3d打印技術(shù)與運(yùn)用精選(九篇)

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第1篇：3d打印技術(shù)與運(yùn)用范文

關(guān)鍵詞：3d打印 快速成型 工作原理 發(fā)展展望

中圖分類號(hào)：TP391.73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）01（c）-0001-03

3D打印（Three Dimensional Printing，3DP），是根據(jù)數(shù)字模型，運(yùn)用塑料、金屬等粉末狀的可粘合材料，通過逐層構(gòu)造的方法來生成實(shí)體物品的一種成形技術(shù)。目前，3D打印被普遍關(guān)注，隨著大部分組織和個(gè)人對(duì)其的大力推進(jìn)， 3D打印技術(shù)在科學(xué)研究、航空航天、醫(yī)療等許多重要領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并對(duì)上述行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了極其顯著的影響（見圖1）。[1]因此對(duì)3D打印的調(diào)研工作非常具有價(jià)值和時(shí)效性。

1 3D打印技術(shù)的分類及原理

1.1 3D打印技g的分類

3D打印技術(shù)從20世紀(jì)90年展到現(xiàn)在，已發(fā)展出多個(gè)分支，為了更直觀清楚并全面地表現(xiàn)3D打印技術(shù)的類別，故列出表1供讀者查閱。

1.2 FDM技術(shù)的原理

鑒于調(diào)研的時(shí)間和條件限制，該文在此只介紹熔融沉積型技術(shù)（FDM）的原理，此技術(shù)是該文在創(chuàng)新項(xiàng)目中主要依托的技術(shù)，也是近年來世界上使用最多，得到應(yīng)用最為普遍的3D打印技術(shù)，在3D打印中具有代表性。對(duì)FDM技術(shù)的開發(fā)開始于20世紀(jì)90年代，同時(shí)期電腦電子控制模塊也發(fā)展迅猛，對(duì)信息技術(shù)的依托使得3D打印的產(chǎn)品在制造精度和速度上得到了顯著提升，再加上塑料材料的便宜易得，使得FDM技術(shù)力壓群雄，在所有3D打印技術(shù)中發(fā)展最為迅速。該技術(shù)通俗地說類似于“搭積木”，其使用的硬件包括：送絲機(jī)構(gòu)、熱熔噴頭、動(dòng)作控制機(jī)構(gòu)、成型室、工作平臺(tái)。FDM工作原理是將絲狀的塑料材料，通過送絲機(jī)構(gòu)擠進(jìn)已提前加熱的噴嘴中，材料在噴嘴中融化，從而具有流動(dòng)性以供打印。動(dòng)作控制裝置根據(jù)數(shù)字建模將噴頭送至指定位置，噴頭將熔融的塑料材料擠出凝固，此時(shí)動(dòng)作控制系統(tǒng)根據(jù)先前設(shè)定好的路徑在二維平面上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)一層制作完成后，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)上升一層，繼續(xù)按上述構(gòu)造平面，最后層層堆積形成了最終的產(chǎn)品。其系統(tǒng)組成和工作原理如圖2所示[5]。

2 3D打印技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)前3D打印技術(shù)應(yīng)用很是普遍，限于調(diào)研的時(shí)間限制，該文僅以FDM技術(shù)和EBSM技術(shù)為例介紹3D打印技術(shù)當(dāng)前的應(yīng)用。FDM技術(shù)以塑料、樹脂為原料，是目前為止所使用的3D打印技術(shù)中最為普及的。EBSM技術(shù)是目前主流的以金屬為原料的3D打印技術(shù)。以這兩種技術(shù)為例能夠充分體現(xiàn)目前3D打印技術(shù)所獲得的應(yīng)用。（如圖3）

2.1 FDM技術(shù)的應(yīng)用

FDM技術(shù)作為研發(fā)時(shí)間最長、應(yīng)用最為普遍、最為成熟的3D打印技術(shù)之一，在多個(gè)領(lǐng)域均得到很好的使用。在工業(yè)上，F(xiàn)DM技術(shù)使數(shù)字模型快速轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)體模型的設(shè)想變成了現(xiàn)實(shí)，相對(duì)于以零件切割、焊接技術(shù)為主的傳統(tǒng)加工方法。FDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)擁有復(fù)雜曲面、加工難度大的小型零件的快速精確制造，并且不需提前制造模具等輔助工具，使得生產(chǎn)成本顯著下降。在醫(yī)學(xué)上，利用FDM技術(shù)，能夠打印出一些組織與器官模型，為醫(yī)生進(jìn)一步了解患者病情、制定醫(yī)療方案提供便利。甚至可以直接打印出人的骨骼和器官，拯救無數(shù)人的生命；在食品加工行業(yè)，3D打印巨頭3D Systems公司與好時(shí)合作，正在全力研發(fā)可用于制造食品的3D打印機(jī)，將適合3D打印的巧克力等食材融化后，制造出個(gè)性化的食品。

2.2 EBSM技術(shù)的應(yīng)用

電子束選區(qū)熔化技術(shù)（EBSM）采用高能電子束作為加工熱源，掃描成形可以通過操縱磁偏轉(zhuǎn)線圈進(jìn)行，且電子束具有的真空環(huán)境，還可以避免金屬粉末在液相燒結(jié)或熔化過程中被氧化。近年來，世界上主要的大國都在加緊對(duì)EBSM技術(shù)的研發(fā)。目前看來，在醫(yī)學(xué)方面的研究已接近成熟，而在航空航天等領(lǐng)域的研究也在有條不紊地進(jìn)行著。美國波音機(jī)器人工廠及NASA Marshall 空間飛行器中心的研究方向，是飛行器及火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)制造以及月球或空間站環(huán)境下的金屬直接成形制造。（如圖4）

3 3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)從20世紀(jì)90年代開始研發(fā)至今，已經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展與創(chuàng)新，目前技術(shù)較先前已有了飛躍式的發(fā)展，技術(shù)近乎成熟，最新的科研成果表明，現(xiàn)在的3D打印技術(shù)已能夠在10 μm厚度的平面上打印超過600 dpi的物體，并可實(shí)現(xiàn)24位色彩的彩色打印。

就當(dāng)前而言，在快速成型設(shè)備行業(yè)中，有代表性的設(shè)計(jì)制造商有美國的3D Systems、Stratasys以及英國的wiiboox、Reprap等。

3D Systems公司作為目前國際上最大的3D打印開發(fā)公司，在快速成型設(shè)備領(lǐng)域有著主導(dǎo)地位。目前，3D systems公司已制造出可實(shí)現(xiàn)600萬彩表現(xiàn)的全彩3D打印機(jī)。

4 3D打印技術(shù)當(dāng)前所遇到的攔阻

雖然經(jīng)歷了幾十年的創(chuàng)新探索并且如今在各個(gè)領(lǐng)域得到普遍的應(yīng)用，但3D打印技術(shù)仍然有許多缺陷有待解決，如支撐材料消耗量巨大、系統(tǒng)精度低、制造過程冗長以及支持的打印材料的局限性等。

缺陷一：支撐材料消耗量大，目前的3D打印不可避免地要使用支撐材料，不然模型是無法成型的，但當(dāng)需要制作一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、表面不平整的物體時(shí)，3D打印機(jī)往往需要使用大量的支撐材料，使得制作成本大大提高，并且降低了制作效率。對(duì)此，該文建議可引入五軸加工技術(shù)，使得打印機(jī)可以不局限在一個(gè)平面里進(jìn)行打印，并綜合運(yùn)用車銑技術(shù)，使得支撐材料的使用量降低并在一定程度上加快3D打印的速度。

缺陷二：打印材料限制性較大。當(dāng)前3D打印可使用的材料存在許多限制。而能夠用于打印的材料也有一定的缺陷，如FDM技術(shù)所用的塑料、樹脂等材料易受潮，這將使材料在打印時(shí)無法完全熔融，并造成熱熔噴頭的堵塞，對(duì)物體的最終成型產(chǎn)生十分不利的影響。塑料在熔融到凝固的過程中，由于其擁有收縮性的特性，可能會(huì)導(dǎo)致在打印中物體的變形，導(dǎo)致加工精度下降，材料浪費(fèi)，該文在此提出的改進(jìn)辦法主要是選用收縮率低的材料、采用恒溫艙等。

5 3D打印技術(shù)的展望――無支撐化3D打印技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

3D打印技術(shù)發(fā)展至今，一直繞不開的一個(gè)話題便是支撐材料，支撐材料使得3D打印物體的種類和樣式得到了巨大的擴(kuò)展，但同時(shí)也帶來了使用成本的提升，如果可以實(shí)現(xiàn)無支撐化的3D打印，實(shí)現(xiàn)打印的零耗損，3D打印的材料和時(shí)間成本將大大降低。該文在此介紹兩種可能實(shí)現(xiàn)無支撐的3D打印技術(shù)。

5.1 懸浮3D打印技術(shù)

這是一項(xiàng)波音公司提出并主導(dǎo)的項(xiàng)目，該技術(shù)主要的目的是利用磁懸浮技術(shù)使得被打印物體可以懸浮于空中，若這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，那么在3D打印^程中物體將可以一直保持自己的結(jié)構(gòu)而不變形。并且噴頭可以從任意角度對(duì)物體進(jìn)行打印。當(dāng)前這項(xiàng)技術(shù)還處于理論層面，并沒有得到實(shí)際應(yīng)用，但是這項(xiàng)技術(shù)一旦成功，必將使3D打印乃至整個(gè)快速成型行業(yè)得到質(zhì)的飛躍。

5.2 HSS技術(shù)

高速激光燒結(jié)技術(shù)（High Speed Sintering，HSS）是目前謝菲爾德大學(xué)增材制造研究中心（The Centre for Advanced Additive Manufacturing （AdAM） at The University of Sheffield）重點(diǎn)研究的項(xiàng)目，并且已取得了一定的進(jìn)展。把熔融的粉末狀金屬在低溫?zé)Y(jié)成打印物體，從而擺脫3D打印對(duì)支撐材料的依賴。HSS技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要基于低共熔合金，這種合金由于熔點(diǎn)的差別，會(huì)在一個(gè)較低的溫度便急速冷卻凝固，在這個(gè)速度下，無論是擁有多么復(fù)雜曲面的幾何物體，都可以在沒有支撐結(jié)構(gòu)的情況下成形，從而實(shí)現(xiàn)無支撐打印。

6 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目――3D打印平臺(tái)的制作與改進(jìn)

6.1 研究目的

3D打印是根據(jù)數(shù)字模型，運(yùn)用塑料、金屬等粉末狀的可粘合材料，通過逐層構(gòu)造的方法來生成實(shí)體物品的一種技術(shù)。目前，3D打印技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都有著普遍的運(yùn)用，該小組希望通過細(xì)致并深入的調(diào)研，全面了解3D打印技術(shù)，并制造出有實(shí)用性的3D打印機(jī)。

