時間：2023-09-22 09:42:58
序論：在您撰寫3d打印技術時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
1 引言
3D打印，又稱為增材制造，是快速成型技術的一種，被譽為 “第三次工業革命的重要標志”，以其 “制造靈活”和“節約原材料”的特點在制造業掀起了一股浪潮。近年來，隨著3D打印技術的逐步成熟、精確，打印材料種類的增加，打印價格的降低，3D打印得到了快速發展，應用領域不斷增加，不僅在機械制造、國防軍工、建筑等領域得到廣泛應用，也逐漸進入了公眾視野，走進學校、家庭、醫院等大眾熟悉的場所，在教育、生物醫療、玩具等行業也得到了廣泛關注及應用，作為教育工作者，本文將在介紹3D打印的原理、優勢、應用現狀的基礎上，重點探討3D打印在教育領域的角色及應用模式。
2 3D打印概述
2.1 3D打印原理
3D打印（3D printing，又稱三維打?。?，是利用設計好的3D模型，通過3D打印機逐層增加塑料、粉末狀金屬等材料來制造三維產品的技術[1]。一般來說，通過3D打印獲得物品需要經歷建模、分割、打印、后期處理等四個環節[2]，其中3D虛擬模型，可以是利用掃描設備獲取物品的三維數據，并以數字化方式生成三維模型，或者是利用AutoCAD等工程或設計軟件創建的3D模型，有些應用程序甚至可以使用普通的數碼照片來制作3D模型，比如123D Catch[3]。
2.2 3D打印的優勢
與傳統制造技術相比，3D打印不需事先制模，也不必鑄造原型，大大縮短了產品的設計周期，減少了產品從研發到應用的時間，降低了企業因開模不當可能導致的高成本風險，使得特殊和復雜結構的模型的制作也變得相對簡單，產品也更能凸顯個性化。另外，3D打印是增材制造，使用金屬粉或其他材料，使部件從無到有制造出來，大大減少了原材料和能源的消耗，生產上實行了結構優化。
2.3 3D打印的應用現狀
近年來，3D打印得到了快速發展，幾乎應用于各個領域。在模具加工和機械制造領域，使用3D打印相對快速地進行模具的設計與定制，打印復雜形狀的各種零件，打印具有足夠強度的個性化幾何造型的物件。在航空航天、國防軍工領域，3D打印應用于外形驗證、關鍵零部件的原型制造、直接產品制造等方面。如空客公司從打印飛機小部件開始，逐步發展，計劃在2050年左右打印出整架飛機。生物醫療領域，醫學工作者利用3D打印技術打印出患者的心臟模型，缺損下頜骨模型，患者外傷性腦內血腫顱腦模型等，用于輔助診斷并制定術前手術方案，降低了手術難度，減少了手術時間，為患者帶來了精準化的治療。人工椎體和人體氣管軟骨的打印讓人體器官的3D打印成為可能。3D打印的處方藥產品SPRITAM（左乙拉西坦）片劑可用于各種癲癇疾病的治療。建筑工程領域，3D打印建筑不需使用模板，打印的建筑物重量輕，強度大，時間短，產生的建筑垃圾及建筑粉塵少，且可以循環使用，綠色環保。3D打印在首飾、食品、玩具和日常用品的設計和生產中也有廣泛應用，可以很好地彰顯用戶的個性化特點和需求。3D打印在太陽能電池板和特殊材料的制造方面的應用也有突破。
3 3D打印在教學領域的應用
3D打印在教學方面的探索性活動也已經展開，并應用在數學、航空、電子、設計、機電工程、生物醫學、天文等大部分學科中，取得了良好的教學效果?；?D打印的快速生成能力，使得數字化模型能快速轉化為立體實物，借助立體實物的生成過程及使用可以提高教學效果，增強學生合作、設計、創新等能力。
3.1打印三維教具學具輔助教學
在課程教學中，借助于多媒體教學手段，一些抽象的圖像可以相對直觀的顯示出來，但針對的是群體，形成的是暫時的視覺感受，印象并不是很深刻，也不易理解。借助3D打印，可以把數字化的圖像轉化成實物的教具和學具，每個同學都有機會親手感受，而且還可以親自設計、策劃，無疑對知識點的理解，知識的掌握及應用有很大的促進作用。比如：數學課可以打印出幾何曲面、剖面立體實物；動畫設計可以打印出3D人物，動物角色模型，且可以根據實效及時修改；語文課可以把要講解的地域打印出來，如北京的胡同，同學們可以拿著模型理解胡同的特點，體驗胡同文化，講述胡同的來龍去脈；機械制造課可以根據課程內容打印相關的零件、齒輪、連桿等。
3.2 實習實踐過程中輔助創新設計
職業學校實習實踐教學活動較多，鉗工實習、數控機床實習、電子電工實習、動畫設計、物聯網設計等，都需要借助相應的模型，并設計出一定的模型。借助于3D打印，同學們對需要設計的模型有一個大體的認識，然后經過集體分組的討論、設計、修改等過程，不僅能增加學生的學習興趣，促進學生交互學習，協作學習，且能提高學生的設計水平、思維能力和實踐能力。比如在模具設計實習中，采用項目式教學法，應用3D打印，學生分組設計、分組打印，學生在親眼目睹自己的設計零件打印成型的過程及成品后，學習興趣大增，多次討論修改的過程也大大提升學生的設計水平。在CAD課程實踐環節中，使用3D打印機，可以根據教學需要來設計教學內容，對學生的設計作品3D打印出來進行評比并組裝，不僅使學生熟練掌握設計軟件建模的基本思路和流程，而且對如何從設計作品到具體的實物的生成有一個明確的認識，有利于日后學生進一步的學習和發展。
