3d打印技术与运用精选(九篇)

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第1篇：3d打印技术与运用范文

关键词：3d打印 快速成型 工作原理 发展展望

中图分类号：TP391.73 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（c）-0001-03

3D打印（Three Dimensional Printing，3DP），是根据数字模型，运用塑料、金属等粉末状的可粘合材料，通过逐层构造的方法来生成实体物品的一种成形技术。目前，3D打印被普遍关注，随着大部分组织和个人对其的大力推进， 3D打印技术在科学研究、航空航天、医疗等许多重要领域得到了应用，并对上述行业发展产生了极其显著的影响（见图1）。[1]因此对3D打印的调研工作非常具有价值和时效性。

1 3D打印技术的分类及原理

1.1 3D打印技g的分类

3D打印技术从20世纪90年展到现在，已发展出多个分支，为了更直观清楚并全面地表现3D打印技术的类别，故列出表1供读者查阅。

1.2 FDM技术的原理

鉴于调研的时间和条件限制，该文在此只介绍熔融沉积型技术（FDM）的原理，此技术是该文在创新项目中主要依托的技术，也是近年来世界上使用最多，得到应用最为普遍的3D打印技术，在3D打印中具有代表性。对FDM技术的开发开始于20世纪90年代，同时期电脑电子控制模块也发展迅猛，对信息技术的依托使得3D打印的产品在制造精度和速度上得到了显著提升，再加上塑料材料的便宜易得，使得FDM技术力压群雄，在所有3D打印技术中发展最为迅速。该技术通俗地说类似于“搭积木”，其使用的硬件包括：送丝机构、热熔喷头、动作控制机构、成型室、工作平台。FDM工作原理是将丝状的塑料材料，通过送丝机构挤进已提前加热的喷嘴中，材料在喷嘴中融化，从而具有流动性以供打印。动作控制装置根据数字建模将喷头送至指定位置，喷头将熔融的塑料材料挤出凝固，此时动作控制系统根据先前设定好的路径在二维平面上运动，当一层制作完成后，运动控制系统上升一层，继续按上述构造平面，最后层层堆积形成了最终的产品。其系统组成和工作原理如图2所示[5]。

2 3D打印技术的应用

当前3D打印技术应用很是普遍，限于调研的时间限制，该文仅以FDM技术和EBSM技术为例介绍3D打印技术当前的应用。FDM技术以塑料、树脂为原料，是目前为止所使用的3D打印技术中最为普及的。EBSM技术是目前主流的以金属为原料的3D打印技术。以这两种技术为例能够充分体现目前3D打印技术所获得的应用。（如图3）

2.1 FDM技术的应用

FDM技术作为研发时间最长、应用最为普遍、最为成熟的3D打印技术之一，在多个领域均得到很好的使用。在工业上，FDM技术使数字模型快速转变为实体模型的设想变成了现实，相对于以零件切割、焊接技术为主的传统加工方法。FDM技术实现了对拥有复杂曲面、加工难度大的小型零件的快速精确制造，并且不需提前制造模具等辅助工具，使得生产成本显著下降。在医学上，利用FDM技术，能够打印出一些组织与器官模型，为医生进一步了解患者病情、制定医疗方案提供便利。甚至可以直接打印出人的骨骼和器官，拯救无数人的生命；在食品加工行业，3D打印巨头3D Systems公司与好时合作，正在全力研发可用于制造食品的3D打印机，将适合3D打印的巧克力等食材融化后，制造出个性化的食品。

2.2 EBSM技术的应用

电子束选区熔化技术（EBSM）采用高能电子束作为加工热源，扫描成形可以通过操纵磁偏转线圈进行，且电子束具有的真空环境，还可以避免金属粉末在液相烧结或熔化过程中被氧化。近年来，世界上主要的大国都在加紧对EBSM技术的研发。目前看来，在医学方面的研究已接近成熟，而在航空航天等领域的研究也在有条不紊地进行着。美国波音机器人工厂及NASA Marshall 空间飞行器中心的研究方向，是飞行器及火箭发动机结构制造以及月球或空间站环境下的金属直接成形制造。（如图4）

3 3D打印技术的发展现状

3D打印技术从20世纪90年代开始研发至今，已经历了几十年的发展与创新，目前技术较先前已有了飞跃式的发展，技术近乎成熟，最新的科研成果表明，现在的3D打印技术已能够在10 μm厚度的平面上打印超过600 dpi的物体，并可实现24位色彩的彩色打印。

就当前而言，在快速成型设备行业中，有代表性的设计制造商有美国的3D Systems、Stratasys以及英国的wiiboox、Reprap等。

3D Systems公司作为目前国际上最大的3D打印开发公司，在快速成型设备领域有着主导地位。目前，3D systems公司已制造出可实现600万彩表现的全彩3D打印机。

4 3D打印技术当前所遇到的拦阻

虽然经历了几十年的创新探索并且如今在各个领域得到普遍的应用，但3D打印技术仍然有许多缺陷有待解决，如支撑材料消耗量巨大、系统精度低、制造过程冗长以及支持的打印材料的局限性等。

缺陷一：支撑材料消耗量大，目前的3D打印不可避免地要使用支撑材料，不然模型是无法成型的，但当需要制作一个结构复杂、表面不平整的物体时，3D打印机往往需要使用大量的支撑材料，使得制作成本大大提高，并且降低了制作效率。对此，该文建议可引入五轴加工技术，使得打印机可以不局限在一个平面里进行打印，并综合运用车铣技术，使得支撑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：打印材料限制性较大。当前3D打印可使用的材料存在许多限制。而能够用于打印的材料也有一定的缺陷，如FDM技术所用的塑料、树脂等材料易受潮，这将使材料在打印时无法完全熔融，并造成热熔喷头的堵塞，对物体的最终成型产生十分不利的影响。塑料在熔融到凝固的过程中，由于其拥有收缩性的特性，可能会导致在打印中物体的变形，导致加工精度下降，材料浪费，该文在此提出的改进办法主要是选用收缩率低的材料、采用恒温舱等。

5 3D打印技术的展望――无支撑化3D打印技术的实现

3D打印技术发展至今，一直绕不开的一个话题便是支撑材料，支撑材料使得3D打印物体的种类和样式得到了巨大的扩展，但同时也带来了使用成本的提升，如果可以实现无支撑化的3D打印，实现打印的零耗损，3D打印的材料和时间成本将大大降低。该文在此介绍两种可能实现无支撑的3D打印技术。

5.1 悬浮3D打印技术

这是一项波音公司提出并主导的项目，该技术主要的目的是利用磁悬浮技术使得被打印物体可以悬浮于空中，若这项技术实现，那么在3D打印^程中物体将可以一直保持自己的结构而不变形。并且喷头可以从任意角度对物体进行打印。当前这项技术还处于理论层面，并没有得到实际应用，但是这项技术一旦成功，必将使3D打印乃至整个快速成型行业得到质的飞跃。

5.2 HSS技术

高速激光烧结技术（High Speed Sintering，HSS）是目前谢菲尔德大学增材制造研究中心（The Centre for Advanced Additive Manufacturing （AdAM） at The University of Sheffield）重点研究的项目，并且已取得了一定的进展。把熔融的粉末状金属在低温烧结成打印物体，从而摆脱3D打印对支撑材料的依赖。HSS技术的实现主要基于低共熔合金，这种合金由于熔点的差别，会在一个较低的温度便急速冷却凝固，在这个速度下，无论是拥有多么复杂曲面的几何物体，都可以在没有支撑结构的情况下成形，从而实现无支撑打印。

6 大学生创新创业训练项目――3D打印平台的制作与改进

6.1 研究目的

3D打印是根据数字模型，运用塑料、金属等粉末状的可粘合材料，通过逐层构造的方法来生成实体物品的一种技术。目前，3D打印技术在各个领域都有着普遍的运用，该小组希望通过细致并深入的调研，全面了解3D打印技术，并制造出有实用性的3D打印机。

