3D打印技术及应用趋势研究

1、    3d打印技术及应用趋势研究    赵瓅晔摘 要：3d打印（3d printing），即快速成型技术的一种，其实质是增材制造技术，被誉为是第三次工业革命的重要标志之一。随着科技的飞速发展，3d打印技术获得了越来越广泛的应用，已涉及工业、教育、医学及日常生活等众多领域，通过与互联网、生物科技等技术手段的有机结合，引发了各行业领域的创新发展以及革命性变革，本文首先对3d打印技术进行了概述，进而探讨了3d打印技术的应用及发展趋势。关键词：3d打印技术 应用 趋势：tp334.8 ：a ：1674-098x（2018）02（a）-0077-023d打印是一

2、种通过材料的堆积，实现产品快速成形的技术。与传统技术手段相比，3d打印能够生产出各种复杂形态的产品。经过近些年的发展，尤其是各类新材料的出现，3d打印技术获得了越来越多的应用，已覆盖工业、教育、医学及日常生活等诸多领域，本文就3d打印技术及应用趋势展开研究。1 3d打印技术概述1.1 3d打印技术3d打印，又被称之为添加制造（am，additive manufacturing），也就是利用计算机技术的三维设计方法，结合各类软件工具，将特定的材料逐层堆积到一起，最终生成想要的模型的一种快速成形技术，它与传统领域中的切割、焊接等技术是完全不同的。1.2 相关原理（1）数字建模。首先，要利用gosc

3、an等3d扫描设备获得相应的三维数据，接着采取数字化的方式来构建三维模型，当然，也能够使用autocad等工具来实现三维数字建模，或者是应用已有的3d模型用作参考。（2）模型分层。将得到的3d模型输入计算机后，并不可以直接操作，还要借助一些软件来进行相应的设置，将得到的模型分成一层一层的，而每层的厚度等是由相关材料的属性以及打印装置的类型来决定的。（3）打印喷涂。打印机能够将材料逐层熔结，因为运行原理的区别，即能够通过喷一层胶水的形式实现，也能够通过激光技术来对材料进行融化，此外，因为选择的模型不同、复杂性有差异、打印材质耗时不同等，最终花费的时间会存在一定差别，可能仅需要几分钟，也有可能需要

4、几天。（4）后期加工。通过3d打印得到的产品是非常粗糙的，还需要进行后续的加工与处理，主要是通过固化、剖离、调整，以及上色等操作，来制作得到最终的模型。1.3 3d打印技术的应用随着3d打印技术的发展成熟，已在多个领域获得了应用，为相关技术的改造升级提供了重要的支持。目前，应用3d打印技术可制作得到多种类型的材料，已深入到工业生产、教育、医疗等领域，以及人们的日常生活当中。实践表明，3d打印有着很大的应用优势，在市场上表现出越来越强大的竞争力，而且这一技术的研究时间还不长，可以说在未来有着无穷的潜力，等待人们去挖掘。2 3d打印的应用2.1 工业应用著名的“空气单车”是由英国科学家应用3d打印

5、技术“打印”出来的，其制作材料是一种特殊的尼龙材料，不管是硬度还是韧性都与普通材料类似，密度却要小的多，所以说重量远远轻于普通自行车。最特殊的地方在于，“空气单车”的车轮、轴承等都是一次打印得到的，不需要先去生产零件再进行组装，打印完成，就可以使用了。其生产工艺就像我们打印书刊一样简单，而且，3d打印以其优异的技术特点，能够打印得到空间上不相连的三维立体模型。2.2 教育应用发展至今，3d打印技术已取得了众多令人瞩目的成就，在多个行业领域获得了普遍的应用。对于教育领域来说，其最重要的作用就在于帮助人们更加直观、更加清晰地认识到事物的本质，这正是以往我们想要实现又很难实现的。3d打印技术能够非常

6、直接地打印出三维立体模型，这为人们的学习与研究提供了更多的可能。我们可以从教师的角度来探讨3d打印技术在教育中的意义。在授课过程中，教师可以借助3d打印得来的教学工具，有效地拓展学生的思维，大大增强他们的触觉体验，从而弥补了常规教学缺乏直接经验的问题。而且，教师也将书本知识与复杂的理论更加显性化，使抽象的知识理论变得更加的具体，具体的知识变得更加形象，视觉复杂的知识变得简单易懂。这就使得学生的学习思路更加清楚，并不断提升学生的逻辑思维能力，进而从根本上推动了我国的教育教学改革，也进一步提升了学生的学习效率。2.3 医学应用近年来，国内外在医疗科技方面都取得了很大的成就，而其中也离不开3d打印技

7、术的应用。通过3d打印生成的毛细血管，是由双光子聚合物以及特定的生物材料组成的，有着很好的人体相容性，在替换人体坏死的血管方面有着极高的应用价值。此外，通过将3d打印与人造器官有机的结合起来，能够在多种药物的研究中降低动物的死亡率，对生态环境保护有着一定的积极作用。2.4 日常生活应用“3d食物打印机”是由美国学者研发的可用来“打印”食物的设备。与常用的打印机类似，通过设置相应的工作模式，再将各种材料、配料放到特定的容器内（类似于打印机的墨盒），选择食谱后，利用cad软件就可以生产制造出想要的食物。可以说，通过这种创造性的烹饪方法，人们可以创造出之前难以想象的菜肴，事物的生产速度也将大大加快。

8、而且，应用“3d食物打印机”，可以在很大程度上缩减事物制作的繁琐步骤，进而有效的减少了生产成本。3 3d打印技术的发展趋势3d打印技术在各个行业领域中的应用，也进一步的促进了相关技术的发展与研究。技术上的成熟使得其生产成本不断下降，也提高了3d打印技术的市场竞争力，促使其飞速的发展，逐渐成为各个领域学者共同关心的学术课题。通过3d打印得到的立体模型、医疗器材或者是日常用品等，都已引起人们的重视。国内来说，最先研究3d打印的学者是华中科大的史玉升主任，他甚至认为，在不久的将来，只需在计算机终端上点击按键，就能够通过3d打印设备生产出人们所需要的产品。当前来说，许多铸造企业已开始研究激光烧结3d打

9、印机，希望利用3d打印技术，有效的缩减复杂零件的生产时间，提高生产效率，扩大企业效益。随着科技的发展进步，3d打印技术获得了越来越多的突破，生产速度也是越来越快、产品尺寸越来越大，质量更是越来越好。一般来说，复杂零件的生产要用到几百或者几千张设计图纸来描述，但今天应用的3d打印技术，只需一张图就可以生产一个零件。所以说，3d打印技术能够从根本上改变制造业的发展趋势。同时，3d打印技术的应用可以提升产品的快速成型能力，大大的节省了生产成本，打破了许多技术上的限制，复杂产品的设计都可以利用计算机技术来实现，而且还可以通过直观的感触，有效的调动起使用者的兴趣，能够将设计方案与實测结果相联系，进而加深人们的认知能力。4 结语总的来说，3d打印技术作为一种汇集了数字技术、控制技术、信息技术等众多高新技术的综合体，有着很好的发展前景。虽然与国外相比，我国的3d打印技术还比较落后，但相信通过不断的学习与应用，3d打印技术必将打破各种技术上的限制，实现更加的精密化、数字化，以适应我国经济发展的需要。参考文献1 李跃鹏.土木工程中的3d打印技术应用