3d打印技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：3d打印技術(shù)范文

其實，3d打印本來就不是什么新鮮的技術(shù)，也不是今天才出現(xiàn)一只不過因為出現(xiàn)初期的實現(xiàn)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(shù)終于可以走進我們的生活，現(xiàn)在，不僅在國外，國內(nèi)也有不少公司可以提供這一服務(wù)了。

原理并不復(fù)雜

不少工業(yè)設(shè)計師認為，3D打印技術(shù)使得生產(chǎn)單件商品的成本變得與批量生產(chǎn)一樣便宜，這大大削弱了規(guī)模經(jīng)濟效益，它可能像原來第一次工業(yè)革命那樣對世界產(chǎn)生深遠的影響。

3D打印的原理并不復(fù)雜：首先在電腦屏幕上生成產(chǎn)品模型，根據(jù)需要調(diào)整大小和顏色，然后相關(guān)軟件會自動將產(chǎn)品模式按照一定的厚度進行虛擬的“切片”，并將相尖數(shù)據(jù)傳輸?shù)?D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(zhuǎn)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(shù)，小型物品可以由類似于桌面打印機的機器生產(chǎn)，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(shè)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(shù)據(jù)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(guī)的制造工業(yè)相比，如果不考慮因規(guī)模帶來的成本下降，3D打印技術(shù)的優(yōu)勢還是很明顯：它不需要生產(chǎn)線和大型設(shè)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(chǎn)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(shù)所產(chǎn)生的廢料比起常規(guī)制造技術(shù)來說少得多：它還可以制造出常規(guī)方法有時候無法生產(chǎn)的奇形怪狀的部件。當3D打印技術(shù)的設(shè)備價格能夠下降到一個普通人都能接受的水平，生產(chǎn)單件商品的成本與將變得與批量生產(chǎn)一樣低，而且還大大縮減了生產(chǎn)周期。在3D打印技術(shù)的發(fā)展過程中，麻省理工學(xué)院的一項發(fā)明扮演了重要的角色。1 994年，幾名來自麻省理工學(xué)院的科研和技術(shù)專家發(fā)明了一種名為三維打印(Three Dimensional Printing，簡稱“3DP”)的技術(shù)并申請了專利。1997年，為了將三維打印技術(shù)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(chǎn)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(shù)正從傳統(tǒng)的用于航天、醫(yī)藥和汽車行業(yè)的原型制造轉(zhuǎn)而為民用服務(wù)。目前，對于1000件左右塑料物品的制造來說，3D打印技術(shù)已經(jīng)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(chǎn)品制造方面的設(shè)計師和創(chuàng)業(yè)者，則可以先少量生產(chǎn)自己開發(fā)的新產(chǎn)品，看看市場反響再進行改進。

不過，國外的設(shè)計師們玩得似乎更瘋狂。

時裝設(shè)計師瑪麗，黃與3D模型專家詹娜，費瑟也看上了3D打印技術(shù)，他們利用Rhjno 3DCAD設(shè)計軟件創(chuàng)造出3D打印泳衣的模型，然后通過機器“打印”出復(fù)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(jié)(SLS)”的技術(shù)，用非常纖細的繩子連結(jié)起無數(shù)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(jié)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(shù)。無需經(jīng)過傳統(tǒng)服裝制造業(yè)的打版再生產(chǎn)，兩位設(shè)計師也表示，這款泳衣將完全采取定制化生產(chǎn)，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(wù)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(jié)果證明打印出來的外墻骨架完全可以用于正常的建設(shè)，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(shè)計公司以及阿爾塔太空公司合作，研究設(shè)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(shè)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(jié)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(shè)計，實現(xiàn)高迪，設(shè)計出的那些通過傳統(tǒng)建筑技術(shù)很難實現(xiàn)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(shù)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(jīng)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(xué)有一項正在開發(fā)中的新設(shè)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(shè)備昂貴之外，3D打印機使用的打印材料多是化學(xué)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(xué)粘合劑，其劑量遠遠超過傳統(tǒng)制造的產(chǎn)品。這些化學(xué)物質(zhì)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(shù)范文

[關(guān)鍵詞]3D打印技術(shù)；3D打印材料；發(fā)展趨勢與現(xiàn)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(shù)的一種。3D打印技術(shù)將信息技術(shù)與工業(yè)制造相結(jié)合，以柔性化的生產(chǎn)方式來滿足不斷增強的個性化需求，實現(xiàn)了制造技術(shù)的革命性突破，被譽為“第三次工業(yè)革命”的核心技術(shù)。其方便快捷、能夠提高材料利用率等優(yōu)勢不斷顯現(xiàn)，與傳統(tǒng)制造的結(jié)合也更加緊密，不斷推動傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。材料是3D打印的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是當前制約3D打印發(fā)展的瓶頸。目前，我國的3D打印技術(shù)在某些領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平，但在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面與國外的差距較大，除了產(chǎn)學(xué)研用相脫節(jié)等問題，上游原材料制約也是阻礙3D打印產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要原因。文章綜述了3D打印材料的發(fā)展現(xiàn)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(fā)展所面臨的問題及其發(fā)展趨勢。

1.3D技術(shù)的概述和3D打印材料的介紹

1.1 3D技術(shù)的概述

3D打印技術(shù)最早起源于19紀末的美國，于20世紀80年代得到實現(xiàn)與發(fā)展。隨著智能制造的進一步發(fā)展成熟，3D打印技術(shù)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(shù)、控制技術(shù)、材料技術(shù)等不斷被廣泛應(yīng)用于制造領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)不同，3D打印技術(shù)是指通過連續(xù)的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實體的技術(shù)，又稱為快速成型技術(shù)或增材制造技術(shù)。3D打印技術(shù)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(shù)主要應(yīng)用于產(chǎn)品模型、模具制造、文化創(chuàng)意、航空航天、生物醫(yī)療、藝術(shù)創(chuàng)作以及個性化定制等領(lǐng)域，為創(chuàng)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(shù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在某種程度上，材料的發(fā)展決定著3D打印能否有更廣泛的應(yīng)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(lǐng)域得到了應(yīng)用。3D打印所用的這些原材料都是專門針對3D打印設(shè)備和工藝而研發(fā)的，與普通的塑料、石膏、樹脂等有所區(qū)別，其形態(tài)一般有粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀等。通常，根據(jù)打印設(shè)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(yè)零件或外殼材料的工業(yè)用塑料，是強度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優(yōu)的塑料。工程塑料是當前應(yīng)用最廣泛的一類3D打印材料。

