3d打印技术精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的3d打印技术主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：3d打印技术范文

其实，3d打印本来就不是什么新鲜的技术，也不是今天才出现一只不过因为出现初期的实现成本过于高昂。而随着原材料和打印成本的下降，3D打印技术终于可以走进我们的生活，现在，不仅在国外，国内也有不少公司可以提供这一服务了。

原理并不复杂

不少工业设计师认为，3D打印技术使得生产单件商品的成本变得与批量生产一样便宜，这大大削弱了规模经济效益，它可能像原来第一次工业革命那样对世界产生深远的影响。

3D打印的原理并不复杂：首先在电脑屏幕上生成产品模型，根据需要调整大小和颜色，然后相关软件会自动将产品模式按照一定的厚度进行虚拟的“切片”，并将相尖数据传输到3D打印机，打印机就把这些根薄的“切片”用塑料、松脂或金属粉末像打印彩绘图那样打印出来，然后通过可自由转动的喷嘴喷出堆接材料、强力胶水或照焦光束将其粘合成一个整体。

使用3D打印技术，小型物品可以由类似于桌面打印机的机器生产，大型物品如自行车骨架、汽车面板和飞机零件可能需要大型机器设备和更大的空间，而且无需机械加工或任何模具，直接从计算机图形数据中生成。目前的3D打印机分层打印精度在0.1毫米左右。

与常规的制造工业相比，如果不考虑因规模带来的成本下降，3D打印技术的优势还是很明显：它不需要生产线和大型设备一只要一台3D打印机，就可以在办公室制造出自己所需要的中小型产品，用户要做的只是找到一个合适的模型：同时一3D打印技术所产生的废料比起常规制造技术来说少得多：它还可以制造出常规方法有时候无法生产的奇形怪状的部件。当3D打印技术的设备价格能够下降到一个普通人都能接受的水平，生产单件商品的成本与将变得与批量生产一样低，而且还大大缩减了生产周期。在3D打印技术的发展过程中，麻省理工学院的一项发明扮演了重要的角色。1 994年，几名来自麻省理工学院的科研和技术专家发明了一种名为三维打印(Three Dimensional Printing，简称“3DP”)的技术并申请了专利。1997年，为了将三维打印技术推向市场，Z-corporation公司正式成立。Z-corporation也是最先提出把3D打印机当成办公用品的3D打印机生产厂商，这也是目前惟一一家可以支持彩色3D打印的公司。

我们能打印什么

随着成本的降低，3D打印技术正从传统的用于航天、医药和汽车行业的原型制造转而为民用服务。目前，对于1000件左右塑料物品的制造来说，3D打印技术已经非常有竞争力，而且因为每件物品都是单独制造出来而非模具，因此不需要任何额外成本就可以做到每件物品各具特色。另外一对于一些产品制造方面的设计师和创业者，则可以先少量生产自己开发的新产品，看看市场反响再进行改进。

不过，国外的设计师们玩得似乎更疯狂。

时装设计师玛丽，黄与3D模型专家詹娜，费瑟也看上了3D打印技术，他们利用Rhjno 3DCAD设计软件创造出3D打印泳衣的模型，然后通过机器“打印”出复杂的几何图形。费瑟表示，他们还运用一种称为“选择性激光烧结(SLS)”的技术，用非常纤细的绳子连结起无数圆形薄片，进而织出泳衣的“布料”，通过改变圆形薄片的大小、分布，以及连结方式，确保泳衣的受力模型保持合理。这件泳衣以尼龙作为主要制造材料，最重要的是，因为采用了3D打印技术。无需经过传统服装制造业的打版再生产，两位设计师也表示，这款泳衣将完全采取定制化生产，首先扫描消费者的体型并进行3D建模，再为其量身“打印”出一套合身的泳衣。

欧洲最大的手肮公司欧洲宇航防务集团(EADS)则致力于研究利用3D打印制造出更轻便的飞机。EADS工程师安迪，霍金斯表示，目前宇航飞机上有不少零件是用昂贵的钛金属通过机器冲压制成，如果改用钛粉打印，不仅重量更轻，而且保持了一样的坚固程度。

意大利土木工程师恩里科，迪尼(Enricodini)则玩得更加出位，他倒腾出了一台可以用沙子直接打印立体建筑的3D打印机。为了测试这台大型打印机，恩里科，迪尼为诺曼，福斯特公司在阿布扎比建造的“马斯达尔城(Masdar City)”打印了一部分建筑的骨架外墙，结果证明打印出来的外墙骨架完全可以用于正常的建设，有了这台机器，未来的建筑骨架可能不再需要搭建脚手架，也不需要工人。目前，恩里科，迪尼正与诺曼，福斯特建筑设计公司以及阿尔塔太空公司合作，研究设计一种可以使用月球尘埃打印的3D打印机，可以在月球上快速建造人类基地。和之前只能打印小型塑料部件的3D打印机相比，恩里科，迪尼所设计的打印机可以打印出厚达50毫米的分层，然后再一层一层叠加起来，通过以镁为主要原料的粘合胶将其粘合，这些粘合胶跟沙子结合，印刷机再对其施压后变成岩石。

恩里科，迪尼十分推崇建筑大师高迪的作品，他希望能用3D打印机完成高迪的未完成作品――位于西班牙巴塞罗那的“神圣家族大教堂”，而按照他的3D打印机的设计，实现高迪，设计出的那些通过传统建筑技术很难实现的弯曲建筑并不困难。

3D打印普及还需时日

目前，3D打印技术要用于民用，最大的障碍可能依然是价格，虽然相比前几年来说价格和成本已经下降不少，但是对于普通用户来说，价格依然还不到可以接受的范围――目前最便宜的3D打印机价格也在1万美元以上，如果要打印更大的部件，打印机的价格将会成倍飙升。英国巴斯大学有一项正在开发中的新设计，能用大约700美元制造一个3D打印机，未来或许能解决打印机的价格问题。

除了设备昂贵之外，3D打印机使用的打印材料多是化学聚合物，包括尼龙、金属、树脂以及各种塑料，同时在粘合过程中还使用大量的化学粘合剂，其剂量远远超过传统制造的产品。这些化学物质如果与我们朝夕相处的，后期使用成本尚在其次，材料是否安全、长时间接触是否对身体健康有所损伤将是重点需要考虑的问题。

第2篇：3d打印技术范文

[关键词]3D打印技术；3D打印材料；发展趋势与现状

中图分类号：TP334.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）18-0101-01

前言：3D打印，又称作增材制造，是快速成型技术的一种。3D打印技术将信息技术与工业制造相结合，以柔性化的生产方式来满足不断增强的个性化需求，实现了制造技术的革命性突破，被誉为“第三次工业革命”的核心技术。其方便快捷、能够提高材料利用率等优势不断显现，与传统制造的结合也更加紧密，不断推动传统制造业的转型升级。材料是3D打印的物质基础，也是当前制约3D打印发展的瓶颈。目前，我国的3D打印技术在某些领域处于世界领先水平，但在产业化应用方面与国外的差距较大，除了产学研用相脱节等问题，上游原材料制约也是阻碍3D打印产业化发展的重要原因。文章综述了3D打印材料的发展现状，重点介绍了用于3D打印的几类主要材料，并指出了当前3D打印材料发展所面临的问题及其发展趋势。

