是原材料因素。3D 打印不是一項高深的技術，它與普通打印的區別就在于使用材料不同。以色列的3D打印機制造商 Object是掌握打印材料品種最多的公司。目前，它已經可以使用14 種基本材料，還能在此基礎上混搭出 107種材料。但與大千世界為人類提供的材料品種相比，這個種類規模還相差甚遠。不僅如此，材料的價格也是個問題，便宜的材料每公斤幾百元，而最貴的材料每公斤售價可達4萬元左右。

第三是社會風險成本因素。如同核反應既能用于發電，但又具有可怕的破壞力一樣，3D打印技術在發展初期已讓人們看到了一系列隱憂，而未來進一步的發展也令很多人有所擔心：什么都能徹底復制，想到什么就能制造出什么，聽上去很美的同時，這種不受控制的創造也著實令人恐懼。

3D打印是一層層地制作物品，想把物品制作得更精細，就需要減小每層的厚度；想提高打印速度，就需要增加層厚，而這勢必影響產品的精度。在生產同樣精度的產品時，與傳統工業生產相比，3D打印沒有成本優勢，尤其是沒有時間成本和規模成本優勢。

現在3D打印機市場百花齊放，如同處于戰國時代，導致機器品質參差不齊。目前3D打印機缺乏統一的制造標準，致使同一個3D模型在不同的打印機上打印時，得到的產品可能大不相同。此外，打印原材料也缺乏標準，3D打印機生產商都想讓消費者購買自己提供的打印原料，以便獲取穩定的收入。這種做法可以理解，畢竟普通打印機的打印原料也是采用這種模式供給的。但問題在于3D打印機生產商所用的原料一致性太差，從形式到內容千差萬別，這讓材料生產商很難與之合作，因為研發成本和供貨風險都很大，從而難以形成產業鏈。表面上看，是3D打印機捆綁了3D打印材料，事實上卻是材料捆綁了打印機，這非常不利于降低成本和抵抗風險。

應用領域

3D打印技術迅速興起，成為炙手可熱的新型產業，它可以打印的立體產品種類正迅速增加。3D打印機的應用對象可以是任何行業，只要這些行業需要模型和原型。以色列的Object公司認為，對3D打印機需求量較大的行業包括政府、航天、國防、醫療設備、高科技、教育以及制造行業。

2011年6月，歐洲一位患有慢性骨骼感染病的83歲老人，換上了由3D打印機“打印”出的下顎骨，這是世界上首個使用3D打印技術制作人體骨骼的案例。據國外媒體報道，在不久的將來，外科醫生們或許可以在手術現場利用打印設備打印出各種尺寸的骨骼來使用，用于替代真實人體骨骼的打印材料也正在緊鑼密鼓地研制，在實驗室測試中，這種骨骼替代打印材料已經被證明可以支持人體骨骼細胞在其中生長，其有效性也已經在老鼠和兔子身上得到了驗證。未來數年內，打印成的、質量更好的骨骼替代品或將幫助外科醫師修復病人損傷的骨骼，幫助骨質疏松癥患者恢復健康，也可以用于牙醫診所。

為了打印骨骼替代品，來自華盛頓州立大學的機械和材料工程師薩斯米塔·博斯（Susmita Bose）和她的同事們對可從商業銷售渠道獲得的ProMetal 3D打印機進行了測試。這種3D打印機會在一層粉末基底之上逐層噴灑原材料膠粒并逐層成型，每一層的厚度僅相當于人的頭發絲寬度的一半。使用這臺打印機制造的骨骼支架的主要材料成分是磷酸鈣，其中還額外添加了硅和鋅以增強其強度。當它被植入人體內之后，可以暫時起到支撐骨骼的作用，并在此過程中幫助正常的骨骼細胞生長發育，由此修復之前的損傷，這種材料最終可以在人體內自然溶解?？茖W家們花費了4年時間才找出這種合適的材料配方，使用的技術涉及到化學、材料學、生物學和工藝科學等諸多學科。

美國德雷塞爾大學的研究人員通過對化石進行3D掃描，利用3D打印技術做出了適用于學術研究的3D化石模型。模型不但保留了原化石所有的外在特征，同時還能按比例縮減，更適合研究使用。在微軟的3D模型打印車間中，當產品設計出來之后，用3D打印機制作模型，能讓設計制造部門更好地改良產品，從而打造出更出色的產品。

博物館里常常會用很多復雜的替代品來保護原始作品不受環境或意外事件的傷害，同時復制品也能讓藝術或文物有機會影響更多的人。因為托馬斯·杰斐遜雕像的原件要送到弗吉尼亞州展覽，史密森尼博物館就將一個巨大的3D打印替代品放在了雕像原來所在的位置。

在建筑業里，工程師和設計師們已經接受了用3D打印機打印建筑模型的思路。這種方法快速、成本低、環保，而且模型制作精美，完全合乎設計者的要求，還能節省大量材料。制造業也需要很多3D打印產品，因為從某些方面來說，3D打印在成本、速度和精確度上都比傳統制造好很多。

現在，研究人員已經開始嘗試用巧克力做原材料來打印了。或許在不久的將來，很多看起來一模一樣的食品就是用3D食品打印機“打印”出來的。當然，這種打印食品的售價可能會比傳統食品貴很多倍。

汽車行業中同樣有3D打印機發揮作用的領域。并不是說汽車可以直接用3D打印機打印出來（或許未來這也是有可能的），但汽車制造商在進行安全性測試等工作時，可以將一些非關鍵部件用3D打印出的產品替代，在獲得效率的同時降低成本。