2.3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

2.1 3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

相形之下，我國3D打印材料發(fā)展起步晚、底子薄，需要加大投入和研發(fā)力度，以適應(yīng)國內(nèi)市場發(fā)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(shù)的自主研發(fā)，清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等在3D打印設(shè)備制造技術(shù)和材料技術(shù)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(shù)甚至處于世界領(lǐng)先水平，

2.2 3D打印技術(shù)存在的問題

目前，我國具備生產(chǎn)3D打印材料能力的企業(yè)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(shù)還不過關(guān)。此外，與美國、德國等3D打印材料技術(shù)比較成熟的國家相比，我國3D打印材料質(zhì)量不穩(wěn)定、品種較為單一，部分研發(fā)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(yīng)用市場還沒有完全培育起來，所以現(xiàn)階段3D打印材料無法實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，生產(chǎn)成本居高不下。

2.3 解決3D打印技術(shù)問題的相應(yīng)措施

3D打印技術(shù)的核心在于材料。如果突破材料對3D打印技術(shù)的限制，那么3D打印產(chǎn)業(yè)成功實現(xiàn)快速發(fā)展將前景可期。目前，我國3D打印材料產(chǎn)業(yè)雖然處于剛剛起步的階段，材料研發(fā)和應(yīng)用水平與美歐等發(fā)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(fā)，走獨立自主的發(fā)展之路，對我國搶占新一輪制造業(yè)發(fā)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(wěn)定的材料供給是3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本。加大材料的深度研發(fā)和產(chǎn)學(xué)研合作。3D打印產(chǎn)品的質(zhì)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(chǎn)品的特性有影響，材料的制造工藝也對3D打印產(chǎn)品的強度、模量、彈性等功能特性起到?jīng)Q定性作用。推動3D打印產(chǎn)業(yè)上下游領(lǐng)域全方位的合作。3D打印材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用必須與3D打印設(shè)備、下游3D打印產(chǎn)品同步進行，即加強上下游各個環(huán)節(jié)的研發(fā)生產(chǎn)合作，帶動3D打印材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)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(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期的3D打印材料產(chǎn)業(yè)，加強政府支持和規(guī)范行業(yè)標準是必要的。加大政府對3D打印配套的材料企業(yè)的政策和資金扶持，對研發(fā)生產(chǎn)3D打印材料的企業(yè)給予稅收減免或財政補貼，鼓勵企業(yè)積極進行材料研發(fā)，最終形成3D打印產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域標準全面覆蓋的局面。

3.結(jié)語

近年來，3D打印技術(shù)得到了快速的發(fā)展，其實際應(yīng)用領(lǐng)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(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。目前，我國3D打印原材料缺乏相關(guān)標準，國內(nèi)有能力生產(chǎn)3D打印材料的企業(yè)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(chǎn)品成本較高，影響了其產(chǎn)業(yè)化的進程。因此，當前的迫切任務(wù)之一是建立3D打印材料的相關(guān)標準，加大對3D打印材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)和資金支持，提高國內(nèi)3D打印用材料的質(zhì)量，從而促進我國3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?？梢灶A(yù)計，3D打印技術(shù)的進步一定會促進我國制造業(yè)的跨越發(fā)展，使我國從制造業(yè)大國成為制造業(yè)強國。

參考文獻

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第3篇：3d打印技術(shù)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(xiàn)了。該技術(shù)被應(yīng)用在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計、建筑、工程和施工、汽車、航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程以及許多其他領(lǐng)域。

3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機來實現(xiàn)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(xiàn)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(chǎn)制造的方式，從而使世界進入了現(xiàn)代化時代。同樣，3D打印也可能使人類生活進入一種新狀態(tài)。工程師和設(shè)計師們使用3D打印機已經(jīng)有數(shù)十年了，但大多數(shù)情況下，只是為了能在產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)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(chǎn)成品。研究3D打印的人們喜歡用“加法”或“減法”對傳統(tǒng)工業(yè)制造進行分類。在工業(yè)界，使用3D打印機生產(chǎn)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(qū)動，無需費時費力地重新調(diào)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(chǎn)流程更簡單的特點是傳統(tǒng)制造方法無法比擬的。

將3D打印設(shè)備稱為“打印機”，是參照其技術(shù)原理的結(jié)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(shù)不斷進步，現(xiàn)在已經(jīng)能夠生產(chǎn)出與原型的外觀、感覺和功能極為接近的3D模型。對于生產(chǎn)者來說，3D打印技術(shù)可大幅降低成本，提高原材料和能源的使用效率，減少對環(huán)境的影響，它還使消費者能根據(jù)自身需求量身定制產(chǎn)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(shù)據(jù)傳輸、激光掃描、材料熔化等一系列技術(shù)，把電子模型變?yōu)閷嵨?，其?yōu)點是大大節(jié)省工業(yè)樣品制作時間，而且可以“打印”造型復(fù)雜的產(chǎn)品。許多專家認為，這種技術(shù)代表制造業(yè)發(fā)展新趨勢。

3D打印的優(yōu)勢

3D打印技術(shù)能夠改變制造業(yè)，因為它降低了產(chǎn)品的成本和生產(chǎn)風(fēng)險。3D打印不需要龐大的機器、巨大的廠房，企業(yè)因此就不需要一直擴大生產(chǎn)規(guī)模，以賺取巨大的固定資產(chǎn)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(chǎn)方式。

