趙瓅曄

摘 要：3D打?。?D printing），即快速成型技術(shù)的一種，其實(shí)質(zhì)是增材制造技術(shù)，被譽(yù)為是第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志之一。隨著科技的飛速發(fā)展，3D打印技術(shù)獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，已涉及工業(yè)、教育、醫(yī)學(xué)及日常生活等眾多領(lǐng)域，通過(guò)與互聯(lián)網(wǎng)、生物科技等技術(shù)手段的有機(jī)結(jié)合，引發(fā)了各行業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展以及革命性變革，本文首先對(duì)3D打印技術(shù)進(jìn)行了概述，進(jìn)而探討了3D打印技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù) 應(yīng)用 趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP334.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）02（a）-0077-02

3D打印是一種通過(guò)材料的堆積，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速成形的技術(shù)。與傳統(tǒng)技術(shù)手段相比，3D打印能夠生產(chǎn)出各種復(fù)雜形態(tài)的產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展，尤其是各類(lèi)新材料的出現(xiàn)，3D打印技術(shù)獲得了越來(lái)越多的應(yīng)用，已覆蓋工業(yè)、教育、醫(yī)學(xué)及日常生活等諸多領(lǐng)域，本文就3D打印技術(shù)及應(yīng)用趨勢(shì)展開(kāi)研究。

1 3D打印技術(shù)概述

1.1 3D打印技術(shù)

3D打印，又被稱(chēng)之為添加制造（AM，Additive Manufacturing），也就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的三維設(shè)計(jì)方法，結(jié)合各類(lèi)軟件工具，將特定的材料逐層堆積到一起，最終生成想要的模型的一種快速成形技術(shù)，它與傳統(tǒng)領(lǐng)域中的切割、焊接等技術(shù)是完全不同的。

1.2 相關(guān)原理

（1）數(shù)字建模。首先，要利用goSCAN等3D掃描設(shè)備獲得相應(yīng)的三維數(shù)據(jù)，接著采取數(shù)字化的方式來(lái)構(gòu)建三維模型，當(dāng)然，也能夠使用AutoCAD等工具來(lái)實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字建模，或者是應(yīng)用已有的3D模型用作參考。

（2）模型分層。將得到的3D模型輸入計(jì)算機(jī)后，并不可以直接操作，還要借助一些軟件來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，將得到的模型分成一層一層的，而每層的厚度等是由相關(guān)材料的屬性以及打印裝置的類(lèi)型來(lái)決定的。

（3）打印噴涂。打印機(jī)能夠?qū)⒉牧现饘尤劢Y(jié)，因?yàn)檫\(yùn)行原理的區(qū)別，即能夠通過(guò)噴一層膠水的形式實(shí)現(xiàn)，也能夠通過(guò)激光技術(shù)來(lái)對(duì)材料進(jìn)行融化，此外，因?yàn)檫x擇的模型不同、復(fù)雜性有差異、打印材質(zhì)耗時(shí)不同等，最終花費(fèi)的時(shí)間會(huì)存在一定差別，可能僅需要幾分鐘，也有可能需要幾天。

（4）后期加工。通過(guò)3D打印得到的產(chǎn)品是非常粗糙的，還需要進(jìn)行后續(xù)的加工與處理，主要是通過(guò)固化、剖離、調(diào)整，以及上色等操作，來(lái)制作得到最終的模型。

1.3 3D打印技術(shù)的應(yīng)用

隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展成熟，已在多個(gè)領(lǐng)域獲得了應(yīng)用，為相關(guān)技術(shù)的改造升級(jí)提供了重要的支持。目前，應(yīng)用3D打印技術(shù)可制作得到多種類(lèi)型的材料，已深入到工業(yè)生產(chǎn)、教育、醫(yī)療等領(lǐng)域，以及人們的日常生活當(dāng)中。實(shí)踐表明，3D打印有著很大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在市場(chǎng)上表現(xiàn)出越來(lái)越強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力，而且這一技術(shù)的研究時(shí)間還不長(zhǎng)，可以說(shuō)在未來(lái)有著無(wú)窮的潛力，等待人們?nèi)ネ诰颉?/p>

2 3D打印的應(yīng)用

2.1 工業(yè)應(yīng)用

著名的“空氣單車(chē)”是由英國(guó)科學(xué)家應(yīng)用3D打印技術(shù)“打印”出來(lái)的，其制作材料是一種特殊的尼龍材料，不管是硬度還是韌性都與普通材料類(lèi)似，密度卻要小的多，所以說(shuō)重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)輕于普通自行車(chē)。最特殊的地方在于，“空氣單車(chē)”的車(chē)輪、軸承等都是一次打印得到的，不需要先去生產(chǎn)零件再進(jìn)行組裝，打印完成，就可以使用了。其生產(chǎn)工藝就像我們打印書(shū)刊一樣簡(jiǎn)單，而且，3D打印以其優(yōu)異的技術(shù)特點(diǎn)，能夠打印得到空間上不相連的三維立體模型。