3.3 就業創業指導
近年來，大學畢業生人數急劇增加，就業壓力增大，國家大力提倡大學生創業，整個社會也興起了一股自主創業的熱潮。對于職業學校的學生來說，有一定的專業知識，有較強的動手操作能力，有創業的熱情與激情。借助于3D打印設備，創業指導老師可以指導學生創辦創意設計3D打印工作室，利用所學的專業知識，設計出相關產品并打印出來進行銷售，同時也可為社會客戶提供DIY服務，收取一定的培訓費和制作費，也可以在校企合作的基礎上為合作企業提供設計和3D打印服務。通過3D打印的上述創業實踐活動，加深學生對專業知識的鞏固、對設計過程的了解，并培養創新創業意識和能力。
3.4 圖書館應用
圖書館引入3D打印服務是圖書館從文獻服務走向創新服務的途徑。國外很多圖書館都開展3D打印服務，國內的綜合圖書館，如上海圖書館、蘇州圖書館也開展3D打印服務，高校中的上海交通大學圖書館也開展3D打印服務，并且通過舉辦3D打印設計大賽積極推廣此項服務，通過比賽普及3D打印知識，讓同學們了解3D打印前沿科技，啟發學生們用創新思維發現問題、智慧解決問題。學校圖書館可以配備一兩臺3D打印機，并在保證健康和安全的基礎上，充分考慮費用、提交步驟、等待和篩選時間等、制定詳細的3D打印制度或政策，并鼓勵學生打印原創作品，以發揮學生的專業特長，激發學生的創造力和想象力。
4 結束語
3D打印正從工業領域，走向各個應用領域。不久的將來，也會像電腦、手機、互聯網一樣進入我們的社會和每個家庭。教育工作者應積極利用這項新技術，促進教學模式和教學活動的創新，更好地提高教學質量和教學效果，提高學生的實踐能力和創新水平。
參考文獻
原本以為打印只可能印在紙張等平面上的，又何來3D打印之說呢?其實，3D打印機跟傳統打印機―樣，是一種連接電腦并把電腦中信息輸出的設備(其工作方式與噴墨打印機也有些許相似)；最大的不同是，3D打印機輸出的是真實的物體模型。因此，人們形象地將其稱為“3D打印”。
3D打印對于普通商務用戶來說用處不大，但在工業設計或3D模型設計等特殊領域都能夠發揮極大的作用。我們知道，一款產品從設計到投產之前會多次修改，而階段性的設計成果通常會被制成模型來確定效果。這時，再好的設計圖紙也不如一個真實的成品模型更有說服力?？上У氖?，傳統的模型制作方法成本高昂、耗時耗力且精度不高，因此快速成型技術成為設計行業的迫切需要。3D打印則是其中極具發展潛力的快速成型技術之一?，F在，讓我們從3D打印的發展說起，逐漸了解這一方興未艾的新技術，并設想它會給我們帶來什么樣的變化吧。
“快速成型”的迅猛發展催生“3D打印”
雖然在多數人看來3D打印還是一個新生事物，其實在二十年前3D打印設想已開始醞釀。
設計領域許多人都知道3D CAD(3D計算機輔助設計)。從70年代誕生到現在，3D CAD經歷了幾十年的發展，已經成為廣大設計人員的有力工具之一和很多設計領域的重要標準。而快速成型(RapidPrototyping，簡稱RP)技術幾乎與3D CAD的發展同步。換言之，前者其實就是后者發展的寫照，因為人們從使用3D CAD的那天起就希望方便地將設計“轉化”為實物。
快速成型技術是一種由CAD數據通過成型設備以材料累加的方式制成實物模型的技術。這一成型過程不再需要傳統的刀具、夾具和機床就可以打造出任意形狀。它可以自動、快速、直接和精確地將計算機中的設計轉化為模型，甚至直接制造零件或模具，從而有效地縮短產品研發周期、提高產品質量并縮減生產成本。
RP在多年的發展中形成了多種流派，如SL(Stereo Lithography，立體光造型)、SLS(Selected Laser Sintering，選擇性激光燒結)、3DP(Three Dimensional Printing，三維打印)及FDM(Fused DepositionModeling，熔融沉積制造)等。前兩種是基于激光或其它光源的成型技術，設備造價和制作模型成本都比較高昂，因此只在一些特殊領域有所應用；而3DP~FDM則是基于原料噴射成型的技術，不需要昂貴的激光器，成本低了不少，因此成為RP行業中“最親民”的技術，近幾年大有普及之勢(由于都有近似噴墨打印機的工作方式，因此人們將它們稱為“3D打印機”)。下面我們就與3D打印機來一個近距離接觸。
好用不貴的3D打印
之前，3D打印離我們還很遙遠，主要是受到以下三個因素影響：
成本太高，這是阻礙3D打印普及的最主要因素
太慢的3D打印速度
較低的打印精度
現在，這樣的局面即將被打破――基于快速成型技術的3D打印有了長足進步，早先只有某些行業用戶用得起的3D打印機越來越多地出現在各種民用領域中。那么，3D打印機到底是如何實現的呢?