當今世界，大量同質(zhì)化的產(chǎn)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(tǒng)的制造方式將被逐步淘汰。能夠定制化、小批量生產(chǎn)而幾乎不增加成本，是3D打印的一個巨大優(yōu)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(fā)達國家來說，它們這種用規(guī)?；?、機械化的加工方式取代需要人工精密加工的生產(chǎn)步驟，可以減少對人工的依賴，減少運輸費用，單位人員的產(chǎn)出會更高，從而減少對發(fā)展中國家制造業(yè)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(chǎn)品模型，然后打印出來；或者在當?shù)氐?D打印中心，根據(jù)自身的喜好設(shè)計出各種產(chǎn)品。這樣的情景可能很遙遠，但技術(shù)發(fā)展的速度經(jīng)常是不可想象的，一場新的工業(yè)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(shè)計一個模型，不管內(nèi)面和結(jié)構(gòu)多復(fù)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(shè)計一個模型，特別是一個復(fù)雜的模型，需要大量工程、結(jié)構(gòu)方面的知識，需要精細的技巧，并需要根據(jù)具體情況進行調(diào)整。以塑料熔融打印為例，如果一個復(fù)雜部件的內(nèi)部沒有設(shè)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(chǎn)品打印完畢就能直接使用的神器，可事實上，產(chǎn)品制作完成后還需有一些不可避免的后續(xù)工藝：或打磨，或燒結(jié)，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(chǎn)自由度，能生產(chǎn)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(chǎn)品出現(xiàn)。用3D打印機小規(guī)模做些飾品、藝術(shù)品是可以的，做逆向工程也是可以的，但要談到大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，3D打印還不能取代傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式。如果3D打印能生產(chǎn)出其他工藝無法生產(chǎn)的產(chǎn)品，而這種產(chǎn)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(zhì)，或許能促進3D打印機實現(xiàn)更快普及，但目前這方面還不盡如人意。

發(fā)展瓶頸

目前，3D打印技術(shù)面臨的發(fā)展瓶頸主要有以下幾個：

首先是價格因素。大多數(shù)桌面級3D打印機的售價在2萬元人民幣左右，國內(nèi)的一些仿制品價格雖然可以低至6000元，但據(jù)商透露，國產(chǎn)低價3D打印機的生產(chǎn)質(zhì)量很難有保障。另外，桌面級3D打印機僅能打印塑料產(chǎn)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(shù)要求仍然很高。因為使用者必須懂得3D建模，然后將模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(shù)，它與普通打印的區(qū)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(jīng)可以使用14 種基本材料，還能在此基礎(chǔ)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(guī)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(fēng)險成本因素。如同核反應(yīng)既能用于發(fā)電，但又具有可怕的破壞力一樣，3D打印技術(shù)在發(fā)展初期已讓人們看到了一系列隱憂，而未來進一步的發(fā)展也令很多人有所擔心：什么都能徹底復(fù)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(chuàng)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(chǎn)品的精度。在生產(chǎn)同樣精度的產(chǎn)品時，與傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)相比，3D打印沒有成本優(yōu)勢，尤其是沒有時間成本和規(guī)模成本優(yōu)勢。

現(xiàn)在3D打印機市場百花齊放，如同處于戰(zhàn)國時代，導(dǎo)致機器品質(zhì)參差不齊。目前3D打印機缺乏統(tǒng)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(chǎn)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(chǎn)商都想讓消費者購買自己提供的打印原料，以便獲取穩(wěn)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(chǎn)商所用的原料一致性太差，從形式到內(nèi)容千差萬別，這讓材料生產(chǎn)商很難與之合作，因為研發(fā)成本和供貨風(fēng)險都很大，從而難以形成產(chǎn)業(yè)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(fēng)險。

應(yīng)用領(lǐng)域

3D打印技術(shù)迅速興起，成為炙手可熱的新型產(chǎn)業(yè)，它可以打印的立體產(chǎn)品種類正迅速增加。3D打印機的應(yīng)用對象可以是任何行業(yè)，只要這些行業(yè)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(yè)包括政府、航天、國防、醫(yī)療設(shè)備、高科技、教育以及制造行業(yè)。

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(shù)制作人體骨骼的案例。據(jù)國外媒體報道，在不久的將來，外科醫(yī)生們或許可以在手術(shù)現(xiàn)場利用打印設(shè)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(jīng)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(jīng)在老鼠和兔子身上得到了驗證。未來數(shù)年內(nèi)，打印成的、質(zhì)量更好的骨骼替代品或?qū)椭饪漆t(yī)師修復(fù)病人損傷的骨骼，幫助骨質(zhì)疏松癥患者恢復(fù)健康，也可以用于牙醫(yī)診所。

為了打印骨骼替代品，來自華盛頓州立大學(xué)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(yè)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(fā)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(nèi)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(fā)育，由此修復(fù)之前的損傷，這種材料最終可以在人體內(nèi)自然溶解。科學(xué)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(shù)涉及到化學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)和工藝科學(xué)等諸多學(xué)科。

美國德雷塞爾大學(xué)的研究人員通過對化石進行3D掃描，利用3D打印技術(shù)做出了適用于學(xué)術(shù)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(chǎn)品設(shè)計出來之后，用3D打印機制作模型，能讓設(shè)計制造部門更好地改良產(chǎn)品，從而打造出更出色的產(chǎn)品。

博物館里常常會用很多復(fù)雜的替代品來保護原始作品不受環(huán)境或意外事件的傷害，同時復(fù)制品也能讓藝術(shù)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(yè)里，工程師和設(shè)計師們已經(jīng)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(huán)保，而且模型制作精美，完全合乎設(shè)計者的要求，還能節(jié)省大量材料。制造業(yè)也需要很多3D打印產(chǎn)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(tǒng)制造好很多。

現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)開始嘗試用巧克力做原材料來打印了?；蛟S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(tǒng)食品貴很多倍。

汽車行業(yè)中同樣有3D打印機發(fā)揮作用的領(lǐng)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(guān)鍵部件用3D打印出的產(chǎn)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(fā)明家稱，他已經(jīng)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(xué)家進行過討論，希望能設(shè)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(yù)計到2050年，3D打印技術(shù)將能制造出飛機。據(jù)飛機制造商空中客車公司（Airbus）的設(shè)計師透露，該公司的3D打印飛機計劃預(yù)計可在2050年前變成現(xiàn)實。據(jù)《福布斯》雜志報導(dǎo)，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(gòu)想：這架飛機長80米，曲面機身由透明材質(zhì)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(yè)現(xiàn)狀

如果未來3D打印技術(shù)能走進我們的生活，將提供無數(shù)的商業(yè)機會，包括3D打印設(shè)備制造、打印材料制造、應(yīng)用軟件和服務(wù)等。環(huán)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(shù)制造。據(jù)相關(guān)機構(gòu)統(tǒng)計，到2015年，3D打印行業(yè)的市場容量至少可達到1600億美元。