6.2 項(xiàng)目簡介

該小組通過查閱國內(nèi)外多種期刊文獻(xiàn)，并通過實(shí)際使用3D打印機(jī)，觀察其打印過程，對(duì)3D打印技術(shù)的原理、現(xiàn)狀及今后的發(fā)展趨勢(shì)都有了一定的了解并產(chǎn)生了自己對(duì)此技術(shù)的見解。并基于前期深入的調(diào)查研究和Reprap公司的開源3D打印機(jī)Prusa I3，自行制造出可用的、穩(wěn)定的3D打印平臺(tái)。

6.3 預(yù)期效果

基于前期深入的調(diào)查研究，該小組將會(huì)基于Reprap公司的開源3D打印機(jī)Prusa I3，自行制造出可用的、穩(wěn)定的3D打印平臺(tái)。制作材料主要包括金屬、亞克力板、電路板及用3D打印技術(shù)制作出的零件，硬件構(gòu)建完成后，經(jīng)過一系列的軟件調(diào)試和精度調(diào)控后，做成可以制作合乎要求的3D打印成品的3D打印平臺(tái)。（如圖5）

6.4 項(xiàng)目特色與創(chuàng)新體現(xiàn)

（1）3D打印技術(shù)作為一種簡單快捷的快速成型技術(shù)，目前已在多個(gè)領(lǐng)域得到了普遍應(yīng)用，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和深入研究價(jià)值。

（2）該組將自行制造出完全可用，精度合乎要求的3D打印平臺(tái)。

（3）3D打印機(jī)的部分硬件由3D打印技術(shù)制造完成，充分體現(xiàn)3D打印技術(shù)的創(chuàng)新性和相較傳統(tǒng)制造業(yè)的優(yōu)勢(shì)制成的打印平臺(tái)將可以制造出各種模型及零件，節(jié)約時(shí)間及經(jīng)濟(jì)成本。

7 結(jié)語

3D打印技術(shù)現(xiàn)在還在發(fā)展的上升階段，雖然我們看到了現(xiàn)在還有很多技術(shù)難關(guān)，比如彩色打印和懸浮打印很難實(shí)現(xiàn)，這都是目前急需改進(jìn)和發(fā)展的東西。不過也有許多地方是目前就可以進(jìn)行改進(jìn)和發(fā)展的，可以像我們剛才提到的那樣從材料上進(jìn)行改進(jìn)，或?qū)庸に竭M(jìn)行改進(jìn)，比如用五軸加工進(jìn)行改進(jìn)，把五軸加工結(jié)合起來或者是通過對(duì)算法和控制系統(tǒng)的改進(jìn)，達(dá)到提高加工精度的目的。相信在不久的將來，3D打印技術(shù)能有更好的發(fā)展，能做到想打印什么就打印什么，當(dāng)然，這就需要我們大家共同的努力了。

參考文獻(xiàn)

[1] 李軒，莫紅，李雙雙，等.3D 打印技術(shù)過程控制問題研究進(jìn)展[J].自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2016，42（7）：983-1003.

[2] How a new manufacturing technology will change the world[J].The Economist，2012（9）.

[3] 郭日陽.3D 打印技術(shù)及產(chǎn)業(yè)前景[J].自動(dòng)化儀表，2015（3）：5-8.

第2篇：3d打印技術(shù)與運(yùn)用范文

關(guān)鍵詞：3D打印；市場應(yīng)用；發(fā)展前景

一.3D打印技術(shù)

3D打印的技術(shù)原理是一個(gè)斷層逆疊加的過程，是由打印噴頭進(jìn)行無數(shù)次疊加成片，繼而進(jìn)行物理的單純疊加，逐層增加材料最終成為三維物體模型。3 D打印技術(shù)作為一種具有歸納概括性的技術(shù)，3 D打印技術(shù)將數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)多方面的前沿科學(xué)技術(shù)知識(shí)全部雜糅融合在一起。3D打印可以運(yùn)用多種材質(zhì)的材料，其中有樹脂、尼龍、石膏、塑料、SLS（原料可以是塑料粉末、陶瓷粉末、金屬粉末等）等相對(duì)來說可塑性較強(qiáng)的材料。目前3D打印尚且成本昂貴，其主要為航空、醫(yī)學(xué)、工業(yè)行業(yè)所使用。

二.為什么3D打印倍受歡迎

1.成型快速，便捷

我們可以按照自己的需求方便快捷的設(shè)計(jì)自己喜歡的衣服，只需要在3D 模型中進(jìn)行建模設(shè)計(jì)，然后在家打印，立刻就可以穿著出門；生活的各個(gè)方面都可以用3D來代替，設(shè)計(jì)喜歡盆景，一盞茶的時(shí)間就能完成，直接使用；食物方面，打印出你個(gè)性的小甜品，美觀色香俱全；想要一輛賽車模型，更是觸手可得，等待不一會(huì)便展現(xiàn)在眼前。

2.設(shè)計(jì)空間無限

憑借創(chuàng)作者自己的思想生產(chǎn)，其屬于個(gè)人的生產(chǎn)成果，突破了以往人類思想中的傳統(tǒng)制造技術(shù)和工匠制造技術(shù)，在制造形狀的能力上沒有被工具條件所限制，原始機(jī)床只能成批的生產(chǎn)所規(guī)定好的物件，3 D打印機(jī)能夠打破局限，只要可以開拓巨大的設(shè)計(jì)空間，進(jìn)行腦力設(shè)計(jì)，3 D打印機(jī)就能即刻工作進(jìn)行建模打印。

3.凈成形，無污染

與以往傳統(tǒng)的制造金屬的技術(shù)相比較來說，3D打印機(jī)初期制造金屬的時(shí)候就對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)要求比較高，所以對(duì)副產(chǎn)品的打印控制的極少。傳統(tǒng)的加工金屬浪費(fèi)量巨大，有多達(dá)九成的金屬原材料浪費(fèi)，不能再次制造利用，隨著研究性學(xué)術(shù)的提升打印材料的發(fā)展與方式的創(chuàng)新，3D打印變得更加環(huán)保、凈、簡的加工方法。

4.優(yōu)質(zhì)打印機(jī)

2014年10月16日，iBox Printers公司自主研發(fā)并推出了一款更便捷、簡單、獨(dú)特的名為iBox Nano 的3D樹脂打印機(jī)。它是全球體積最小、工作時(shí)最安靜、價(jià)格最實(shí)惠、攜帶方便的，以電池為電源的3D樹脂打印機(jī)。此款3D打印機(jī)的使用是DLP以（數(shù)字光處理）為基礎(chǔ)的的3D打印技術(shù)。它差不多只有嬰兒腦袋那么大。

位于波士頓的一家叫做 WobbleWorks的公司開發(fā)了一款新型3 D打印筆，相當(dāng)于畫家把自己的作品建模，把平面的作品立體起來，我們就不需要電腦和任何建模軟件制作模型，你就可以隨時(shí)隨地把你想象的或者需要的東西畫成3 D模型，就類似于3 D涂鴉，在家、辦公室隨時(shí)隨地?zé)o時(shí)無刻就可以進(jìn)行打印。

5.精準(zhǔn)的實(shí)體復(fù)制

掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)這兩個(gè)技術(shù)將合營提高實(shí)體世界和數(shù)字全國之間所轉(zhuǎn)換的辨別率，我們可以進(jìn)行掃描、編纂和復(fù)制實(shí)體工具，創(chuàng)建更確切的副本或優(yōu)化原件。若是想要去生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品，用三維打印技術(shù)和掃描技術(shù)，他的團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)出來的零件將會(huì)加倍精致輕盈。

三.3D打印市場應(yīng)用

現(xiàn)如今，我們將3 D打印技術(shù)所進(jìn)行成熟應(yīng)用的就是3 D照相館項(xiàng)目了，掃描人體直接在電腦里構(gòu)成三S結(jié)構(gòu)，通過3 D打印機(jī)進(jìn)行打印，其過程看起來簡單、方便快捷的3 D應(yīng)用，但是其投資成本較高，技術(shù)要求嚴(yán)格，本技術(shù)目前主要運(yùn)用于發(fā)達(dá)國家例如美國等，所以與國內(nèi)相比，美國3 D技術(shù)資源的研究運(yùn)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過中國。

現(xiàn)如今3D打印技術(shù)的初階應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，可以獲得世界的認(rèn)證；而且，互聯(lián)網(wǎng)與3D打印技術(shù)跨界進(jìn)行合作也將會(huì)產(chǎn)生更多的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的機(jī)遇。瞻望未來，3D打印技術(shù)將讓制造業(yè)供應(yīng)鏈鏈條更加縮短，致使設(shè)計(jì)、打印、物流等更好的進(jìn)行整合。

四.3D市場憧憬

我們由此可知，3D打印技術(shù)發(fā)展空間很大，將會(huì)對(duì)社會(huì)生活及我們的生產(chǎn)方式帶來一場可以稱之為翻天覆地的變革。3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍正在一步步擴(kuò)大，并且社會(huì)形勢(shì)可能會(huì)延長持續(xù)直至未來。效益最大的領(lǐng)域中包括醫(yī)療、耐用品、電氣和電子產(chǎn)品、航空和設(shè)計(jì)。伴隨著材料進(jìn)步以及成本的降低，相信3D打印時(shí)代很快將要來臨。

3D打印技術(shù)可以用來創(chuàng)造、頂替資源更好的多重元件，生產(chǎn)出更多頂尖并且獨(dú)特的產(chǎn)品。在制造的范疇中，未來我們很可能看到原型制造急速穩(wěn)定發(fā)展、最終代替某些機(jī)床加工生產(chǎn)的時(shí)代來臨和具體措施都做細(xì)致的籌劃。

歐洲發(fā)達(dá)國家對(duì)3 D打印技術(shù)的研發(fā)和投資量巨大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越市場的需求，原因是3D將會(huì)帶動(dòng)第三工業(yè)的發(fā)展；美國總統(tǒng)奧巴馬2012年對(duì)3D打印技術(shù)的研發(fā)撥款多達(dá)3000萬美元，在俄亥俄州建立了一所3 D打印業(yè)的研究中心，并計(jì)劃將會(huì)投入5億用于3 D打印技術(shù)的研究；德國聯(lián)邦教研部（ BMBF）早在20年前就有了研發(fā)3 D打印技術(shù)的規(guī)劃，2011年5月推出的“德國光子學(xué)研究”中也涉及到了3 D打印技術(shù)，柏林工業(yè)大學(xué)3 D打印實(shí)驗(yàn)室也在3 D打印中取得了十分優(yōu)異的成績。

我國政府在政策上積極的鼓勵(lì)，加強(qiáng)對(duì)3 D打印技術(shù)學(xué)術(shù)的研究發(fā)展投資，其中包括有北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等高校在3 D打印技術(shù)領(lǐng)域中取得了一定成績，哈爾濱工業(yè)大學(xué)3 D打印實(shí)驗(yàn)室自主進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)業(yè)并且成功的加入市場發(fā)展的行列。我國和世界技術(shù)發(fā)展有著相差十年的發(fā)展差距，我國3 D打印技術(shù)還處于發(fā)展的階段，其市場的發(fā)展前景十分光明，由此可見3D打印市場的前景無可限量，3D打印將引領(lǐng)時(shí)代的腳步走向科技的方向。

六.結(jié)語

3D打印技術(shù)在國際制造業(yè)中有所認(rèn)可，有專業(yè)人士、學(xué)士所認(rèn)為，3D打印技術(shù)將會(huì)在制造業(yè)中改變制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)面貌以及發(fā)展現(xiàn)狀；3D打印技術(shù)將來會(huì)更加普及的與生活相融合，不僅限于工業(yè)醫(yī)學(xué)等方面的問題，還可以用于在文商農(nóng)教育等方面。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳雪.國外3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展能先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)與啟示

第3篇：3d打印技術(shù)與運(yùn)用范文

3D print， is one kind of rapid prototyping technology，

it is through the digital model files as the basis， using

a variety of materials， to construct the object layer by

layer printing technique. 3D print is usually use digital

technology to achieve material-printer. Originally only was

used to manufacture the product model， after being used to

direct the manufacture and development of some products.