1.3D技术的概述和3D打印材料的介绍

1.1 3D技术的概述

3D打印技术最早起源于19纪末的美国，于20世纪80年代得到实现与发展。随着智能制造的进一步发展成熟，3D打印技术在打印材料、精度、速度等方面都有了较大幅度的提高，新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用于制造领域。与传统的去除材料加工技术不同，3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，又称为快速成型技术或增材制造技术。3D打印技术可以在很大程度上提高制作效率和精密程度，可使用的材料种类非常丰富，以生物细胞为材料可打印出器官、骨骼；以沙子为材料可打印建筑；以玻璃为材料可打印玻璃制品；以金属为材料可打印机械零件等。目前，3D打印技术主要应用于产品模型、模具制造、文化创意、航空航天、生物医疗、艺术创作以及个性化定制等领域，为创新开拓了广阔的空间。

1.2 3D打印材料的介绍

3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等。除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。3D打印所用的这些原材料都是专门针对3D打印设备和工艺而研发的，与普通的塑料、石膏、树脂等有所区别，其形态一般有粉末状、丝状、层片状、液体状等。通常，根据打印设备的类型及操作条件的不同，所使用的粉末状3D打印材料的粒径为1-100μm不等，而为了使粉末保持良好的流动性，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业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。工程塑料是当前应用最广泛的一类3D打印材料。

2.3D打印技术的发展现状及其发展趋势

2.1 3D打印技术的发展现状

相形之下，我国3D打印材料发展起步晚、底子薄，需要加大投入和研发力度，以适应国内市场发展的需要，提高其国际竞争力。追本溯源，我国自20世纪90年代开始3D打印技术的自主研发，清华大学、华中科技大学、西安交通大学、北京航空航天大学等在3D打印设备制造技术和材料技术等方面进行了积极的探索和大胆的尝试，取得了一定的成绩，部分技术甚至处于世界领先水平，

2.2 3D打印技术存在的问题

目前，我国具备生产3D打印材料能力的企业较少，大部分3D打印材料依赖进口，特别是金属粉末材料严重受制于他国。这是因为3D打印对金属材料的要求较高，而我国制造满足这些要求的金属材料技术还不过关。此外，与美国、德国等3D打印材料技术比较成熟的国家相比，我国3D打印材料质量不稳定、品种较为单一，部分研发的实验材料也依赖进口。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问题。由于3D打印材料种类有限、材料专用性较强、下游应用市场还没有完全培育起来，所以现阶段3D打印材料无法实现规模化生产，生产成本居高不下。

2.3 解决3D打印技术问题的相应措施

3D打印技术的核心在于材料。如果突破材料对3D打印技术的限制，那么3D打印产业成功实现快速发展将前景可期。目前，我国3D打印材料产业虽然处于刚刚起步的阶段，材料研发和应用水平与美欧等发达国家相比还有差距，但是，加大对3D打印用材料的投入和研发，走独立自主的发展之路，对我国抢占新一轮制造业发展制高点意义重大。加强我国3D打印材料的供给保障。多样化的材料来源和稳定的材料供给是3D打印产业发展的根本。加大材料的深度研发和产学研合作。3D打印产品的质量和特性取决于材料，不仅材料本身种类、成分、特性对3D打印产品的特性有影响，材料的制造工艺也对3D打印产品的强度、模量、弹性等功能特性起到决定性作用。推动3D打印产业上下游领域全方位的合作。3D打印材料的产业化应用必须与3D打印设备、下游3D打印产品同步进行，即加强上下游各个环节的研发生产合作，带动3D打印材料的产业化应用，方能取得突破性的进展。建立完善3D打印材料支持政策和标准。对于处于产业化发展初期的3D打印材料产业，加强政府支持和规范行业标准是必要的。加大政府对3D打印配套的材料企业的政策和资金扶持，对研发生产3D打印材料的企业给予税收减免或财政补贴，鼓励企业积极进行材料研发，最终形成3D打印产业领域标准全面覆盖的局面。

3.结语

近年来，3D打印技术得到了快速的发展，其实际应用领域逐渐增多。但3D打印材料的供给形势却并不乐观，成为制约3D打印产业发展的瓶颈。目前，我国3D打印原材料缺乏相关标准，国内有能力生产3D打印材料的企业很少，特别是金属材料主要依赖进口，价格高。这就造成了3D打印产品成本较高，影响了其产业化的进程。因此，当前的迫切任务之一是建立3D打印材料的相关标准，加大对3D打印材料研发和产业化的技术和资金支持，提高国内3D打印用材料的质量，从而促进我国3D打印产业的发展。可以预计，3D打印技术的进步一定会促进我国制造业的跨越发展，使我国从制造业大国成为制造业强国。

参考文献

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[3] 黄秋实，李良琦，高彬彬.国外金属零部件增材制造技术发展概述[J].国防制造技术，2012（5）：26-29.

第3篇：3d打印技术范文

简单地说，3D打印机是这样工作的：先用计算机建立所需打印物体的三维模型，然后把模型分成多层结构，用机器将原料（目前而言通常是金属或塑料）熔化，再运用喷墨打印机的工作原理，使熔化材料从喷嘴喷出，从而打印出多层结构的第一层，然后是第二层、第三层……逐层叠加，当所有层都打印完时，所需要的物体就出现了。该技术被应用在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程以及许多其他领域。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。进入新世纪以来，这类机器的销售有了快速增长，其价格则出现大幅下降。3D打印制造物品所需要的，只是一台3D打印机、原材料和控制打印机的软件。用软件画出模型，把原料加入打印机，点下“打印”选项，过一会儿就可以拿到新鲜出炉的物品了，这就是这种打印方式的惊人之处。

流水线改变了生产制造的方式，从而使世界进入了现代化时代。同样，3D打印也可能使人类生活进入一种新状态。工程师和设计师们使用3D打印机已经有数十年了，但大多数情况下，只是为了能在产品大规模生产之前快速而廉价地得到其原型，从而摆脱价格昂贵且效率低下的模具制造的束缚。随着能够处理的材料越来越多，3D打印机开始更多地被用来生产成品。研究3D打印的人们喜欢用“加法”或“减法”对传统工业制造进行分类。在工业界，使用3D打印机生产被称为“加法”制造，这种方式与使用切割、钻孔和金属蚀刻这些需要用车床等工具对材料进行加工的“减法”制造完全相反。加法制造过程中所需的原材料很少，而且3D打印机由软件驱动，无需费时费力地重新调整机器，就可以很容易制造出不同部件。3D打印这种所需材料更少、生产流程更简单的特点是传统制造方法无法比拟的。

将3D打印设备称为“打印机”，是参照其技术原理的结果，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。随着这项技术不断进步，现在已经能够生产出与原型的外观、感觉和功能极为接近的3D模型。对于生产者来说，3D打印技术可大幅降低成本，提高原材料和能源的使用效率，减少对环境的影响，它还使消费者能根据自身需求量身定制产品。3D 打印机既不需要用纸，也不需要用墨，而是通过电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等一系列技术，把电子模型变为实物，其优点是大大节省工业样品制作时间，而且可以“打印”造型复杂的产品。许多专家认为，这种技术代表制造业发展新趋势。

3D打印的优势

3D打印技术能够改变制造业，因为它降低了产品的成本和生产风险。3D打印不需要庞大的机器、巨大的厂房，企业因此就不需要一直扩大生产规模，以赚取巨大的固定资产投资。不仅如此，3D打印还能够大幅减少原材料消耗并减少对装配人工的需求，因此是一种耗能低、污染低甚至无污染的生产方式。

当今世界，大量同质化的产品有时会不受消费者欢迎，尤其当很多东西都可以通过3D打印量身定制之后，传统的制造方式将被逐步淘汰。能够定制化、小批量生产而几乎不增加成本，是3D打印的一个巨大优势。在消费者追求个性化的当代社会，此种方式能够很好地迎合消费者需求。