3D打印產(chǎn)業(yè)分為3D打印設(shè)備制造、材料制造和相關(guān)的應(yīng)用軟件和服務(wù)三個部分。3D打印機是整個產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，無論是家用的桌面3D打印機還是制造業(yè)使用的3D打印機的需求量都會大大增加。在這個領(lǐng)域，未來會呈現(xiàn)傳統(tǒng)巨頭與新興企業(yè)并存的局面。在消費市場，各種打印材料的性質(zhì)完全不同，制作出的產(chǎn)品也可能無奇不有；而在工業(yè)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(shè)備制造商將面臨非常細的市場區(qū)分和極高的定制要求。

現(xiàn)在這個行業(yè)還未出現(xiàn)明確的領(lǐng)導(dǎo)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(tǒng)打印行業(yè)巨頭。目前3D打印機與傳統(tǒng)噴墨打印機可以說是一脈相承，但隨著技術(shù)的發(fā)展，兩者可能會體現(xiàn)出越來越多的區(qū)別，也可能有越來越多的企業(yè)進入這個行業(yè)。

在3D打印材料制造領(lǐng)域，將誕生專業(yè)的材料提供商。打印材料是3D打印產(chǎn)業(yè)的核心部分之一，材料技術(shù)的發(fā)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(chǎn)品能否完全取代傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品。材料制造商追求的目標是：更好的材料質(zhì)量，與之匹配的打印技術(shù)，像現(xiàn)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(yè)的主要參與者還是各家設(shè)備制造商。但與傳統(tǒng)打印行業(yè)耗材單一、技術(shù)含量不高的特點不同的是，3D打印需要使用各種高技術(shù)材料。因此，專業(yè)的材料提供商未來也必然會成為這個行業(yè)中的重要成員。

與3D打印相關(guān)的應(yīng)用軟件與服務(wù)的需求潛力十足，其市場之大可能超出想象。應(yīng)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(chǎn)業(yè)有巨大影響?，F(xiàn)在的3D建模軟件較為復(fù)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(fā)各種與3D打印有關(guān)的應(yīng)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(chuàng)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(wǎng)站，公司就能制造出相應(yīng)的飾品，然后郵寄到消費者手中。消費者甚至還可以在網(wǎng)上出售自己創(chuàng)造的3D模型。

3D打印在國內(nèi)外都得到了高度重視，機器本身并不是技術(shù)推廣的難點，但其是否會成為未來制造業(yè)的發(fā)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(chǎn)出比的行業(yè)中，3D打印已經(jīng)得到了很多的重視。從3D打印產(chǎn)業(yè)鏈來看，未來有很多方面都具有發(fā)展?jié)摿Γ?/p>

在輸入端，3D圖紙設(shè)計最具有發(fā)展?jié)摿?。無論三維打印發(fā)展到何種地步，圖紙設(shè)計都是無法取代的。此外，三維設(shè)計軟件、圖紙設(shè)計服務(wù)、掃描軟件以及掃描設(shè)備制造領(lǐng)域都可能有較大的發(fā)展。

在制造端，與打印機相關(guān)的行業(yè)都有發(fā)展?jié)摿ΑＷ鳛樾袠I(yè)的核心，3D打印機生產(chǎn)的發(fā)展已基本走上正軌。例如，3D System公司研發(fā)了應(yīng)用于不同行業(yè)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(fā)現(xiàn)更多成本低、易于應(yīng)用的打印材料，可極大地擴展3D打印的應(yīng)用。

在服務(wù)端，3D打印服務(wù)同樣具有發(fā)展?jié)摿?。打印服?wù)目前在美國已有應(yīng)用，建立的連鎖打印服務(wù)機構(gòu)不免讓人想起當年的柯達彩印店；日本也推出了根據(jù)孕婦B超結(jié)果打印胎兒模型的服務(wù)。將類似的應(yīng)用推而廣之不難發(fā)現(xiàn)，打印服務(wù)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(wǎng)絡(luò)科技公司是3D 打印機的生產(chǎn)者和商。公司是三維立體打印機生產(chǎn)商3D Systems 部分產(chǎn)品的中國區(qū)服務(wù)商，同時也基于開源3D打印技術(shù)制造出了個人3D打印機系列，發(fā)展目標是批量生產(chǎn)經(jīng)濟型家用打印機，以方便設(shè)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(shè)計作品分享社區(qū)，讓更多人參與3D打印作品的創(chuàng)新和分享。

南京寶巖自動化有限公司自主研發(fā)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(wù)解決方案提供商經(jīng)營3D打印機相關(guān)軟件，其產(chǎn)品涉及3D設(shè)計軟件、3D產(chǎn)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(shè)備展上，實威國際展出了Solidworks系列軟件，這種3D 產(chǎn)品設(shè)計軟件可以幫助制造業(yè)企業(yè)縮短研發(fā)時間。

第4篇：3d打印技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；服裝設(shè)計；影響

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.243

1 前言

3D打印是以三維設(shè)計模型為基礎(chǔ)，經(jīng)過軟件分層離散與數(shù)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(jié)，最后通過疊加成形，以加工出實體的產(chǎn)品。

2 3D打印技術(shù)概述

當前，3D打印的核心技術(shù)大都把控在美國、歐洲以及日本其它發(fā)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(shù)進行研究。經(jīng)過比較可知，我們國家3D打印技術(shù)的研發(fā)依然有著較多的路要走，差距較大。目前，3D打印技術(shù)大都應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域，急需在速度、精度、尺寸以及軟件研發(fā)等層面不斷創(chuàng)新。

3 3D打印技術(shù)對于服裝設(shè)計影響

3.1 3D打印技術(shù)對服裝材料的影響

傳統(tǒng)形式的服裝材料涵蓋了麻、棉、毛以及絲等等，經(jīng)過紡織成紗線，紗線再經(jīng)過針織又或是梭織而產(chǎn)生面料。在制造中間環(huán)節(jié)實施色彩的印染等。經(jīng)過不一樣粗細、不一樣結(jié)構(gòu)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(xiàn)，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(shè)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(huán)裝結(jié)構(gòu)來組成，具備較強的后現(xiàn)代主義風(fēng)格，其所體現(xiàn)出更加多的便是設(shè)計人員自身的設(shè)計理念，而非是日常生活所穿著的服裝。在已經(jīng)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(shè)計人員把塑料設(shè)計為片狀又或是環(huán)狀的架構(gòu)，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(shù)對服裝加工工藝的影響

