快速成型3d打印原理技术论文Word格式文档下载.docx

1、1引言3D 打印，又称为增材制造， 是快速成型技术的一种， 被誉为 “第 三次工业革命的重要标志” ，以其 “制造灵活”和“节约原材料”的 特点在制造业掀起了一股浪潮。近年来，随着 3D 打印技术的逐步成 熟、精确，打印材料种类的增加，打印价格的降低， 3D 打印得到了 快速发展，应用领域不断增加，不仅在机械制造、国防军工、建筑等 领域得到广泛应用，也逐渐进入了公众视野，走进学校、家庭、医院 等大众熟悉的场所，在教育、生物医疗、玩具等行业也得到了广泛关 注及应用，作为教育工作者，本文将在介绍 3D 打印的原理、优势、 应用现状的基础上， 重点探讨 3D 打印在教育领域的角色及应用模式。23D

2、打印概述2.13D 打印原理3D 打印 （3D printing ，又称三维打印 ），是利用设计好的 3D 模 型，通过 3D 打印机逐层增加塑料、粉末状金属等材料来制造三维产 品的技术1。一般来说，通过3D打印获得物品需要经历建模、分割、 打印、后期处理等四个环节 2，其中 3D 虚拟模型， 可以是利用扫描 设备获取物品的三维数据， 并以数字化方式生成三维模型， 或者是利 用 AutoCAD 等工程或设计软件创建的 3D 模型，有些应用程序甚至 可以使用普通的数码照片来制作 3D 模型，比如 123D Catch3 。2.23D 打印的优势与传统制造技术相比， 3D 打印不需事先制模， 也不

3、必铸造原型， 大大缩短了产品的设计周期， 减少了产品从研发到应用的时间， 降低 了企业因开模不当可能导致的高成本风险， 使得特殊和复杂结构的模 型的制作也变得相对简单，产品也更能凸显个性化。另外， 3D 打印 是增材制造，使用金属粉或其他材料，使部件从无到有制造出来，大 大减少了原材料和能源的消耗，生产上实行了结构优化。2.33D 打印的应用现状近年来， 3D 打印得到了快速发展，几乎应用于各个领域。在模 具加工和机械制造领域， 使用 3D 打印相对快速地进行模具的设计与 定制，打印复杂形状的各种零件， 打印具有足够强度的个性化几何造 型的物件。在航空航天、国防军工领域， 3D 打印应用于外形

4、验证、 关键零部件的原型制造、 直接产品制造等方面。 如空客公司从打印飞 机小部件开始，逐步发展，计划在 2050 年左右打印出整架飞机。生 物医疗领域，医学工作者利用 3D 打印技术打印出患者的心脏模型， 缺损下颌骨模型， 患者外伤性脑内血肿颅脑模型等， 用于辅助诊断并 制定术前手术方案，降低了手术难度，减少了手术时间，为患者带来3D了精准化的治疗。人工椎体和人体气管软骨的打印让人体器官的 打印成为可能。3D打印的处方药产品SPRITAM（左乙拉西坦）片剂可 用于各种癫痫疾病的治疗。建筑工程领域， 3D 打印建筑不需使用模 板，打印的建筑物重量轻，强度大，时间短，产生的建筑垃圾及建筑 粉尘少

5、，且可以循环使用，绿色环保。 3D 打印在首饰、食品、玩具 和日常用品的设计和生产中也有广泛应用， 可以很好地彰显用户的个 性化特点和需求。 3D 打印在太阳能电池板和特殊材料的制造方面的 应用也有突破。33D 打印在教学领域的应用3D 打印在教学方面的探索性活动也已经展开，并应用在数学、 航空、电子、设计、机电工程、生物医学、天文等大部分学科中，取 得了良好的教学效果。基于 3D 打印的快速生成能力，使得数字化模 型能快速转化为立体实物， 借助立体实物的生成过程及使用可以提高 教学效果，增强学生合作、设计、创新等能力。3.1打印三维教具学具辅助教学在课程教学中， 借助于多媒体教学手段， 一些