This technique is widely used in jewelry， gifts， industrial

design， architecture， engineering and construction （AEC），

automotive， aerospace， dental and medical industry，

education， geographic information system， civil engineering，

guns and other fields have been used.

走在繁華的都市喧囂中，仰望城市日新月異的變化，偶有一余走進(jìn)那個(gè)性十足的珠寶首飾店，欣賞著精致的設(shè)計(jì)作品；偶有一余邁入路邊的3D照相館，感受下逼真的“你”呈現(xiàn)在你驚訝的表情之下，你會(huì)目睹一項(xiàng)新的技術(shù)正在崛起――3D打印，它足以帶給生活中的你一種出乎預(yù)料的震撼，讓你傾聽科技前進(jìn)的步伐，感嘆人類想象力和創(chuàng)造力的偉大。

其實(shí)提到3D打印，作為當(dāng)今世界的熱門話題，想必大多數(shù)人都不會(huì)陌生，作為一種新的技術(shù)，已經(jīng)初步運(yùn)用在珠寶首飾，汽車，航空航天，牙科，醫(yī)療教育等不同領(lǐng)域。

3D打印技術(shù)的起源

3 D打印技術(shù)的核心制造思想最早起源于美國。早在1 8 9 2年，J.E.Blanther在其專利中曾建議用分層制造法構(gòu)成地形圖。1902年，Carlo Baese的專利提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理。1904年，Perera提出了在硬紙板上切割輪廓線，然后將這些紙板粘結(jié)成三維地形圖的方法。20世紀(jì)50年代之后，出現(xiàn)了上百個(gè)有關(guān)3D打印的專利。80年代后期，3D打印技術(shù)有了根本性的發(fā)展，出現(xiàn)的專利更多，僅在1986-1998年間注冊(cè)的美國專利就有24個(gè)。1986年Hull發(fā)明了光固化成型（SLA，Stereolithography Appearance），1988年Feygin發(fā)明了分層實(shí)體制造，1989年Deckard發(fā)明了粉末激光燒結(jié)技術(shù)（SLS，Selective LaserSintering），1992年Crump發(fā)明了熔融沉積制造技術(shù)（FDM，F(xiàn)usedDeposition Modeling），1993年Sachs在麻省理工大學(xué)發(fā)明了3D打印技術(shù)。

隨著各類3D打印專利技術(shù)的不斷發(fā)明，其相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備也被相繼研發(fā)而出。1988年，美國的3D Systems公司根據(jù)Hull的專利，生產(chǎn)出了第一臺(tái)現(xiàn)代3D打印設(shè)備――SLA-250（光固化成型機(jī)），開創(chuàng)了3D打印技術(shù)發(fā)展的新紀(jì)元。在此后的十年中，3D打印技術(shù)蓬勃發(fā)展，涌現(xiàn)出了十余種新工藝及相應(yīng)的3D打印設(shè)備。

3D打印的原理

將一項(xiàng)設(shè)計(jì)物品轉(zhuǎn)化為3D數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行逐層分切打印。說得簡單一點(diǎn)，3D打印是斷層掃描的逆過程，斷層掃描是把某個(gè)東西“切”成無數(shù)疊加的片，3D打印則是一片一片地打印，然后疊加到一起，成為一個(gè)立體物體。只是3D打印機(jī)使用的打印材料是特制的粉末而非普通的墨粉或墨汁。這些粉末在打印過程中會(huì)被一種特制”膠水”逐層黏合、固化，并不斷疊加，最終形成一個(gè)完整的立體物品。

3D打印在珠寶首飾領(lǐng)域的應(yīng)用

3D打印技術(shù)的運(yùn)用無疑給珠寶首飾領(lǐng)域帶來了新的機(jī)遇和新的發(fā)展空間，它改變了原有的設(shè)計(jì)方式和后期生產(chǎn)加工方式，完善了傳統(tǒng)手工藝與現(xiàn)代技藝相結(jié)合的生產(chǎn)模式，給珠寶首飾行業(yè)注入了一股新的活力。

設(shè)計(jì)師創(chuàng)意發(fā)揮的新天地

設(shè)計(jì)師傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式一般需要畫一張畫稿，由制作師來按照設(shè)計(jì)師的要求完成作品，作品多少受制作師技藝，制造工藝，概念溝通等因素影響而有所偏差，而3D打印技術(shù)通過設(shè)計(jì)師腦海的3D畫面轉(zhuǎn)換成電腦的3D模型，不再受制于傳統(tǒng)的制造技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的設(shè)計(jì)。例如復(fù)雜的樹枝纏繞，巖石不規(guī)則形態(tài)和孔洞，皮膚紋理等概念產(chǎn)生的作品。在越來越追求個(gè)性化、定制化的都市時(shí)尚產(chǎn)業(yè)，3D技術(shù)無疑使得設(shè)計(jì)師更容易滿足消費(fèi)者的個(gè)性需求，并且通過這些需求的反饋，直接在電腦中的3D模型進(jìn)行一些改變，更貼合消費(fèi)者的意愿。

制作方式“非同凡響”

看到不斷敲打金屬表面，焊接的畫面，知道首飾制作師又開工了，而3D打印的產(chǎn)生使得“制作師們”坐在了電腦面前，通過專業(yè)的軟件進(jìn)行珠寶首飾的繪制，省去人工起版的環(huán)節(jié)，鑲嵌首飾的鑲口大小可在電腦文件中自由更改，而免掉了以往不同大小鑲口需要重新起版的麻煩。還能彌補(bǔ)傳統(tǒng)工藝在制作規(guī)則，對(duì)稱，重復(fù)紋樣等樣式上的不足。

技術(shù)與藝術(shù)的“雙重奏”

通過3D打印出來的樣板，讓產(chǎn)品在制作效率、精度、美觀性上有很大的提升，看到精致無比的打印樣板，感受到技術(shù)給珠寶業(yè)帶來的驚喜，使設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念和藝術(shù)性表現(xiàn)得更為完美。

在2 0 1 3 上海首飾新銳設(shè)計(jì)大賽上， 針對(duì)“ 摺” 這一設(shè)計(jì)主題， 我的一款設(shè)計(jì)就運(yùn)用到了3 D 打印技術(shù)， 設(shè)計(jì)作品《Cleopatra’s EYES》――通過三角對(duì)稱的奇特形式，立體炫麗顏色和內(nèi)壁精致的古埃及壁畫浮雕，形成一種時(shí)間和空間維度，暖色系（熱情，張揚(yáng)）與冷色系（雋秀，冷艷）之間的強(qiáng)烈對(duì)比，呈現(xiàn)出超凡脫俗的個(gè)性魅力。

第4篇：3d打印技術(shù)與運(yùn)用范文

【關(guān)鍵詞】3D打印；造型；陶瓷

3D打印技術(shù)自1986年由美國提出距今已有30年了。它是一項(xiàng)新興的科技技術(shù)，也是一場工業(yè)革命，它是一種全新的產(chǎn)品生產(chǎn)模式，這項(xiàng)起源于美國的新技術(shù)，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息技術(shù)和新材料等系列關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展和突破，在醫(yī)療、航空、工業(yè)、房屋、汽車、陶瓷領(lǐng)域得到越來越多的重視及應(yīng)用。

1、3D打印技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)陶瓷的影響

（1）造型方面

傳統(tǒng)的陶瓷制作工藝復(fù)雜，有72道工序之多，粗略劃分需要經(jīng)過采泥、練泥、拉坯、利坯、曬坯、刻花、施釉、燒窯、彩繪等步驟，而拉坯在成型方面起著重要作用，這個(gè)步驟直接決定了陶瓷的基本形態(tài)。傳統(tǒng)的拉坯受拉坯師傅技術(shù)與設(shè)備的影響，拉出的大多是圓形，稍微復(fù)雜精細(xì)的造型就只能靠模具加工，即使是模具在造型方面也受到很多限制，比如鏤空，就只能靠手工雕刻，不僅工藝要求高，耗費(fèi)時(shí)間長，破損率高，成品率還低。3D打印機(jī)的出現(xiàn)，無疑解決了這個(gè)問題， 3D陶瓷打印造型技術(shù)的出現(xiàn)，能夠完成傳統(tǒng)陶瓷工藝所無法表現(xiàn)的繁復(fù)三維結(jié)構(gòu)。隨著3D打印機(jī)的不斷研究與開發(fā)，3D陶瓷打印從材料到技術(shù)設(shè)備都得到了不斷的提高與改進(jìn)，對(duì)陶瓷藝術(shù)創(chuàng)作而言，可以讓陶瓷藝術(shù)家的創(chuàng)作不再受到技術(shù)的局限，他們可以利用3D打印機(jī)打印出任何他們想要的造型而不用擔(dān)心成本、時(shí)間等因素。

（2）古陶瓷修復(fù)方面

博物館對(duì)古陶瓷修復(fù)方面一直都是進(jìn)展緩慢，難度大，耗時(shí)耗工也難達(dá)到理想的效果，因?yàn)闊铺沾苫蛐迯?fù)瓷片的尺寸在燒制前后有差距，以及修補(bǔ)過程中對(duì)文物的損傷都將造成損失與遺憾，如今，3D打印技術(shù)的出現(xiàn)解決了這個(gè)問題，無需接觸文物，其"量身定制"即通過采集樣本的三維數(shù)據(jù)信息再打印出實(shí)物來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在3D技術(shù)已被運(yùn)用于文物的修復(fù)和復(fù)制中，成為能夠最大限度降低修復(fù)與復(fù)制過程中對(duì)文物二次損壞的良好措施和手段之一。對(duì)比粉末打印和液化打印后，粉末打印比液化打印耗材成本低，適合大件器物的復(fù)制打印，還可以進(jìn)行彩色打印。3D打印在文物修復(fù)中的應(yīng)用更多的是在數(shù)據(jù)上的操作，掃描數(shù)據(jù)，根據(jù)已有數(shù)據(jù)測(cè)算出缺失部分的數(shù)據(jù)，對(duì)缺失部位進(jìn)行填充，可以運(yùn)用仿制軟件將完整部位的花紋和紋飾形狀進(jìn)行仿制。如果缺失面比較大的時(shí)候，可以找到相同部分或者反相部分，直接復(fù)制，這樣就可以把整個(gè)物體的缺失部位測(cè)算出來進(jìn)行修補(bǔ)。3D打印可以做到非接觸性進(jìn)行掃描、修補(bǔ)、復(fù)制。它最大限度減少了翻模對(duì)文物的損害與磨損，而且它精確性非常高，隨著3D打印材料與設(shè)備的不斷更新，3D打印技術(shù)在古陶瓷修復(fù)這一方面有很好的發(fā)展前景。