一位名叫恩里科·迪尼（Enrico Dini）的發明家稱，他已經與建筑大師諾曼·福斯特（Norman Foster）和阿爾塔空間公司（Alta Space）的科學家進行過討論，希望能設計出一種可以用月球塵土做原材料的打印機。屆時，就可以在月球上用這種打印機快速建造出人類的月球基地。

預計到2050年，3D打印技術將能制造出飛機。據飛機制造商空中客車公司（Airbus）的設計師透露，該公司的3D打印飛機計劃預計可在2050年前變成現實。據《福布斯》雜志報導，此計劃會使用體積為機庫大小的3D打印機制造飛機零件?？罩锌蛙嚬镜膯T工巴斯蒂安·謝弗（Bastian Schafer）描述了他的構想：這架飛機長80米，曲面機身由透明材質制成，乘坐這種飛機的乘客會感到自己彷佛正在云端翱翔。

行業現狀

如果未來3D打印技術能走進我們的生活，將提供無數的商業機會，包括3D打印設備制造、打印材料制造、應用軟件和服務等。環顧我們生活中的四周，絕大部分消費品都可以用3D打印技術制造。據相關機構統計，到2015年，3D打印行業的市場容量至少可達到1600億美元。

3D打印產業分為3D打印設備制造、材料制造和相關的應用軟件和服務三個部分。3D打印機是整個產業的基礎，隨著產業的發展，無論是家用的桌面3D打印機還是制造業使用的3D打印機的需求量都會大大增加。在這個領域，未來會呈現傳統巨頭與新興企業并存的局面。在消費市場，各種打印材料的性質完全不同，制作出的產品也可能無奇不有；而在工業市場中，可能每一個項目都要由不同的3D打印機來完成。因此，3D打印設備制造商將面臨非常細的市場區分和極高的定制要求。

現在這個行業還未出現明確的領導者，參與者有一直從事3D打印的科技公司，也有惠普這樣的傳統打印行業巨頭。目前3D打印機與傳統噴墨打印機可以說是一脈相承，但隨著技術的發展，兩者可能會體現出越來越多的區別，也可能有越來越多的企業進入這個行業。

在3D打印材料制造領域，將誕生專業的材料提供商。打印材料是3D打印產業的核心部分之一，材料技術的發展水平直接決定著3D打印機的制造能力，決定著打印出的產品能否完全取代傳統制造業生產的產品。材料制造商追求的目標是：更好的材料質量，與之匹配的打印技術，像現在的打印機墨盒一般廉價且方便使用。

目前，打印材料制造行業的主要參與者還是各家設備制造商。但與傳統打印行業耗材單一、技術含量不高的特點不同的是，3D打印需要使用各種高技術材料。因此，專業的材料提供商未來也必然會成為這個行業中的重要成員。

與3D打印相關的應用軟件與服務的需求潛力十足，其市場之大可能超出想象。應用軟件用于控制3D打印機，軟件使用平臺的易用性對3D打印產業有巨大影響?，F在的3D建模軟件較為復雜，售價昂貴而且普通用戶難于使用。如果能讓用戶快速、方便地建立自己需要的模型，比如在平板電腦、智能手機等平臺上開發各種與3D打印有關的應用，讓消費者能隨時隨地打印出自己的靈感，3D打印的需求肯定會迅速提升。在這方面，總部位于荷蘭的創新制造公司Shapeways提供了一個很好的模式：消費者將3D模型圖甚至是2D圖片上傳到公司網站，公司就能制造出相應的飾品，然后郵寄到消費者手中。消費者甚至還可以在網上出售自己創造的3D模型。

3D打印在國內外都得到了高度重視，機器本身并不是技術推廣的難點，但其是否會成為未來制造業的發展方向，仍需要時間檢驗。但可以確定的是，在軍工、航天、科研等不在意投入產出比的行業中，3D打印已經得到了很多的重視。從3D打印產業鏈來看，未來有很多方面都具有發展潛力：

在輸入端，3D圖紙設計最具有發展潛力。無論三維打印發展到何種地步，圖紙設計都是無法取代的。此外，三維設計軟件、圖紙設計服務、掃描軟件以及掃描設備制造領域都可能有較大的發展。

在制造端，與打印機相關的行業都有發展潛力。作為行業的核心，3D打印機生產的發展已基本走上正軌。例如，3D System公司研發了應用于不同行業的使用不同材料的打印機，凈利潤率可達到15%左右。目前來看，3D打印機的瓶頸仍然是多種混合材料打印，如果能夠發現更多成本低、易于應用的打印材料，可極大地擴展3D打印的應用。

在服務端，3D打印服務同樣具有發展潛力。打印服務目前在美國已有應用，建立的連鎖打印服務機構不免讓人想起當年的柯達彩印店；日本也推出了根據孕婦B超結果打印胎兒模型的服務。將類似的應用推而廣之不難發現，打印服務必然擁有廣闊的市場。

中國的3D打印市場

成立于2009年的杭州銘展網絡科技公司是3D 打印機的生產者和商。公司是三維立體打印機生產商3D Systems 部分產品的中國區服務商，同時也基于開源3D打印技術制造出了個人3D打印機系列，發展目標是批量生產經濟型家用打印機，以方便設計師、工程師、科技人員甚至普通愛好者的使用。此外，銘展還建立了“我愛3D”設計作品分享社區，讓更多人參與3D打印作品的創新和分享。

南京寶巖自動化有限公司自主研發了3D打印機，既有可打印手機座、茶杯、梳子等生活用品的家用型版本，也有冰柜大小的大型彩色3D打印機，可用于打印齒輪、螺帽及零部件等模型，市場售價在1萬～25萬元之間。