6.2 项目简介

该小组通过查阅国内外多种期刊文献，并通过实际使用3D打印机，观察其打印过程，对3D打印技术的原理、现状及今后的发展趋势都有了一定的了解并产生了自己对此技术的见解。并基于前期深入的调查研究和Reprap公司的开源3D打印机Prusa I3，自行制造出可用的、稳定的3D打印平台。

6.3 预期效果

基于前期深入的调查研究，该小组将会基于Reprap公司的开源3D打印机Prusa I3，自行制造出可用的、稳定的3D打印平台。制作材料主要包括金属、亚克力板、电路板及用3D打印技术制作出的零件，硬件构建完成后，经过一系列的软件调试和精度调控后，做成可以制作合乎要求的3D打印成品的3D打印平台。（如图5）

6.4 项目特色与创新体现

（1）3D打印技术作为一种简单快捷的快速成型技术，目前已在多个领域得到了普遍应用，具有很强的实用性和深入研究价值。

（2）该组将自行制造出完全可用，精度合乎要求的3D打印平台。

（3）3D打印机的部分硬件由3D打印技术制造完成，充分体现3D打印技术的创新性和相较传统制造业的优势制成的打印平台将可以制造出各种模型及零件，节约时间及经济成本。

7 结语

3D打印技术现在还在发展的上升阶段，虽然我们看到了现在还有很多技术难关，比如彩色打印和悬浮打印很难实现，这都是目前急需改进和发展的东西。不过也有许多地方是目前就可以进行改进和发展的，可以像我们刚才提到的那样从材料上进行改进，或对加工水平进行改进，比如用五轴加工进行改进，把五轴加工结合起来或者是通过对算法和控制系统的改进，达到提高加工精度的目的。相信在不久的将来，3D打印技术能有更好的发展，能做到想打印什么就打印什么，当然，这就需要我们大家共同的努力了。

参考文献

[1] 李轩，莫红，李双双，等.3D 打印技术过程控制问题研究进展[J].自动化学报，2016，42（7）：983-1003.

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

[3] 郭日阳.3D 打印技术及产业前景[J].自动化仪表，2015（3）：5-8.

第2篇：3d打印技术与运用范文

关键词：3D打印；市场应用；发展前景

一.3D打印技术

3D打印的技术原理是一个断层逆叠加的过程，是由打印喷头进行无数次叠加成片，继而进行物理的单纯叠加，逐层增加材料最终成为三维物体模型。3 D打印技术作为一种具有归纳概括性的技术，3 D打印技术将数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学多方面的前沿科学技术知识全部杂糅融合在一起。3D打印可以运用多种材质的材料，其中有树脂、尼龙、石膏、塑料、SLS（原料可以是塑料粉末、陶瓷粉末、金属粉末等）等相对来说可塑性较强的材料。目前3D打印尚且成本昂贵，其主要为航空、医学、工业行业所使用。

二.为什么3D打印倍受欢迎

1.成型快速，便捷

我们可以按照自己的需求方便快捷的设计自己喜欢的衣服，只需要在3D 模型中进行建模设计，然后在家打印，立刻就可以穿着出门；生活的各个方面都可以用3D来代替，设计喜欢盆景，一盏茶的时间就能完成，直接使用；食物方面，打印出你个性的小甜品，美观色香俱全；想要一辆赛车模型，更是触手可得，等待不一会便展现在眼前。

2.设计空间无限

凭借创作者自己的思想生产，其属于个人的生产成果，突破了以往人类思想中的传统制造技术和工匠制造技术，在制造形状的能力上没有被工具条件所限制，原始机床只能成批的生产所规定好的物件，3 D打印机能够打破局限，只要可以开拓巨大的设计空间，进行脑力设计，3 D打印机就能即刻工作进行建模打印。

3.净成形，无污染

与以往传统的制造金属的技术相比较来说，3D打印机初期制造金属的时候就对产品的技术要求比较高，所以对副产品的打印控制的极少。传统的加工金属浪费量巨大，有多达九成的金属原材料浪费，不能再次制造利用，随着研究性学术的提升打印材料的发展与方式的创新，3D打印变得更加环保、净、简的加工方法。

4.优质打印机

2014年10月16日，iBox Printers公司自主研发并推出了一款更便捷、简单、独特的名为iBox Nano 的3D树脂打印机。它是全球体积最小、工作时最安静、价格最实惠、携带方便的，以电池为电源的3D树脂打印机。此款3D打印机的使用是DLP以（数字光处理）为基础的的3D打印技术。它差不多只有婴儿脑袋那么大。

位于波士顿的一家叫做 WobbleWorks的公司开发了一款新型3 D打印笔，相当于画家把自己的作品建模，把平面的作品立体起来，我们就不需要电脑和任何建模软件制作模型，你就可以随时随地把你想象的或者需要的东西画成3 D模型，就类似于3 D涂鸦，在家、办公室随时随地无时无刻就可以进行打印。

5.精准的实体复制

扫描技术和3D打印技术这两个技术将合营提高实体世界和数字全国之间所转换的辨别率，我们可以进行扫描、编纂和复制实体工具，创建更确切的副本或优化原件。若是想要去生产一个产品，用三维打印技术和扫描技术，他的团队生产出来的零件将会加倍精致轻盈。

三.3D打印市场应用

现如今，我们将3 D打印技术所进行成熟应用的就是3 D照相馆项目了，扫描人体直接在电脑里构成三S结构，通过3 D打印机进行打印，其过程看起来简单、方便快捷的3 D应用，但是其投资成本较高，技术要求严格，本技术目前主要运用于发达国家例如美国等，所以与国内相比，美国3 D技术资源的研究运用远远远超过中国。

现如今3D打印技术的初阶应用已经十分成熟，可以获得世界的认证；而且，互联网与3D打印技术跨界进行合作也将会产生更多的创新创业的机遇。瞻望未来，3D打印技术将让制造业供应链链条更加缩短，致使设计、打印、物流等更好的进行整合。

四.3D市场憧憬

我们由此可知，3D打印技术发展空间很大，将会对社会生活及我们的生产方式带来一场可以称之为翻天覆地的变革。3D打印技术的应用范围正在一步步扩大，并且社会形势可能会延长持续直至未来。效益最大的领域中包括医疗、耐用品、电气和电子产品、航空和设计。伴随着材料进步以及成本的降低，相信3D打印时代很快将要来临。

3D打印技术可以用来创造、顶替资源更好的多重元件，生产出更多顶尖并且独特的产品。在制造的范畴中，未来我们很可能看到原型制造急速稳定发展、最终代替某些机床加工生产的时代来临和具体措施都做细致的筹划。

欧洲发达国家对3 D打印技术的研发和投资量巨大，远远超越市场的需求，原因是3D将会带动第三工业的发展；美国总统奥巴马2012年对3D打印技术的研发拨款多达3000万美元，在俄亥俄州建立了一所3 D打印业的研究中心，并计划将会投入5亿用于3 D打印技术的研究；德国联邦教研部（ BMBF）早在20年前就有了研发3 D打印技术的规划，2011年5月推出的“德国光子学研究”中也涉及到了3 D打印技术，柏林工业大学3 D打印实验室也在3 D打印中取得了十分优异的成绩。

我国政府在政策上积极的鼓励，加强对3 D打印技术学术的研究发展投资，其中包括有北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等高校在3 D打印技术领域中取得了一定成绩，哈尔滨工业大学3 D打印实验室自主进行研发创业并且成功的加入市场发展的行列。我国和世界技术发展有着相差十年的发展差距，我国3 D打印技术还处于发展的阶段，其市场的发展前景十分光明，由此可见3D打印市场的前景无可限量，3D打印将引领时代的脚步走向科技的方向。

六.结语

3D打印技术在国际制造业中有所认可，有专业人士、学士所认为，3D打印技术将会在制造业中改变制造业的经济面貌以及发展现状；3D打印技术将来会更加普及的与生活相融合，不仅限于工业医学等方面的问题，还可以用于在文商农教育等方面。

参考文献：

[1]陈雪.国外3D打印技术产业化发展能先进经验与启示

第3篇：3d打印技术与运用范文

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.