2、3D打印技術(shù)對(duì)現(xiàn)代工業(yè)陶瓷制品的影響

隨著高科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)高科技產(chǎn)品也在不斷提出更高的要求。在這樣的環(huán)境下，耐高溫工業(yè)陶瓷制品的需求日益旺盛，而傳統(tǒng)陶瓷制品精確度不夠，但隨著3D打印技術(shù)在陶瓷材料這一方面取得的突破，預(yù)陶瓷樹脂這項(xiàng)新技術(shù)，能像常規(guī)的聚合物材料那樣被3D打印成各種復(fù)雜的形狀，也能對(duì)它進(jìn)行高溫加熱。經(jīng)過1700度高溫對(duì)它進(jìn)行加熱，將預(yù)陶瓷樹脂加熱成一種常規(guī)的陶瓷實(shí)物。這樣打印出來即成型的陶瓷制品能被用到的領(lǐng)域大大增加，它們出現(xiàn)瑕疵的概率更小，而它們能抵抗住的撞擊時(shí)間更長，這種耐高溫陶瓷制品非常符合航空和工業(yè)類這種高精密度規(guī)格尺寸的嚴(yán)格要求，從而降低它們的制造成本，節(jié)約資源。

3、總結(jié)

3D陶瓷打印技術(shù)帶來成倍提升的制造效率，以及手工無法實(shí)現(xiàn)的造型工藝，吸引了很多陶瓷行業(yè)人士的關(guān)注，也有很多高校及企業(yè)引進(jìn)了3D打印機(jī)，主要用于工業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行模型設(shè)計(jì)、制作與實(shí)踐，3D打印模式非常適合現(xiàn)代80后和90后的“喜好”，相比傳統(tǒng)陶瓷手工制作，現(xiàn)在80和90后更熱衷于他們喜愛的電腦操作，突破傳統(tǒng)陶瓷制作技術(shù)上的局限性，可以隨心所欲的做設(shè)計(jì)而不用擔(dān)心變型與破損等因素，對(duì)于陶瓷藝術(shù)創(chuàng)作而言，它不僅為創(chuàng)作者多提供了一個(gè)選擇，而且豐富了藝術(shù)形態(tài)。對(duì)于企業(yè)而言，它提高了效率，降低了成本與破損率，補(bǔ)充中層市場的同時(shí)，不斷向更高端的市場發(fā)展。所以說，3D打印技術(shù)的發(fā)展不僅對(duì)陶瓷行業(yè)來說是一個(gè)新的機(jī)遇，一個(gè)更多的選擇，對(duì)其它各行各業(yè)而言都是一個(gè)新的機(jī)遇。

參考文獻(xiàn)：

[1] 建材發(fā)展導(dǎo)向《陶瓷 3d 打印技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》玻陶資訊摘自中國衛(wèi)生建筑陶瓷網(wǎng) 2015年第20期

第5篇：3d打印技術(shù)與運(yùn)用范文

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；汽車行業(yè)；設(shè)計(jì)制造

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.190

3D打印技術(shù)近幾年在我國得到飛速發(fā)展，涉及航空航天、軍事裝備，甚至生活中必需品，這項(xiàng)技術(shù)是推進(jìn)我國從“中國制造”向“中國智造”轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵。但是，相對(duì)于其他領(lǐng)域，3D打印在汽車行業(yè)發(fā)展速度比較緩慢，僅處于起步階段。近幾年汽車保有量飛速增長，國內(nèi)外汽車企業(yè)將我國看作世界第一市場，汽車企業(yè)競爭日趨激烈。因此，想獲取較大汽車市場，就必須在汽車技術(shù)、外觀、成本控制等方面領(lǐng)先，而3D技術(shù)其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)非常適合汽車產(chǎn)業(yè)甚至包括汽車零部件及維修方面的應(yīng)用。

1 3D打印技術(shù)概述

1.1 基本概念及原理

3D打印技術(shù)又名增材制造，屬于一種快速成型技術(shù)，是一個(gè)使任何形狀的三維固體物品通過數(shù)字模型得以快速實(shí)現(xiàn)的過程。3D打印的實(shí)質(zhì)是通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，將某種特定的加工樣式進(jìn)行數(shù)字切片編輯，生成一個(gè)數(shù)字化的模型文件，然后按照模型圖的尺寸以特定添加劑作為粘合材料，運(yùn)用3D打印機(jī)將液態(tài)、粉末態(tài)等固體金屬粉或可塑性高的物質(zhì)分層加工、疊加成型使原料將這些薄型層面逐層熔融增加，從而“打印”出真實(shí)而立體的固態(tài)物體。打印完成后還需將3D模型進(jìn)行后處理，如剝離、固化、打磨、后期修整等。這個(gè)過程相對(duì)傳統(tǒng)制作過程周期大大縮短，且后期多余松散的粉末原材料可以循環(huán)利用。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)及局限性

復(fù)雜物品低成本制造。運(yùn)用傳統(tǒng)制造方法，物品造型結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，成本越高。而3D打印無需模具和機(jī)械設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)小批量、個(gè)性化私人訂制，有利于產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新。3D打印無需傳統(tǒng)制造加工中繁雜的工序，減少因設(shè)計(jì)頻繁更改而造成的工序翻工和累加損失，其產(chǎn)品開發(fā)周期短。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備受多種因素制約，生產(chǎn)產(chǎn)品種類受限，3D打印無需機(jī)械設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)師與用戶間的個(gè)性化服務(wù)。傳統(tǒng)金屬加工，會(huì)使大多金屬原料廢棄，3D打印可將余料回收利用，消除了復(fù)雜流水線，提高資源生產(chǎn)效率，有利于綠色環(huán)保。

但是，3D打印原材料研發(fā)是制約3D打印發(fā)展的關(guān)鍵因素。3D打印機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)品精度差，使產(chǎn)品性能與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比有一定差距。面對(duì)未來低門檻的3D技術(shù)，任何人都可以制造想要的產(chǎn)品，甚至危害社會(huì)的危險(xiǎn)品，會(huì)造成社會(huì)治安問題，且會(huì)造成大量盜版和復(fù)制藝術(shù)品，危害知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

2 3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)應(yīng)用

2.1 在生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用

2010年世界首款3D打印汽車在美國問世，它是一款以電池和汽油作為燃料的三輪混合動(dòng)力汽車。整車的零件打印耗時(shí)2500h，工人僅需把所有零件組裝起來，生產(chǎn)周期遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)，生產(chǎn)中無需模具、機(jī)械設(shè)備和流水線。在更新?lián)Q代車型時(shí)，設(shè)計(jì)師僅需調(diào)整相關(guān)3D模型，改變相應(yīng)參數(shù)，就可以得到新款車型，這是傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)不可能做到的。3D打印應(yīng)用在汽車外觀造型上可以擺脫私人訂制的高端奢侈，也可讓設(shè)計(jì)師的想象力不再受傳統(tǒng)機(jī)械制造工藝制約，任何天馬行空的概念都能實(shí)現(xiàn)[3]。

2.2 在零部件生產(chǎn)應(yīng)用

汽車零部件樣件開發(fā)量很大，傳統(tǒng)樣件開發(fā)周期無法滿足現(xiàn)代汽車快速發(fā)展需求。3D打印不但可在開發(fā)周期上縮短40%，也可使成本降低20%。特別是隨著技術(shù)發(fā)展，零部件形狀結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，導(dǎo)致模具開發(fā)生產(chǎn)難度加大，3D打印技術(shù)可以很好的克服這個(gè)問題。并且在材料方面不局限于樹脂或工程塑料，金屬材質(zhì)也可以很快速成形。目前，國內(nèi)已有很多企業(yè)通過3D打印技術(shù)生產(chǎn)氣缸、變速器齒輪等常用零部件。

2.3 在維修領(lǐng)域應(yīng)用

3D打印對(duì)汽車維修技術(shù)、備件庫存帶來很大影響。對(duì)于緊缺無庫存零部件更換維修時(shí)，開發(fā)相關(guān)模具浪費(fèi)大，成本高，時(shí)間長。技術(shù)人員可通過3D打印直接修復(fù)傷口或打印出緊缺零部件，延長關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的壽命。當(dāng)大型不易移動(dòng)的野外作業(yè)機(jī)械發(fā)生故障，可以攜帶3D打印機(jī)到現(xiàn)場維修。此外，汽車維修中經(jīng)常使用特殊工具或品牌專用工具，某些工具需求量少，購買困難。3D打印可以直接解決這個(gè)問題。

3 3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)發(fā)展探索

3D打印將為汽車行業(yè)注入新鮮血液。獨(dú)立設(shè)計(jì)品牌和設(shè)計(jì)全民化將引領(lǐng)汽車行業(yè)發(fā)展。從工業(yè)設(shè)計(jì)角度將3D打印與汽車外觀造型及內(nèi)飾設(shè)計(jì)相結(jié)合，采用新思路新方法，使美學(xué)的多元化及設(shè)計(jì)師天馬行空的理念發(fā)揮到極致，突破傳統(tǒng)汽車仿形法設(shè)計(jì)的單一模式。在汽車的制造業(yè)中，零部件設(shè)計(jì)生產(chǎn)，材料應(yīng)用是3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)中發(fā)展的關(guān)鍵。從市場和發(fā)展前景來看，這項(xiàng)技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)不可能取代傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)，主要由于3D技術(shù)的局限性所致。根據(jù)全球3D打印在汽車行業(yè)應(yīng)用報(bào)告顯示，到2015年每年都以26.2%的速率增長，各大汽車企業(yè)都致力于將該技術(shù)與傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)相結(jié)合，更適合未來工業(yè)生產(chǎn)需求。隨著智能制造的進(jìn)一步發(fā)展，3D打印也將被推向更高層面，替代傳統(tǒng)汽車行業(yè)。

4 結(jié)束語

本文對(duì)3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行研究，并對(duì)其未來發(fā)展進(jìn)行展望。對(duì)于中國自主品牌車企而言，提升技術(shù)前瞻能力，3D打印應(yīng)用就要得到大力發(fā)展，這也是汽車行業(yè)發(fā)展的大方向，是自主品牌發(fā)展創(chuàng)新的一個(gè)全新載體，甚至關(guān)系到汽車行業(yè)的震裂重構(gòu)。從目前看來，3D打印應(yīng)用在汽車行業(yè)仍處于萌芽階段，還不具備規(guī)模生產(chǎn)條件，但這項(xiàng)技術(shù)一旦在某個(gè)節(jié)點(diǎn)上得到突破，將大大提高制造業(yè)生產(chǎn)效率，直接影響汽車企業(yè)的市場生命力。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙婧.3D打印技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究與前景展望[D].山西：太原理工大學(xué)，2011.