在3D打印服裝成功設(shè)計以后，或許是一個較為完善的三維裁片，又會是無數(shù)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?qū)㈩I(lǐng)片、袖片以及口袋等獨立進行打印，同樣還能夠?qū)⒁恍┚哂刑厥庑Ч牟闷\用3D打印技術(shù)，然而其它的裁片依然采取傳統(tǒng)形式的二維樣板又或是在3D打印的基礎(chǔ)之上實施立體裁剪來達到。從加工環(huán)節(jié)來看，在服裝設(shè)計明確以后，需把三維文件轉(zhuǎn)變成合適的3D打印技術(shù)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(dǎo)入。在文件完全導(dǎo)入以后打印機便會自行進行分層處理同時打印出相應(yīng)的裁片又或是成衣。按照打印機尺寸的不一樣，整體設(shè)計、多個部件所茍恒的產(chǎn)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(shù)對服裝個性化定制的影響

3D打印技術(shù)所具備的最大特征便是可以不斷的擴展設(shè)計人員的設(shè)計理念。采取3D打印技術(shù)，服裝設(shè)計人員不會再為傳統(tǒng)形式的裁剪沒有辦法達到自身的設(shè)計而煩惱，其只需在計算機軟件中繪制出本身的設(shè)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(tǒng)形式對比而言，其所具有的優(yōu)勢便是能夠達到私人化的服裝定制，設(shè)計人員能夠經(jīng)過掃描設(shè)施對顧客的身材實施三維求反，以此獲得量身定制的相應(yīng)模型，通過經(jīng)過3D打印機制造出極具個性的服裝。設(shè)計人員再也無需像之前那樣對顧客實施重復(fù)性的量體與較多次數(shù)的試衣便可以一次做完所有相關(guān)的工作，節(jié)約了大量的時間與費用。

3.4 3D打印技術(shù)對服裝顏色的影響

色彩是服裝設(shè)計最為主要的元素，其對服裝的風(fēng)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(shù)最為主要的要素。怎樣在3D打印環(huán)節(jié)精準的融入顏色，始終都是專家學(xué)者所探討的話題。為了能夠節(jié)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(zhuǎn)印法。此技術(shù)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(shù)卻存在一定的約束。因為薄膜在下沉的具體環(huán)節(jié)會逐漸的延伸，水轉(zhuǎn)印法的精準程度相對較低。

第二，經(jīng)過粉末的相互融合又或是鋪設(shè)擠壓塑料。此種形式對于顏色的調(diào)控較為簡單，運用較多數(shù)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(yīng)改變。此種形式?jīng)]有辦法達到服裝領(lǐng)域?qū)τ谏嗜找嬖鲩L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?qū)︻伾休^為準確的調(diào)控。然而這樣的形式需要有龐大的數(shù)據(jù)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(shù)在服裝設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

3D打印技術(shù)具備一定的先導(dǎo)性，引起了科技界與時尚界的高度關(guān)注。我們國家的3D打印服裝發(fā)展速度較為緩慢，在意大利，已有設(shè)計人員專門為客戶提供3D服裝設(shè)計的下載服務(wù)，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(shè)計出自身所獨有的服裝。當服裝加工企業(yè)與設(shè)計部T掌握了3D技術(shù)之后便能夠逐漸的調(diào)整同時精準的審核服裝的構(gòu)想，同時能夠在此環(huán)節(jié)降低成本費用，在一定程度上減少了服飾設(shè)計所需要的時間，使得企業(yè)能夠以穩(wěn)定的步伐持續(xù)性的開發(fā)出全新的產(chǎn)品。正是出于這樣的緣由，從服裝設(shè)計的品牌商、設(shè)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(jié)語

伴隨3D打印技術(shù)的逐漸進步以及紡織材料的日益創(chuàng)新，再加之人體測量以及CAD等其它相關(guān)技術(shù)，服裝設(shè)計領(lǐng)域?qū)峁┩耆詣踊挠喼品?wù)。在未來，顧客所買到的并不再是現(xiàn)實的服裝成品，其所購買到的將會是應(yīng)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(jīng)過購買同時下載相應(yīng)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(shù)范文

3D打印技術(shù)愈發(fā)成熟

CES2015是展示與宣傳3D打印技術(shù)的重要舞臺之一。3D打印機已經(jīng)連續(xù)兩年擁有專屬展區(qū)，這給好奇的《電器》記者提供了充分觀察這項神奇技術(shù)的機會。相比同樣火熱的智能硬件，現(xiàn)場工作人員表示，如果沒有3D打印技術(shù)，智能硬件、可穿戴技術(shù)不可能在2014年新興技術(shù)中拔得頭籌。因為3D打印技術(shù)，讓種種可穿戴設(shè)備的構(gòu)想能夠快速變成現(xiàn)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(shù)，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(jù)了解，在CES2015上，參展的3D打印企業(yè)數(shù)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(chuàng)企業(yè)。另外，不少中國的3D打印機企業(yè)現(xiàn)身CES2015?！峨娖鳌酚浾哂^察發(fā)現(xiàn)，打印材料已從塑料開始向鐵、銅等金屬材料過渡?？纱蛴〕龅奈锲钒ㄒ巫?、鞋子、香蕉、錘子還有鳥巢模型等。從現(xiàn)場企業(yè)展示的產(chǎn)品及成果來看，3D打印技術(shù)頗為成熟。

在CES2015的3D打印產(chǎn)品展區(qū)，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(chǎn)品ChefJet打印糖果的過程：“其實就像傳統(tǒng)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?jù)了解，CocoJet是與巧克力食品巨頭好時（Hershey）公司合作開發(fā)的，能夠使用黑色、牛奶或白巧克力打印自定義的設(shè)計，使之成為面包和巧克力糖果工藝的理想工具。像傳統(tǒng)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(shù)范文

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù) 應(yīng)用 瓶頸 發(fā)展方向

具有工業(yè)革命意義的3D打印技術(shù)將攝影、計算機、互聯(lián)網(wǎng)、新材料等有機結(jié)合在一起改變了我們的傳統(tǒng)思維，對我們的生產(chǎn)和生活方式將帶來巨大的改變。