走在繁华的都市喧嚣中，仰望城市日新月异的变化，偶有一余走进那个性十足的珠宝首饰店，欣赏着精致的设计作品；偶有一余迈入路边的3D照相馆，感受下逼真的“你”呈现在你惊讶的表情之下，你会目睹一项新的技术正在崛起――3D打印，它足以带给生活中的你一种出乎预料的震撼，让你倾听科技前进的步伐，感叹人类想象力和创造力的伟大。

其实提到3D打印，作为当今世界的热门话题，想必大多数人都不会陌生，作为一种新的技术，已经初步运用在珠宝首饰，汽车，航空航天，牙科，医疗教育等不同领域。

3D打印技术的起源

3 D打印技术的核心制造思想最早起源于美国。早在1 8 9 2年，J.E.Blanther在其专利中曾建议用分层制造法构成地形图。1902年，Carlo Baese的专利提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理。1904年，Perera提出了在硬纸板上切割轮廓线，然后将这些纸板粘结成三维地形图的方法。20世纪50年代之后，出现了上百个有关3D打印的专利。80年代后期，3D打印技术有了根本性的发展，出现的专利更多，仅在1986-1998年间注册的美国专利就有24个。1986年Hull发明了光固化成型（SLA，Stereolithography Appearance），1988年Feygin发明了分层实体制造，1989年Deckard发明了粉末激光烧结技术（SLS，Selective LaserSintering），1992年Crump发明了熔融沉积制造技术（FDM，FusedDeposition Modeling），1993年Sachs在麻省理工大学发明了3D打印技术。

随着各类3D打印专利技术的不断发明，其相应的生产设备也被相继研发而出。1988年，美国的3D Systems公司根据Hull的专利，生产出了第一台现代3D打印设备――SLA-250（光固化成型机），开创了3D打印技术发展的新纪元。在此后的十年中，3D打印技术蓬勃发展，涌现出了十余种新工艺及相应的3D打印设备。

3D打印的原理

将一项设计物品转化为3D数据，然后根据这些数据进行逐层分切打印。说得简单一点，3D打印是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“切”成无数叠加的片，3D打印则是一片一片地打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。只是3D打印机使用的打印材料是特制的粉末而非普通的墨粉或墨汁。这些粉末在打印过程中会被一种特制”胶水”逐层黏合、固化，并不断叠加，最终形成一个完整的立体物品。

3D打印在珠宝首饰领域的应用

3D打印技术的运用无疑给珠宝首饰领域带来了新的机遇和新的发展空间，它改变了原有的设计方式和后期生产加工方式，完善了传统手工艺与现代技艺相结合的生产模式，给珠宝首饰行业注入了一股新的活力。

设计师创意发挥的新天地

设计师传统的设计方式一般需要画一张画稿，由制作师来按照设计师的要求完成作品，作品多少受制作师技艺，制造工艺，概念沟通等因素影响而有所偏差，而3D打印技术通过设计师脑海的3D画面转换成电脑的3D模型，不再受制于传统的制造技术，可以实现更为复杂的设计。例如复杂的树枝缠绕，岩石不规则形态和孔洞，皮肤纹理等概念产生的作品。在越来越追求个性化、定制化的都市时尚产业，3D技术无疑使得设计师更容易满足消费者的个性需求，并且通过这些需求的反馈，直接在电脑中的3D模型进行一些改变，更贴合消费者的意愿。

制作方式“非同凡响”

看到不断敲打金属表面，焊接的画面，知道首饰制作师又开工了，而3D打印的产生使得“制作师们”坐在了电脑面前，通过专业的软件进行珠宝首饰的绘制，省去人工起版的环节，镶嵌首饰的镶口大小可在电脑文件中自由更改，而免掉了以往不同大小镶口需要重新起版的麻烦。还能弥补传统工艺在制作规则，对称，重复纹样等样式上的不足。

技术与艺术的“双重奏”

通过3D打印出来的样板，让产品在制作效率、精度、美观性上有很大的提升，看到精致无比的打印样板，感受到技术给珠宝业带来的惊喜，使设计师的设计理念和艺术性表现得更为完美。

在2 0 1 3 上海首饰新锐设计大赛上， 针对“ 摺” 这一设计主题， 我的一款设计就运用到了3 D 打印技术， 设计作品《Cleopatra’s EYES》――通过三角对称的奇特形式，立体炫丽颜色和内壁精致的古埃及壁画浮雕，形成一种时间和空间维度，暖色系（热情，张扬）与冷色系（隽秀，冷艳）之间的强烈对比，呈现出超凡脱俗的个性魅力。

第4篇：3d打印技术与运用范文

【关键词】3D打印；造型；陶瓷

3D打印技术自1986年由美国提出距今已有30年了。它是一项新兴的科技技术，也是一场工业革命，它是一种全新的产品生产模式，这项起源于美国的新技术，伴随着计算机技术以及信息技术和新材料等系列关键技术的发展和突破，在医疗、航空、工业、房屋、汽车、陶瓷领域得到越来越多的重视及应用。

1、3D打印技术对传统陶瓷的影响

（1）造型方面

传统的陶瓷制作工艺复杂，有72道工序之多，粗略划分需要经过采泥、练泥、拉坯、利坯、晒坯、刻花、施釉、烧窑、彩绘等步骤，而拉坯在成型方面起着重要作用，这个步骤直接决定了陶瓷的基本形态。传统的拉坯受拉坯师傅技术与设备的影响，拉出的大多是圆形，稍微复杂精细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，比如镂空，就只能靠手工雕刻，不仅工艺要求高，耗费时间长，破损率高，成品率还低。3D打印机的出现，无疑解决了这个问题， 3D陶瓷打印造型技术的出现，能够完成传统陶瓷工艺所无法表现的繁复三维结构。随着3D打印机的不断研究与开发，3D陶瓷打印从材料到技术设备都得到了不断的提高与改进，对陶瓷艺术创作而言，可以让陶瓷艺术家的创作不再受到技术的局限，他们可以利用3D打印机打印出任何他们想要的造型而不用担心成本、时间等因素。

（2）古陶瓷修复方面

博物馆对古陶瓷修复方面一直都是进展缓慢，难度大，耗时耗工也难达到理想的效果，因为烧制陶瓷或修复瓷片的尺寸在烧制前后有差距，以及修补过程中对文物的损伤都将造成损失与遗憾，如今，3D打印技术的出现解决了这个问题，无需接触文物，其"量身定制"即通过采集样本的三维数据信息再打印出实物来实现，现在3D技术已被运用于文物的修复和复制中，成为能够最大限度降低修复与复制过程中对文物二次损坏的良好措施和手段之一。对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，适合大件器物的复制打印，还可以进行彩色打印。3D打印在文物修复中的应用更多的是在数据上的操作，扫描数据，根据已有数据测算出缺失部分的数据，对缺失部位进行填充，可以运用仿制软件将完整部位的花纹和纹饰形状进行仿制。如果缺失面比较大的时候，可以找到相同部分或者反相部分，直接复制，这样就可以把整个物体的缺失部位测算出来进行修补。3D打印可以做到非接触性进行扫描、修补、复制。它最大限度减少了翻模对文物的损害与磨损，而且它精确性非常高，随着3D打印材料与设备的不断更新，3D打印技术在古陶瓷修复这一方面有很好的发展前景。