第6篇：3d打印技術(shù)與運(yùn)用范文

【關(guān)鍵詞】3d打印建造；3d打印材料；建筑發(fā)展一體化

1 引言

自上世紀(jì)50-60年代的現(xiàn)代建筑誕生至今，建筑界在設(shè)計(jì)及建造上，思路方法依然在當(dāng)時(shí)建筑理論設(shè)定的大框架內(nèi)延續(xù)發(fā)展。設(shè)計(jì)上，數(shù)字化技術(shù)可隨機(jī)生成蘊(yùn)含變化規(guī)律的圖案、形體，豐富了空間造型，開拓了設(shè)計(jì)者的思維，推進(jìn)了快速標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化制圖和建模推敲造型、空間的發(fā)展。建造上，可借助電腦實(shí)現(xiàn)建筑建造進(jìn)程的模擬和控制，實(shí)現(xiàn)預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)化操作。但是即使如此，領(lǐng)先的數(shù)字化生成技術(shù)與傳統(tǒng)建造技術(shù)之間所產(chǎn)生的脫節(jié)矛盾，使得由計(jì)算機(jī)輔助生成的建筑空間形體，依然需要由傳統(tǒng)的材料組構(gòu)和傳統(tǒng)的建造工藝來建造。此矛盾不僅使創(chuàng)意空間實(shí)現(xiàn)的可能性受限，而且即使實(shí)現(xiàn)，往往工程操作繁瑣復(fù)雜，建造代價(jià)不菲。而在信息時(shí)代的當(dāng)下，個(gè)性化的空間設(shè)計(jì)追求成為追捧，這使得該矛盾尤為突顯，成為建筑進(jìn)步發(fā)展的重要阻力和瓶頸之一。何種建造方式才能填補(bǔ)與數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)之間的不平衡發(fā)展，新的建筑時(shí)代何時(shí)才會(huì)來臨？ 成為建筑界的關(guān)注焦點(diǎn)。

2 技術(shù)變革下的建筑發(fā)展應(yīng)對(duì)回顧

縱觀西方建筑發(fā)展史，各時(shí)期建筑均在材料工藝和建造技術(shù)的發(fā)展支持下，建造出滿足當(dāng)時(shí)社會(huì)需求的空間，形成有別于前時(shí)代的建筑風(fēng)格。古羅馬建筑運(yùn)用以天然火山灰為活性材料的天然混凝土，創(chuàng)造了有別于古希臘梁柱結(jié)構(gòu)的拱券結(jié)構(gòu)，滿足了當(dāng)時(shí)對(duì)大空間的需求，形成新的建筑藝術(shù)形式。拜占庭建筑，磚的運(yùn)用及磚砌技術(shù)的發(fā)展，孕育了帆拱技術(shù)，使建筑有了向高處發(fā)展的可能性。哥特建筑能有高聳入云的建筑造型，得益于當(dāng)時(shí)的結(jié)構(gòu)體系發(fā)展。文藝復(fù)興重視“人”和現(xiàn)實(shí)世界觀念的藝術(shù)思潮，催生了世俗建筑類型的發(fā)展，帶來建筑體系的根本革命。

現(xiàn)代建筑因社會(huì)需求、新材料、新技術(shù)和藝術(shù)理論等各因素集聚引發(fā)建筑變革，最終擺脫了傳統(tǒng)建筑形式的束縛，創(chuàng)造出有別于之前的全新的建筑結(jié)構(gòu)、形式、施工工藝和新的建筑理論，并延續(xù)發(fā)展至今。此后，建筑形體、風(fēng)格等因建筑材料、施工工藝中的一項(xiàng)或多項(xiàng)因素的改進(jìn)，形成在某方面的特色創(chuàng)新。那么，在當(dāng)下的信息時(shí)代，追求個(gè)性體現(xiàn)的社會(huì)新需求，隨著3D技術(shù)的興起和發(fā)展，將帶來何種建筑應(yīng)對(duì)變革。

3 社會(huì)新需求和新技術(shù)

3.1 新的生活方式衍生新的建筑需求

在網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的支持下，信息時(shí)代在傳統(tǒng)的信息傳遞物質(zhì)載體外，創(chuàng)建了可實(shí)現(xiàn)信息交互的電子網(wǎng)絡(luò)渠道。它從根本上改變了人們的生產(chǎn)、生活方式和文化審美趨向，催生出新的建筑空間需求。

（1） 追求多功能的復(fù)雜建筑空間?！盁o紙化”辦公、電子商務(wù)等生產(chǎn)、生活方式上的調(diào)整，帶來足不出戶就能與外界保持緊密聯(lián)系的時(shí)空分離式工作和生活方式。但強(qiáng)化體現(xiàn)個(gè)人愛好的空間追求時(shí)，個(gè)體依然需要和社會(huì)保持密切聯(lián)系的心理需求，催生了私人、公共空間之間的互融需求，表現(xiàn)在對(duì)多重功能組合的復(fù)雜建筑空間的追求。如已經(jīng)流行的包含辦公、居住、購物、娛樂等集中式多功能綜合體，使個(gè)體在盡情享受私密空間時(shí)，能近距離地接觸社會(huì)。

（2） 偏愛個(gè)性、可變的建筑空間。先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)媒體技術(shù)，可將其它地方的空間感知轉(zhuǎn)化為媒體的感知，制造出實(shí)體環(huán)境不存在的虛擬現(xiàn)實(shí)，由此產(chǎn)生互動(dòng)、可變的空間體驗(yàn)價(jià)值取向[1]。在建筑上，除表現(xiàn)為電子空間介入形成虛化的空間表現(xiàn)，更多地表現(xiàn)為對(duì)能體現(xiàn)個(gè)體特征的多元可變空間的喜好。

3.2 3D打印技術(shù)（3D printing） 的興起

3D打印技術(shù)（3D printing）通過燒結(jié)或粘接“構(gòu)造的微小單元（粉末或顆粒），一層一層地累積“增加”成整塊原材料[2]”，被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命”開始的主要標(biāo)志。它打破了遏制傳統(tǒng)制造業(yè)的核心問題――建模，無需建模即可精確打印出計(jì)算機(jī)上生成的形體。自投入工業(yè)化生產(chǎn)至今，已經(jīng)相對(duì)成熟地運(yùn)用于眾多領(lǐng)域，在建筑行業(yè)，亦已經(jīng)逐漸以樹脂、生物材料為主要材料，推廣應(yīng)用于打印建筑模型，而且隨著合適的建筑打印材料（如無機(jī)膠凝材料 ）出現(xiàn)，相應(yīng)推動(dòng)了3D打印建筑的社會(huì)應(yīng)用進(jìn)程。

傳統(tǒng)的建筑構(gòu)筑方式和3D打印建造技術(shù)，在原理上基本都屬于增材制造（窯洞類傳統(tǒng)建筑其中有減材和增材兩種建造方式），都是將各建筑元素組合構(gòu)成整體。它們之間最大的差別在于：①3D打印建筑能在計(jì)算機(jī)控制下，由機(jī)械裝置自動(dòng)完成，提高了建造的自動(dòng)化程度，減少了人力、物力成本；②無需模具，就能精確打印出計(jì)算機(jī)上生成的復(fù)雜形體，這是目前傳統(tǒng)建造方式上存在的短板，則是3D打印建造的亮點(diǎn)，形體越復(fù)雜，它的優(yōu)勢(shì)越大。

（1） 3D打印的建造工藝[2]

建筑領(lǐng)域中的3D打印，目前典型的應(yīng)用工藝有兩種：①輪廓構(gòu)筑（CC=Contour Crafter ） ：這是針對(duì)建筑物墻體建造設(shè)計(jì)而改良的3D打印方式，使用一體式的“紙和墨”。打印過程中，用通常使用的混漿泵將混凝土或干混砂漿等打印材料送至打印頭的噴嘴，打印頭在龍門架的支撐下進(jìn)行三維空間的運(yùn)作。此外，為增加墻體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可以進(jìn)行異性或異質(zhì)部件的插入，如在成型輪廓內(nèi)部，放置鋼筋再打印填充常規(guī)混凝土。②粘接沉淀成型（SDM =Sticky deposition modeling） ：這種工藝是將3D打印的基本工作原理直接應(yīng)用于建筑。原理是砂粉層是打印“紙”， 粘結(jié)劑是打印“墨水”。按照設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)，在每層砂石粉上的設(shè)計(jì)區(qū)域打印膠水，反應(yīng)硬化后清除散砂石粉，得到打印的物體。因每一層打印都需要滿鋪粉床，就需要有非常龐大的打印機(jī)和巨大的砂石粉床，它相對(duì)適合打印小型的復(fù)雜形體。此外，在以上兩種方式上進(jìn)行的改良工藝，將粉料，骨料或液體的原材料，通過一種多通道的混漿噴嘴，在需要時(shí)計(jì)量混合擠出，優(yōu)點(diǎn)是不需要料床，如MIP工藝 （Mixing In Position）。

（2） 3D打印建造方式

因3D打印機(jī)和普通打印機(jī)一樣，打印尺寸和精度、分辨率成反比，考慮建筑體量的差異性，選擇合適的打印方式非常重要，目前共計(jì)有四種方式：

1） 整體式打印。即整棟房屋用打印機(jī)一次性打印建造完成。這種方式需要有適合房屋大小的的大型龍門架或砂石粉床，其中，材料、控制和精度等問題是需要解決的技術(shù)關(guān)鍵，相對(duì)比較適合于小型房屋的建造。如美國南加州大學(xué)的Behrokh Khoshnevis教授設(shè)計(jì)的巨型3D打印機(jī)，采用輪廓構(gòu)筑工藝，可以在24個(gè)小時(shí)內(nèi)“打印”出一幢面積為2500英尺的完整房子，如圖1。

分段組裝式打印。即建筑模塊化建造，預(yù)先將電腦建筑模型分拆成幾部分，在工廠打印好，然后在現(xiàn)場一起組裝。這種方法相對(duì)解決了房子尺寸的限制，但是現(xiàn)場的組裝工作增加了現(xiàn)場操作成本，并且對(duì)部件的大小和重量有所影響。

2） 群組機(jī)器人集合打印裝配。原理相當(dāng)于由諾干個(gè)路徑可控的打印機(jī)，按電腦模型要求，協(xié)同建造整棟建筑。這樣，建筑裝置（機(jī)器人）的尺寸跟房屋尺寸無關(guān)，可以非常?。煌瑫r(shí)機(jī)器人的智能要求也相對(duì)大大降低，增加了實(shí)際應(yīng)用的可能性。如歐洲空間局公布擬采用群組機(jī)器人3D打印技術(shù)在月球上的宇航員基地，如圖2。

3） 局部打印建造。即3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)建造方式結(jié)合，發(fā)揮3D打印易于打造復(fù)雜形體的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。方法有二：用3D打印機(jī)打造形體框架，在其中植入其他材料以達(dá)到結(jié)構(gòu)所需的性能要求；或者帶有一定異形體的建筑，規(guī)整部分采用傳統(tǒng)建造方式，異形體部分采用3D打印建造技術(shù)。