对发达国家来说，它们这种用规模化、机械化的加工方式取代需要人工精密加工的生产步骤，可以减少对人工的依赖，减少运输费用，单位人员的产出会更高，从而减少对发展中国家制造业的依赖，

将来人们会看到，消费者能在家中像下载音乐一样下载产品模型，然后打印出来；或者在当地的3D打印中心，根据自身的喜好设计出各种产品。这样的情景可能很遥远，但技术发展的速度经常是不可想象的，一场新的工业革命可能即将来临。

可能很多人以为，3D打印就是在电脑上设计一个模型，不管内面和结构多复杂，只要摁下“打印”按钮，3D打印机就能打印出一个成品。这个想法其实不正确，因为真正设计一个模型，特别是一个复杂的模型，需要大量工程、结构方面的知识，需要精细的技巧，并需要根据具体情况进行调整。以塑料熔融打印为例，如果一个复杂部件的内部没有设计合理的支撑，打印出的成品很可能会变形。媒体喜欢将3D打印机描述成产品打印完毕就能直接使用的神器，可事实上，产品制作完成后还需有一些不可避免的后续工艺：或打磨，或烧结，或组装，或切割，这些过程通常需要大量的手工工作。

都说3D打印能给人们巨大的生产自由度，能生产前所未有的东西，可直到目前，几乎还没有这种市场“杀手”级别的产品出现。用3D打印机小规模做些饰品、艺术品是可以的，做逆向工程也是可以的，但要谈到大规模工业生产，3D打印还不能取代传统的生产方式。如果3D打印能生产出其他工艺无法生产的产品，而这种产品在某些性能方面有极大提高，或是能够极大改善消费者的生活品质，或许能促进3D打印机实现更快普及，但目前这方面还不尽如人意。

发展瓶颈

目前，3D打印技术面临的发展瓶颈主要有以下几个：

首先是价格因素。大多数桌面级3D打印机的售价在2万元人民币左右，国内的一些仿制品价格虽然可以低至6000元，但据商透露，国产低价3D打印机的生产质量很难有保障。另外，桌面级3D打印机仅能打印塑料产品，因此使用范围非常有限。而且对于家庭用户来说，3D打印机的使用技术要求仍然很高。因为使用者必须懂得3D建模，然后将模型数据转换成3D打印机能够读取的格式才能进行打印。

其次是原材料因素。3D 打印不是一项高深的技术，它与普通打印的区别就在于使用材料不同。以色列的3D打印机制造商 Object是掌握打印材料品种最多的公司。目前，它已经可以使用14 种基本材料，还能在此基础上混搭出 107种材料。但与大千世界为人类提供的材料品种相比，这个种类规模还相差甚远。不仅如此，材料的价格也是个问题，便宜的材料每公斤几百元，而最贵的材料每公斤售价可达4万元左右。

第三是社会风险成本因素。如同核反应既能用于发电，但又具有可怕的破坏力一样，3D打印技术在发展初期已让人们看到了一系列隐忧，而未来进一步的发展也令很多人有所担心：什么都能彻底复制，想到什么就能制造出什么，听上去很美的同时，这种不受控制的创造也着实令人恐惧。

3D打印是一层层地制作物品，想把物品制作得更精细，就需要减小每层的厚度；想提高打印速度，就需要增加层厚，而这势必影响产品的精度。在生产同样精度的产品时，与传统工业生产相比，3D打印没有成本优势，尤其是没有时间成本和规模成本优势。

现在3D打印机市场百花齐放，如同处于战国时代，导致机器品质参差不齐。目前3D打印机缺乏统一的制造标准，致使同一个3D模型在不同的打印机上打印时，得到的产品可能大不相同。此外，打印原材料也缺乏标准，3D打印机生产商都想让消费者购买自己提供的打印原料，以便获取稳定的收入。这种做法可以理解，毕竟普通打印机的打印原料也是采用这种模式供给的。但问题在于3D打印机生产商所用的原料一致性太差，从形式到内容千差万别，这让材料生产商很难与之合作，因为研发成本和供货风险都很大，从而难以形成产业链。表面上看，是3D打印机捆绑了3D打印材料，事实上却是材料捆绑了打印机，这非常不利于降低成本和抵抗风险。

应用领域

3D打印技术迅速兴起，成为炙手可热的新型产业，它可以打印的立体产品种类正迅速增加。3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。以色列的Object公司认为，对3D打印机需求量较大的行业包括政府、航天、国防、医疗设备、高科技、教育以及制造行业。

2011年6月，欧洲一位患有慢性骨骼感染病的83岁老人，换上了由3D打印机“打印”出的下颚骨，这是世界上首个使用3D打印技术制作人体骨骼的案例。据国外媒体报道，在不久的将来，外科医生们或许可以在手术现场利用打印设备打印出各种尺寸的骨骼来使用，用于替代真实人体骨骼的打印材料也正在紧锣密鼓地研制，在实验室测试中，这种骨骼替代打印材料已经被证明可以支持人体骨骼细胞在其中生长，其有效性也已经在老鼠和兔子身上得到了验证。未来数年内，打印成的、质量更好的骨骼替代品或将帮助外科医师修复病人损伤的骨骼，帮助骨质疏松症患者恢复健康，也可以用于牙医诊所。

为了打印骨骼替代品，来自华盛顿州立大学的机械和材料工程师萨斯米塔·博斯（Susmita Bose）和她的同事们对可从商业销售渠道获得的ProMetal 3D打印机进行了测试。这种3D打印机会在一层粉末基底之上逐层喷洒原材料胶粒并逐层成型，每一层的厚度仅相当于人的头发丝宽度的一半。使用这台打印机制造的骨骼支架的主要材料成分是磷酸钙，其中还额外添加了硅和锌以增强其强度。当它被植入人体内之后，可以暂时起到支撑骨骼的作用，并在此过程中帮助正常的骨骼细胞生长发育，由此修复之前的损伤，这种材料最终可以在人体内自然溶解。科学家们花费了4年时间才找出这种合适的材料配方，使用的技术涉及到化学、材料学、生物学和工艺科学等诸多学科。

美国德雷塞尔大学的研究人员通过对化石进行3D扫描，利用3D打印技术做出了适用于学术研究的3D化石模型。模型不但保留了原化石所有的外在特征，同时还能按比例缩减，更适合研究使用。在微软的3D模型打印车间中，当产品设计出来之后，用3D打印机制作模型，能让设计制造部门更好地改良产品，从而打造出更出色的产品。

博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害，同时复制品也能让艺术或文物有机会影响更多的人。因为托马斯·杰斐逊雕像的原件要送到弗吉尼亚州展览，史密森尼博物馆就将一个巨大的3D打印替代品放在了雕像原来所在的位置。

在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印建筑模型的思路。这种方法快速、成本低、环保，而且模型制作精美，完全合乎设计者的要求，还能节省大量材料。制造业也需要很多3D打印产品，因为从某些方面来说，3D打印在成本、速度和精确度上都比传统制造好很多。

现在，研究人员已经开始尝试用巧克力做原材料来打印了。或许在不久的将来，很多看起来一模一样的食品就是用3D食品打印机“打印”出来的。当然，这种打印食品的售价可能会比传统食品贵很多倍。

汽车行业中同样有3D打印机发挥作用的领域。并不是说汽车可以直接用3D打印机打印出来（或许未来这也是有可能的），但汽车制造商在进行安全性测试等工作时，可以将一些非关键部件用3D打印出的产品替代，在获得效率的同时降低成本。