實威國際的總部位于臺北，這家軟硬件及顧問服務解決方案提供商經營3D打印機相關軟件，其產品涉及3D設計軟件、3D產品文件編寫，可以加強客戶建立2D、3D圖檔和動畫的能力。在2012年8月舉辦的臺北國際模具暨模具制造設備展上，實威國際展出了Solidworks系列軟件，這種3D 產品設計軟件可以幫助制造業企業縮短研發時間。

第4篇：3d打印技術范文

關鍵詞：3D打印技術；服裝設計；影響

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.243

1 前言

3D打印是以三維設計模型為基礎，經過軟件分層離散與數控成形體系，運用激光束以及熱熔噴嘴等其它形式將陶瓷粉末、金屬粉末及塑料等其它較為獨特的材料實施逐層的累積黏結，最后通過疊加成形，以加工出實體的產品。

2 3D打印技術概述

當前，3D打印的核心技術大都把控在美國、歐洲以及日本其它發達國家的手中。在1990年之后，我們國家的多所高校逐漸對3D打印技術進行研究。經過比較可知，我們國家3D打印技術的研發依然有著較多的路要走，差距較大。目前，3D打印技術大都應用于工業制造領域，急需在速度、精度、尺寸以及軟件研發等層面不斷創新。

3 3D打印技術對于服裝設計影響

3.1 3D打印技術對服裝材料的影響

傳統形式的服裝材料涵蓋了麻、棉、毛以及絲等等，經過紡織成紗線，紗線再經過針織又或是梭織而產生面料。在制造中間環節實施色彩的印染等。經過不一樣粗細、不一樣結構和材料紗線的互相融合，達到服裝面料的改變。然而3D打印服裝的出現，因為打印材料非常有限，當前并不具備能夠打印紡織面料的設施。當前所使用的3D打印材料大部分都是PLA與ABS塑料。運用環裝結構來組成，具備較強的后現代主義風格，其所體現出更加多的便是設計人員自身的設計理念，而非是日常生活所穿著的服裝。在已經具有的3D打印服裝里面，其所使用的材料大部分均是塑料。設計人員把塑料設計為片狀又或是環狀的架構，互相融合。若想加工出舒適合體的服裝，材料是最為重要的。

3.2 3D打印技術對服裝加工工藝的影響

在3D打印服裝成功設計以后，或許是一個較為完善的三維裁片，又會是無數個完全不一樣的三維裁片，其主要是按照服裝的類別而明確，往往能夠將領片、袖片以及口袋等獨立進行打印，同樣還能夠將一些具有特殊效果的裁片運用3D打印技術，然而其它的裁片依然采取傳統形式的二維樣板又或是在3D打印的基礎之上實施立體裁剪來達到。從加工環節來看，在服裝設計明確以后，需把三維文件轉變成合適的3D打印技術文件，此種類的文件能夠直接性的融入至所有的打印機之中，部門打印機同樣會接受SLC、PLY等類型的文件導入。在文件完全導入以后打印機便會自行進行分層處理同時打印出相應的裁片又或是成衣。按照打印機尺寸的不一樣，整體設計、多個部件所茍恒的產品需實施一次性打印又或是分批進行打印，將所打印出的部件再實施縫合才可以獲得最后的成品。

3.3 3D打印技術對服裝個性化定制的影響

3D打印技術所具備的最大特征便是可以不斷的擴展設計人員的設計理念。采取3D打印技術，服裝設計人員不會再為傳統形式的裁剪沒有辦法達到自身的設計而煩惱，其只需在計算機軟件中繪制出本身的設計理念圖案，接著將所有后期的制作交由3D打印機完成便可。此種全新的制造工藝與傳統形式對比而言，其所具有的優勢便是能夠達到私人化的服裝定制，設計人員能夠經過掃描設施對顧客的身材實施三維求反，以此獲得量身定制的相應模型，通過經過3D打印機制造出極具個性的服裝。設計人員再也無需像之前那樣對顧客實施重復性的量體與較多次數的試衣便可以一次做完所有相關的工作，節約了大量的時間與費用。

3.4 3D打印技術對服裝顏色的影響

色彩是服裝設計最為主要的元素，其對服裝的風格與潮流有著非常大的影響。與此同時，色彩同樣還是3D打印技術最為主要的要素。怎樣在3D打印環節精準的融入顏色，始終都是專家學者所探討的話題。為了能夠節省費用以及材料的限制，3D打印服裝大都是單一顏色的。

第一，水文轉印法。此技術被被大量的運用至各類材料里面，主要有頭盔染色、玩具公仔染色以及模型染色等等。然而此技術卻存在一定的約束。因為薄膜在下沉的具體環節會逐漸的延伸，水轉印法的精準程度相對較低。

第二，經過粉末的相互融合又或是鋪設擠壓塑料。此種形式對于顏色的調控較為簡單，運用較多數量的噴頭整個不一樣顏色的原材料，又或是用不一樣材料的取代來達到顏色的相應改變。此種形式沒有辦法達到服裝領域對于色彩日益增長的展示需求。

第三，像素噴墨法。此方式參考了2D打印。將噴墨一滴一滴的滴在物體表面，此墨滴便會即刻被紫外線所固化，變成固體。其可以使得人們能夠對顏色有較為準確的調控。然而這樣的形式需要有龐大的數據計算，墨滴的體積非常之小，一立方厘米的固體里面大致涵蓋了1800萬左右的墨滴。

4 3D打印技術在服裝設計領域的發展趨勢

3D打印技術具備一定的先導性，引起了科技界與時尚界的高度關注。我們國家的3D打印服裝發展速度較為緩慢，在意大利，已有設計人員專門為客戶提供3D服裝設計的下載服務，其便代表著只要人們擁有一個3D打印機，便能夠定制又或是設計出自身所獨有的服裝。當服裝加工企業與設計部T掌握了3D技術之后便能夠逐漸的調整同時精準的審核服裝的構想，同時能夠在此環節降低成本費用，在一定程度上減少了服飾設計所需要的時間，使得企業能夠以穩定的步伐持續性的開發出全新的產品。正是出于這樣的緣由，從服裝設計的品牌商、設計商以及加工商等均能夠借此來增強自身的綜合競爭力。