2、3D打印技术对现代工业陶瓷制品的影响

随着高科技的不断发展，人们对高科技产品也在不断提出更高的要求。在这样的环境下，耐高温工业陶瓷制品的需求日益旺盛，而传统陶瓷制品精确度不够，但随着3D打印技术在陶瓷材料这一方面取得的突破，预陶瓷树脂这项新技术，能像常规的聚合物材料那样被3D打印成各种复杂的形状，也能对它进行高温加热。经过1700度高温对它进行加热，将预陶瓷树脂加热成一种常规的陶瓷实物。这样打印出来即成型的陶瓷制品能被用到的领域大大增加，它们出现瑕疵的概率更小，而它们能抵抗住的撞击时间更长，这种耐高温陶瓷制品非常符合航空和工业类这种高精密度规格尺寸的严格要求，从而降低它们的制造成本，节约资源。

3、总结

3D陶瓷打印技术带来成倍提升的制造效率，以及手工无法实现的造型工艺，吸引了很多陶瓷行业人士的关注，也有很多高校及企业引进了3D打印机，主要用于工业设计进行模型设计、制作与实践，3D打印模式非常适合现代80后和90后的“喜好”，相比传统陶瓷手工制作，现在80和90后更热衷于他们喜爱的电脑操作，突破传统陶瓷制作技术上的局限性，可以随心所欲的做设计而不用担心变型与破损等因素，对于陶瓷艺术创作而言，它不仅为创作者多提供了一个选择，而且丰富了艺术形态。对于企业而言，它提高了效率，降低了成本与破损率，补充中层市场的同时，不断向更高端的市场发展。所以说，3D打印技术的发展不仅对陶瓷行业来说是一个新的机遇，一个更多的选择，对其它各行各业而言都是一个新的机遇。

参考文献：

[1] 建材发展导向《陶瓷 3d 打印技术的现状及发展趋势》玻陶资讯摘自中国卫生建筑陶瓷网 2015年第20期

第5篇：3d打印技术与运用范文

关键词：3D打印技术；汽车行业；设计制造

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.190

3D打印技术近几年在我国得到飞速发展，涉及航空航天、军事装备，甚至生活中必需品，这项技术是推进我国从“中国制造”向“中国智造”转型发展的关键。但是，相对于其他领域，3D打印在汽车行业发展速度比较缓慢，仅处于起步阶段。近几年汽车保有量飞速增长，国内外汽车企业将我国看作世界第一市场，汽车企业竞争日趋激烈。因此，想获取较大汽车市场，就必须在汽车技术、外观、成本控制等方面领先，而3D技术其独特优势非常适合汽车产业甚至包括汽车零部件及维修方面的应用。

1 3D打印技术概述

1.1 基本概念及原理

3D打印技术又名增材制造，属于一种快速成型技术，是一个使任何形状的三维固体物品通过数字模型得以快速实现的过程。3D打印的实质是通过计算机辅助设计软件，将某种特定的加工样式进行数字切片编辑，生成一个数字化的模型文件，然后按照模型图的尺寸以特定添加剂作为粘合材料，运用3D打印机将液态、粉末态等固体金属粉或可塑性高的物质分层加工、叠加成型使原料将这些薄型层面逐层熔融增加，从而“打印”出真实而立体的固态物体。打印完成后还需将3D模型进行后处理，如剥离、固化、打磨、后期修整等。这个过程相对传统制作过程周期大大缩短，且后期多余松散的粉末原材料可以循环利用。

1.2 技术特点及局限性

复杂物品低成本制造。运用传统制造方法，物品造型结构越复杂，成本越高。而3D打印无需模具和机械设备，可实现小批量、个性化私人订制，有利于产品开发创新。3D打印无需传统制造加工中繁杂的工序，减少因设计频繁更改而造成的工序翻工和累加损失，其产品开发周期短。传统机械设备受多种因素制约，生产产品种类受限，3D打印无需机械设备，可实现设计师与用户间的个性化服务。传统金属加工，会使大多金属原料废弃，3D打印可将余料回收利用，消除了复杂流水线，提高资源生产效率，有利于绿色环保。

但是，3D打印原材料研发是制约3D打印发展的关键因素。3D打印机生产产品精度差，使产品性能与传统生产方式相比有一定差距。面对未来低门槛的3D技术，任何人都可以制造想要的产品，甚至危害社会的危险品，会造成社会治安问题，且会造成大量盗版和复制艺术品，危害知识产权。

2 3D打印技术在汽车行业应用

2.1 在生产领域应用

2010年世界首款3D打印汽车在美国问世，它是一款以电池和汽油作为燃料的三轮混合动力汽车。整车的零件打印耗时2500h，工人仅需把所有零件组装起来，生产周期远快于传统汽车生产，生产中无需模具、机械设备和流水线。在更新换代车型时，设计师仅需调整相关3D模型，改变相应参数，就可以得到新款车型，这是传统汽车生产不可能做到的。3D打印应用在汽车外观造型上可以摆脱私人订制的高端奢侈，也可让设计师的想象力不再受传统机械制造工艺制约，任何天马行空的概念都能实现[3]。

2.2 在零部件生产应用

汽车零部件样件开发量很大，传统样件开发周期无法满足现代汽车快速发展需求。3D打印不但可在开发周期上缩短40%，也可使成本降低20%。特别是随着技术发展，零部件形状结构越来越复杂，导致模具开发生产难度加大，3D打印技术可以很好的克服这个问题。并且在材料方面不局限于树脂或工程塑料，金属材质也可以很快速成形。目前，国内已有很多企业通过3D打印技术生产气缸、变速器齿轮等常用零部件。

2.3 在维修领域应用

3D打印对汽车维修技术、备件库存带来很大影响。对于紧缺无库存零部件更换维修时，开发相关模具浪费大，成本高，时间长。技术人员可通过3D打印直接修复伤口或打印出紧缺零部件，延长关键结构的寿命。当大型不易移动的野外作业机械发生故障，可以携带3D打印机到现场维修。此外，汽车维修中经常使用特殊工具或品牌专用工具，某些工具需求量少，购买困难。3D打印可以直接解决这个问题。

3 3D打印技术在汽车行业发展探索

3D打印将为汽车行业注入新鲜血液。独立设计品牌和设计全民化将引领汽车行业发展。从工业设计角度将3D打印与汽车外观造型及内饰设计相结合，采用新思路新方法，使美学的多元化及设计师天马行空的理念发挥到极致，突破传统汽车仿形法设计的单一模式。在汽车的制造业中，零部件设计生产，材料应用是3D打印技术在汽车行业中发展的关键。从市场和发展前景来看，这项技术在短时间内不可能取代传统汽车生产，主要由于3D技术的局限性所致。根据全球3D打印在汽车行业应用报告显示，到2015年每年都以26.2%的速率增长，各大汽车企业都致力于将该技术与传统汽车生产相结合，更适合未来工业生产需求。随着智能制造的进一步发展，3D打印也将被推向更高层面，替代传统汽车行业。

4 结束语

本文对3D打印技术在汽车行业应用进行研究，并对其未来发展进行展望。对于中国自主品牌车企而言，提升技术前瞻能力，3D打印应用就要得到大力发展，这也是汽车行业发展的大方向，是自主品牌发展创新的一个全新载体，甚至关系到汽车行业的震裂重构。从目前看来，3D打印应用在汽车行业仍处于萌芽阶段，还不具备规模生产条件，但这项技术一旦在某个节点上得到突破，将大大提高制造业生产效率，直接影响汽车企业的市场生命力。

参考文献：

[1]赵婧.3D打印技术在汽车设计中的应用研究与前景展望[D].山西：太原理工大学，2011.