（3） 應(yīng)用趨向及發(fā)展瓶頸

3D打印技術(shù)能低成本、快速、自由地打印復(fù)雜形體，以及無建筑垃圾產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)，吻合當(dāng)下對(duì)個(gè)性化和環(huán)保節(jié)能的追求?；谀壳?D打印建筑的技術(shù)水平，它可能將首先大量應(yīng)用于與傳統(tǒng)建造技術(shù)結(jié)合的局部復(fù)雜造型的打印制造、個(gè)性化需求的小型建筑、裝置等建造。如造型模擬莫比烏斯環(huán)的“景觀房”（Landscape House），由荷蘭建筑師Janjaap Ruijssenaars與Enrico Dini（D-Shape 3D打印機(jī)發(fā)明人）合作采用D-Shape 3D打印機(jī)建造。方法是由打印成6x9m的部件拼接成建筑的主體外觀框架，然后用纖維強(qiáng)化混凝土進(jìn)行填充，并在建筑中置入鋼筋和混凝土，使其更加牢固，計(jì)劃歷時(shí)一年半，于2014年完工，如圖3。

3D打印技術(shù)在建筑界推廣應(yīng)用的技術(shù)瓶頸：①打印尺寸。盡管3D打印機(jī)正不斷向大尺寸打印發(fā)展，但是建筑體量和一般物件的尺度差異太大，機(jī)器越大，其精度、速度越低，成本越大，其優(yōu)勢(shì)就越小。如“景觀房”的打印建造就因?yàn)榻ㄖw量超出打印范圍，只能采用打印部件后拼裝裝配的方式。這可通過技術(shù)升級(jí)或者選擇合適的打印方式來解決，如集群機(jī)器人打印等。②打印建造時(shí)間。為讓3D打印適用于建筑界，建造適合建筑尺寸的特大型打印機(jī)是其中的應(yīng)用嘗試之一。但是機(jī)器尺寸的大小與打印精度、速度成反比，大大削弱了3D打印快速、精確的優(yōu)勢(shì)。如耗時(shí)一年半的建造上例的“景觀房”，并沒有體現(xiàn)出3D打印快速建造的優(yōu)點(diǎn)。③軟件開發(fā)/集成技術(shù)：在軟件開發(fā)上，除提高打印精度等性能外，亦關(guān)注探索如何以小尺寸打印機(jī)打印出大尺寸的建筑可能性 。而跨領(lǐng)域的軟件集成操作，是3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)-建造一體化的關(guān)鍵點(diǎn)。④打印材料：3D打印具有在打印過程中可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以生成新材料和新結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并需要使其能在足夠短的時(shí)間內(nèi)，初凝固化到能夠承載自重和打印動(dòng)荷載[2]。因此合適的建筑打印材料是促成其能在建筑行業(yè)大力發(fā)展的技術(shù)關(guān)鍵。

4 建筑未來發(fā)展趨勢(shì)構(gòu)想

4.1 材料重要性突顯，由材料師新工種配合

目前，隨著3D打印建筑技術(shù)的發(fā)展，除主要應(yīng)用混凝土和干混砂漿等無機(jī)膠凝材基的材料外，建筑垃圾、生物纖維材料和復(fù)合材料等新型建筑打印材料也得到相應(yīng)研發(fā)和關(guān)注。

（1） 建筑垃圾：拆遷建筑的基礎(chǔ)、梁柱、墻體和樓板等廢料，其主要成分還是石灰、水泥和砂等建筑用材，可以在加工處理后成為很好的骨料、填料。

（2） 生物纖維材料技術(shù)――菌絲體。

屬于綠色新能源材料的菌絲體，能以農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品和農(nóng)業(yè)廢料為生長介質(zhì)，采取生物生長技術(shù)進(jìn)行快速生長。成型后的菌絲體僅需加熱脫水既能停止菌絲體繼續(xù)生長，脫水定型后的菌絲體不僅重量輕、結(jié)實(shí)耐用，而且具有很強(qiáng)的生物降解作用?？纱蛟斐杀然炷吝€堅(jiān)硬的防水、防腐、放火的環(huán)保型建筑材料 。

因與3D打印技術(shù)一樣具有不需要生產(chǎn)再加工環(huán)節(jié)的相同特點(diǎn)，可以讓菌絲在3D打印的框架路徑內(nèi)生長填充，長成后進(jìn)行加熱脫水定型。這將免去或減少鋼筋、水泥和石沙等消耗型建材的使用，減少施工場地面積，節(jié)約建造成本；而且廢棄后能直接降解，形成循環(huán)用材，達(dá)到環(huán)保建造的真正目的。

（3） 其它復(fù)合新材料。

智能材料、納米材料、及復(fù)合材料等均有可能成為3D打印建造材料。如新近研究人員基于在自然材料中發(fā)現(xiàn)的樣式，利用3D打印過程發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，成功復(fù)制出骨骼復(fù)雜的分層結(jié)構(gòu)，這種3D打印骨骼材料比任何組成部分的抗斷裂性要強(qiáng)許多倍 。

由于3D打印過程是諾干種原材料發(fā)生電化學(xué)等反應(yīng)，重新生成為一種新結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)支撐整體重量的過程。因此材料的特性及合成反應(yīng)過程將決定打印生成物結(jié)構(gòu)上構(gòu)造特點(diǎn)以及所呈現(xiàn)的物理和力學(xué)特性。在未來的打印建筑過程中，為確保打印生成所需的材料結(jié)構(gòu)，保障建造的質(zhì)量優(yōu)化，將由材料師這一工種予以配合，來選擇不同的打印工藝方法和確定打印的速度、效率和精度。

4.2 建筑設(shè)計(jì)-建造一體化

3D打印快速成型技術(shù)如果能集成CAD/CAM、激光技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料工程等多項(xiàng)技術(shù)， “建筑設(shè)計(jì)-建造一體化”的理想概念將完美實(shí)現(xiàn)[3]，它將作為信息時(shí)代新興的數(shù)字化建造方式，與當(dāng)下已經(jīng)普及的數(shù)字化設(shè)計(jì)銜接成整體，徹底解決目前與傳統(tǒng)建造方式之間技術(shù)脫節(jié)的矛盾。

整個(gè) “設(shè)計(jì)-建造一體化”操作建造過程中，建筑設(shè)計(jì)師在規(guī)劃要求內(nèi)，按業(yè)主的需求運(yùn)用數(shù)字化建模生成模擬空間。在結(jié)構(gòu)師和材料師的配合下，選擇受力結(jié)構(gòu)類型，確定各部分用材，因3D打印過程中將生成新的材料結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)受力上需利用軟件進(jìn)行整體測(cè)算分析，梁、板、柱的結(jié)構(gòu)劃分可能需要重新定義。最后，在建造師的配合下依建筑體量的大小，選擇建造打印工藝和方式?？梢哉f在3D時(shí)代，建筑的建造，無疑與工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)相類似，施工場地將如同生產(chǎn)工廠，打印建造過程中，需設(shè)計(jì)師、結(jié)構(gòu)師、材料師和建造師“多位一體”協(xié)調(diào)配合建造。

4.3 功能空間量身定制的社會(huì)制造

“設(shè)計(jì)即建造”的大融合，業(yè)主等可按個(gè)人需求進(jìn)行虛擬空間體驗(yàn)，參與建筑設(shè)計(jì)-建造的全制造過程，實(shí)現(xiàn)全民參與的社會(huì)制造 ，達(dá)到真正的人性化設(shè)計(jì)和建造。因“設(shè)計(jì)-建造一體化”緊密、高效的運(yùn)作過程，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建造成本不再是主要問題，因此能以業(yè)主人體的3D模型為基準(zhǔn)，選擇適宜的空間高度和大小，按需求推敲各不同功能空間的組合，如同私人定制般進(jìn)行功能和空間的設(shè)計(jì)、建造。

5 結(jié)語

當(dāng)下，隨著材料、技術(shù)的進(jìn)一步完善發(fā)展，又呈現(xiàn)出建造技術(shù)領(lǐng)先的局面。如果社會(huì)需求和藝術(shù)理論的呼吁能起到助推作用，3D打印建筑技術(shù)在設(shè)計(jì)、建造的相關(guān)規(guī)范、技術(shù)要求的配合下，不僅能真正實(shí)現(xiàn)建筑計(jì)算機(jī)數(shù)字化生成和現(xiàn)實(shí)制造同步的空間生產(chǎn)，而且將會(huì)隨之催生新的建造方式和空間形體，為建筑界發(fā)展注入活力，引發(fā)新一輪建筑發(fā)展思潮，朝個(gè)性，低成本、快速和環(huán)保的空間形體建造時(shí)代邁進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王立全.信息社會(huì)對(duì)建筑空間發(fā)展的影響[J].西北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） ，2002（04）： 24-28.

[2]蔡兵.3D打印建筑技術(shù)和干混砂漿行業(yè)的未來發(fā)展[J].中國建材報(bào)2014， 11.

第7篇：3d打印技術(shù)與運(yùn)用范文

[關(guān)鍵詞]3D打??；配件制作；計(jì)算機(jī)信息化

中圖分類號(hào)：TP334.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）05-0251-01

一、引言

3D打印技術(shù)，又稱“快速成形技術(shù) （Rapid Prototype）”。這種集分層制造、機(jī)械工程、數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD①）、材料工程、逆向工程等科學(xué)一身的技術(shù)，能夠直接、自動(dòng)、精確地設(shè)定的物品和零件。如果說傳統(tǒng)切削型設(shè)備（如車床、銑床、刨床等）運(yùn)用的是“減材制造”，那么3D打印設(shè)備則是“增材制造”。目前，3D打印技術(shù)逐漸在建筑、醫(yī)學(xué)模型、玩具、日用品等行業(yè)的模具制作得到應(yīng)用。

二、3D打印技術(shù)的基本原理

簡單地說，3D打印的基本原理就是“疊層制造”：設(shè)計(jì)人員首先通過計(jì)算機(jī)軟件制作出配件的3D模型圖紙文件，然后打印機(jī)根據(jù)文件描述的配件形狀，由打印頭提供粘合材料（粉末狀金屬或塑料等），每次制作一個(gè)微米級(jí)厚度和特定形狀的截面，逐層堆積粘結(jié)起來就制作出所需要的立體配件。整個(gè)打印機(jī)就像一個(gè)數(shù)學(xué)上連續(xù)截面的“積分”過程。

三、3D打印技術(shù)分類

在成型技術(shù)上，3D打印主要分為：

FDM（Fused Deposition Modeling熔融層積成型）；

LOM（Laminated Object Manufacturing疊層制造）；

SLA（Stereo-Lithography立體平版印刷）；

SLS（Selective Laser Sintering選區(qū)激光燒結(jié)）。

四、警用特殊配件制作現(xiàn)狀分析

在實(shí)際工作中，警方為了完成任務(wù)的需要，常常要自行制作一些具有特殊功能的“配件”，如支架、支座、套筒等。

1、警用特殊配件的特點(diǎn)