一、3D打印技術(shù)的前景

3D打印技術(shù)源于美國軍方的快速成型技術(shù)，隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展到20世紀80年代才出現(xiàn)商業(yè)3D打印機[1]，由于3D打印技術(shù)顛覆性的制造理念，在一些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展很快。

1.3D打印技術(shù)簡介

3D打印技術(shù)是指通過連續(xù)的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實體的技術(shù)，它綜合了攝影、數(shù)字建模、材料、機電控制和計算機等前沿技術(shù)知識，也稱增材制造、立體印刷或直接數(shù)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(shù)字化模型，運用液體（如液態(tài)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(chǎn)品。

2.3D打印技術(shù)的歷程

由于發(fā)達國家特別是美國的重視和大力投入，3D打印的關(guān)鍵技術(shù)不斷被突破，20世紀80年代到90年代，美國出現(xiàn)了光固化成型（SL）、選擇性激光燒結(jié)（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(shù)，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(yè)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(chǎn)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(xué)研發(fā)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(xué)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(chǎn)品正在快速改變我們的生活。

3.3D打印技術(shù)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(chǎn)的 Form 1 3D打印機可以打印出厚度僅為25微米的產(chǎn)品，可謂盛況空前，3D打印機的價格越來越便宜，所打印的產(chǎn)品越來越實用。目前，各國的研發(fā)投入都在不斷增加，以搶占制高點，而且，越發(fā)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(qū)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(fā)展速度正不斷加快，其規(guī)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(shè)計和打印’，可以說3D打印技術(shù)的發(fā)展前景是非常廣闊的。

二、3D打印技術(shù)的應(yīng)用

3D打印技術(shù)的優(yōu)點決定它在小批量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、原材料昂貴的領(lǐng)域有著廣泛的用途。

1.3D打印技術(shù)的優(yōu)勢

3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)模型加工制造相比優(yōu)勢明顯：①可按個人的意愿實現(xiàn)個性化生產(chǎn)。②可實現(xiàn)制造傳統(tǒng)加工工藝很難完成的復(fù)雜的一體成型產(chǎn)品。③可生產(chǎn)高精度的產(chǎn)品。④產(chǎn)品生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)流程簡單。⑤生產(chǎn)彈性大，可按需生產(chǎn)。

2.3D打印技術(shù)的應(yīng)用

近幾年隨著3D打印技術(shù)的成熟，3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，主要應(yīng)用領(lǐng)域有：①日用品：個性化的珠寶首飾、服裝、玩具等。②電子產(chǎn)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(yè)制造：各種高端工業(yè)零部件，如：汽車、衛(wèi)星、飛機的一些不規(guī)則配件等。

三、3D打印技術(shù)發(fā)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(jié)四種，因要求產(chǎn)品必須達到一定的強度，剛性和熱穩(wěn)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(shù)廣泛應(yīng)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(shù)的未來發(fā)展方向

隨著大數(shù)據(jù)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(shù)將向降低生產(chǎn)成本和生產(chǎn)過程的精密化、智能化等方向發(fā)展：①降低耗材價格：隨著研究的深入，耗材必然多樣化，生產(chǎn)也將規(guī)?；牟纳a(chǎn)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(chǎn)品更加實用，功能性更強。③提高打印速度和精度：實現(xiàn)連續(xù)打印、大件打印、多材料打印等，產(chǎn)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(shù)范文

3D打印技術(shù)（簡稱3D打?。┦且杂嬎銠C三維設(shè)計模型為藍本，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，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(jié)，最終疊加成型，制造出實體產(chǎn)品的技術(shù)。

3D打印這種新興的科學(xué)技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用空間，已從工業(yè)制造逐漸擴展至國防軍事、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等多個領(lǐng)域。我國也緊跟3D打印技術(shù)的發(fā)展趨勢，不斷加大研發(fā)力度。隨著3D打印設(shè)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(xué)乃至整個教育領(lǐng)域產(chǎn)生深遠的影響。

一、3D打印將促進實裝化教學(xué)的發(fā)展

實裝化教學(xué)是院校組織學(xué)生到實習(xí)基地或相關(guān)單位開展的一種實踐性教學(xué)活動，是院校培訓(xùn)體系中提升實踐技能的有效途徑。這種集觀看、研討、訓(xùn)練于一體的實踐性教學(xué)方式的興起，是對傳統(tǒng)教學(xué)方式的創(chuàng)新和突破。它使教學(xué)活動與實際裝備緊密結(jié)合，幫助學(xué)員消化課堂理論知識，開闊眼界、激發(fā)求知欲望，有利于學(xué)員在更廣闊的空間獲取教學(xué)實效。但是目前實裝化教學(xué)的開展受到很多條件的制約，主要表現(xiàn)在：1.學(xué)校與實習(xí)單位不在一地，實裝化教學(xué)的組織實施受限。2.學(xué)校教學(xué)進度與實習(xí)單位的不一致，實裝教學(xué)的計劃制定、課目設(shè)置、評價考核等受限。3.裝備更新速度快，實習(xí)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(shù)字化制造技術(shù)，在學(xué)術(shù)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(yōu)點。首先，3D打印節(jié)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(chǎn)品。其制造過程被形象地稱為“加法”過程。而傳統(tǒng)制造業(yè)是把模具裁切出需要的產(chǎn)品，被稱作“減法”過程。因此，3D打印比傳統(tǒng)制造要省時省料，節(jié)約成本。其次，3D打印擅長制造個性化、復(fù)雜化和高難度的產(chǎn)品。對3D打印來說，打印一個復(fù)雜得難以想象的特殊產(chǎn)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(chǎn)品的生產(chǎn)。換句話說，3D打印可以根據(jù)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(huán)境限制，還能實現(xiàn)遠程制造。3D打印只要有適宜的原材料，不用專門的環(huán)境和場地，就能根據(jù)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(yōu)點，使得可以在教室制造實裝滿足教學(xué)需要，而且廢棄的產(chǎn)品可以用于再生產(chǎn)，循環(huán)利用，從而使工廠走進課堂。