第6篇：3d打印技术与运用范文

【关键词】3d打印建造；3d打印材料；建筑发展一体化

1 引言

自上世纪50-60年代的现代建筑诞生至今，建筑界在设计及建造上，思路方法依然在当时建筑理论设定的大框架内延续发展。设计上，数字化技术可随机生成蕴含变化规律的图案、形体，丰富了空间造型，开拓了设计者的思维，推进了快速标准化、规范化制图和建模推敲造型、空间的发展。建造上，可借助电脑实现建筑建造进程的模拟和控制，实现预制标准的工业化操作。但是即使如此，领先的数字化生成技术与传统建造技术之间所产生的脱节矛盾，使得由计算机辅助生成的建筑空间形体，依然需要由传统的材料组构和传统的建造工艺来建造。此矛盾不仅使创意空间实现的可能性受限，而且即使实现，往往工程操作繁琐复杂，建造代价不菲。而在信息时代的当下，个性化的空间设计追求成为追捧，这使得该矛盾尤为突显，成为建筑进步发展的重要阻力和瓶颈之一。何种建造方式才能填补与数字化设计技术之间的不平衡发展，新的建筑时代何时才会来临？ 成为建筑界的关注焦点。

2 技术变革下的建筑发展应对回顾

纵观西方建筑发展史，各时期建筑均在材料工艺和建造技术的发展支持下，建造出满足当时社会需求的空间，形成有别于前时代的建筑风格。古罗马建筑运用以天然火山灰为活性材料的天然混凝土，创造了有别于古希腊梁柱结构的拱券结构，满足了当时对大空间的需求，形成新的建筑艺术形式。拜占庭建筑，砖的运用及砖砌技术的发展，孕育了帆拱技术，使建筑有了向高处发展的可能性。哥特建筑能有高耸入云的建筑造型，得益于当时的结构体系发展。文艺复兴重视“人”和现实世界观念的艺术思潮，催生了世俗建筑类型的发展，带来建筑体系的根本革命。

现代建筑因社会需求、新材料、新技术和艺术理论等各因素集聚引发建筑变革，最终摆脱了传统建筑形式的束缚，创造出有别于之前的全新的建筑结构、形式、施工工艺和新的建筑理论，并延续发展至今。此后，建筑形体、风格等因建筑材料、施工工艺中的一项或多项因素的改进，形成在某方面的特色创新。那么，在当下的信息时代，追求个性体现的社会新需求，随着3D技术的兴起和发展，将带来何种建筑应对变革。

3 社会新需求和新技术

3.1 新的生活方式衍生新的建筑需求

在网络和多媒体技术的支持下，信息时代在传统的信息传递物质载体外，创建了可实现信息交互的电子网络渠道。它从根本上改变了人们的生产、生活方式和文化审美趋向，催生出新的建筑空间需求。

（1） 追求多功能的复杂建筑空间。“无纸化”办公、电子商务等生产、生活方式上的调整，带来足不出户就能与外界保持紧密联系的时空分离式工作和生活方式。但强化体现个人爱好的空间追求时，个体依然需要和社会保持密切联系的心理需求，催生了私人、公共空间之间的互融需求，表现在对多重功能组合的复杂建筑空间的追求。如已经流行的包含办公、居住、购物、娱乐等集中式多功能综合体，使个体在尽情享受私密空间时，能近距离地接触社会。

（2） 偏爱个性、可变的建筑空间。先进的网络媒体技术，可将其它地方的空间感知转化为媒体的感知，制造出实体环境不存在的虚拟现实，由此产生互动、可变的空间体验价值取向[1]。在建筑上，除表现为电子空间介入形成虚化的空间表现，更多地表现为对能体现个体特征的多元可变空间的喜好。

3.2 3D打印技术（3D printing） 的兴起

3D打印技术（3D printing）通过烧结或粘接“构造的微小单元（粉末或颗粒），一层一层地累积“增加”成整块原材料[2]”，被誉为“第三次工业革命”开始的主要标志。它打破了遏制传统制造业的核心问题――建模，无需建模即可精确打印出计算机上生成的形体。自投入工业化生产至今，已经相对成熟地运用于众多领域，在建筑行业，亦已经逐渐以树脂、生物材料为主要材料，推广应用于打印建筑模型，而且随着合适的建筑打印材料（如无机胶凝材料 ）出现，相应推动了3D打印建筑的社会应用进程。

传统的建筑构筑方式和3D打印建造技术，在原理上基本都属于增材制造（窑洞类传统建筑其中有减材和增材两种建造方式），都是将各建筑元素组合构成整体。它们之间最大的差别在于：①3D打印建筑能在计算机控制下，由机械装置自动完成，提高了建造的自动化程度，减少了人力、物力成本；②无需模具，就能精确打印出计算机上生成的复杂形体，这是目前传统建造方式上存在的短板，则是3D打印建造的亮点，形体越复杂，它的优势越大。

（1） 3D打印的建造工艺[2]

建筑领域中的3D打印，目前典型的应用工艺有两种：①轮廓构筑（CC=Contour Crafter ） ：这是针对建筑物墙体建造设计而改良的3D打印方式，使用一体式的“纸和墨”。打印过程中，用通常使用的混浆泵将混凝土或干混砂浆等打印材料送至打印头的喷嘴，打印头在龙门架的支撑下进行三维空间的运作。此外，为增加墙体结构强度，可以进行异性或异质部件的插入，如在成型轮廓内部，放置钢筋再打印填充常规混凝土。②粘接沉淀成型（SDM =Sticky deposition modeling） ：这种工艺是将3D打印的基本工作原理直接应用于建筑。原理是砂粉层是打印“纸”， 粘结剂是打印“墨水”。按照设计模型数据，在每层砂石粉上的设计区域打印胶水，反应硬化后清除散砂石粉，得到打印的物体。因每一层打印都需要满铺粉床，就需要有非常庞大的打印机和巨大的砂石粉床，它相对适合打印小型的复杂形体。此外，在以上两种方式上进行的改良工艺，将粉料，骨料或液体的原材料，通过一种多通道的混浆喷嘴，在需要时计量混合挤出，优点是不需要料床，如MIP工艺 （Mixing In Position）。

（2） 3D打印建造方式

因3D打印机和普通打印机一样，打印尺寸和精度、分辨率成反比，考虑建筑体量的差异性，选择合适的打印方式非常重要，目前共计有四种方式：

1） 整体式打印。即整栋房屋用打印机一次性打印建造完成。这种方式需要有适合房屋大小的的大型龙门架或砂石粉床，其中，材料、控制和精度等问题是需要解决的技术关键，相对比较适合于小型房屋的建造。如美国南加州大学的Behrokh Khoshnevis教授设计的巨型3D打印机，采用轮廓构筑工艺，可以在24个小时内“打印”出一幢面积为2500英尺的完整房子，如图1。

分段组装式打印。即建筑模块化建造，预先将电脑建筑模型分拆成几部分，在工厂打印好，然后在现场一起组装。这种方法相对解决了房子尺寸的限制，但是现场的组装工作增加了现场操作成本，并且对部件的大小和重量有所影响。

2） 群组机器人集合打印装配。原理相当于由诺干个路径可控的打印机，按电脑模型要求，协同建造整栋建筑。这样，建筑装置（机器人）的尺寸跟房屋尺寸无关，可以非常小；同时机器人的智能要求也相对大大降低，增加了实际应用的可能性。如欧洲空间局公布拟采用群组机器人3D打印技术在月球上的宇航员基地，如图2。

3） 局部打印建造。即3D打印技术和传统建造方式结合，发挥3D打印易于打造复杂形体的优点，实现互补。方法有二：用3D打印机打造形体框架，在其中植入其他材料以达到结构所需的性能要求；或者带有一定异形体的建筑，规整部分采用传统建造方式，异形体部分采用3D打印建造技术。