5 結語

伴隨3D打印技術的逐漸進步以及紡織材料的日益創新，再加之人體測量以及CAD等其它相關技術，服裝設計領域將會提供完全自動化的訂制服務。在未來，顧客所買到的并不再是現實的服裝成品，其所購買到的將會是應用于3D打印的款式圖又或是打印所需要的材料，如此顧客經過購買同時下載相應的款式圖便能夠自行打印出自身所需要的商品。

參考文獻：

第5篇：3d打印技術范文

3D打印技術愈發成熟

CES2015是展示與宣傳3D打印技術的重要舞臺之一。3D打印機已經連續兩年擁有專屬展區，這給好奇的《電器》記者提供了充分觀察這項神奇技術的機會。相比同樣火熱的智能硬件，現場工作人員表示，如果沒有3D打印技術，智能硬件、可穿戴技術不可能在2014年新興技術中拔得頭籌。因為3D打印技術，讓種種可穿戴設備的構想能夠快速變成現實。比如，銳步Checklight智能頭套在試制過程中至少使用5種3D打印技術，憑借3D打印的快速成型、成本低廉等特點，在進行了1500次跌落實驗之后，終于問世。

據了解，在CES2015上，參展的3D打印企業數量比2014年多一倍，目測超過50家。這里面既有3DSystems、Makerbot、三緯等大型3D打印公司，也有剛從眾籌中走出來的NewMatter、ROBO3D等初創企業。另外，不少中國的3D打印機企業現身CES2015?！峨娖鳌酚浾哂^察發現，打印材料已從塑料開始向鐵、銅等金屬材料過渡。可打印出的物品包括椅子、鞋子、香蕉、錘子還有鳥巢模型等。從現場企業展示的產品及成果來看，3D打印技術頗為成熟。

在CES2015的3D打印產品展區，來自3DSystem的工作人員透過黑色的3D打印機CubeJet向《電器》記者介紹新產品ChefJet打印糖果的過程：“其實就像傳統的3D打印機通過一層層堆疊材料的過程一樣，ChefJet打印糖果會把材料（粉末）浸濕、固定，再層層疊起?！睋私?，CocoJet是與巧克力食品巨頭好時（Hershey）公司合作開發的，能夠使用黑色、牛奶或白巧克力打印自定義的設計，使之成為面包和巧克力糖果工藝的理想工具。像傳統3D打印機用塑料打印物體那樣，CocoJet加熱和擠壓巧克力成型。三緯也不甘落后，在CES2015上展出了可以打印餅干、比薩的3D打印機，價格在2000美元左右。

第6篇：3d打印技術范文

關鍵詞：3D打印技術 應用 瓶頸 發展方向

具有工業革命意義的3D打印技術將攝影、計算機、互聯網、新材料等有機結合在一起改變了我們的傳統思維，對我們的生產和生活方式將帶來巨大的改變。

一、3D打印技術的前景

3D打印技術源于美國軍方的快速成型技術，隨著計算機和網絡技術的發展到20世紀80年代才出現商業3D打印機[1]，由于3D打印技術顛覆性的制造理念，在一些特殊的應用領域發展很快。

1.3D打印技術簡介

3D打印技術是指通過連續的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實體的技術，它綜合了攝影、數字建模、材料、機電控制和計算機等前沿技術知識，也稱增材制造、立體印刷或直接數字制造等[2]，主要包括建模、打印和后處理三個步驟，先建立數字化模型，運用液體（如液態光敏樹脂）、固體粉末（如金屬粉或塑料粉）、絲材（如塑料絲）等，通過光固化成型或熔融擠出以逐層成型的方式打印出實體產品。

2.3D打印技術的歷程

由于發達國家特別是美國的重視和大力投入，3D打印的關鍵技術不斷被突破，20世紀80年代到90年代，美國出現了光固化成型（SL）、選擇性激光燒結（SLS）、熔融擠出成型（FDM）、三維印刷（3DP）等一系列3D打印的核心專利技術，隨后各種不同用途的3D打印機相繼問世：1984年美國人Charles Hull制造出世界第一臺商業3D打印機；1986年Charles Hull成立了3D Systems公司，這是世界上第一家生產3D打印機的公司；2009年美國Organovo公司首次使用3D打印機造出人造血管；2011年8月，南安普敦大學研發出世界第一臺可以打印飛機的3D打印機；2012年11月，蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝臟組織。3D打印的各種產品正在快速改變我們的生活。

3.3D打印技術的前景

2014年4月在紐約舉行了主題為‘萬物皆可打印’的‘3D打印博覽會’，有名3D打印公司都推出了各自最新廉價實用的3D打印機：中國的太爾時代公司推出的型號為PP3DP的3D打印機售價900美元 /臺；浙江金華萬豪配件有限公司推出的勇士4號僅需4999元/臺；Quirm公司推出的Chocabyte 3D打印機價格僅為99美元/臺；而Form Labs公司生產的 Form 1 3D打印機可以打印出厚度僅為25微米的產品，可謂盛況空前，3D打印機的價格越來越便宜，所打印的產品越來越實用。目前，各國的研發投入都在不斷增加，以搶占制高點，而且，越發達的國家越重視，投入越大所占市場份額也越多，各國和地區所擁有的市場份額見表1。