警用特殊配件與其他行業(yè)的零配件相比具有以下特點(diǎn)：

1）配件的獨(dú)特性。很多配件都是針對(duì)特定現(xiàn)場環(huán)境和特定設(shè)備來設(shè)計(jì)和制作的，加上不同人對(duì)配件設(shè)計(jì)思路的差異，因此在外形、尺寸和功能呈現(xiàn)獨(dú)特性，一般在社會(huì)上難以找到完全相同或類似的零配件。

2）配件的產(chǎn)量少。由于配件的獨(dú)特性，加上需求量小，因此配件產(chǎn)量不多。

3）配件的尺寸小。由于需要與其他警用裝備相配合，加上使用空間所限，這些配件尺寸一般較小。

2、警用特殊配件制作水平現(xiàn)狀

目前，警用特殊配件制作基本沿用“人手測(cè)繪+機(jī)械加工”的傳統(tǒng)模式：除個(gè)別有條件的單位配置數(shù)碼自動(dòng)車床之外，很多單位用于制作特殊配件的設(shè)備仍以普通車床（指刃具運(yùn)動(dòng)需要人手操作的車床）為主。模式和設(shè)備決定了JZ配件制作的現(xiàn)狀：

1）配件一次性成型能力低。普通車床受自身性能的限制，除了表面形狀簡單的配件（如圓柱體、立方體）之外，對(duì)于形狀特殊（如球體、多面體）和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配件無法一次性成形，實(shí)際操作中只能把大配件分解成為多個(gè)小配件，分別制作后再組合。那些無法在車床上制作的配件還要依賴人手制作。

2）配件制作流程自動(dòng)化程度低

傳統(tǒng)的普通車床必須要人手控制刃具對(duì)配件往復(fù)切削，同時(shí)要避免刃具切削偏差造成配件作廢，因此整個(gè)過程都離不開人員操作和看護(hù)，配件制作過程智能化、自動(dòng)化程度低。

3）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用率低

一是傳統(tǒng)機(jī)械車床加工能力有限，只能制作一些外形和結(jié)構(gòu)比較簡單的配件，例如上面提到的圓柱體、立方體或者長方體，設(shè)計(jì)人員在只需“手描筆畫”即可完成配件草圖，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件難以發(fā)揮作用；

二是普通車床是手動(dòng)操作，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)控自動(dòng)化，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的作用被大大削弱，也降低了設(shè)計(jì)人員的積極性和創(chuàng)造熱情。

五、3D打印技術(shù)對(duì)警用特殊配件制作的影響

1、與傳統(tǒng)設(shè)備的比較

與警用特殊配件制作所使用的傳統(tǒng)設(shè)備相比，3D打印設(shè)備具有以下突出的技術(shù)特點(diǎn)：

1）能制作復(fù)雜配件

傳統(tǒng)設(shè)備如普通車床、數(shù)碼車床，是以金屬刃具對(duì)材料進(jìn)行切削來實(shí)現(xiàn)配件成形，相當(dāng)于“減法”，受自身技術(shù)條件（如刃具尺寸、刃具行走軌道等）所限，存在制作“死角”，難以制作出JZ工作中對(duì)結(jié)構(gòu)和表面有特殊要求的配件，如內(nèi)部中空的殼體、細(xì)小的突起或凹陷等等。

2）制作流程自動(dòng)化高

通過計(jì)算機(jī)3D制模軟件設(shè)計(jì)好的3D圖紙文件（常見后綴為*.STL），將文件輸入3D打印設(shè)備，即會(huì)自動(dòng)打印出對(duì)應(yīng)配件。整個(gè)打印過程可由設(shè)備自行獨(dú)立完成，基本不需要人手干預(yù)，制作人員可在打印的同時(shí)進(jìn)行其他工作，工作效率得到提高。

3）配件制作精度高

目前的3D打印技術(shù)下，配件工藝精度可達(dá)微米級(jí)。以國外的MakerBot Replicator ReplicatorReplicatorReplicator2 打印設(shè)備為例，打印頭的定位精度為：Z軸2.5微米，X軸和Y軸為11微米，可以實(shí)現(xiàn)每次0.1mm的逐層打印，配件表面精細(xì)度可達(dá)到100微米層的分辨率（類似于普通復(fù)印紙的精度）。

4）打印設(shè)備輕便化

輕便性，是3D打印設(shè)備相比于傳統(tǒng)設(shè)備的顯著特點(diǎn)。傳統(tǒng)的機(jī)械車床、數(shù)碼車床，重量動(dòng)輒幾百公斤乃至上噸，而且占用空間大。相比之下，3D打印機(jī)的尺寸和重量與傳統(tǒng)設(shè)備相去甚遠(yuǎn)：以上述MakerBot Replicator ReplicatorReplicatorReplicator2 打印機(jī)為例，設(shè)備凈重為11.5KG，體積為長490X寬320X高380mm，大小與一般激光噴墨打印機(jī)類似，適合辦公室環(huán)境下使用，搬運(yùn)移動(dòng)較為方便。

2、對(duì)警用特殊配件制作的信息化意義

3D打印技術(shù)的引進(jìn)和應(yīng)用，能夠極大地提升警用特殊配件制作的計(jì)算機(jī)信息化程度。

1）實(shí)現(xiàn)配件設(shè)計(jì)方案數(shù)字化2）實(shí)現(xiàn)配件設(shè)計(jì)方案資源共享3）實(shí)現(xiàn)配件制作控制信息化4）提高配件設(shè)計(jì)人員的計(jì)算機(jī)信息化水平

3、警用特殊典型配件類型

從目前警用特殊配件的應(yīng)用實(shí)際來分析，3D打印設(shè)備有望在以下典型配件制作上發(fā)揮獨(dú)特作用：

1）警用器材的載體（外殼）

以制作一個(gè)長方體的中空型載體（外殼）為例，傳統(tǒng)制作流程需要經(jīng)過鋸、銑、鉆、銼等多項(xiàng)工序，使用包括機(jī)械車床、鉆臺(tái)等多種設(shè)備和工具，需要消耗工時(shí)在8小時(shí)以上。相比之下，3D打印設(shè)備則可以自動(dòng)獨(dú)立完成配件，并在配件內(nèi)部精確地形成所需的中空間隔，工作效率更高。

2）警用器材的定位件

定位件主要用于精確固定警用器材的位置。應(yīng)用3D打印技術(shù)，只需設(shè)計(jì)出3D圖紙，就能夠在3D打印設(shè)備上快速制作出定位件。加上一般定位件尺寸較小，對(duì)于強(qiáng)度要求不高的定位件，使用3D打印設(shè)備來進(jìn)行小批量的制作則更為方便。

3）仿制物品

可以利用3D掃描儀對(duì)原物進(jìn)行掃描，生成3D圖紙后再根據(jù)工作需要進(jìn)行修改。

六、總結(jié)

隨著計(jì)算機(jī)、高分子技術(shù)等學(xué)科的不斷進(jìn)步，3D打印技術(shù)必將逐步成熟，功能也會(huì)不斷強(qiáng)大。在警用特殊配件制作中引進(jìn)和應(yīng)用3D打印技術(shù)，有望在技術(shù)原理、設(shè)計(jì)模式和制作能力方面填補(bǔ)傳統(tǒng)加工制作設(shè)備的空白，激發(fā)配件設(shè)計(jì)和制作人員的積極性，極大地提升警用特殊配件計(jì)算機(jī)信息化程度，從而在對(duì)應(yīng)層面上提高警方工作效率。

參考文獻(xiàn)

第8篇：3d打印技術(shù)與運(yùn)用范文

關(guān)鍵詞：3D打??；工業(yè)設(shè)計(jì)；創(chuàng)新研究

1 概述

3D打印是制造技術(shù)的原理創(chuàng)新，隨著技術(shù)的愈發(fā)成熟，在為制造業(yè)帶來新一輪革命的同時(shí)，也為研發(fā)、設(shè)計(jì)特別是工業(yè)設(shè)計(jì)，提供和發(fā)揮了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐和引領(lǐng)作用。因此，文章專門針對(duì)3D打印在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和對(duì)設(shè)計(jì)師和消費(fèi)者的影響進(jìn)行探討，為3D打印對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)和影響提供參考。

2 3D打印在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和影響

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在上世紀(jì)九十年代中期，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工（AEC）、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、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。這項(xiàng)被稱為“快速成型”的技術(shù)，擺脫了傳統(tǒng)機(jī)械加工中“去除材料”的方式，采用“材料堆積”的方法，使加工對(duì)象不受復(fù)雜程度的限制，使平面生成立體的過程變得簡單易行，這對(duì)于追求“形”和結(jié)構(gòu)藝術(shù)的工業(yè)設(shè)計(jì)來講至關(guān)重要。

2.1 設(shè)計(jì)和制作協(xié)同工作

技術(shù)，使得創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、工程分析、制造和服務(wù)融為一體，共享同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)反饋各方的意見，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造無縫對(duì)接、協(xié)同工作。

2.2 提高設(shè)計(jì)制造精度

相較于傳統(tǒng)手工制造的模型樣機(jī)表面質(zhì)量不高，產(chǎn)品外觀逼真程度較差，可裝配性不強(qiáng)等弊端，3D打印能夠代替“工匠”的勞動(dòng)，使得模型變得更合理、更精密、更符合實(shí)際的需要。

2.3 縮短研發(fā)設(shè)計(jì)周期

3D打印技術(shù)可以提供制造樣件，簡化消化圖紙的時(shí)間，在幾天或幾周內(nèi)將概念設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成模型樣件，修改細(xì)節(jié)時(shí)只需要在電腦上完成，從而對(duì)處于設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)品做出快速評(píng)價(jià)、修改及功能試驗(yàn)，極大的縮短試制周期和生產(chǎn)成本。

2.4 復(fù)雜模型的直接制造

利用3D打印機(jī)制作出來的模具幾乎不受零件的形狀和結(jié)構(gòu)的任何約束，尤其在加工復(fù)雜曲面時(shí)更顯其優(yōu)越的性能，設(shè)計(jì)師只要在電腦上完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)（CAD），并編寫好加工流程，計(jì)算機(jī)與數(shù)控設(shè)備將一道自動(dòng)完成造型過程。而且隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，可用于制造的原型材料日漸豐富，性能也日趨完善，一些非金屬快速原型已有較好的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，可以直接用作模具或是生產(chǎn)成品。

2.5 逆向設(shè)計(jì)的充分運(yùn)用

逆向工程技術(shù)采用了3D掃描和3D打印技術(shù)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的快速制造。它將已有實(shí)物（油泥）模型通過三維掃描技術(shù)測(cè)得模型表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，經(jīng)過曲面重構(gòu)造型軟件獲得實(shí)物模型的3D數(shù)字模型，用于后續(xù)的計(jì)算機(jī)輔助分析與制造。