6、抽象的图像可以相 对直观的显示出来，但针对的是群体，形成的是暂时的视觉感受，印 象并不是很深刻，也不易理解。借助 3D 打印，可以把数字化的图像 转化成实物的教具和学具， 每个同学都有机会亲手感受， 而且还可以 亲自设计、策划， 无疑对知识点的理解，知识的掌握及应用有很大的 促进作用。比如：数学课可以打印出几何曲面、剖面立体实物 ;动画设计可以打印出 3D 人物，动物角色模型， 且可以根据实效及时修改语文课可以把要讲解的地域打印出来， 如北京的胡同， 同学们可以拿 着模型理解胡同的特点，体验胡同文化，讲述胡同的来龙去脉 ;机械制造课可以根据课程内容打印相关的零件、齿轮、连杆等。3.2实习实践过

7、程中辅助创新设计 职业学校实习实践教学活动较多，钳工实习、数控机床实习、电 子电工实习、动画设计、物联网设计等，都需要借助相应的模型，并 设计出一定的模型。借助于 3D 打印，同学们对需要设计的模型有一 个大体的认识，然后经过集体分组的讨论、设计、修改等过程，不仅 能增加学生的学习兴趣，促进学生交互学习，协作学习，且能提高学 生的设计水平、思维能力和实践能力。比如在模具设计实习中，采用 项目式教学法，应用 3D 打印，学生分组设计、分组打印，学生在亲 眼目睹自己的设计零件打印成型的过程及成品后， 学习兴趣大增， 多 次讨论修改的过程也大大提升学生的设计水平。在 CAD 课程实践环 节中，使用

8、3D 打印机，可以根据教学需要来设计教学内容，对学生 的设计作品 3D 打印出来进行评比并组装， 不仅使学生熟练掌握设计 软件建模的基本思路和流程， 而且对如何从设计作品到具体的实物的 生成有一个明确的认识，有利于日后学生进一步的学习和发展。3.3就业创业指导 近年来，大学毕业生人数急剧增加，就业压力增大，国家大力提 倡大学生创业， 整个社会也兴起了一股自主创业的热潮。 对于职业学 校的学生来说，有一定的专业知识，有较强的动手操作能力，有创业 的热情与激情。借助于 3D 打印设备，创业指导老师可以指导学生创 办创意设计 3D 打印工作室，利用所学的专业知识，设计出相关产品 并打印出来进行销售，

9、 同时也可为社会客户提供 DIY 服务，收取一定 的培训费和制作费， 也可以在校企合作的基础上为合作企业提供设计 和 3D 打印服务。通过 3D 打印的上述创业实践活动，加深学生对专 业知识的巩固、对设计过程的了解，并培养创新创业意识和能力。3.4图书馆应用图书馆引入 3D 打印服务是图书馆从文献服务走向创新服务的途 径。国外很多图书馆都开展 3D 打印服务，国内的综合图书馆，如上 海图书馆、苏州图书馆也开展 3D 打印服务，高校中的上海交通大学 图书馆也开展 3D 打印服务，并且通过举办 3D 打印设计大赛积极推 广此项服务，通过比赛普及 3D 打印知识，让同学们了解 3D 打印前 沿科技，

10、启发学生们用创新思维发现问题、智慧解决问题。学校图书 馆可以配备一两台 3D 打印机，并在保证健康和安全的基础上，充分 考虑费用、提交步骤、等待和筛选时间等、制定详细的 3D 打印制度 或政策，并鼓励学生打印原创作品，以发挥学生的专业特长，激发学 生的创造力和想象力。4结束语3D 打印正从工业领域，走向各个应用领域。不久的将来，也会 像电脑、手机、 互联网一样进入我们的社会和每个家庭。教育工作者 应积极利用这项新技术， 促进教学模式和教学活动的创新， 更好地提 高教学质量和教学效果，提高学生的实践能力和创新水平。参考文献1张飞相. 3D 打印技术的发展现状及其商业模式研究 J. 新闻 传播，