3D打印機是這樣工作的
傳統的加工手法與雕塑相似，通常是一整塊材料按照設計去除無用的部分，剩下的才是精華。而3D打印機采用分層加工、疊加成形方式來“造型”，會將設計品分為若干薄層，每次用原材料生成一個薄層，再通過逐層疊加獲得3D實體。從這點來看，它與噴墨打印機工作方法十分類似，3DP是一層層地印，而噴墨打印機是一條直線一條直線地噴，通過若干直線的疊加形成圖像，因此“3D打印機”的稱呼也就顯得十分貼切了口當然原理相仿的3DP與FDM在實現細節上還是存在較大差別，最終導致了產品的性質和用途各不相同。
3DP
提到3DP，幾乎就是美國z Corporation司的代稱。早在1994年，幾個來自MIT(麻省理工學院)的科研和技術專家就發明了3DP技術并申請了專利。1997年，為了將3DP技術推向市場，Z Corporation公司正式成立。從那時起，Z Corporation就一直占據著3D打印機市場的半壁江山。
3DP工藝的原理是先由儲存桶送出一定量的原材料粉末，再用滾筒將粉末在加工平臺上推成薄薄一層，接著打印頭會噴出一種特殊膠水(黏著劑)，依照電腦模型切片后獲得的二維切片形狀黏著粉末并使其迅速固化。每噴完一層，加工平臺就會自動下降―點，按照剛才的順序做幾次循環直到完成。這時只要掃除松散的外層粉末便可得到想要的實體模型。
這種技術的特點是成型速度快，制作成本低。它目前可以達到每小時25mm垂直高度的成型速度，每層厚度為0.089～0.203mm，最高分辨率600dpi。層厚度越薄分辨率越高，實體模型的精細度當然就越高。而且，它能夠使用多種原材料(陶瓷顆粒都可以使用)可成型出具有軟質PVC特性的模型。如果使用彩色原料，它甚至可以加工出24位彩色模型來。Z Corporadon的3D打印機也是目前唯一能夠打印彩色零件的快速成型設備。但3DP工藝制作出來的模型強度不高，主要用于外觀概念模型。
FDM
成立于1990年的美國Stratasys公司率先推出了基于FDM技術的快速成型機，并很快了基于FDM的Dimension系列3D打印機。由于’FDM技術有其得天獨厚的優勢。適合汽車、家電、電動工具、機械加工、精密鑄造及工藝品制作等領域使用，因此Stratasys的FDM快速成型機目前在全球RP市場已占有近半的比例。那么，FDM的優勢何在呢?看完下文你就會對它有一個簡單的認識?；贔DM的3D打印機是這樣工作的
CAD生成的模型數據先導入3D打印機的控制軟件，再經其處理自動生成支撐材料和加熱噴頭運動路徑。這時，加熱噴頭會在計算機的控制下根據產品零件的截面輪廓信息作平面運動，而熱塑性絲狀材料由供絲機構送至加熱噴頭，并在噴頭中加熱和熔化成半液態后擠壓出來涂覆在相應工作平臺上。待到快速冷卻后平臺上就會形成一層約0.1mm厚的薄片輪廓。這僅僅是完成了一層截面成型，接著工作臺會下降一定高度再進行下一層的熔覆，通過周而復始地多層堆迭來形成三維實體。
這樣工作是不是看起來很慢?好在Stratasys公司的FDM打印機可以采用兩個噴頭同時造型，所以制作速度得到了大大提高。而且FDM工藝完成的模型“很干凈”――不會有產生毒氣和化學污染的危險，使它可以安全地運用于辦公環境。
FDM可以采用ABS(由丙烯腈、丁二 烯和苯乙烯三種化學單體合成)或PC(聚碳酸酯)等材料進行制作。目前，FDM工藝在汽車、機械制造等行業中應用最為廣泛，其主要原因在于FDM是唯一運用工程材料快速成型的模型工藝。
主流3D打印機
在目前的3 D打印機行業中，ZCorporation和Stratasys兩家公司的產品占有絕大多數市場份額。
Z corporation的產品主要有ZPrinter310 Plus、ZPrinter 450和SpectrumZ510三種。除第一款為黑白打印機以外，其它兩款都具有彩色打印功能。而且Z Corporation的3D打印機能使用多種原材料，無需支撐結構，但需要做浸洗等后期處理。