表1世界主要國家擁有的3D打印市場份額

國家 美國 日本 德國 中國 英國 意大利 法國 加拿大 韓國 其它

份額：% 41.00 10.19 9.19 6.49 4.80 4.10 3.00 1.90 1.90 17.43

市場研究公司Canalys的報告表明：3D打印市場目前仍處于起步階段，但發展速度正不斷加快，其規模2013年為25億美元，2018年將增至162美元以上，‘只要你能想到的，就能被設計和打印’，可以說3D打印技術的發展前景是非常廣闊的。

二、3D打印技術的應用

3D打印技術的優點決定它在小批量、結構復雜、原材料昂貴的領域有著廣泛的用途。

1.3D打印技術的優勢

3D打印技術與傳統模型加工制造相比優勢明顯：①可按個人的意愿實現個性化生產。②可實現制造傳統加工工藝很難完成的復雜的一體成型產品。③可生產高精度的產品。④產品生產周期短，生產流程簡單。⑤生產彈性大，可按需生產。

2.3D打印技術的應用

近幾年隨著3D打印技術的成熟，3D打印產業發展很快，主要應用領域有：①日用品：個性化的珠寶首飾、服裝、玩具等。②電子產品：手機、音響及各種高檔光電器材。③人造器官：人造骨骼、牙齒、假肢、甚至血管、組織和器官等。④、工業制造：各種高端工業零部件，如：汽車、衛星、飛機的一些不規則配件等。

三、3D打印技術發展的瓶頸

目前3D打印的耗材主要有熱塑性樹脂、光敏樹脂、橡膠和各種金屬材料，其固化方式主要是加熱、降溫、紫外線和激光燒結四種，因要求產品必須達到一定的強度，剛性和熱穩定性等，故對材料的各項性能要求很高，因此價格很貴，有的高達4萬元/kg，是制約3D打印技術廣泛應用的主要瓶頸。市場使用最多的光敏樹脂和改性樹脂與普通樹脂價格對比見表2。

四、3D打印技術的未來發展方向

隨著大數據時代的到來，人類綜合利用各種最新科研成果水平的提高，3D打印技術將向降低生產成本和生產過程的精密化、智能化等方向發展：①降低耗材價格：隨著研究的深入，耗材必然多樣化，生產也將規?；?，耗材生產成本必將大幅降低，價格也會大幅下降。②提高耗材功能：各種智能材料、多功能材料將使產品更加實用，功能性更強。③提高打印速度和精度：實現連續打印、大件打印、多材料打印等，產品更加美觀實用。④推進3D打印機小型化：促使成本更低廉，操作更簡便。

參考文獻：

第7篇：3d打印技術范文

3D打印技術（簡稱3D打?。┦且杂嬎銠C三維設計模型為藍本，通過軟件分層離散和數控成型系統，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將塑料、金屬粉末、陶瓷粉末、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積粘結，最終疊加成型，制造出實體產品的技術。

3D打印這種新興的科學技術，具有廣闊的應用空間，已從工業制造逐漸擴展至國防軍事、航空航天、醫療衛生等多個領域。我國也緊跟3D打印技術的發展趨勢，不斷加大研發力度。隨著3D打印設備體積日趨小型化、打印精度不斷提高、可用材料逐漸豐富，3D打印也將逐漸走進教室、邁入課堂，從而對教學乃至整個教育領域產生深遠的影響。

一、3D打印將促進實裝化教學的發展

實裝化教學是院校組織學生到實習基地或相關單位開展的一種實踐性教學活動，是院校培訓體系中提升實踐技能的有效途徑。這種集觀看、研討、訓練于一體的實踐性教學方式的興起，是對傳統教學方式的創新和突破。它使教學活動與實際裝備緊密結合，幫助學員消化課堂理論知識，開闊眼界、激發求知欲望，有利于學員在更廣闊的空間獲取教學實效。但是目前實裝化教學的開展受到很多條件的制約，主要表現在：1.學校與實習單位不在一地，實裝化教學的組織實施受限。2.學校教學進度與實習單位的不一致，實裝教學的計劃制定、課目設置、評價考核等受限。3.裝備更新速度快，實習單位有些系列和型號不全，不能提供全面的實裝。

而3D打印能讓工廠走進課堂。3D打印這種數字化制造技術，在學術界也稱為增量制造、增材制造、快速原型、快速制造。它具有許多優點。首先，3D打印節省原料、縮短時間、降低費用。從3D打印的原理和過程可知，3D打印是把材料進行逐層堆積疊加成型，從而制造出實體產品。其制造過程被形象地稱為“加法”過程。而傳統制造業是把模具裁切出需要的產品，被稱作“減法”過程。因此，3D打印比傳統制造要省時省料，節約成本。其次，3D打印擅長制造個性化、復雜化和高難度的產品。對3D打印來說，打印一個復雜得難以想象的特殊產品，也并不比打印一個外形簡單的長方體消耗更多的時間和成本，因此更適合制造單件和小批量產品的生產。換句話說，3D打印可以根據老師的要求，制造出特定剖面、縮放比例大小的模型，滿足上課需要。此外，3D打印不受場地和環境限制，還能實現遠程制造。3D打印只要有適宜的原材料，不用專門的環境和場地，就能根據圖紙打印出實物，可以在教室甚至坐在家中完成打印。3D打印的這些優點，使得可以在教室制造實裝滿足教學需要，而且廢棄的產品可以用于再生產，循環利用，從而使工廠走進課堂。

二、3D打印能提升學生學習興趣

利普森先生在其專著《3D打印，從想象到現實》中，寫了一個用3D打印機制作橡皮泥飛機引起小學生興趣的實例。三分鐘的橡皮泥飛機制作過程，吸引著課堂上的小學生，他們紛紛發言，提出各種各樣的疑問，還有個頗具企業家潛質的孩子做了計算，按現有的橡皮泥原料市場價格，計算出每架飛機的售價成本?？梢姡瑢W習興趣的產生與教學方式有密切的關系。學生學習興趣的培養，主要在教師使學習活動有興趣。一位優秀教師曾經說過：“如果能抓住學生的想象力，就能抓住他們的注意力?！?/p>