11、2016（2） ： 51-53.2李青，王青.3D打印一一种新兴的学习技术J.远程教育杂志 2013（4） ：29-35.快速成型 3d 打印技术论文篇二：浅议 3D 打印成型技术对模具 制造技术的冲击摘 要：近年来， 3D 打印市场如火如荼， 在工业设计领域将发挥 巨大的作用，尤其是在产品制造方面。随着 3D 打印技术的出现和普 及，必将会冲击以模具制造为主的产业结构，优化产业链条。文章通 过对比 3D 打印成型技术与传统模具制造技术的优缺点， 客观地分析 了 3D 打印成型技术对模具制造技术的冲击。 3D 打印 ;模具制造 ;冲击1概述3D 打印技术（增材制造技术 ）是快速成型技术的一种，

12、它是一种 以数字模型文件为基础，将材料逐层堆积制造出实物的新兴制造技 术。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。 3D 打 印技术综合了信息技术、数字建模技术、机电控制技术、材料科学与 化学等诸多领域的前沿技术， 被誉为“第三次工业革命” 的核心技术。传统的模具制造技术是在接单后还需对接单项目进行评审， 在确 定了开发要求及工艺路线后， 开始模具设计。 加工之前需要按照设计 的图纸备料。接着是粗加工，最后是试模验证。其加工流程如图 1所示。采用传统的模具制造技术制造加工出一个合格的模具所需要的 人力、物力较多，生产时间也

13、较长。23D 打印制造模具的优点3D 打印成型技术与传统模具制造业的最大区别在产品成型的过 程上。在传统的模具制造业中，模具制造一般需要经过开模具、铸造 或锻造、切割、部件组装等过程成型。而 3D 打印则免去了那些复杂 的过程，不用模具，一次成型。可以节约很多成本。还可以克服一些 传统制造上无法达成的设计，从而制作出更复杂的结构模具。2.1模具生产周期缩短3D 打印模具缩短了整个产品开发周期， 并成为驱动创新的源头。 在以往，由于考虑到还需要投入大量资金制造新的模具， 公司有时会 选择推迟或放弃产品的设计更新。 通过降低模具的生产准备时间， 以 及使现有的设计工具能够快速更新， 3D 打印使企

14、业能够承受得起模 具更加频繁的更换和改善。 它能够使模具设计周期跟得上产品设计周 期的步伐。2.2模具设计的改进为终端产品增加了更多的功能性通常，金属 3D 打印的特殊冶金方式能够改善金属微观结构，并 能产生完全致密的打印部件，与那些锻造或铸造的材料 （ 取决于热处 理和测试方向 ）相比，其机械和物理性能一样或更好。增材制造为工 程师带来了无限的选择以改进模具的设计。 此外，它能够整合复杂的 产品功能，使高功能性的终端产品制造速度更快、产品的缺陷更少。 3D 打印可以实现任意形状的冷却通道，以确保实现随形冷却，更加优化且均匀，最终导致更高质量的零件和较低的废品率。2.3定制模具帮助实现最终产品

15、的定制化更短的生产周期、 制造更为复杂几何形状、 以及降低最终制造成 本的能力，使得企业能够制造大量的个性化工具来支持定制部件的制 造。 3D 打印模具非常利于定制化生产，比如医疗设备和医疗行业， 它能够为外科医生提供 3D 打印的个性化器械，比如，外科手术导板 和工具，使他们能够改善手术效果，减少手术时间。33D 打印成型技术对模具制造技术的冲击 工业产品的更新换代非常快， 一个新产品生产出来后， 如果没有 销路，那就得不偿失。传统模具制造技术开发一套模具需要几十万， 甚至几百万元。而利用 3D 打印技术，可以把产品先开发出来，直接 打印。使用 3D 打印技术的优势在于可以大大缩短生产的周期、节约 生产成本。比如，一套手机模具，采用传统的制造技术，须经过大约 12 个工作日才能完成，有时还会造成材料的浪费。但利用 3D 打印 技术几个小时就可以完成， 而且还具有高精密度的特点， 这样就能够 不断提高市场竞争力，在发展中抢得先机。3D 打印的优势很明显：可免除制造刀具、夹具和模具的过程， 直接进行产品加工，解决了生产工艺难以解决的问题，还节约材料、 缩短时间。43D 打印成型技术短期内无法替代传统模具制造技术3D