Dimension系列3D打印機是美國STRTASY公司的產品，分別是BST768、BST1200、SST768、SST1200以及Hite(Elite為該系列最新機型，精度最高，可以實現0.127mm層厚)。其中BST采用了剝離式技術，即手動剝離成型后的支撐材料；而SST和Elite為水溶式技術，即模型上的支撐材料可用專門的溶液溶解掉，非常適合成型復雜模型。五款機型除了成型精度、成型尺寸圾支撐材料去除方式不同，其它性能基本相同。
3D打印在中國
我國XCRP技術也同樣有十分強烈的需求。自90年代初國內就有多所高校開始自主知識產權的RP技術研發。清華大學主要研究RP方面的現代成型學理論、SSM分層實體制造、FDM工藝，并開展了基于SL工藝金屬模具的研究；華中科技大學研究LOM(分層實體制造)工藝，推出了HRP系列成型機和成型材料，西安交通大學開發出LPS和CPS系列的光固化成型系統及相應樹脂，CPS系統采用紫外燈為光源，成型精度0.2mm。
但是相比RP技術領先的美國、日本等國家，國內還沒有一款達到國際水平的3D打印機推向市場，只有部分有實力的企業和科研院到專業的RP或3D打印服務商那里租用3D打印機或者訂制模型。國內RP技術在研究隊伍、資金投入和普及范圍等多方面還有很長的路要走。比較而言，港臺地區RP技術應用更為廣泛。港臺地區相比內地RP技術起步較早――很多高校、企業都有自己的3D打印設備。只不過，港臺地區RP技術的重點是應用與推廣而并非自主研發。
3D打印的將來：另一場制造業革命?
現在我們已經發現，要想3D打印全面普及，成本、打印精度、速度和原材料的多樣性等等都是現在的3D打印機必須不斷完善的項目。
第一，成本方面，在不久的將來3D打印機的價格會有大幅下降。一些較小規模的3D打印機制造商已經開始推出―萬美元以下的3D打印機，例如Desktop Factory的4995美元打印機。還有一些愛好者從2006年開始也在研制“開源”的3D打印機。他們的目的是希望大家都來參與改良3D打印機，并最終促成低價3D打印機的誕生和普及。第二，開發更為多樣的3D打印材料。如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質材料及其他方法難以制作的復合材料等。當然還有金屬材料，直接金屬成型技術將會成為今后研究與應用的又一個熱點。第三，提高3D打印的速度和效率。開拓并行、多材料制造的工藝方法，以便能夠直接面向產品制造。改善3D打印系統的可靠性、生產率和制作大件能力，尤其是提高成型件的精度、表面質量、力學和物理性能。除此之外，還有許多新的成型方法與工藝會在未來應用于3D打印機中。
在未來，3D打印機有可能走進千家萬戶。有了它，你可以做許多現在看起來匪夷所思的事情，因為從某種角度來說，許多你想到的東西都能直接打印得到。
3D打印機將使工業設計人員可以隨時制作設計品的高度仿真模型，交給生產部門或用戶，然后根據反饋意見進行進一步修改。家居裝飾公司可以根據設計圖紙呈現數個逼真、縮小的新家模型供你挑選。整形醫師采用特殊材料訂制整形所用的不同形狀的人造骨骼。這一切用3D打印機只需要很短時間就能完成。
【關鍵詞】3D打印技術 原理 發展
近來，3D打印技術在發達國家興起，前不久在網上流傳的3D打印手槍，引來許多網友圍觀。3D打印現在已不再只是概念產物，全球已有不少公司推出了個人3D打印機，它已在平常生活中開始普及。3D打印技術將與其他數字化生產模式一起，推動第三次工業革命的實現。傳統制造技術是“減材制造技術”，3D打印則是“增材制造技術”，它具有制造成本低、生產周期短等明顯優勢。
一、3D打印技術簡介