學習興趣指一個人對學習的一種積極的認識傾向與情緒狀態。學生對某一學科有興趣，就會持續地專心致志地鉆研它，從而提高學習效果。沒有興趣，就沒有記憶，歌德說：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”。如何讓孩子學習產生興趣，是有效提高教學質量的根本點。由于種種因素的限制，傳統的教學重理論講授輕動手操作。隨著3D打印技術的引入，將工廠搬進教室，這一問題將迎刃而解。隨著合理地使用3D打印，課堂教學將“是令人愉快的”。

三、3D打印會改變教學模式

以計算機為核心的現代教育技術已經貫穿于教學的整個過程，充斥于教學的各個角落，極大提高教與學的效率。但不論是授課常用的課件，還是視頻等，都是通過眼睛和耳朵獲取信息。有研究表明，通過眼睛和耳朵獲取的信息會被遺忘的比例高達70%。3D打印引入的“邊做邊學”工程，能有效的調動學生的另一個器官――手，通過觸覺感知，加深學生的記憶。而以計算機為平臺的多媒體和3D打印相結合會改變現有的教學模式，必定能大大提高學生學習興趣。這種“虛實結合”的教學方法，把感知、理解、鞏固與運用融合為一體，使得學生在較短時間內記憶得到強化，可以有效地促進個體主動參與認知結構不斷重組的遞進式學習過程。回顧計算機應用教育的方式，最初僅應用于和計算機有關的課程上，如編程或數學課。但現在每門課都使用計算機。和計算機一樣，3D打印將打開教授和學習的全新方法的大門。

3D打印從誕生到發展至今已有三十多年的歷史，之所以還沒有廣泛應用在課堂教學中，主要是受制于目前的技術水平、制作材料等原因。隨著這些問題的一一解決，3D打印必定對教學乃至整個教育領域產生深遠的影響。

第8篇：3d打印技術范文

現在，3D打印技術甚至可以用于建造房屋。美國南加利福尼亞大學的工業與系統工程教授貝洛克?霍什內維斯，一直在研究快速成型工藝在建筑上的應用，也就是，如何像造模型那樣建造房屋。英國拉夫堡大學的索爾教授也在進行類似的研究。而意大利米蘭設計周的Hacked lab實驗室，則展示了一幢打印組裝的房屋。

“打印”房屋

從原理上來看，“打印”房屋和打印其他的東西并無二致，只不過材料不同，尺度變大了。按照貝洛克?霍什內維斯的說法：現在衣服、鞋子和汽車都已經可以自動生產了，房屋如果仍舊需要人們按照之前的方法去建造，未免太落后了。

用傳統的方法完整地建造一棟房屋，需要眾多步驟，而使用 3D 打印技術就容易得多。

霍什內維斯教授將他的研究項目稱為“輪廓建筑工藝”。據他介紹，房屋是這樣被“打印”出來的：首先在要建造房子的空地上，安裝巨大的“打印”設備，而這一過程只需要兩三位工人花費幾個小時。這個設備的外觀，有點像建筑行業中使用的兩邊有滑軌的巨大行車，只不過行車橫梁上通常用來裝吊貨物的部分，裝有巨大的給料器。將事先設計好的立體模型載入3D打印系統，裝載在行車上的“打印”設備通過一個可移動的噴嘴噴射出特殊的水泥，在建筑場地上勾畫出一個整體輪廓，接著一層一層地疊加建筑墻體，打印機會根據規劃圖自動留出門窗的位置。然后，蓋上第一層天花板，在頂上澆灌出第二層的地面，直到完成屋頂和外部結構的細節。和傳統的建造過程類似，墻體建設完成后添加電氣、管道和通信等基礎設施。搭建完成后，剩下的只是安裝門窗和內部裝修了。

不需要磚瓦、木材、腳手架和施工隊，20小時內，利用 3D 打印機就能建造出幾幢簡單的毛坯房。據專家預測，最多需要一天時間，它就可以建成一座 185 平方米的房屋，速度是人工建房的幾百倍。而且用這種方式建造房屋，不會發生任何安全事故。

霍什內維斯教授研發這項技術的最初動力，來自1994年發生的一次地震。他在修復自家受損房屋的過程中，感受到種種人力所不及：速度慢、不安全、成本高。他想，這樣危險、辛苦的工作，為什么不能完全由機器來完成呢？

通過多年的潛心研究，霍什內維斯教授研發出了“輪廓建筑工藝”技術，2004年，該項技術就已經能夠“打印”出5英尺（約合1.52米）長、3英尺（約合0.91米）高、6英寸（0.15米）厚的建筑部件。隨著近年來的技術改進，該技術不僅能夠“打印”方形、圓形、環形甚至不規則形狀的房屋部件，也有能力“打印”一整棟房屋，還能夠建起一整片房屋群落，而且能夠使得同一個群落內的房屋呈現不同的樣貌。

“輪廓建筑工藝”技術能夠建造不同功能的房子

霍什內維斯教授的研究項目，大致分為以下兩類：

第一類是緊急用房，即給遭受自然災害的災民或者被迫逃離家園的難民居住的房屋?！拜喞ㄖに嚒奔夹g建造出來的是真正的房屋，還能安裝各種設施，強度和功能性都要優于現有的救災帳篷或者活動板房，而且速度更快。