一位名叫恩里科·迪尼（Enrico Dini）的发明家称，他已经与建筑大师诺曼·福斯特（Norman Foster）和阿尔塔空间公司（Alta Space）的科学家进行过讨论，希望能设计出一种可以用月球尘土做原材料的打印机。届时，就可以在月球上用这种打印机快速建造出人类的月球基地。

预计到2050年，3D打印技术将能制造出飞机。据飞机制造商空中客车公司（Airbus）的设计师透露，该公司的3D打印飞机计划预计可在2050年前变成现实。据《福布斯》杂志报导，此计划会使用体积为机库大小的3D打印机制造飞机零件。空中客车公司的员工巴斯蒂安·谢弗（Bastian Schafer）描述了他的构想：这架飞机长80米，曲面机身由透明材质制成，乘坐这种飞机的乘客会感到自己彷佛正在云端翱翔。

行业现状

如果未来3D打印技术能走进我们的生活，将提供无数的商业机会，包括3D打印设备制造、打印材料制造、应用软件和服务等。环顾我们生活中的四周，绝大部分消费品都可以用3D打印技术制造。据相关机构统计，到2015年，3D打印行业的市场容量至少可达到1600亿美元。

3D打印产业分为3D打印设备制造、材料制造和相关的应用软件和服务三个部分。3D打印机是整个产业的基础，随着产业的发展，无论是家用的桌面3D打印机还是制造业使用的3D打印机的需求量都会大大增加。在这个领域，未来会呈现传统巨头与新兴企业并存的局面。在消费市场，各种打印材料的性质完全不同，制作出的产品也可能无奇不有；而在工业市场中，可能每一个项目都要由不同的3D打印机来完成。因此，3D打印设备制造商将面临非常细的市场区分和极高的定制要求。

现在这个行业还未出现明确的领导者，参与者有一直从事3D打印的科技公司，也有惠普这样的传统打印行业巨头。目前3D打印机与传统喷墨打印机可以说是一脉相承，但随着技术的发展，两者可能会体现出越来越多的区别，也可能有越来越多的企业进入这个行业。

在3D打印材料制造领域，将诞生专业的材料提供商。打印材料是3D打印产业的核心部分之一，材料技术的发展水平直接决定着3D打印机的制造能力，决定着打印出的产品能否完全取代传统制造业生产的产品。材料制造商追求的目标是：更好的材料质量，与之匹配的打印技术，像现在的打印机墨盒一般廉价且方便使用。

目前，打印材料制造行业的主要参与者还是各家设备制造商。但与传统打印行业耗材单一、技术含量不高的特点不同的是，3D打印需要使用各种高技术材料。因此，专业的材料提供商未来也必然会成为这个行业中的重要成员。

与3D打印相关的应用软件与服务的需求潜力十足，其市场之大可能超出想象。应用软件用于控制3D打印机，软件使用平台的易用性对3D打印产业有巨大影响。现在的3D建模软件较为复杂，售价昂贵而且普通用户难于使用。如果能让用户快速、方便地建立自己需要的模型，比如在平板电脑、智能手机等平台上开发各种与3D打印有关的应用，让消费者能随时随地打印出自己的灵感，3D打印的需求肯定会迅速提升。在这方面，总部位于荷兰的创新制造公司Shapeways提供了一个很好的模式：消费者将3D模型图甚至是2D图片上传到公司网站，公司就能制造出相应的饰品，然后邮寄到消费者手中。消费者甚至还可以在网上出售自己创造的3D模型。

3D打印在国内外都得到了高度重视，机器本身并不是技术推广的难点，但其是否会成为未来制造业的发展方向，仍需要时间检验。但可以确定的是，在军工、航天、科研等不在意投入产出比的行业中，3D打印已经得到了很多的重视。从3D打印产业链来看，未来有很多方面都具有发展潜力：

在输入端，3D图纸设计最具有发展潜力。无论三维打印发展到何种地步，图纸设计都是无法取代的。此外，三维设计软件、图纸设计服务、扫描软件以及扫描设备制造领域都可能有较大的发展。

在制造端，与打印机相关的行业都有发展潜力。作为行业的核心，3D打印机生产的发展已基本走上正轨。例如，3D System公司研发了应用于不同行业的使用不同材料的打印机，净利润率可达到15%左右。目前来看，3D打印机的瓶颈仍然是多种混合材料打印，如果能够发现更多成本低、易于应用的打印材料，可极大地扩展3D打印的应用。

在服务端，3D打印服务同样具有发展潜力。打印服务目前在美国已有应用，建立的连锁打印服务机构不免让人想起当年的柯达彩印店；日本也推出了根据孕妇B超结果打印胎儿模型的服务。将类似的应用推而广之不难发现，打印服务必然拥有广阔的市场。

中国的3D打印市场

成立于2009年的杭州铭展网络科技公司是3D 打印机的生产者和商。公司是三维立体打印机生产商3D Systems 部分产品的中国区服务商，同时也基于开源3D打印技术制造出了个人3D打印机系列，发展目标是批量生产经济型家用打印机，以方便设计师、工程师、科技人员甚至普通爱好者的使用。此外，铭展还建立了“我爱3D”设计作品分享社区，让更多人参与3D打印作品的创新和分享。

南京宝岩自动化有限公司自主研发了3D打印机，既有可打印手机座、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打印机，可用于打印齿轮、螺帽及零部件等模型，市场售价在1万～25万元之间。

实威国际的总部位于台北，这家软硬件及顾问服务解决方案提供商经营3D打印机相关软件，其产品涉及3D设计软件、3D产品文件编写，可以加强客户建立2D、3D图档和动画的能力。在2012年8月举办的台北国际模具暨模具制造设备展上，实威国际展出了Solidworks系列软件，这种3D 产品设计软件可以帮助制造业企业缩短研发时间。

第4篇：3d打印技术范文

关键词：3D打印技术；服装设计；影响

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.243

1 前言

3D打印是以三维设计模型为基础，经过软件分层离散与数控成形体系，运用激光束以及热熔喷嘴等其它形式将陶瓷粉末、金属粉末及塑料等其它较为独特的材料实施逐层的累积黏结，最后通过叠加成形，以加工出实体的产品。

2 3D打印技术概述

当前，3D打印的核心技术大都把控在美国、欧洲以及日本其它发达国家的手中。在1990年之后，我们国家的多所高校逐渐对3D打印技术进行研究。经过比较可知，我们国家3D打印技术的研发依然有着较多的路要走，差距较大。目前，3D打印技术大都应用于工业制造领域，急需在速度、精度、尺寸以及软件研发等层面不断创新。

3 3D打印技术对于服装设计影响

3.1 3D打印技术对服装材料的影响

传统形式的服装材料涵盖了麻、棉、毛以及丝等等，经过纺织成纱线，纱线再经过针织又或是梭织而产生面料。在制造中间环节实施色彩的印染等。经过不一样粗细、不一样结构和材料纱线的互相融合，达到服装面料的改变。然而3D打印服装的出现，因为打印材料非常有限，当前并不具备能够打印纺织面料的设施。当前所使用的3D打印材料大部分都是PLA与ABS塑料。运用环装结构来组成，具备较强的后现代主义风格，其所体现出更加多的便是设计人员自身的设计理念，而非是日常生活所穿着的服装。在已经具有的3D打印服装里面，其所使用的材料大部分均是塑料。设计人员把塑料设计为片状又或是环状的架构，互相融合。若想加工出舒适合体的服装，材料是最为重要的。