（3） 应用趋向及发展瓶颈

3D打印技术能低成本、快速、自由地打印复杂形体，以及无建筑垃圾产生的优点，吻合当下对个性化和环保节能的追求。基于目前3D打印建筑的技术水平，它可能将首先大量应用于与传统建造技术结合的局部复杂造型的打印制造、个性化需求的小型建筑、装置等建造。如造型模拟莫比乌斯环的“景观房”（Landscape House），由荷兰建筑师Janjaap Ruijssenaars与Enrico Dini（D-Shape 3D打印机发明人）合作采用D-Shape 3D打印机建造。方法是由打印成6x9m的部件拼接成建筑的主体外观框架，然后用纤维强化混凝土进行填充，并在建筑中置入钢筋和混凝土，使其更加牢固，计划历时一年半，于2014年完工，如图3。

3D打印技术在建筑界推广应用的技术瓶颈：①打印尺寸。尽管3D打印机正不断向大尺寸打印发展，但是建筑体量和一般物件的尺度差异太大，机器越大，其精度、速度越低，成本越大，其优势就越小。如“景观房”的打印建造就因为建筑体量超出打印范围，只能采用打印部件后拼装装配的方式。这可通过技术升级或者选择合适的打印方式来解决，如集群机器人打印等。②打印建造时间。为让3D打印适用于建筑界，建造适合建筑尺寸的特大型打印机是其中的应用尝试之一。但是机器尺寸的大小与打印精度、速度成反比，大大削弱了3D打印快速、精确的优势。如耗时一年半的建造上例的“景观房”，并没有体现出3D打印快速建造的优点。③软件开发/集成技术：在软件开发上，除提高打印精度等性能外，亦关注探索如何以小尺寸打印机打印出大尺寸的建筑可能性 。而跨领域的软件集成操作，是3D打印技术实现设计-建造一体化的关键点。④打印材料：3D打印具有在打印过程中可发生化学反应以生成新材料和新结构的特点，并需要使其能在足够短的时间内，初凝固化到能够承载自重和打印动荷载[2]。因此合适的建筑打印材料是促成其能在建筑行业大力发展的技术关键。

4 建筑未来发展趋势构想

4.1 材料重要性突显，由材料师新工种配合

目前，随着3D打印建筑技术的发展，除主要应用混凝土和干混砂浆等无机胶凝材基的材料外，建筑垃圾、生物纤维材料和复合材料等新型建筑打印材料也得到相应研发和关注。

（1） 建筑垃圾：拆迁建筑的基础、梁柱、墙体和楼板等废料，其主要成分还是石灰、水泥和砂等建筑用材，可以在加工处理后成为很好的骨料、填料。

（2） 生物纤维材料技术――菌丝体。

属于绿色新能源材料的菌丝体，能以农业副产品和农业废料为生长介质，采取生物生长技术进行快速生长。成型后的菌丝体仅需加热脱水既能停止菌丝体继续生长，脱水定型后的菌丝体不仅重量轻、结实耐用，而且具有很强的生物降解作用。可打造成比混凝土还坚硬的防水、防腐、放火的环保型建筑材料 。

因与3D打印技术一样具有不需要生产再加工环节的相同特点，可以让菌丝在3D打印的框架路径内生长填充，长成后进行加热脱水定型。这将免去或减少钢筋、水泥和石沙等消耗型建材的使用，减少施工场地面积，节约建造成本；而且废弃后能直接降解，形成循环用材，达到环保建造的真正目的。

（3） 其它复合新材料。

智能材料、纳米材料、及复合材料等均有可能成为3D打印建造材料。如新近研究人员基于在自然材料中发现的样式，利用3D打印过程发生的电化学反应，成功复制出骨骼复杂的分层结构，这种3D打印骨骼材料比任何组成部分的抗断裂性要强许多倍 。

由于3D打印过程是诺干种原材料发生电化学等反应，重新生成为一种新结构，来实现支撑整体重量的过程。因此材料的特性及合成反应过程将决定打印生成物结构上构造特点以及所呈现的物理和力学特性。在未来的打印建筑过程中，为确保打印生成所需的材料结构，保障建造的质量优化，将由材料师这一工种予以配合，来选择不同的打印工艺方法和确定打印的速度、效率和精度。

4.2 建筑设计-建造一体化

3D打印快速成型技术如果能集成CAD/CAM、激光技术、数控技术、材料工程等多项技术， “建筑设计-建造一体化”的理想概念将完美实现[3]，它将作为信息时代新兴的数字化建造方式，与当下已经普及的数字化设计衔接成整体，彻底解决目前与传统建造方式之间技术脱节的矛盾。

整个 “设计-建造一体化”操作建造过程中，建筑设计师在规划要求内，按业主的需求运用数字化建模生成模拟空间。在结构师和材料师的配合下，选择受力结构类型，确定各部分用材，因3D打印过程中将生成新的材料结构，在结构受力上需利用软件进行整体测算分析，梁、板、柱的结构划分可能需要重新定义。最后，在建造师的配合下依建筑体量的大小，选择建造打印工艺和方式。可以说在3D时代，建筑的建造，无疑与工业产品的生产相类似，施工场地将如同生产工厂，打印建造过程中，需设计师、结构师、材料师和建造师“多位一体”协调配合建造。

4.3 功能空间量身定制的社会制造

“设计即建造”的大融合，业主等可按个人需求进行虚拟空间体验，参与建筑设计-建造的全制造过程，实现全民参与的社会制造 ，达到真正的人性化设计和建造。因“设计-建造一体化”紧密、高效的运作过程，复杂结构的建造成本不再是主要问题，因此能以业主人体的3D模型为基准，选择适宜的空间高度和大小，按需求推敲各不同功能空间的组合，如同私人定制般进行功能和空间的设计、建造。

5 结语

当下，随着材料、技术的进一步完善发展，又呈现出建造技术领先的局面。如果社会需求和艺术理论的呼吁能起到助推作用，3D打印建筑技术在设计、建造的相关规范、技术要求的配合下，不仅能真正实现建筑计算机数字化生成和现实制造同步的空间生产，而且将会随之催生新的建造方式和空间形体，为建筑界发展注入活力，引发新一轮建筑发展思潮，朝个性，低成本、快速和环保的空间形体建造时代迈进。

参考文献

[1]王立全.信息社会对建筑空间发展的影响[J].西北建筑工程学院学报（自然科学版） ，2002（04）： 24-28.

[2]蔡兵.3D打印建筑技术和干混砂浆行业的未来发展[J].中国建材报2014， 11.

第7篇：3d打印技术与运用范文

[关键词]3D打印；配件制作；计算机信息化

中图分类号：TP334.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0251-01

一、引言

3D打印技术，又称“快速成形技术 （Rapid Prototype）”。这种集分层制造、机械工程、数控技术、计算机辅助设计（CAD①）、材料工程、逆向工程等科学一身的技术，能够直接、自动、精确地设定的物品和零件。如果说传统切削型设备（如车床、铣床、刨床等）运用的是“减材制造”，那么3D打印设备则是“增材制造”。目前，3D打印技术逐渐在建筑、医学模型、玩具、日用品等行业的模具制作得到应用。

二、3D打印技术的基本原理

简单地说，3D打印的基本原理就是“叠层制造”：设计人员首先通过计算机软件制作出配件的3D模型图纸文件，然后打印机根据文件描述的配件形状，由打印头提供粘合材料（粉末状金属或塑料等），每次制作一个微米级厚度和特定形状的截面，逐层堆积粘结起来就制作出所需要的立体配件。整个打印机就像一个数学上连续截面的“积分”过程。

三、3D打印技术分类

在成型技术上，3D打印主要分为：

FDM（Fused Deposition Modeling熔融层积成型）；

LOM（Laminated Object Manufacturing叠层制造）；

SLA（Stereo-Lithography立体平版印刷）；

SLS（Selective Laser Sintering选区激光烧结）。

四、警用特殊配件制作现状分析

在实际工作中，警方为了完成任务的需要，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、警用特殊配件的特点

警用特殊配件与其他行业的零配件相比具有以下特点：

1）配件的独特性。很多配件都是针对特定现场环境和特定设备来设计和制作的，加上不同人对配件设计思路的差异，因此在外形、尺寸和功能呈现独特性，一般在社会上难以找到完全相同或类似的零配件。