3D打印技術是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，與傳統的去除材料加工技術不同，因此又稱為添加制造。作為一種綜合性應用技術，3D打印技術綜合了數字建模技術、機電控制技術、信息技術、材料科學與化學等諸多方面的前沿技術知識，具有很高的科技含量。3D打印機是3D打印的核心裝備。它是集機械、控制及計算機技術等為一體的復雜機電一體化系統，主要由高精度機械系統、數控系統、噴射系統和成型環境等子系統組成。此外，新型打印材料、打印工藝、設計與控制軟件等也是3D打印技術體系的重要組成部分。
目前，3D打印技術主要應用于產品原型、模具制造，以及藝術創作、珠寶制作等領域，替代這些領域傳統依賴的精細加工工藝。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外，在生物工程與醫學、建筑、服裝等領域，3D打印技術的引入也為創新開拓了廣闊的空間。
二、3D打印技術所依托的關鍵技術
3D打印技術需要依托多個學科領域的尖端技術，主要包括以下方面：信息技術，即要有先進的設計軟件及數字化工具，輔助設計人員制作出產品的三維數字模型，并根據模型自動分析出打印的工序，自動控制打印器材的走向；精密機械，即3D打印技術以“每層的疊加”為加工方式，產品的生產要求高精度，必須對打印設備的精準程度、穩定性有較高的要求；材料科學，即用于3D打印的原材料較為特殊，必須能夠液化、粉末化、絲化，在打印完成后又能重新結合起來，并具有合格的物理、化學性質。
三、我國3D打印技術發展現狀
近年來，我國積極探索3D打印技術的研發，初步取得成效。自20世紀90年代初以來，清華大學、西安交通大學、華中科技大學、華南理工大學、北京航空航天大學、西北工業大學等高校，在3D打印設備制造技術、3D打印材料技術、3D設計與成型軟件開發、3D打印工業應用研究等方面，開展了積極的探索，已用部分技術處于世界先進水平。其中，激光直接加工金屬技術發展較快，已基本滿足特種零部件的機械性能要求，有望率先應用于航天、航空裝備制造；生物細胞3D打印技術取得顯著進展，已可以制造立體的模擬生物組織，為我國生物、醫學領域尖端科學研究提供了關鍵的技術支撐。
在家用電器、汽車配件、通信技術、航天、軍工等領域，3D打印技術被越來越多應用到產品研發和生產中。在醫療領域，國內高水平的醫院使用3D打印技術，為患者提供定制的牙齒和骨骼替代物以及具有仿生性能的體內植入物。在教育領域，我國有很多高校購買了3D打印設備，開展多個學科的教育和研究工作。目前，中國已成為美國、日本、德國之后的3D打印設備擁有國。
四、3D打印技術發展前景
近年來，3D打印技術持續發展，成本的大幅降低使其已經從研發的小眾空間向主流市場進軍，發展勢頭不可阻擋，已經成為社會廣泛關注、民用市場迅速崛起的新領域。3D打印制作的模型、禮品、紀念品乃至工藝品的應用，極大吸引了社會關注和投入，發展加速，市場開始呈現量與質的雙飛躍。據預測，2020年3D打印成品將占產品生產總量的50%。
隨著3D打印技術的不斷突破，新材料的日益改善，3D打印的速度、尺寸在不斷提高，其技術在不斷優化，應用領域在不斷擴展，特別是圖形藝術領域的潛力，三維的概念模型能更好地傳達制作者的想法或解決方案，一張圖可以勝過幾百甚至上千個文字的描述。專業人士堅信個性化或定制化的3D打印可以將一個所想象的三維模型即時擺在眼前，能夠快速改進產品，增長幅度將超過想象，將會改變社會各種應用的未來。
3D打印技術將淘汰傳統生產線，縮短制作周期，大大減少生產廢料，所需原材料用量將減少到原來的幾分之一。3D打印不僅節約成本，提高制作精度，也將彌補傳統制造的不足，并將在民用市場迅速崛起，從而開啟制造業的新紀元，為印刷工業帶來新的機遇。
五、結語
隨著3D打印技術的日趨成熟和3D打印材料的擴充，我們相信3D打印將會帶給我們更多的驚喜和沖擊，3D產品將會在我們的生活中觸手可及。
參考文獻：
[1]劉欣靈.3D打印機及其工作原理[J].網絡與信息，2012，（2）.
[2]王燦才.3D打印的發展現狀分析[J].絲網印刷，2012，（9）.
[3]古麗萍.蓄勢待發的3D打印機及其發展[J].數碼印刷，2011.