3.2 3D打印技术对服装加工工艺的影响

在3D打印服装成功设计以后，或许是一个较为完善的三维裁片，又会是无数个完全不一样的三维裁片，其主要是按照服装的类别而明确，往往能够将领片、袖片以及口袋等独立进行打印，同样还能够将一些具有特殊效果的裁片运用3D打印技术，然而其它的裁片依然采取传统形式的二维样板又或是在3D打印的基础之上实施立体裁剪来达到。从加工环节来看，在服装设计明确以后，需把三维文件转变成合适的3D打印技术文件，此种类的文件能够直接性的融入至所有的打印机之中，部门打印机同样会接受SLC、PLY等类型的文件导入。在文件完全导入以后打印机便会自行进行分层处理同时打印出相应的裁片又或是成衣。按照打印机尺寸的不一样，整体设计、多个部件所苟恒的产品需实施一次性打印又或是分批进行打印，将所打印出的部件再实施缝合才可以获得最后的成品。

3.3 3D打印技术对服装个性化定制的影响

3D打印技术所具备的最大特征便是可以不断的扩展设计人员的设计理念。采取3D打印技术，服装设计人员不会再为传统形式的裁剪没有办法达到自身的设计而烦恼，其只需在计算机软件中绘制出本身的设计理念图案，接着将所有后期的制作交由3D打印机完成便可。此种全新的制造工艺与传统形式对比而言，其所具有的优势便是能够达到私人化的服装定制，设计人员能够经过扫描设施对顾客的身材实施三维求反，以此获得量身定制的相应模型，通过经过3D打印机制造出极具个性的服装。设计人员再也无需像之前那样对顾客实施重复性的量体与较多次数的试衣便可以一次做完所有相关的工作，节约了大量的时间与费用。

3.4 3D打印技术对服装颜色的影响

色彩是服装设计最为主要的元素，其对服装的风格与潮流有着非常大的影响。与此同时，色彩同样还是3D打印技术最为主要的要素。怎样在3D打印环节精准的融入颜色，始终都是专家学者所探讨的话题。为了能够节省费用以及材料的限制，3D打印服装大都是单一颜色的。

第一，水文转印法。此技术被被大量的运用至各类材料里面，主要有头盔染色、玩具公仔染色以及模型染色等等。然而此技术却存在一定的约束。因为薄膜在下沉的具体环节会逐渐的延伸，水转印法的精准程度相对较低。

第二，经过粉末的相互融合又或是铺设挤压塑料。此种形式对于颜色的调控较为简单，运用较多数量的喷头整个不一样颜色的原材料，又或是用不一样材料的取代来达到颜色的相应改变。此种形式没有办法达到服装领域对于色彩日益增长的展示需求。

第三，像素喷墨法。此方式参考了2D打印。将喷墨一滴一滴的滴在物体表面，此墨滴便会即刻被紫外线所固化，变成固体。其可以使得人们能够对颜色有较为准确的调控。然而这样的形式需要有庞大的数据计算，墨滴的体积非常之小，一立方厘米的固体里面大致涵盖了1800万左右的墨滴。

4 3D打印技术在服装设计领域的发展趋势

3D打印技术具备一定的先导性，引起了科技界与时尚界的高度关注。我们国家的3D打印服装发展速度较为缓慢，在意大利，已有设计人员专门为客户提供3D服装设计的下载服务，其便代表着只要人们拥有一个3D打印机，便能够定制又或是设计出自身所独有的服装。当服装加工企业与设计部T掌握了3D技术之后便能够逐渐的调整同时精准的审核服装的构想，同时能够在此环节降低成本费用，在一定程度上减少了服饰设计所需要的时间，使得企业能够以稳定的步伐持续性的开发出全新的产品。正是出于这样的缘由，从服装设计的品牌商、设计商以及加工商等均能够借此来增强自身的综合竞争力。

5 结语

伴随3D打印技术的逐渐进步以及纺织材料的日益创新，再加之人体测量以及CAD等其它相关技术，服装设计领域将会提供完全自动化的订制服务。在未来，顾客所买到的并不再是现实的服装成品，其所购买到的将会是应用于3D打印的款式图又或是打印所需要的材料，如此顾客经过购买同时下载相应的款式图便能够自行打印出自身所需要的商品。

参考文献：

第5篇：3d打印技术范文

3D打印技术愈发成熟

CES2015是展示与宣传3D打印技术的重要舞台之一。3D打印机已经连续两年拥有专属展区，这给好奇的《电器》记者提供了充分观察这项神奇技术的机会。相比同样火热的智能硬件，现场工作人员表示，如果没有3D打印技术，智能硬件、可穿戴技术不可能在2014年新兴技术中拔得头筹。因为3D打印技术，让种种可穿戴设备的构想能够快速变成现实。比如，锐步Checklight智能头套在试制过程中至少使用5种3D打印技术，凭借3D打印的快速成型、成本低廉等特点，在进行了1500次跌落实验之后，终于问世。

据了解，在CES2015上，参展的3D打印企业数量比2014年多一倍，目测超过50家。这里面既有3DSystems、Makerbot、三纬等大型3D打印公司，也有刚从众筹中走出来的NewMatter、ROBO3D等初创企业。另外，不少中国的3D打印机企业现身CES2015。《电器》记者观察发现，打印材料已从塑料开始向铁、铜等金属材料过渡。可打印出的物品包括椅子、鞋子、香蕉、锤子还有鸟巢模型等。从现场企业展示的产品及成果来看，3D打印技术颇为成熟。

在CES2015的3D打印产品展区，来自3DSystem的工作人员透过黑色的3D打印机CubeJet向《电器》记者介绍新产品ChefJet打印糖果的过程：“其实就像传统的3D打印机通过一层层堆叠材料的过程一样，ChefJet打印糖果会把材料（粉末）浸湿、固定，再层层叠起。”据了解，CocoJet是与巧克力食品巨头好时（Hershey）公司合作开发的，能够使用黑色、牛奶或白巧克力打印自定义的设计，使之成为面包和巧克力糖果工艺的理想工具。像传统3D打印机用塑料打印物体那样，CocoJet加热和挤压巧克力成型。三纬也不甘落后，在CES2015上展出了可以打印饼干、比萨的3D打印机，价格在2000美元左右。

第6篇：3d打印技术范文

关键词：3D打印技术 应用 瓶颈 发展方向

具有工业革命意义的3D打印技术将摄影、计算机、互联网、新材料等有机结合在一起改变了我们的传统思维，对我们的生产和生活方式将带来巨大的改变。

一、3D打印技术的前景

3D打印技术源于美国军方的快速成型技术，随着计算机和网络技术的发展到20世纪80年代才出现商业3D打印机[1]，由于3D打印技术颠覆性的制造理念，在一些特殊的应用领域发展很快。

1.3D打印技术简介

3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，它综合了摄影、数字建模、材料、机电控制和计算机等前沿技术知识，也称增材制造、立体印刷或直接数字制造等[2]，主要包括建模、打印和后处理三个步骤，先建立数字化模型，运用液体（如液态光敏树脂）、固体粉末（如金属粉或塑料粉）、丝材（如塑料丝）等，通过光固化成型或熔融挤出以逐层成型的方式打印出实体产品。

2.3D打印技术的历程

由于发达国家特别是美国的重视和大力投入，3D打印的关键技术不断被突破，20世纪80年代到90年代，美国出现了光固化成型（SL）、选择性激光烧结（SLS）、熔融挤出成型（FDM）、三维印刷（3DP）等一系列3D打印的核心专利技术，随后各种不同用途的3D打印机相继问世：1984年美国人Charles Hull制造出世界第一台商业3D打印机；1986年Charles Hull成立了3D Systems公司，这是世界上第一家生产3D打印机的公司；2009年美国Organovo公司首次使用3D打印机造出人造血管；2011年8月，南安普敦大学研发出世界第一台可以打印飞机的3D打印机；2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。3D打印的各种产品正在快速改变我们的生活。