二、3D打印能提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

利普森先生在其專著《3D打印，從想象到現(xiàn)實》中，寫了一個用3D打印機制作橡皮泥飛機引起小學(xué)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(xué)生，他們紛紛發(fā)言，提出各種各樣的疑問，還有個頗具企業(yè)家潛質(zhì)的孩子做了計算，按現(xiàn)有的橡皮泥原料市場價格，計算出每架飛機的售價成本?？梢?，學(xué)習(xí)興趣的產(chǎn)生與教學(xué)方式有密切的關(guān)系。學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，主要在教師使學(xué)習(xí)活動有興趣。一位優(yōu)秀教師曾經(jīng)說過：“如果能抓住學(xué)生的想象力，就能抓住他們的注意力?！?/p>

學(xué)習(xí)興趣指一個人對學(xué)習(xí)的一種積極的認識傾向與情緒狀態(tài)。學(xué)生對某一學(xué)科有興趣，就會持續(xù)地專心致志地鉆研它，從而提高學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，是有效提高教學(xué)質(zhì)量的根本點。由于種種因素的限制，傳統(tǒng)的教學(xué)重理論講授輕動手操作。隨著3D打印技術(shù)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(xué)將“是令人愉快的”。

三、3D打印會改變教學(xué)模式

以計算機為核心的現(xiàn)代教育技術(shù)已經(jīng)貫穿于教學(xué)的整個過程，充斥于教學(xué)的各個角落，極大提高教與學(xué)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(xué)”工程，能有效的調(diào)動學(xué)生的另一個器官――手，通過觸覺感知，加深學(xué)生的記憶。而以計算機為平臺的多媒體和3D打印相結(jié)合會改變現(xiàn)有的教學(xué)模式，必定能大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。這種“虛實結(jié)合”的教學(xué)方法，把感知、理解、鞏固與運用融合為一體，使得學(xué)生在較短時間內(nèi)記憶得到強化，可以有效地促進個體主動參與認知結(jié)構(gòu)不斷重組的遞進式學(xué)習(xí)過程?；仡櫽嬎銠C應(yīng)用教育的方式，最初僅應(yīng)用于和計算機有關(guān)的課程上，如編程或數(shù)學(xué)課。但現(xiàn)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(xué)習(xí)的全新方法的大門。

3D打印從誕生到發(fā)展至今已有三十多年的歷史，之所以還沒有廣泛應(yīng)用在課堂教學(xué)中，主要是受制于目前的技術(shù)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(xué)乃至整個教育領(lǐng)域產(chǎn)生深遠的影響。

第8篇：3d打印技術(shù)范文

現(xiàn)在，3D打印技術(shù)甚至可以用于建造房屋。美國南加利福尼亞大學(xué)的工業(yè)與系統(tǒng)工程教授貝洛克?霍什內(nèi)維斯，一直在研究快速成型工藝在建筑上的應(yīng)用，也就是，如何像造模型那樣建造房屋。英國拉夫堡大學(xué)的索爾教授也在進行類似的研究。而意大利米蘭設(shè)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(nèi)維斯的說法：現(xiàn)在衣服、鞋子和汽車都已經(jīng)可以自動生產(chǎn)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(tǒng)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(shù)就容易得多。

霍什內(nèi)維斯教授將他的研究項目稱為“輪廓建筑工藝”。據(jù)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(shè)備，而這一過程只需要兩三位工人花費幾個小時。這個設(shè)備的外觀，有點像建筑行業(yè)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(shè)計好的立體模型載入3D打印系統(tǒng)，裝載在行車上的“打印”設(shè)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(jù)規(guī)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(jié)構(gòu)的細節(jié)。和傳統(tǒng)的建造過程類似，墻體建設(shè)完成后添加電氣、管道和通信等基礎(chǔ)設(shè)施。搭建完成后，剩下的只是安裝門窗和內(nèi)部裝修了。

不需要磚瓦、木材、腳手架和施工隊，20小時內(nèi)，利用 3D 打印機就能建造出幾幢簡單的毛坯房。據(jù)專家預(yù)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(fā)生任何安全事故。

霍什內(nèi)維斯教授研發(fā)這項技術(shù)的最初動力，來自1994年發(fā)生的一次地震。他在修復(fù)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(nèi)維斯教授研發(fā)出了“輪廓建筑工藝”技術(shù)，2004年，該項技術(shù)就已經(jīng)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(shù)改進，該技術(shù)不僅能夠“打印”方形、圓形、環(huán)形甚至不規(guī)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(nèi)的房屋呈現(xiàn)不同的樣貌。

“輪廓建筑工藝”技術(shù)能夠建造不同功能的房子

霍什內(nèi)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(zāi)害的災(zāi)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(shù)建造出來的是真正的房屋，還能安裝各種設(shè)施，強度和功能性都要優(yōu)于現(xiàn)有的救災(zāi)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(nèi)維斯教授認為，這項技術(shù)將比所有傳統(tǒng)的建造方式都更高效、便宜而且節(jié)能。它幾乎能打印出人們設(shè)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?nèi)維斯稱，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(wěn)定性；而且會依據(jù)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(nèi)，房屋不會有質(zhì)量問題。

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

據(jù)霍什內(nèi)維斯教授介紹，除了更加安全和節(jié)約時間外，“輪廓建筑工藝”還有一個主要的優(yōu)點，就是可以大幅度降低建筑成本。

霍什內(nèi)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(zhì)量的下降，根據(jù)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(nèi)維斯教授說，這種技術(shù)十分適合于災(zāi)后應(yīng)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(nèi)維斯教授領(lǐng)導(dǎo)的“輪廓建筑工藝”項目組一位成員表示：據(jù)先前一項估算，如果該項技術(shù)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(xué)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(jié)構(gòu)，還能打印出整體浴室的結(jié)構(gòu)、壁爐和簡單的裝潢設(shè)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(qū)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(gòu)建框架，并填充進去。

下載房屋

和3D打印技術(shù)連接在一起的是社會化生產(chǎn)模式。原先，制造業(yè)在大工廠里進行，需要將大量人力、資金、設(shè)備集中到一起，通過物流和分銷，輾轉(zhuǎn)到達消費者手中?，F(xiàn)在，隨著3D打印技術(shù)的不斷普及，制造業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)楦屿`活、投入更少的生產(chǎn)方式，甚至變得有條件按需生產(chǎn)。一切都可以用數(shù)據(jù)傳輸，虛擬的數(shù)字傳送和實體經(jīng)濟結(jié)合在一起。