一、3D打印的簡介
（一）3D打印的定義
3D打印技術，學術上又稱“添加制造”（additve manufacturing）技術，也稱為增材制造或增量制造。3D打印技術是以計算機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黏結，最終疊加成型，制造出實體產品的制造方法[1]。這種數字化制造模式不需要復雜的工藝，不需要龐大的機床，也不需要眾多的人力，直接由數字化文件生成任何形狀的零件，使生產制造得以向更廣的生產人群范圍延伸。
（二）3D打印的過程
對于大多數人來說，提到“打印”，首先想到的是能打印文稿或照片等平面內容的普通打印機，事實上傳統的噴墨打印機和某些工藝類型的3D打印在技術上確實比較接近。3D打印使用特制的設備將材料一層層地噴涂或熔結到三維空間中，最后形成所需的實體，所用設備即3D打印機。一般來說，通過3D打印獲得實體需要經歷建模、分層、打印和后期處理四個主要階段。
1.三維建模
三維模型通常有兩種途徑獲取，一是通過3D掃描儀獲取對象的三維數據，并且以數字化方式生成三維模型；二是使用三維建模軟件從零開始建立三維數字化模型。
2.分層切割
由于描述方式的差異，3D打印機并不能直接操作3D模型。當3D模型輸入電腦中后，需要通過打印機配備的專業軟件進一步處理，即將模型切分為一層層薄片，每個薄片的厚度由噴涂材料的屬性和打印機的精度決定。
3.打印噴涂
由打印機將打印耗材逐層噴涂或熔結到三維空間中，根據工作原理的不同，有多種實現方法。常見的有光固化方法（SLA）、熔融沉積制造（FDM）、選擇性激光燒結法（SLS）等。
4.后期處理
模型打印完成后一般都會有毛刺或粗糙的截面。這時需要對模型進行后期加工，如固化處理、剝離、修整、上色等，才能最終完成所需要的模型的制造。
（三）3D打印的特點
數字制造：借助CAD等軟件將產品結構數字化，驅動機器設備加工制造成器件；數字化文件還可借助網絡進行傳遞，實現異地分散化制造的生產模式。
降維制造：把三維結構的物體先分解成二維層狀結構，逐層累加形成三維物品。因此，原理上3D打印技術可以制造出任何復雜的結構，而且制造過程更柔性化。
堆積制造：采用分層制造的堆積方式對實現非勻致材料、功能梯度的器件更具優勢。
直接制造：任何高性能難成型的部件均可通過打印方式一次性直接制造出來，不需要通過組裝拼接等過程實現。
快速制造：3D打印制造工藝流程短、全自動、可實現現場制造，因此，制造更快速、更高效。
綠色制造：3D打印技術是增材制造技術，與傳統減材制造相比具有較高的材料利用率，同時可以采用復雜的結構減少材料使用量，降低能源消耗，從而實現制造的綠色可持續發展。
二、3D打印常見成型工藝
現在常見的3D打印工藝有SLS、SLA、FDM。
（一）SLS（Selective Laser Sintering，選擇性激光燒結）
選擇性激光燒結是采用激光有選擇地分層燒結固體粉末，并使燒結成型的固化層一層層疊加生成所需形狀的零件。工藝原理（見圖1）。該工藝通常采用金屬、石蠟、陶瓷粉末等作為成型材料。成型件強度高、無須設計支撐結構，但是成型后的工件表面比較粗糙，后期處理工藝比較復雜。
（二）SLA（Stereo lithography Appearance 立體光固化成型法）
立體光固化成型法是最早商用的3D打印技術，它采用的成型材料是液態光敏樹脂，當特定波長與強度的激光照射到液態材料表面時，光敏樹脂則會凝固為固體。激光由點到線再由線到面的依次掃描就形成一層面的成型作業，然后工作臺升降一個層片的高度，在成型下一個層面，通過這種方式制造三維實體（見圖2）
光固化成型法技術成熟度高、成型速度較快、表面精度較高，但是系統造價昂貴，成型件強度較低，所以還無法大范圍使用。
（三）FDM（Fused Deposition Modeling，熔融沉積制造）
熔融沉積制造是采用低熔點的絲狀材料作為成型材料，通過熱噴嘴把熔融的材料涂覆在工作臺上，噴頭作X-Y平面運動，工作臺做Z向運動，然后逐層疊加成型（見圖3）。這種成型工藝雖然需要設計輔助支撐結構，但是因為不需要復雜的能量束，使用維護簡單，成本低，同時耗材種類相對豐富，所以該工藝使用較廣泛，目前FDM系統在全球已安裝快速成型系統中的份額大約為30%。
當然還有其他3D打印成型工藝，例如，分層實體制造（Laminated Object Manufactuing，LOM）、電子束選區熔化（Electron Beam Melting，EBM）、激光選區熔化（Selective Laser Melting，SLM）。每種技術都有各自的優缺點，應根據使用場景、材料、成本等因素選擇合適的成型工藝。
三、3D打印的應用及其意義
【關鍵詞】虛擬網絡技術；3D打印包裝；技術發展
1基于虛擬網絡技術的3D打印包裝技術概述