2）配件的产量少。由于配件的独特性，加上需求量小，因此配件产量不多。

3）配件的尺寸小。由于需要与其他警用装备相配合，加上使用空间所限，这些配件尺寸一般较小。

2、警用特殊配件制作水平现状

目前，警用特殊配件制作基本沿用“人手测绘+机械加工”的传统模式：除个别有条件的单位配置数码自动车床之外，很多单位用于制作特殊配件的设备仍以普通车床（指刃具运动需要人手操作的车床）为主。模式和设备决定了JZ配件制作的现状：

1）配件一次性成型能力低。普通车床受自身性能的限制，除了表面形状简单的配件（如圆柱体、立方体）之外，对于形状特殊（如球体、多面体）和结构复杂的配件无法一次性成形，实际操作中只能把大配件分解成为多个小配件，分别制作后再组合。那些无法在车床上制作的配件还要依赖人手制作。

2）配件制作流程自动化程度低

传统的普通车床必须要人手控制刃具对配件往复切削，同时要避免刃具切削偏差造成配件作废，因此整个过程都离不开人员操作和看护，配件制作过程智能化、自动化程度低。

3）计算机辅助设计应用率低

一是传统机械车床加工能力有限，只能制作一些外形和结构比较简单的配件，例如上面提到的圆柱体、立方体或者长方体，设计人员在只需“手描笔画”即可完成配件草图，计算机辅助设计软件难以发挥作用；

二是普通车床是手动操作，无法实现数控自动化，计算机辅助设计的作用被大大削弱，也降低了设计人员的积极性和创造热情。

五、3D打印技术对警用特殊配件制作的影响

1、与传统设备的比较

与警用特殊配件制作所使用的传统设备相比，3D打印设备具有以下突出的技术特点：

1）能制作复杂配件

传统设备如普通车床、数码车床，是以金属刃具对材料进行切削来实现配件成形，相当于“减法”，受自身技术条件（如刃具尺寸、刃具行走轨道等）所限，存在制作“死角”，难以制作出JZ工作中对结构和表面有特殊要求的配件，如内部中空的壳体、细小的突起或凹陷等等。

2）制作流程自动化高

通过计算机3D制模软件设计好的3D图纸文件（常见后缀为*.STL），将文件输入3D打印设备，即会自动打印出对应配件。整个打印过程可由设备自行独立完成，基本不需要人手干预，制作人员可在打印的同时进行其他工作，工作效率得到提高。

3）配件制作精度高

目前的3D打印技术下，配件工艺精度可达微米级。以国外的MakerBot Replicator ReplicatorReplicatorReplicator2 打印设备为例，打印头的定位精度为：Z轴2.5微米，X轴和Y轴为11微米，可以实现每次0.1mm的逐层打印，配件表面精细度可达到100微米层的分辨率（类似于普通复印纸的精度）。

4）打印设备轻便化

轻便性，是3D打印设备相比于传统设备的显著特点。传统的机械车床、数码车床，重量动辄几百公斤乃至上吨，而且占用空间大。相比之下，3D打印机的尺寸和重量与传统设备相去甚远：以上述MakerBot Replicator ReplicatorReplicatorReplicator2 打印机为例，设备净重为11.5KG，体积为长490X宽320X高380mm，大小与一般激光喷墨打印机类似，适合办公室环境下使用，搬运移动较为方便。

2、对警用特殊配件制作的信息化意义

3D打印技术的引进和应用，能够极大地提升警用特殊配件制作的计算机信息化程度。

1）实现配件设计方案数字化2）实现配件设计方案资源共享3）实现配件制作控制信息化4）提高配件设计人员的计算机信息化水平

3、警用特殊典型配件类型

从目前警用特殊配件的应用实际来分析，3D打印设备有望在以下典型配件制作上发挥独特作用：

1）警用器材的载体（外壳）

以制作一个长方体的中空型载体（外壳）为例，传统制作流程需要经过锯、铣、钻、锉等多项工序，使用包括机械车床、钻台等多种设备和工具，需要消耗工时在8小时以上。相比之下，3D打印设备则可以自动独立完成配件，并在配件内部精确地形成所需的中空间隔，工作效率更高。

2）警用器材的定位件

定位件主要用于精确固定警用器材的位置。应用3D打印技术，只需设计出3D图纸，就能够在3D打印设备上快速制作出定位件。加上一般定位件尺寸较小，对于强度要求不高的定位件，使用3D打印设备来进行小批量的制作则更为方便。

3）仿制物品

可以利用3D扫描仪对原物进行扫描，生成3D图纸后再根据工作需要进行修改。

六、总结

随着计算机、高分子技术等学科的不断进步，3D打印技术必将逐步成熟，功能也会不断强大。在警用特殊配件制作中引进和应用3D打印技术，有望在技术原理、设计模式和制作能力方面填补传统加工制作设备的空白，激发配件设计和制作人员的积极性，极大地提升警用特殊配件计算机信息化程度，从而在对应层面上提高警方工作效率。

参考文献

第8篇：3d打印技术与运用范文

关键词：3D打印；工业设计；创新研究

1 概述

3D打印是制造技术的原理创新，随着技术的愈发成熟，在为制造业带来新一轮革命的同时，也为研发、设计特别是工业设计，提供和发挥了强有力的技术支撑和引领作用。因此，文章专门针对3D打印在工业设计中的应用和对设计师和消费者的影响进行探讨，为3D打印对工业设计发展趋势和影响提供参考。

2 3D打印在工业设计中的应用和影响

3D打印技术出现在上世纪九十年代中期，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、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、枪支以及其他领域都有所应用。这项被称为“快速成型”的技术，摆脱了传统机械加工中“去除材料”的方式，采用“材料堆积”的方法，使加工对象不受复杂程度的限制，使平面生成立体的过程变得简单易行，这对于追求“形”和结构艺术的工业设计来讲至关重要。

2.1 设计和制作协同工作

技术，使得创意、设计、工程分析、制造和服务融为一体，共享同一个数据平台，实时反馈各方的意见，实现设计与制造无缝对接、协同工作。

2.2 提高设计制造精度

相较于传统手工制造的模型样机表面质量不高，产品外观逼真程度较差，可装配性不强等弊端，3D打印能够代替“工匠”的劳动，使得模型变得更合理、更精密、更符合实际的需要。

2.3 缩短研发设计周期

3D打印技术可以提供制造样件，简化消化图纸的时间，在几天或几周内将概念设计转化成模型样件，修改细节时只需要在电脑上完成，从而对处于设计阶段的产品做出快速评价、修改及功能试验，极大的缩短试制周期和生产成本。

2.4 复杂模型的直接制造

利用3D打印机制作出来的模具几乎不受零件的形状和结构的任何约束，尤其在加工复杂曲面时更显其优越的性能，设计师只要在电脑上完成产品设计（CAD），并编写好加工流程，计算机与数控设备将一道自动完成造型过程。而且随着3D打印技术的发展，可用于制造的原型材料日渐丰富，性能也日趋完善，一些非金属快速原型已有较好的机械强度和热稳定性，可以直接用作模具或是生产成品。

2.5 逆向设计的充分运用

逆向工程技术采用了3D扫描和3D打印技术相结合的方式，实现了产品的快速制造。它将已有实物（油泥）模型通过三维扫描技术测得模型表面的点云数据，经过曲面重构造型软件获得实物模型的3D数字模型，用于后续的计算机辅助分析与制造。