意大利米蘭設(shè)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(chǎn)品。這座房屋采用 3D 技術(shù)打印，不需要正規(guī)的建筑技能，只需要經(jīng)過簡單的培訓(xùn)，就可以組裝構(gòu)件。

Wikihouse項目是由英國建筑師阿拉斯泰爾?帕爾文設(shè)計的。電腦系統(tǒng)里面有多種固定結(jié)構(gòu)和尺寸的房屋構(gòu)件，設(shè)計師可以利用這些構(gòu)件進行設(shè)計。如果想建造一幢房屋，可以從電腦里下載需要的構(gòu)件，打印出來組裝就行了。帕爾文希望能在災(zāi)后重建領(lǐng)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(shù)范文

【關(guān)鍵詞】3D打??；產(chǎn)品設(shè)計；優(yōu)勢；缺點

一、引言

3D打印技術(shù)，又稱為增材制造（AM）技術(shù)，屬于快速成型技術(shù)加工，誕生于20世紀80年代后期，發(fā)展至今已將近30年。與傳統(tǒng)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(shù)則是通過逐層累加得到產(chǎn)品。根據(jù)成型工藝的不同，3D打印技術(shù)分為立體光刻、立體光固成型、PVC塑料燙印復(fù)膜，熔融擠出成型（FDM）、三維噴繪打?。?DP）和數(shù)字光處理（DLP）等幾種工藝類型。[1]

目前，3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從普通的工業(yè)產(chǎn)品擴展到航天科技和醫(yī)療行業(yè)。2010年該技術(shù)在材料、設(shè)備及服務(wù)等行業(yè)的應(yīng)用市場都有了顯著增長，全球市場產(chǎn)值超過13億美元，預(yù)計到2016年會超過30億美元。

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

二、設(shè)備基本參數(shù)

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

MakerBot Replicator 2打印機部分設(shè)備參數(shù)如表1。

三、設(shè)備應(yīng)用優(yōu)勢分析

從上述參數(shù)中可以看到MakerBot Replicator 2打印機極其節(jié)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(shè)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(guān)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(shè)計時，我們采用了Rhino軟件即犀牛軟件開發(fā)設(shè)計，通過該軟件進行3D建模，然后把生成的.stl數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入到打印機操作軟件 MakerWare，并連接到打印機，簡單設(shè)置即可輸出打印。

3D打印技術(shù)從制造技術(shù)上實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計人員夢寐以求的“所見即所得”的愿望，節(jié)約了大量的時間和成本。在此之前，要完成一個新產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)或形狀設(shè)計，大致要經(jīng)過以下步驟：設(shè)計人員首先通過如PRO-E、Solid-Work等三維設(shè)計軟件進行三維建模完成產(chǎn)品初步設(shè)計，然后輸出產(chǎn)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(diào)整組裝的配合間隙或修改設(shè)計圖紙，重新試樣直至完成最終產(chǎn)品設(shè)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(tǒng)工藝來完成，整個過程耗時費力。

3D打印技術(shù)改變了這個過程，在設(shè)計軟件中完成零件初稿設(shè)計，設(shè)計人員把該零件的圖紙數(shù)據(jù)發(fā)送給打印機軟件，簡單設(shè)置后打印機控制軟件將自動生成噴射路徑并向打印機發(fā)出指令，打印機接到命令開始打印。依據(jù)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(shè)計圖紙對應(yīng)的產(chǎn)品。

由于MakerBot Replicator 2打印機已經(jīng)實現(xiàn)了無人值守功能，設(shè)備啟動打印后，設(shè)計人員無需再時刻查看打印進度，只需定時檢查打印狀態(tài)是否正常即可。此特性也同樣為相關(guān)人員節(jié)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(chǎn)原料其成本更低。此外，MakerBot Replicator 2作為3D打印技術(shù)的入門級產(chǎn)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(shè)備的采購成本，其價位同樣能夠被各個產(chǎn)品公司或者工業(yè)設(shè)計工作室所輕易接受。

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

四、設(shè)備缺陷分析

MakerBot Replicator 2打印機的應(yīng)用使得樣品試制變得簡單，且不易受到其他生產(chǎn)因素的影響，極大的加快了新產(chǎn)品的研發(fā)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(xiàn)于以下幾個方面：

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

2、產(chǎn)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(shù)是通過把塑膠絲逐層堆積在表面得到產(chǎn)品的，因此其單層的厚度決定了產(chǎn)品成型后的表面質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)品，由于距離較遠難以分辨其表面的情況，在0.5m處觀察產(chǎn)品，可看出產(chǎn)品邊緣有明顯的不光滑紋路，如果拿在手上用手指觸摸產(chǎn)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(chǎn)，該產(chǎn)品的打印時間將超過6小時，但是成型質(zhì)量良好。由于成型產(chǎn)品的表面質(zhì)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(dǎo)致無法繼續(xù)打印，如果出現(xiàn)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(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)在成型質(zhì)量和打印時長間取得一個合適的平衡點。

4、產(chǎn)品設(shè)計必須考慮支撐結(jié)構(gòu)。由于該設(shè)備在生產(chǎn)時是通過在產(chǎn)品的表面上逐層堆積材料得到最終產(chǎn)品，因此在產(chǎn)品設(shè)計時必須考慮可靠的支撐方案，如果該產(chǎn)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(xiàn)輸出或輸出時由于噴絲尚未硬化而導(dǎo)致產(chǎn)品變形――最終同樣是無法輸出產(chǎn)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(diào)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(jié)論與展望

本文主要簡單分析了MakerBot Replicator 2打印機的優(yōu)勢及不足，雖然作為入門級的打印設(shè)備，該性能與工業(yè)級的打印設(shè)備存在差距，但是不能否認其優(yōu)秀的輸出效果已經(jīng)為產(chǎn)品工業(yè)設(shè)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(shè)備成本等原因造成3D打印機還只局限于工業(yè)設(shè)計應(yīng)用，但是隨著設(shè)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?qū)こ０傩諏ΤＳ门浼男枨蠖紝⒅苯訌木W(wǎng)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(yè)革命。

參考文獻：

[1]羅軍. 3D打印技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[EB/OL].制造業(yè)經(jīng)理人網(wǎng)，2012-12-25 [2013-05-07]. .