3.3D打印技术的前景

2014年4月在纽约举行了主题为‘万物皆可打印’的‘3D打印博览会’，有名3D打印公司都推出了各自最新廉价实用的3D打印机：中国的太尔时代公司推出的型号为PP3DP的3D打印机售价900美元 /台；浙江金华万豪配件有限公司推出的勇士4号仅需4999元/台；Quirm公司推出的Chocabyte 3D打印机价格仅为99美元/台；而Form Labs公司生产的 Form 1 3D打印机可以打印出厚度仅为25微米的产品，可谓盛况空前，3D打印机的价格越来越便宜，所打印的产品越来越实用。目前，各国的研发投入都在不断增加，以抢占制高点，而且，越发达的国家越重视，投入越大所占市场份额也越多，各国和地区所拥有的市场份额见表1。

表1世界主要国家拥有的3D打印市场份额

国家 美国 日本 德国 中国 英国 意大利 法国 加拿大 韩国 其它

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

市场研究公司Canalys的报告表明：3D打印市场目前仍处于起步阶段，但发展速度正不断加快，其规模2013年为25亿美元，2018年将增至162美元以上，‘只要你能想到的，就能被设计和打印’，可以说3D打印技术的发展前景是非常广阔的。

二、3D打印技术的应用

3D打印技术的优点决定它在小批量、结构复杂、原材料昂贵的领域有着广泛的用途。

1.3D打印技术的优势

3D打印技术与传统模型加工制造相比优势明显：①可按个人的意愿实现个性化生产。②可实现制造传统加工工艺很难完成的复杂的一体成型产品。③可生产高精度的产品。④产品生产周期短，生产流程简单。⑤生产弹性大，可按需生产。

2.3D打印技术的应用

近几年随着3D打印技术的成熟，3D打印产业发展很快，主要应用领域有：①日用品：个性化的珠宝首饰、服装、玩具等。②电子产品：手机、音响及各种高档光电器材。③人造器官：人造骨骼、牙齿、假肢、甚至血管、组织和器官等。④、工业制造：各种高端工业零部件，如：汽车、卫星、飞机的一些不规则配件等。

三、3D打印技术发展的瓶颈

目前3D打印的耗材主要有热塑性树脂、光敏树脂、橡胶和各种金属材料，其固化方式主要是加热、降温、紫外线和激光烧结四种，因要求产品必须达到一定的强度，刚性和热稳定性等，故对材料的各项性能要求很高，因此价格很贵，有的高达4万元/kg，是制约3D打印技术广泛应用的主要瓶颈。市场使用最多的光敏树脂和改性树脂与普通树脂价格对比见表2。

四、3D打印技术的未来发展方向

随着大数据时代的到来，人类综合利用各种最新科研成果水平的提高，3D打印技术将向降低生产成本和生产过程的精密化、智能化等方向发展：①降低耗材价格：随着研究的深入，耗材必然多样化，生产也将规模化，耗材生产成本必将大幅降低，价格也会大幅下降。②提高耗材功能：各种智能材料、多功能材料将使产品更加实用，功能性更强。③提高打印速度和精度：实现连续打印、大件打印、多材料打印等，产品更加美观实用。④推进3D打印机小型化：促使成本更低廉，操作更简便。

参考文献：

第7篇：3d打印技术范文

3D打印技术（简称3D打印）是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将塑料、金属粉末、陶瓷粉末、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积粘结，最终叠加成型，制造出实体产品的技术。

3D打印这种新兴的科学技术，具有广阔的应用空间，已从工业制造逐渐扩展至国防军事、航空航天、医疗卫生等多个领域。我国也紧跟3D打印技术的发展趋势，不断加大研发力度。随着3D打印设备体积日趋小型化、打印精度不断提高、可用材料逐渐丰富，3D打印也将逐渐走进教室、迈入课堂，从而对教学乃至整个教育领域产生深远的影响。

一、3D打印将促进实装化教学的发展

实装化教学是院校组织学生到实习基地或相关单位开展的一种实践性教学活动，是院校培训体系中提升实践技能的有效途径。这种集观看、研讨、训练于一体的实践性教学方式的兴起，是对传统教学方式的创新和突破。它使教学活动与实际装备紧密结合，帮助学员消化课堂理论知识，开阔眼界、激发求知欲望，有利于学员在更广阔的空间获取教学实效。但是目前实装化教学的开展受到很多条件的制约，主要表现在：1.学校与实习单位不在一地，实装化教学的组织实施受限。2.学校教学进度与实习单位的不一致，实装教学的计划制定、课目设置、评价考核等受限。3.装备更新速度快，实习单位有些系列和型号不全，不能提供全面的实装。

而3D打印能让工厂走进课堂。3D打印这种数字化制造技术，在学术界也称为增量制造、增材制造、快速原型、快速制造。它具有许多优点。首先，3D打印节省原料、缩短时间、降低费用。从3D打印的原理和过程可知，3D打印是把材料进行逐层堆积叠加成型，从而制造出实体产品。其制造过程被形象地称为“加法”过程。而传统制造业是把模具裁切出需要的产品，被称作“减法”过程。因此，3D打印比传统制造要省时省料，节约成本。其次，3D打印擅长制造个性化、复杂化和高难度的产品。对3D打印来说，打印一个复杂得难以想象的特殊产品，也并不比打印一个外形简单的长方体消耗更多的时间和成本，因此更适合制造单件和小批量产品的生产。换句话说，3D打印可以根据老师的要求，制造出特定剖面、缩放比例大小的模型，满足上课需要。此外，3D打印不受场地和环境限制，还能实现远程制造。3D打印只要有适宜的原材料，不用专门的环境和场地，就能根据图纸打印出实物，可以在教室甚至坐在家中完成打印。3D打印的这些优点，使得可以在教室制造实装满足教学需要，而且废弃的产品可以用于再生产，循环利用，从而使工厂走进课堂。

二、3D打印能提升学生学习兴趣

利普森先生在其专著《3D打印，从想象到现实》中，写了一个用3D打印机制作橡皮泥飞机引起小学生兴趣的实例。三分钟的橡皮泥飞机制作过程，吸引着课堂上的小学生，他们纷纷发言，提出各种各样的疑问，还有个颇具企业家潜质的孩子做了计算，按现有的橡皮泥原料市场价格，计算出每架飞机的售价成本。可见，学习兴趣的产生与教学方式有密切的关系。学生学习兴趣的培养，主要在教师使学习活动有兴趣。一位优秀教师曾经说过：“如果能抓住学生的想象力，就能抓住他们的注意力。”

学习兴趣指一个人对学习的一种积极的认识倾向与情绪状态。学生对某一学科有兴趣，就会持续地专心致志地钻研它，从而提高学习效果。没有兴趣，就没有记忆，歌德说：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”。如何让孩子学习产生兴趣，是有效提高教学质量的根本点。由于种种因素的限制，传统的教学重理论讲授轻动手操作。随着3D打印技术的引入，将工厂搬进教室，这一问题将迎刃而解。随着合理地使用3D打印，课堂教学将“是令人愉快的”。