一是即可以快速的复制实物，也能够放大、缩小及修改实物模型，并且可以对已有模具进行创新设计。二是可以方便地对3D打印技术本身制得的原型产品进行快速、准确的测量，用以验证由三维CAD设计而制得的零件与原设计的吻合程度，改进产品设计中的不足，使产品更加完善。三是对于进口模具，模具的3D数字模型可能无法获取，或因使用年限较长，模具在使用过程中由于损坏、修改等原因，需要进行型面的烧焊再由钳工修补，然而修补后的模具质量往往并不理想，这时可借助逆向工程对磨损区域的识别与恢复功能，重构模具的3D数字模型，以提高制模、修模的效率和质量。同时，许多受损文物，利用逆向工程能够有效的将残缺部分还原。

3 3D打印对设计师和消费者的影响

随着经济的发展，大众需求的多元化、个性化和小批量、多品种已经成为现代消费的发展趋势，从高级定制服装、饰品、家具，到汽车、游艇等等各个领域。3D打印的应用，一方面设计师现在可以尽情的拓展想象空间，把在虚拟世界中创造“作品”带到现实生活中进行修改、完善和再创新，将设计图纸快速成型使之具象化。通过3D打印提供的实体模型不仅充分调动设计师的想象力与创造力，也有助于检验消费者对产品的兴趣与认可度。从长远来看，这对设计师审美品位、设计能力的不断提升大有裨益。

3D打印在各个设计领域的应用显著提高了效率。在设计中，设计师和建模师或者模型师可以利用三维打印技术快速地将自己所设计的产品变成实物，可方便快捷地将产品模型提供给客户和设计团队，使客户也可以随时参与到产品的设计中，方便客户和设计师的及时沟通从而促进了客户、市场、企业之间的交流，及时调整方案，从而是产品更有效地得到市场的认可，在相同的时间内缩短了产品从概念到市场销售的时间，以达到全面的控制，更加合理地又优化了设计资源和市场资源。

此外，3D打印对设计师还产生了诸多影响，如独立设计师可依靠3D打印技术将自己的创意变成真实的产品，从而催生了大量独立设计师及设计品牌；设计的社会化趋势将会打破以往设计组织的僵硬的结构划分，消费者获得了自己设计、生产产品的权力。

另一方面，随着3D打印能力的不断进步，消费者将不再是产品被动的接受者，他们甚至可以成为“设计师”兼“工程师”，在家亲自动手生产专属自己的物品。除此之外，几乎所有的产品均可打上消费者个性化的印记，生产商只需要提供一个平台，消费者就能够依据个人的喜好对产品进行设计。产品对消费者而言将不再是一成不变、大同小异的旧面孔，每个消费者手中的产品都可以变得独一无二和与众不同。

4 结束语

通过对3D打印在工业设计中的应用研究，作者对3D打印对工业设计发展的影响有了更加明确的认识，归纳起来有以下两点：（1）3D打印实现设计与制造无缝对接、协同工作，不但提高了设计制造精度，还大大缩短研发设计周期和成本。（2）3D打印转变了工业设计理念，消费者可以根据个性定制产品，同时催生了大量独立设计师及设计品牌设计师。

参考文献

[1]王春玉，傅浩，于泓阳.玩转3D打印[M].北京：人民邮电出版社，2014.

第9篇：3d打印技术与运用范文

关键词：3D打印机；多色；单色；三维物体

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）05-00-02

0 引 言

随着信息技术的发展，三维技术层出不穷，3D打印技术作为一种新兴科技在制造业领域迅速发展。目前3D打印已成功打印出很多三维物体，在医学领域和工业领域都已经得到了成功应用，人们随之把3D打印技术称为“具有工业革命意义的制造技术”。但是当前的3D打印还局限在一种很单一的打印方式，很多公司生产出来的3D打印机都只能够打印出一种颜色的三维物体，无法在一种物体上打印出多种颜色。如果想打印多色，则要对打印机的材料进行更换，而打印机必须停止工作才可更换材料。就目前的打印机而言，若停止了3D打印机的工作，则打印机不会在上次停止的地方继续打印，必须从头开始。这将会浪费大量的材料和时间，如果要打印出一个精度很高的产品可能要花费一两天的时间，机器长时间工作将会影响作品的质量，也会影响打印机的使用寿命，导致3D打印的效率大大降低。所以本文将通过对目前3D打印机的研究，提出对于3D打印机打印出彩色三维物体的一些对策。

1 3D打印

3D打印源于20世纪80年代后期，是美国在研究照相雕塑和地貌成型时发现的一项新技术，这项技术在当时充分体现出了技术的精密化、智能化、通用化以及未来的发展趋势。1986年，美国诞生了全球第一家生产3D打印设备的公司，名为3DSyslems。此后，3D打印技术的概念在全球飞速发展，越来越受人们的关注。而我国的3D打印技术出现在20世纪90年代中期，这项技术可以打印出很多立体模型，例如我们身上穿的衣服和鞋子，运用3D打印技术与3D打印机可以打印出来。

3D打印技术是一种将塑料或者特殊蜡材等可粘合材料通过累积制造技术将材料层层累积，通过在电脑上使用3Dmax绘图软件或者CAD绘图后，将所保存的图片转到3D打印控制软件（Repetier Host），将所绘的图进行切片处理后转换为GCO格式，最后通过与电脑连接控制将GCO格式的文件打印，并通过3D打印机把“打印材料”层层叠加，最后构造出三维立体模型。

目前3D打印机最常用的材料主要有ABS、PLA和 PVA三种，ABS 最为便宜，且熔点在 215℃ 到 250℃之间。而PLA则更为环保，熔点更低。桌面3D打印机由于受专利限制，打印机的设计与制作不得不采用开放式的打印仓，但是由于打印仓温度难以保证，所以人们会使用PLA作为打印机的打印材料，而PVA则经常被人们用来为打印作品做支撑。

2 2D打印机与3D打印机的结合对策

2.1 2D打印机工作原理

2D打印机的工作原理和喷墨打印机的原理相似，打印机墨盒内部装有部分墨水，在喷嘴孔和墨盒之间用一根细管连接。然后利用一些控制指令来控制打印头上的喷嘴孔，将墨盒内的墨水输入到喷头中，让喷嘴孔喷出定量的墨水并打印在纸上。2D打印机在工作时，计算机将处理好的打印信号通过打印机的转换接口传输到打印机的主控电路板上，并通过电路将接收的信号进行处理后转换成相应的控制信号。由控制信号控制墨盒内的墨水通过细管将墨滴从打印头喷出，然后打印纸自动进入打印机，通过打印头后输出到打印机外字车上，最后墨盒及喷头在纸的水平方向来回运动。这样喷头就将墨水喷在打印纸上面，形成我们所需要的文字或图像，完成打印过程。

2.2 2D打印C与3D打印机的结合

利用喷墨打印机的喷墨原理，在墨盒内装有n个小墨盒，每个小墨盒内装有不同颜色的墨水，利用控制指令来控制打印头上的喷嘴孔喷出墨水，经细管进入打印仓1中。再把3D打印材料输入到打印仓1中经过高温加热，将3D打印机的材料全部融化为液体状态，再通过打印仓1将融化的材料和墨水一起送到打印仓2中，打印仓2中有一个高速转动的叶片螺旋桨，打印材料和墨水通过高速转动的叶片螺旋桨均匀融合在一起。最后将溶解好的材料经过细管通过吐丝喷头将材料喷吐出来，就可以将2D打印机与3D打印机有效结合在一起，打印出不同颜色的作品模型。2D打印机与3D打印机的结合流程图如图1所示。

3 结 语

本研究通过将2D打印机与3D打印机的合理结合，研究出一种对于彩色3D打印机的有效方法，解决了目前3D打印机打印的单一性。但还有部分问题有待进一步研究：

（1）墨滴与打印材料的融合具有不稳定性，墨滴与打印材料还不能均匀融合在一起，而且起墨滴的数量大小不能完全掌握。

（2）需要独立开发与控制系统相适应的上位机软件，加强对3D打印机的控制。

（3）控制系统控制3D打印机的打印精度不高，还需要对软硬件进行深度研究。

参考文献

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