第二類是低成本住房，用于給貧困群體居住，以改善他們的居住條件。這類房屋的強度要比第一類更高，工序更多，所需要的建造時間也更長一些。

在一次演講中，霍什內維斯教授認為，這項技術將比所有傳統的建造方式都更高效、便宜而且節能。它幾乎能打印出人們設計的任何方案，不論是堅硬的直角，柔軟的曲線，古怪的造型，都不是施工難題?；羰矁染S斯稱，3D打印機的可貴之處在于它可以聽從電腦程序，打印完一層自動爬上另一層，非常有次序，甚至比人工的更加準確，一磚一瓦都不會遺漏，這樣就保證了它的穩定性；而且會依據精確的幾何計算，采用堅固的材料，來保證幾年到更多的時間內，房屋不會有質量問題。

霍什內維斯教授表示，該項技術將比現在的建筑技術更加安全。在美國每年有數千名建筑工人死亡，數萬名建筑工人受傷，使用3D打印機建造房屋將會終結這個歷史并大幅度減少建成一棟房屋的時間。

據霍什內維斯教授介紹，除了更加安全和節約時間外，“輪廓建筑工藝”還有一個主要的優點，就是可以大幅度降低建筑成本。

霍什內維斯教授打了這樣一個比方：就像用機器來制鞋和純手工制鞋子一樣，當然是機器制造的鞋子比手工制的鞋子便宜。在美國目前的建筑成本中，45%～55%是人力成本，25%～30%是材料成本，而如果使用“輪廓建筑工藝”來建造房子，那么人力成本幾乎為零。成本的降低并不等于質量的下降，根據測算，“輪廓建筑工藝”建造出來的建筑的最高強度能達到10000PSI（約合69.0MPa），而人工建成的建筑強度一般只有3000PSI（約合20.7MPa）。

霍什內維斯教授說，這種技術十分適合于災后應急建筑和臨時性住房，也很有希望走向太空，它能建造安全、可靠、成本低廉的月亮和火星建筑，為人類移民太空鋪平道路。

霍什內維斯教授領導的“輪廓建筑工藝”項目組一位成員表示：據先前一項估算，如果該項技術能夠普及，機器的造價大約在10萬到15萬美元左右，一般的小型建筑公司完全能夠負擔得起。

英國拉夫堡大學的索爾教授也在進行類似的研究，不過他的打印機器更加細致，除了能夠打印出毛坯房的基本結構，還能打印出整體浴室的結構、壁爐和簡單的裝潢設施，甚至能直接繪制出精美的壁畫。他的靈感來源于撒哈拉南部地區的一種白蟻，它們能將巢穴筑成2至3米高的“大型建筑”，在建造巢穴時，用自己的排泄物和唾液構建框架，并填充進去。

下載房屋

和3D打印技術連接在一起的是社會化生產模式。原先，制造業在大工廠里進行，需要將大量人力、資金、設備集中到一起，通過物流和分銷，輾轉到達消費者手中?，F在，隨著3D打印技術的不斷普及，制造業轉變為更加靈活、投入更少的生產方式，甚至變得有條件按需生產。一切都可以用數據傳輸，虛擬的數字傳送和實體經濟結合在一起。

意大利米蘭設計周的Hacked lab 實驗室里，展示了一幢可以下載的房屋。這是一個名為 wikihouse 項目的產品。這座房屋采用 3D 技術打印，不需要正規的建筑技能，只需要經過簡單的培訓，就可以組裝構件。

Wikihouse項目是由英國建筑師阿拉斯泰爾?帕爾文設計的。電腦系統里面有多種固定結構和尺寸的房屋構件，設計師可以利用這些構件進行設計。如果想建造一幢房屋，可以從電腦里下載需要的構件，打印出來組裝就行了。帕爾文希望能在災后重建領域推廣這樣的建筑理念，以便快速、高效、低成本地建造房屋。

第9篇：3d打印技術范文

【關鍵詞】3D打??；產品設計；優勢；缺點

一、引言

3D打印技術，又稱為增材制造（AM）技術，屬于快速成型技術加工，誕生于20世紀80年代后期，發展至今已將近30年。與傳統的通過把工件上多余的材料切削去除過程相比，3D打印技術則是通過逐層累加得到產品。根據成型工藝的不同，3D打印技術分為立體光刻、立體光固成型、PVC塑料燙印復膜，熔融擠出成型（FDM）、三維噴繪打印（3DP）和數字光處理（DLP）等幾種工藝類型。[1]

目前，3D打印技術的應用領域已經從普通的工業產品擴展到航天科技和醫療行業。2010年該技術在材料、設備及服務等行業的應用市場都有了顯著增長，全球市場產值超過13億美元，預計到2016年會超過30億美元。

雖然3D打印技術日趨完善，應用越來越廣泛，但是受其自身的原理所限，這種技術在實際應用中還存在一定的不足，本文以設備MakerBot Replicator 2為研究對象，對3D打印技術中熔融擠出成型（FMD）該技術的簡單應用與不足做一個膚淺的介紹與分析，望能拋磚引玉。

二、設備基本參數

MakerBot Replicator 2打印機只是一個桌面級設備，作為3D打印技術中熔融擠出成型技術的代表，它直觀地展示了3D打印技術的工藝原理，并滿足小型工業產品設計工作室或者日常一般產品開發過程中樣件的試制要求。

MakerBot Replicator 2打印機部分設備參數如表1。

三、設備應用優勢分析

從上述參數中可以看到MakerBot Replicator 2打印機極其節約空間，其外形尺寸與14寸的CRT顯示器相接近，因此可當做日常辦公設備的一個重要組成直接放置在辦公桌上，而無需再增加其他放置的平臺或者安裝空間。

打印機控制軟件界面友好易于操作，對相關配套軟硬件要求不高，可通過普通辦公電腦完成打印操作。樣件設計時，我們采用了Rhino軟件即犀牛軟件開發設計，通過該軟件進行3D建模，然后把生成的.stl數據文件導入到打印機操作軟件 MakerWare，并連接到打印機，簡單設置即可輸出打印。