三、3D打印会改变教学模式

以计算机为核心的现代教育技术已经贯穿于教学的整个过程，充斥于教学的各个角落，极大提高教与学的效率。但不论是授课常用的课件，还是视频等，都是通过眼睛和耳朵获取信息。有研究表明，通过眼睛和耳朵获取的信息会被遗忘的比例高达70%。3D打印引入的“边做边学”工程，能有效的调动学生的另一个器官――手，通过触觉感知，加深学生的记忆。而以计算机为平台的多媒体和3D打印相结合会改变现有的教学模式，必定能大大提高学生学习兴趣。这种“虚实结合”的教学方法，把感知、理解、巩固与运用融合为一体，使得学生在较短时间内记忆得到强化，可以有效地促进个体主动参与认知结构不断重组的递进式学习过程。回顾计算机应用教育的方式，最初仅应用于和计算机有关的课程上，如编程或数学课。但现在每门课都使用计算机。和计算机一样，3D打印将打开教授和学习的全新方法的大门。

3D打印从诞生到发展至今已有三十多年的历史，之所以还没有广泛应用在课堂教学中，主要是受制于目前的技术水平、制作材料等原因。随着这些问题的一一解决，3D打印必定对教学乃至整个教育领域产生深远的影响。

第8篇：3d打印技术范文

现在，3D打印技术甚至可以用于建造房屋。美国南加利福尼亚大学的工业与系统工程教授贝洛克・霍什内维斯，一直在研究快速成型工艺在建筑上的应用，也就是，如何像造模型那样建造房屋。英国拉夫堡大学的索尔教授也在进行类似的研究。而意大利米兰设计周的Hacked lab实验室，则展示了一幢打印组装的房屋。

“打印”房屋

从原理上来看，“打印”房屋和打印其他的东西并无二致，只不过材料不同，尺度变大了。按照贝洛克・霍什内维斯的说法：现在衣服、鞋子和汽车都已经可以自动生产了，房屋如果仍旧需要人们按照之前的方法去建造，未免太落后了。

用传统的方法完整地建造一栋房屋，需要众多步骤，而使用 3D 打印技术就容易得多。

霍什内维斯教授将他的研究项目称为“轮廓建筑工艺”。据他介绍，房屋是这样被“打印”出来的：首先在要建造房子的空地上，安装巨大的“打印”设备，而这一过程只需要两三位工人花费几个小时。这个设备的外观，有点像建筑行业中使用的两边有滑轨的巨大行车，只不过行车横梁上通常用来装吊货物的部分，装有巨大的给料器。将事先设计好的立体模型载入3D打印系统，装载在行车上的“打印”设备通过一个可移动的喷嘴喷射出特殊的水泥，在建筑场地上勾画出一个整体轮廓，接着一层一层地叠加建筑墙体，打印机会根据规划图自动留出门窗的位置。然后，盖上第一层天花板，在顶上浇灌出第二层的地面，直到完成屋顶和外部结构的细节。和传统的建造过程类似，墙体建设完成后添加电气、管道和通信等基础设施。搭建完成后，剩下的只是安装门窗和内部装修了。

不需要砖瓦、木材、脚手架和施工队，20小时内，利用 3D 打印机就能建造出几幢简单的毛坯房。据专家预测，最多需要一天时间，它就可以建成一座 185 平方米的房屋，速度是人工建房的几百倍。而且用这种方式建造房屋，不会发生任何安全事故。

霍什内维斯教授研发这项技术的最初动力，来自1994年发生的一次地震。他在修复自家受损房屋的过程中，感受到种种人力所不及：速度慢、不安全、成本高。他想，这样危险、辛苦的工作，为什么不能完全由机器来完成呢？

通过多年的潜心研究，霍什内维斯教授研发出了“轮廓建筑工艺”技术，2004年，该项技术就已经能够“打印”出5英尺（约合1.52米）长、3英尺（约合0.91米）高、6英寸（0.15米）厚的建筑部件。随着近年来的技术改进，该技术不仅能够“打印”方形、圆形、环形甚至不规则形状的房屋部件，也有能力“打印”一整栋房屋，还能够建起一整片房屋群落，而且能够使得同一个群落内的房屋呈现不同的样貌。

“轮廓建筑工艺”技术能够建造不同功能的房子

霍什内维斯教授的研究项目，大致分为以下两类：

第一类是紧急用房，即给遭受自然灾害的灾民或者被迫逃离家园的难民居住的房屋。“轮廓建筑工艺”技术建造出来的是真正的房屋，还能安装各种设施，强度和功能性都要优于现有的救灾帐篷或者活动板房，而且速度更快。

第二类是低成本住房，用于给贫困群体居住，以改善他们的居住条件。这类房屋的强度要比第一类更高，工序更多，所需要的建造时间也更长一些。

在一次演讲中，霍什内维斯教授认为，这项技术将比所有传统的建造方式都更高效、便宜而且节能。它几乎能打印出人们设计的任何方案，不论是坚硬的直角，柔软的曲线，古怪的造型，都不是施工难题。霍什内维斯称，3D打印机的可贵之处在于它可以听从电脑程序，打印完一层自动爬上另一层，非常有次序，甚至比人工的更加准确，一砖一瓦都不会遗漏，这样就保证了它的稳定性；而且会依据精确的几何计算，采用坚固的材料，来保证几年到更多的时间内，房屋不会有质量问题。

霍什内维斯教授表示，该项技术将比现在的建筑技术更加安全。在美国每年有数千名建筑工人死亡，数万名建筑工人受伤，使用3D打印机建造房屋将会终结这个历史并大幅度减少建成一栋房屋的时间。

据霍什内维斯教授介绍，除了更加安全和节约时间外，“轮廓建筑工艺”还有一个主要的优点，就是可以大幅度降低建筑成本。

霍什内维斯教授打了这样一个比方：就像用机器来制鞋和纯手工制鞋子一样，当然是机器制造的鞋子比手工制的鞋子便宜。在美国目前的建筑成本中，45%～55%是人力成本，25%～30%是材料成本，而如果使用“轮廓建筑工艺”来建造房子，那么人力成本几乎为零。成本的降低并不等于质量的下降，根据测算，“轮廓建筑工艺”建造出来的建筑的最高强度能达到10000PSI（约合69.0MPa），而人工建成的建筑强度一般只有3000PSI（约合20.7MPa）。

霍什内维斯教授说，这种技术十分适合于灾后应急建筑和临时性住房，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，为人类移民太空铺平道路。

霍什内维斯教授领导的“轮廓建筑工艺”项目组一位成员表示：据先前一项估算，如果该项技术能够普及，机器的造价大约在10万到15万美元左右，一般的小型建筑公司完全能够负担得起。

英国拉夫堡大学的索尔教授也在进行类似的研究，不过他的打印机器更加细致，除了能够打印出毛坯房的基本结构，还能打印出整体浴室的结构、壁炉和简单的装潢设施，甚至能直接绘制出精美的壁画。他的灵感来源于撒哈拉南部地区的一种白蚁，它们能将巢穴筑成2至3米高的“大型建筑”，在建造巢穴时，用自己的排泄物和唾液构建框架，并填充进去。

下载房屋

和3D打印技术连接在一起的是社会化生产模式。原先，制造业在大工厂里进行，需要将大量人力、资金、设备集中到一起，通过物流和分销，辗转到达消费者手中。现在，随着3D打印技术的不断普及，制造业转变为更加灵活、投入更少的生产方式，甚至变得有条件按需生产。一切都可以用数据传输，虚拟的数字传送和实体经济结合在一起。

意大利米兰设计周的Hacked lab 实验室里，展示了一幢可以下载的房屋。这是一个名为 wikihouse 项目的产品。这座房屋采用 3D 技术打印，不需要正规的建筑技能，只需要经过简单的培训，就可以组装构件。

Wikihouse项目是由英国建筑师阿拉斯泰尔・帕尔文设计的。电脑系统里面有多种固定结构和尺寸的房屋构件，设计师可以利用这些构件进行设计。如果想建造一幢房屋，可以从电脑里下载需要的构件，打印出来组装就行了。帕尔文希望能在灾后重建领域推广这样的建筑理念，以便快速、高效、低成本地建造房屋。