2.2 教育應(yīng)用

發(fā)展至今，3D打印技術(shù)已取得了眾多令人矚目的成就，在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域獲得了普遍的應(yīng)用。對(duì)于教育領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，其最重要的作用就在于幫助人們更加直觀(guān)、更加清晰地認(rèn)識(shí)到事物的本質(zhì)，這正是以往我們想要實(shí)現(xiàn)又很難實(shí)現(xiàn)的。3D打印技術(shù)能夠非常直接地打印出三維立體模型，這為人們的學(xué)習(xí)與研究提供了更多的可能。我們可以從教師的角度來(lái)探討3D打印技術(shù)在教育中的意義。在授課過(guò)程中，教師可以借助3D打印得來(lái)的教學(xué)工具，有效地拓展學(xué)生的思維，大大增強(qiáng)他們的觸覺(jué)體驗(yàn)，從而彌補(bǔ)了常規(guī)教學(xué)缺乏直接經(jīng)驗(yàn)的問(wèn)題。而且，教師也將書(shū)本知識(shí)與復(fù)雜的理論更加顯性化，使抽象的知識(shí)理論變得更加的具體，具體的知識(shí)變得更加形象，視覺(jué)復(fù)雜的知識(shí)變得簡(jiǎn)單易懂。這就使得學(xué)生的學(xué)習(xí)思路更加清楚，并不斷提升學(xué)生的邏輯思維能力，進(jìn)而從根本上推動(dòng)了我國(guó)的教育教學(xué)改革，也進(jìn)一步提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2.3 醫(yī)學(xué)應(yīng)用

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在醫(yī)療科技方面都取得了很大的成就，而其中也離不開(kāi)3D打印技術(shù)的應(yīng)用。通過(guò)3D打印生成的毛細(xì)血管，是由雙光子聚合物以及特定的生物材料組成的，有著很好的人體相容性，在替換人體壞死的血管方面有著極高的應(yīng)用價(jià)值。此外，通過(guò)將3D打印與人造器官有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，能夠在多種藥物的研究中降低動(dòng)物的死亡率，對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)有著一定的積極作用。

2.4 日常生活應(yīng)用

“3D食物打印機(jī)”是由美國(guó)學(xué)者研發(fā)的可用來(lái)“打印”食物的設(shè)備。與常用的打印機(jī)類(lèi)似，通過(guò)設(shè)置相應(yīng)的工作模式，再將各種材料、配料放到特定的容器內(nèi)（類(lèi)似于打印機(jī)的墨盒），選擇食譜后，利用CAD軟件就可以生產(chǎn)制造出想要的食物。可以說(shuō)，通過(guò)這種創(chuàng)造性的烹飪方法，人們可以創(chuàng)造出之前難以想象的菜肴，事物的生產(chǎn)速度也將大大加快。而且，應(yīng)用“3D食物打印機(jī)”，可以在很大程度上縮減事物制作的繁瑣步驟，進(jìn)而有效的減少了生產(chǎn)成本。

3 3D打印技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3D打印技術(shù)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，也進(jìn)一步的促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與研究。技術(shù)上的成熟使得其生產(chǎn)成本不斷下降，也提高了3D打印技術(shù)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，促使其飛速的發(fā)展，逐漸成為各個(gè)領(lǐng)域?qū)W者共同關(guān)心的學(xué)術(shù)課題。通過(guò)3D打印得到的立體模型、醫(yī)療器材或者是日常用品等，都已引起人們的重視。

國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，最先研究3D打印的學(xué)者是華中科大的史玉升主任，他甚至認(rèn)為，在不久的將來(lái)，只需在計(jì)算機(jī)終端上點(diǎn)擊按鍵，就能夠通過(guò)3D打印設(shè)備生產(chǎn)出人們所需要的產(chǎn)品。當(dāng)前來(lái)說(shuō)，許多鑄造企業(yè)已開(kāi)始研究激光燒結(jié)3D打印機(jī)，希望利用3D打印技術(shù)，有效的縮減復(fù)雜零件的生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，擴(kuò)大企業(yè)效益。

隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，3D打印技術(shù)獲得了越來(lái)越多的突破，生產(chǎn)速度也是越來(lái)越快、產(chǎn)品尺寸越來(lái)越大，質(zhì)量更是越來(lái)越好。一般來(lái)說(shuō)，復(fù)雜零件的生產(chǎn)要用到幾百或者幾千張?jiān)O(shè)計(jì)圖紙來(lái)描述，但今天應(yīng)用的3D打印技術(shù)，只需一張圖就可以生產(chǎn)一個(gè)零件。所以說(shuō)，3D打印技術(shù)能夠從根本上改變制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

同時(shí)，3D打印技術(shù)的應(yīng)用可以提升產(chǎn)品的快速成型能力，大大的節(jié)省了生產(chǎn)成本，打破了許多技術(shù)上的限制，復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)都可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且還可以通過(guò)直觀(guān)的感觸，有效的調(diào)動(dòng)起使用者的興趣，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)方案與實(shí)測(cè)結(jié)果相聯(lián)系，進(jìn)而加深人們的認(rèn)知能力。

4 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，3D打印技術(shù)作為一種匯集了數(shù)字技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)等眾多高新技術(shù)的綜合體，有著很好的發(fā)展前景。雖然與國(guó)外相比，我國(guó)的3D打印技術(shù)還比較落后，但相信通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，3D打印技術(shù)必將打破各種技術(shù)上的限制，實(shí)現(xiàn)更加的精密化、數(shù)字化，以適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

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