一是即可以快速的復(fù)制實(shí)物，也能夠放大、縮小及修改實(shí)物模型，并且可以對(duì)已有模具進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。二是可以方便地對(duì)3D打印技術(shù)本身制得的原型產(chǎn)品進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測(cè)量，用以驗(yàn)證由三維CAD設(shè)計(jì)而制得的零件與原設(shè)計(jì)的吻合程度，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的不足，使產(chǎn)品更加完善。三是對(duì)于進(jìn)口模具，模具的3D數(shù)字模型可能無法獲取，或因使用年限較長，模具在使用過程中由于損壞、修改等原因，需要進(jìn)行型面的燒焊再由鉗工修補(bǔ)，然而修補(bǔ)后的模具質(zhì)量往往并不理想，這時(shí)可借助逆向工程對(duì)磨損區(qū)域的識(shí)別與恢復(fù)功能，重構(gòu)模具的3D數(shù)字模型，以提高制模、修模的效率和質(zhì)量。同時(shí)，許多受損文物，利用逆向工程能夠有效的將殘缺部分還原。

3 3D打印對(duì)設(shè)計(jì)師和消費(fèi)者的影響

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大眾需求的多元化、個(gè)性化和小批量、多品種已經(jīng)成為現(xiàn)代消費(fèi)的發(fā)展趨勢(shì)，從高級(jí)定制服裝、飾品、家具，到汽車、游艇等等各個(gè)領(lǐng)域。3D打印的應(yīng)用，一方面設(shè)計(jì)師現(xiàn)在可以盡情的拓展想象空間，把在虛擬世界中創(chuàng)造“作品”帶到現(xiàn)實(shí)生活中進(jìn)行修改、完善和再創(chuàng)新，將設(shè)計(jì)圖紙快速成型使之具象化。通過3D打印提供的實(shí)體模型不僅充分調(diào)動(dòng)設(shè)計(jì)師的想象力與創(chuàng)造力，也有助于檢驗(yàn)消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的興趣與認(rèn)可度。從長遠(yuǎn)來看，這對(duì)設(shè)計(jì)師審美品位、設(shè)計(jì)能力的不斷提升大有裨益。

3D打印在各個(gè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用顯著提高了效率。在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師和建模師或者模型師可以利用三維打印技術(shù)快速地將自己所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品變成實(shí)物，可方便快捷地將產(chǎn)品模型提供給客戶和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，使客戶也可以隨時(shí)參與到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，方便客戶和設(shè)計(jì)師的及時(shí)溝通從而促進(jìn)了客戶、市場、企業(yè)之間的交流，及時(shí)調(diào)整方案，從而是產(chǎn)品更有效地得到市場的認(rèn)可，在相同的時(shí)間內(nèi)縮短了產(chǎn)品從概念到市場銷售的時(shí)間，以達(dá)到全面的控制，更加合理地又優(yōu)化了設(shè)計(jì)資源和市場資源。

此外，3D打印對(duì)設(shè)計(jì)師還產(chǎn)生了諸多影響，如獨(dú)立設(shè)計(jì)師可依靠3D打印技術(shù)將自己的創(chuàng)意變成真實(shí)的產(chǎn)品，從而催生了大量獨(dú)立設(shè)計(jì)師及設(shè)計(jì)品牌；設(shè)計(jì)的社會(huì)化趨勢(shì)將會(huì)打破以往設(shè)計(jì)組織的僵硬的結(jié)構(gòu)劃分，消費(fèi)者獲得了自己設(shè)計(jì)、生產(chǎn)產(chǎn)品的權(quán)力。

另一方面，隨著3D打印能力的不斷進(jìn)步，消費(fèi)者將不再是產(chǎn)品被動(dòng)的接受者，他們甚至可以成為“設(shè)計(jì)師”兼“工程師”，在家親自動(dòng)手生產(chǎn)專屬自己的物品。除此之外，幾乎所有的產(chǎn)品均可打上消費(fèi)者個(gè)性化的印記，生產(chǎn)商只需要提供一個(gè)平臺(tái)，消費(fèi)者就能夠依據(jù)個(gè)人的喜好對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。產(chǎn)品對(duì)消費(fèi)者而言將不再是一成不變、大同小異的舊面孔，每個(gè)消費(fèi)者手中的產(chǎn)品都可以變得獨(dú)一無二和與眾不同。

4 結(jié)束語

通過對(duì)3D打印在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究，作者對(duì)3D打印對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展的影響有了更加明確的認(rèn)識(shí)，歸納起來有以下兩點(diǎn)：（1）3D打印實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造無縫對(duì)接、協(xié)同工作，不但提高了設(shè)計(jì)制造精度，還大大縮短研發(fā)設(shè)計(jì)周期和成本。（2）3D打印轉(zhuǎn)變了工業(yè)設(shè)計(jì)理念，消費(fèi)者可以根據(jù)個(gè)性定制產(chǎn)品，同時(shí)催生了大量獨(dú)立設(shè)計(jì)師及設(shè)計(jì)品牌設(shè)計(jì)師。

參考文獻(xiàn)

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第9篇：3d打印技術(shù)與運(yùn)用范文

關(guān)鍵詞：3D打印機(jī)；多色；單色；三維物體

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2017）05-00-02

0 引 言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，三維技術(shù)層出不窮，3D打印技術(shù)作為一種新興科技在制造業(yè)領(lǐng)域迅速發(fā)展。目前3D打印已成功打印出很多三維物體，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域都已經(jīng)得到了成功應(yīng)用，人們隨之把3D打印技術(shù)稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”。但是當(dāng)前的3D打印還局限在一種很單一的打印方式，很多公司生產(chǎn)出來的3D打印機(jī)都只能夠打印出一種顏色的三維物體，無法在一種物體上打印出多種顏色。如果想打印多色，則要對(duì)打印機(jī)的材料進(jìn)行更換，而打印機(jī)必須停止工作才可更換材料。就目前的打印機(jī)而言，若停止了3D打印機(jī)的工作，則打印機(jī)不會(huì)在上次停止的地方繼續(xù)打印，必須從頭開始。這將會(huì)浪費(fèi)大量的材料和時(shí)間，如果要打印出一個(gè)精度很高的產(chǎn)品可能要花費(fèi)一兩天的時(shí)間，機(jī)器長時(shí)間工作將會(huì)影響作品的質(zhì)量，也會(huì)影響打印機(jī)的使用壽命，導(dǎo)致3D打印的效率大大降低。所以本文將通過對(duì)目前3D打印機(jī)的研究，提出對(duì)于3D打印機(jī)打印出彩色三維物體的一些對(duì)策。

1 3D打印

3D打印源于20世紀(jì)80年代后期，是美國在研究照相雕塑和地貌成型時(shí)發(fā)現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)在當(dāng)時(shí)充分體現(xiàn)出了技術(shù)的精密化、智能化、通用化以及未來的發(fā)展趨勢(shì)。1986年，美國誕生了全球第一家生產(chǎn)3D打印設(shè)備的公司，名為3DSyslems。此后，3D打印技術(shù)的概念在全球飛速發(fā)展，越來越受人們的關(guān)注。而我國的3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，這項(xiàng)技術(shù)可以打印出很多立體模型，例如我們身上穿的衣服和鞋子，運(yùn)用3D打印技術(shù)與3D打印機(jī)可以打印出來。

3D打印技術(shù)是一種將塑料或者特殊蠟材等可粘合材料通過累積制造技術(shù)將材料層層累積，通過在電腦上使用3Dmax繪圖軟件或者CAD繪圖后，將所保存的圖片轉(zhuǎn)到3D打印控制軟件（Repetier Host），將所繪的圖進(jìn)行切片處理后轉(zhuǎn)換為GCO格式，最后通過與電腦連接控制將GCO格式的文件打印，并通過3D打印機(jī)把“打印材料”層層疊加，最后構(gòu)造出三維立體模型。

目前3D打印機(jī)最常用的材料主要有ABS、PLA和 PVA三種，ABS 最為便宜，且熔點(diǎn)在 215℃ 到 250℃之間。而PLA則更為環(huán)保，熔點(diǎn)更低。桌面3D打印機(jī)由于受專利限制，打印機(jī)的設(shè)計(jì)與制作不得不采用開放式的打印倉，但是由于打印倉溫度難以保證，所以人們會(huì)使用PLA作為打印機(jī)的打印材料，而PVA則經(jīng)常被人們用來為打印作品做支撐。

2 2D打印機(jī)與3D打印機(jī)的結(jié)合對(duì)策

2.1 2D打印機(jī)工作原理

2D打印機(jī)的工作原理和噴墨打印機(jī)的原理相似，打印機(jī)墨盒內(nèi)部裝有部分墨水，在噴嘴孔和墨盒之間用一根細(xì)管連接。然后利用一些控制指令來控制打印頭上的噴嘴孔，將墨盒內(nèi)的墨水輸入到噴頭中，讓噴嘴孔噴出定量的墨水并打印在紙上。2D打印機(jī)在工作時(shí)，計(jì)算機(jī)將處理好的打印信號(hào)通過打印機(jī)的轉(zhuǎn)換接口傳輸?shù)酱蛴C(jī)的主控電路板上，并通過電路將接收的信號(hào)進(jìn)行處理后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制信號(hào)。由控制信號(hào)控制墨盒內(nèi)的墨水通過細(xì)管將墨滴從打印頭噴出，然后打印紙自動(dòng)進(jìn)入打印機(jī)，通過打印頭后輸出到打印機(jī)外字車上，最后墨盒及噴頭在紙的水平方向來回運(yùn)動(dòng)。這樣噴頭就將墨水噴在打印紙上面，形成我們所需要的文字或圖像，完成打印過程。

2.2 2D打印C與3D打印機(jī)的結(jié)合

利用噴墨打印機(jī)的噴墨原理，在墨盒內(nèi)裝有n個(gè)小墨盒，每個(gè)小墨盒內(nèi)裝有不同顏色的墨水，利用控制指令來控制打印頭上的噴嘴孔噴出墨水，經(jīng)細(xì)管進(jìn)入打印倉1中。再把3D打印材料輸入到打印倉1中經(jīng)過高溫加熱，將3D打印機(jī)的材料全部融化為液體狀態(tài)，再通過打印倉1將融化的材料和墨水一起送到打印倉2中，打印倉2中有一個(gè)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片螺旋槳，打印材料和墨水通過高速轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片螺旋槳均勻融合在一起。最后將溶解好的材料經(jīng)過細(xì)管通過吐絲噴頭將材料噴吐出來，就可以將2D打印機(jī)與3D打印機(jī)有效結(jié)合在一起，打印出不同顏色的作品模型。2D打印機(jī)與3D打印機(jī)的結(jié)合流程圖如圖1所示。

3 結(jié) 語

本研究通過將2D打印機(jī)與3D打印機(jī)的合理結(jié)合，研究出一種對(duì)于彩色3D打印機(jī)的有效方法，解決了目前3D打印機(jī)打印的單一性。但還有部分問題有待進(jìn)一步研究：

（1）墨滴與打印材料的融合具有不穩(wěn)定性，墨滴與打印材料還不能均勻融合在一起，而且起墨滴的數(shù)量大小不能完全掌握。

（2）需要獨(dú)立開發(fā)與控制系統(tǒng)相適應(yīng)的上位機(jī)軟件，加強(qiáng)對(duì)3D打印機(jī)的控制。

（3）控制系統(tǒng)控制3D打印機(jī)的打印精度不高，還需要對(duì)軟硬件進(jìn)行深度研究。

參考文獻(xiàn)

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