第9篇：3d打印技术范文

【关键词】3D打印；产品设计；优势；缺点

一、引言

3D打印技术，又称为增材制造（AM）技术，属于快速成型技术加工，诞生于20世纪80年代后期，发展至今已将近30年。与传统的通过把工件上多余的材料切削去除过程相比，3D打印技术则是通过逐层累加得到产品。根据成型工艺的不同，3D打印技术分为立体光刻、立体光固成型、PVC塑料烫印复膜，熔融挤出成型（FDM）、三维喷绘打印（3DP）和数字光处理（DLP）等几种工艺类型。[1]

目前，3D打印技术的应用领域已经从普通的工业产品扩展到航天科技和医疗行业。2010年该技术在材料、设备及服务等行业的应用市场都有了显著增长，全球市场产值超过13亿美元，预计到2016年会超过30亿美元。

虽然3D打印技术日趋完善，应用越来越广泛，但是受其自身的原理所限，这种技术在实际应用中还存在一定的不足，本文以设备MakerBot Replicator 2为研究对象，对3D打印技术中熔融挤出成型（FMD）该技术的简单应用与不足做一个肤浅的介绍与分析，望能抛砖引玉。

二、设备基本参数

MakerBot Replicator 2打印机只是一个桌面级设备，作为3D打印技术中熔融挤出成型技术的代表，它直观地展示了3D打印技术的工艺原理，并满足小型工业产品设计工作室或者日常一般产品开发过程中样件的试制要求。

MakerBot Replicator 2打印机部分设备参数如表1。

三、设备应用优势分析

从上述参数中可以看到MakerBot Replicator 2打印机极其节约空间，其外形尺寸与14寸的CRT显示器相接近，因此可当做日常办公设备的一个重要组成直接放置在办公桌上，而无需再增加其他放置的平台或者安装空间。

打印机控制软件界面友好易于操作，对相关配套软硬件要求不高，可通过普通办公电脑完成打印操作。样件设计时，我们采用了Rhino软件即犀牛软件开发设计，通过该软件进行3D建模，然后把生成的.stl数据文件导入到打印机操作软件 MakerWare，并连接到打印机，简单设置即可输出打印。

3D打印技术从制造技术上实现结构设计人员梦寐以求的“所见即所得”的愿望，节约了大量的时间和成本。在此之前，要完成一个新产品的结构或形状设计，大致要经过以下步骤：设计人员首先通过如PRO-E、Solid-Work等三维设计软件进行三维建模完成产品初步设计，然后输出产品图纸并交给试制车间或者手板工作室进行试样及组装，调整组装的配合间隙或修改设计图纸，重新试样直至完成最终产品设计。基本上试制过程就是一个拼装过程，样机的各部位都是通过切割焊以及打磨或手工改模等传统工艺来完成，整个过程耗时费力。

3D打印技术改变了这个过程，在设计软件中完成零件初稿设计，设计人员把该零件的图纸数据发送给打印机软件，简单设置后打印机控制软件将自动生成喷射路径并向打印机发出指令，打印机接到命令开始打印。依据样件的尺寸以及不同的精度要求，一定的时间后即可在打印机的工作平台上得到与设计图纸对应的产品。

由于MakerBot Replicator 2打印机已经实现了无人值守功能，设备启动打印后，设计人员无需再时刻查看打印进度，只需定时检查打印状态是否正常即可。此特性也同样为相关人员节约了大量的时间。

目前，一盘重量1kg的进口PVC原料采购成本为800元人民币。以一个口径80mm、高度50mm、重量约为50g的杯子为例，其材料成本仅为：800/1000*50=40元，如采用国产原料其成本更低。此外，MakerBot Replicator 2作为3D打印技术的入门级产品，该打印机的大致价格为2万元人民币左右，因此即便考虑设备的采购成本，其价位同样能够被各个产品公司或者工业设计工作室所轻易接受。

另外，基于3D打印技术是一次成型而无需考虑脱模的原因，因此设计产品型腔时不再考虑脱模的要求，降低了样件制作难度，为产品设计提供了便利。

四、设备缺陷分析

MakerBot Replicator 2打印机的应用使得样品试制变得简单，且不易受到其他生产因素的影响，极大的加快了新产品的研发速度，并降低了样件试制的成本，但是其不足之处同样明显，主要表现于以下几个方面：

1、试制样板的尺寸受限制。在前文的设备参数中，我们看到该设备打印成型的区域为28.5×15.3×15.5cm，这个参数直接决定了通过该款打印机能够直接打印生成的单个产品、零件或者组件的最大尺寸不超过该区域尺寸，而大尺寸产品依旧只能通过拼装或其他方式得到样件。

2、产品表面粗糙度偏大，各个打印制品间的配合公差误差较大。由于熔融挤出成型技术是通过把塑胶丝逐层堆积在表面得到产品的，因此其单层的厚度决定了产品成型后的表面质量。MakerBot Replicator 2的单层堆积厚度最高精度为0.1mm，最低精度为0.34mm。仍以前文中的杯子为例，采用0.27mm普通精度生产时，耗时为2.5小时左右，其表面效果如下：1米距离外观察产品，由于距离较远难以分辨其表面的情况，在0.5m处观察产品，可看出产品边缘有明显的不光滑纹路，如果拿在手上用手指触摸产品，可感觉到明显的跳动，其方向与原材料的轴向方向垂直；如果改为0.1mm的高精度生产，该产品的打印时间将超过6小时，但是成型质量良好。由于成型产品的表面质量偏低，在样品不同零件装配时需要对装配处的尺寸进行修改，以改善装配效果。

3、打印时间过长，使得打印过程具有不确定性。MakerBot Replicator 2的喷嘴口径为0.4mm，出丝温度达到了230℃，其出丝过程极易断丝导致无法继续打印，如果出现断丝则整个打印过程只能从新开始，极大浪费时间和原材料。由于打印精度要求越高，其打印过程所需时间越长，断丝的可能性就越大，为降低打印过程中断丝的不确定性，在产品设计时应在成型质量和打印时长间取得一个合适的平衡点。

4、产品设计必须考虑支撑结构。由于该设备在生产时是通过在产品的表面上逐层堆积材料得到最终产品，因此在产品设计时必须考虑可靠的支撑方案，如果该产品是处于悬空无支撑或者支撑点间的距离较大，那么打印机无法实现输出或输出时由于喷丝尚未硬化而导致产品变形――最终同样是无法输出产品。

除了以上提及的几个不足外，其配件成本高、打印颜色单调等不足之处同样是MakerBot Replicator 2的硬伤，在此不再一一详细论述。

五、结论与展望

本文主要简单分析了MakerBot Replicator 2打印机的优势及不足，虽然作为入门级的打印设备，该性能与工业级的打印设备存在差距，但是不能否认其优秀的输出效果已经为产品工业设计提供了极大的便利。MakerBot Replicator 2仍有缺憾，但是相比其便利的成型功能，这些不足之处基本可忽略或可接受。目前，由于原料成本及设备成本等原因造成3D打印机还只局限于工业设计应用，但是随着设备成本的进一步降低及不足之处的改进，3D打印机兴许会成为寻常百姓居家必备的配置之一，到那时候寻常百姓对常用配件的需求都将直接从网上下载图纸并自行打印获得，这必将会是另一种意义上的第三次工业革命。

参考文献：

[1]罗军. 3D打印技术现状及发展趋势[EB/OL].制造业经理人网，2012-12-25 [2013-05-07]. .