傳統的網絡技術是基于IP來進行的，長時間發展環境下，對于網絡技術的發展有了全新的理念，虛擬網絡技術逐漸進入到人們的視野中。虛擬網絡與寬帶網絡不通，能夠在現場構建出全面的結構體系，并不單純是基于IP基礎上來進行信息傳遞共享的，這樣在信息傳遞效率上會有明顯的提升，并且在進行網絡技術開發利用時也擁有了更廣闊的前景，在此基礎上所進行的3D打印包裝技術實現得到了全面突破，可以在短時間內達到理想化的技術應用效果，應用于精密行業的設計制造中，能夠將打印制造的原料全部投入到使用中，這樣就不會影響到使用功能的實現，并且所打印的產品也從平面逐漸向立體化過度，在各行業的設計中最常使用到這種技術。在打印前產品是虛擬的，需要通過計算機軟件來進行構建，這一點與虛擬網絡更加符合，基于網絡虛擬技術基礎上所進行的3D打印包裝，設計理念所受到的約束更小，對于常見的技術性問題，在設計期間會通過理念完善來解決，最終所應用的技術也能快速實現功能。
2基于網絡虛擬技術中3D打印包裝技術的實用化能力
將網絡虛擬技術與3D網絡技術相互結合，最終所形成的技術方法中，能夠將網絡虛擬的先進性充分引入其中。該項技術是以傳統的打印技術為原型來進行的，在此基礎上可能會遇到不同程度的打印問題，但通過技術性方法也都能夠得到更好的解決。原有的3D打印技術中，僅限于塑料材料，并且打印的速度、成本也都不夠理想化，經過一段時間的應用與發展，技術得到了更好的改進，在打印原料種類上有明顯的增多，除模型之外，還可以打印出所需要的精細零件，將其應用在設備的制造中。對金屬材料也能夠進行塑性，將所要打印的模具模型以程序代碼形式輸入到計算機中，打印時連接虛擬網絡來進行，這樣打印可以完全按照輸入的參數代碼來進行，在規格上不會出現誤差，與傳統的塑料材料相比較，應用金屬材料后，打印的效果有明顯提升，金屬的塑性效果更加理想，不容易受到外界環境因素影響而發生形變，在此基礎上所進行的打印設計，涉及到精密的零件應用這種打印技術也能保障結構完整性不受到破壞。甚至可以將粉末材料經過融化快速塑性，這一點是傳統打印技術所不能比較的。3D打印技術在醫療方面的應用，通過這種打印技術，能夠將細小的芯片植入到人體皮膚內，并對人體的骨骼、皮膚進行小面積重造，基于網絡虛擬技術基礎上所進行的3D打印包裝技術應用，在個別精細領域中正處于研究階段，在醫療方面也有嘗試的經驗，對于常見的技術性問題，在網絡虛擬化技術中，可以將設計理念轉化為具體的模型，這樣所進行的優化處理才更具有針對性。3D打印需要做到根據實際需求來進行現場調節，優化所打印的產品，確保產品在安裝使用時強度以及規格能夠與原有的環境保持一致，更好的融合。最后是在軍事領域上的應用，武器從設計到制造會經歷很長一段時間，但現階段軍事行業的發展對產品更新換代時間要求也在逐漸提升，應用3D打印包裝技術，與傳統制造方法相比較能夠節省三分之二的時間，并且制造的形式是從整體化來進行的，不需要復雜的拼裝過程，可以直接將武器制造出來，在網絡虛擬技術中進行設計，可以對武器的使用情況進行模擬，設計人員觀察模擬過程并對結構進行更深入的優化，這種優勢是傳統技術中所不能達到的。
3基于網絡虛擬技術的3D打印包裝技術發展前景
雖然在多個領域中都已經應用到了3D打印技術，但技術優化過程中，所體現出的矛盾性問題仍然需要進一步解決。通過上文論述可以了解到，3D打印包裝技術主要應用在高端領域中，并且使用的成本也相對比較大，在民用領域中很少涉及到，這也成為技術未來發展中主要突破的內容。未來的發展優化中，必然會以提升使用效率、降低使用成本為發展理念，使3D打印包裝技術能夠真正的融合到人們日常生活中，增強技術應用的服務性。個性化醫療定制或人體器官復制將不再是普通老百姓難以享受到的“特權”，醫療效率更高，許多現在難以攻克的難題，未來將不再困擾患者。
參考文獻
[1]孫文德,匡慧珍,楊志誠，王力武.杭州3D打印技術產業發展現狀及發展路徑建議[J].現代城市,2015(03).
關鍵詞：3D打印技術 簡介 工作原理 優勢 展望
3D打印技術以前主要用來制造一些比較小型的東西。時至今日，一些大型制造商已經開始準備將其用來制造更大的物件。一些3D打印設備的制造商認為，隨著這種技術的成熟，將來一些汽車零部件的庫存只需要保留電子文檔，而無需制造出來存在倉庫。一旦有需要，直接打印即可。
一、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，與傳統的去除材料加工技術不同，因此又稱為添加制造（AM，Additive Manufacturing）。作為一種綜合性應用技術，3D打印綜合了數字建模技術、機電控制技術、信息技術、材料科學與化學等諸多方面的前沿技術知識，具有很高的科技含量。3D打印機是3D打印的核心裝備。它是集機械、控制及計算機技術等為一體的復雜機電一體化系統，主要由高精度機械系統、數控系統、噴射系統和成型環境等子系統組成。此外，新型打印材料、打印工藝、設計與控制軟件等也是3D打印技術體系的重要組成部分。
目前，3D打印技術主要被應用于產品原型、模具制造以及藝術創作、珠寶制作等領域，替代這些領域傳統依賴的精細加工工藝。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外，在生物工程與醫學、建筑、服裝等領域，3D打印技術的引入也為創新開拓了廣闊的空間。如2010年澳大利亞Invetech公司和美國Organovo公司合作，嘗試以活體細胞為“墨水”打印人體的組織和器官，是醫學領域具有重大意義的創新。