3D打印技術從制造技術上實現結構設計人員夢寐以求的“所見即所得”的愿望，節約了大量的時間和成本。在此之前，要完成一個新產品的結構或形狀設計，大致要經過以下步驟：設計人員首先通過如PRO-E、Solid-Work等三維設計軟件進行三維建模完成產品初步設計，然后輸出產品圖紙并交給試制車間或者手板工作室進行試樣及組裝，調整組裝的配合間隙或修改設計圖紙，重新試樣直至完成最終產品設計。基本上試制過程就是一個拼裝過程，樣機的各部位都是通過切割焊以及打磨或手工改模等傳統工藝來完成，整個過程耗時費力。

3D打印技術改變了這個過程，在設計軟件中完成零件初稿設計，設計人員把該零件的圖紙數據發送給打印機軟件，簡單設置后打印機控制軟件將自動生成噴射路徑并向打印機發出指令，打印機接到命令開始打印。依據樣件的尺寸以及不同的精度要求，一定的時間后即可在打印機的工作平臺上得到與設計圖紙對應的產品。

由于MakerBot Replicator 2打印機已經實現了無人值守功能，設備啟動打印后，設計人員無需再時刻查看打印進度，只需定時檢查打印狀態是否正常即可。此特性也同樣為相關人員節約了大量的時間。

目前，一盤重量1kg的進口PVC原料采購成本為800元人民幣。以一個口徑80mm、高度50mm、重量約為50g的杯子為例，其材料成本僅為：800/1000*50=40元，如采用國產原料其成本更低。此外，MakerBot Replicator 2作為3D打印技術的入門級產品，該打印機的大致價格為2萬元人民幣左右，因此即便考慮設備的采購成本，其價位同樣能夠被各個產品公司或者工業設計工作室所輕易接受。

另外，基于3D打印技術是一次成型而無需考慮脫模的原因，因此設計產品型腔時不再考慮脫模的要求，降低了樣件制作難度，為產品設計提供了便利。

四、設備缺陷分析

MakerBot Replicator 2打印機的應用使得樣品試制變得簡單，且不易受到其他生產因素的影響，極大的加快了新產品的研發速度，并降低了樣件試制的成本，但是其不足之處同樣明顯，主要表現于以下幾個方面：

1、試制樣板的尺寸受限制。在前文的設備參數中，我們看到該設備打印成型的區域為28.5×15.3×15.5cm，這個參數直接決定了通過該款打印機能夠直接打印生成的單個產品、零件或者組件的最大尺寸不超過該區域尺寸，而大尺寸產品依舊只能通過拼裝或其他方式得到樣件。

2、產品表面粗糙度偏大，各個打印制品間的配合公差誤差較大。由于熔融擠出成型技術是通過把塑膠絲逐層堆積在表面得到產品的，因此其單層的厚度決定了產品成型后的表面質量。MakerBot Replicator 2的單層堆積厚度最高精度為0.1mm，最低精度為0.34mm。仍以前文中的杯子為例，采用0.27mm普通精度生產時，耗時為2.5小時左右，其表面效果如下：1米距離外觀察產品，由于距離較遠難以分辨其表面的情況，在0.5m處觀察產品，可看出產品邊緣有明顯的不光滑紋路，如果拿在手上用手指觸摸產品，可感覺到明顯的跳動，其方向與原材料的軸向方向垂直；如果改為0.1mm的高精度生產，該產品的打印時間將超過6小時，但是成型質量良好。由于成型產品的表面質量偏低，在樣品不同零件裝配時需要對裝配處的尺寸進行修改，以改善裝配效果。

3、打印時間過長，使得打印過程具有不確定性。MakerBot Replicator 2的噴嘴口徑為0.4mm，出絲溫度達到了230℃，其出絲過程極易斷絲導致無法繼續打印，如果出現斷絲則整個打印過程只能從新開始，極大浪費時間和原材料。由于打印精度要求越高，其打印過程所需時間越長，斷絲的可能性就越大，為降低打印過程中斷絲的不確定性，在產品設計時應在成型質量和打印時長間取得一個合適的平衡點。

4、產品設計必須考慮支撐結構。由于該設備在生產時是通過在產品的表面上逐層堆積材料得到最終產品，因此在產品設計時必須考慮可靠的支撐方案，如果該產品是處于懸空無支撐或者支撐點間的距離較大，那么打印機無法實現輸出或輸出時由于噴絲尚未硬化而導致產品變形――最終同樣是無法輸出產品。

除了以上提及的幾個不足外，其配件成本高、打印顏色單調等不足之處同樣是MakerBot Replicator 2的硬傷，在此不再一一詳細論述。

五、結論與展望

本文主要簡單分析了MakerBot Replicator 2打印機的優勢及不足，雖然作為入門級的打印設備，該性能與工業級的打印設備存在差距，但是不能否認其優秀的輸出效果已經為產品工業設計提供了極大的便利。MakerBot Replicator 2仍有缺憾，但是相比其便利的成型功能，這些不足之處基本可忽略或可接受。目前，由于原料成本及設備成本等原因造成3D打印機還只局限于工業設計應用，但是隨著設備成本的進一步降低及不足之處的改進，3D打印機興許會成為尋常百姓居家必備的配置之一，到那時候尋常百姓對常用配件的需求都將直接從網上下載圖紙并自行打印獲得，這必將會是另一種意義上的第三次工業革命。

參考文獻：

[1]羅軍. 3D打印技術現狀及發展趨勢[EB/OL].制造業經理人網，2012-12-25 [2013-05-07]. .