二、3D打印機的工作原理
3D打印機的工作原理其實很簡單，通俗地說，首先在電腦上設計一個完整的三維立體模型（也成為計算機輔設計），然后把膠體或粉末等“打印材料”裝入打印機，再將打印機與電腦相連接，就可以通過電腦控制把“打印材料”和三維立體模型一層層地疊加，最終把計算機上的藍圖變成實物。這種通過連續的物理層創建出三維對象的3D打印技術是疊加式制造工序的一種形式，與傳統的疊加式制造工序相比，其具有速度快、價格便宜等優點。
在Windows網絡或工作站上運行的打印設備軟件可以讀取大部分的3D文件格式計算機輔助設計繪圖數據。
這種軟件的作用就是將數據傳輸至3D打印設備，從而控制印刷頭的移動與材料輸出。在3D打印設備工作時，塑性模型材料細絲與可溶性支撐材料將被加熱至半液體狀態，然后通過擠壓頭輸出，精確地沉積成極其細微的分層。分層的厚度范圍在0.005英寸至0.013英寸（即0.127毫米至0.33毫米），具體數值取決于打印設備性能。
印刷頭只沿水平方向或垂直方向移動，模型與支撐材料將自低而上地構造，壓盤根據實際情況上下移動。在構造模型時，有了支撐材料（圖中褐色部分物件）的承托，模型的懸掛部分能夠順利完成材料沉積，此外，支撐材料還有助于構造結構復雜的模型，如嵌套結構，以及具有移動部件的多重組件。打印工作完成后，可以將模型置于水中，支撐材料將會自行溶解，如果需要，還可以為模型涂上顏料，或者進行其它處理。
三、使用3D打印技術，加快設計周期
一項產品停留在設計周期的時間越長，推向市場的時間也會越漫長，這意味著企業的潛在利潤將會越來越少。某項調查表明，產品的上市時間是受訪者最關心的日常問題。受訪者同樣表示，在17%的產品中，產品原型制作消耗相當長的時間，是縮短上市時間的最大障礙。
業界普遍認為產品應該更加快速地推向市場。隨著縮短上市時間的重要性越來越大，在設計的概念階段，企業不得不縮減決策時間，同時又必須確保所作決定的準確性。這些決定會影響大部分的成本因素，如材料選擇、制造技術以及設計壽命。通過快速制作產品模型進行測試，加快設計迭代速度，3D打印技術可以優化設計流程，為企業最大化潛在利潤。
例如為專業領域生產噴漆和紋理設備的Graco公司，該公司的工程師使用一臺3D打印設備去測試各種噴漆槍和噴管組合，設計出最合理的噴流形式和試驗出最精確的噴射量，而生產出的新型噴射紋理槍是由3D打印設備制作的ABS塑料功能原型。3D打印技術可以幫助減少產品開發時間，Graco公司估計減少的最大幅度可達75%。從一個絕妙的創意，到一項成功的產品，中間充滿著重重困難。GregStevens和James Burley在他們經常被引用的新產品開發分析報告《3000個原始創意=1次商業成功》中指出，除了3000個原始創意，一項成功的創新還需要125個小規模計劃，4項大型開發和 1.7個產品。在評估創意是否值得投放開發資源時，3D打印技術能夠助企業一臂之力，縮短傳統評估所需要用的時間，提高效率。
四、3D打印技術未來發展的主要趨勢
隨著智能制造的進一步發展成熟，新的信息技術、控制技術、材料技術等不斷被廣泛應用到制造領域，3D打印技術也將被推向更高的層面。未來，3D打印技術的發展將體現出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趨勢。
提升3D打印的速度、效率和精度，開拓并行打印、連續打印、大件打印、多材料打印的工藝方法，提高成品的表面質量、力學和物理性能，以實現直接面向產品的制造；開發更為多樣的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質材料及復合材料等，特別是金屬材料直接成型技術有可能成為今后研究與應用的又一個熱點；3D打印機的體積小型化、桌面化，成本更低廉，操作更簡便，更加適應分布化生產、設計與制造一體化的需求以及家庭日常應用的需求；軟件集成化，實現CAD/CAPP/RP的一體化，使設計軟件和生產控制軟件能夠無縫對接，實現設計者直接聯網控制的遠程在線制造；拓展3D打印技術在生物醫學、建筑、車輛、服裝等更多行業領域的創造性應用。
3D打印技術提供了一種極具成本效益的方式去完成多次設計迭代，在關鍵的開發過程初始階段，獲取產品設計的即時反饋信息。對于產品設計幾乎即時的修改，不僅有助于降低成本，而且能夠加快產品上市時間。對于在設計流程中采用3D打印技術的企業來說，無疑增加了明顯的競爭優勢。
隨著價格的下降，3D打印設備市場將會進一步擴大，尤其是在中小型企業和學校方面。3D打印設備耐用，打印快捷、準確，成本低廉等好處可以幫助企業縮短產品上市周期，增強企業競爭力。
參考文獻：
[1]Gartner Inc，上海市科學學研究所.新興技術的炒作周期曲線[R]2011.
[2]古麗萍.蓄勢待發的3D打印機及其發展[J].數碼印刷，2011，（10）.
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。
