3d打印技术与运用十篇

3d打印技术与运用篇1

关键词：3D打印技术；材料动画片；制作；优势；局限性

0 前言

当前，3D打印技术迅速席卷全球，并掀开了产业革命新篇章，尤其是随着3D打印技术的不断发展与成熟，使得该技术的应用领域与范围随之实现了拓展。在材料动画片的制作领域中，作为动画艺术领域的重要分支之一，借助3D打印技术的运用，实现材料动画片在制作上更加的完善，效果更加逼真，充分彰显出了现代技术与手工艺完美结合的优势。在此过程中，由于一系列问题的呈现，也使得3D打印技术在该领域中的运用受阻，成为当前亟待攻克的一大难题。

1 3D打印技术与材料动画概述

所谓的3D打印技术也被称之为快速成形技术，该技术则是基于数字模型这一基础上，借助软件分层离散以及数控成型系统，以激光束等方式来实现耗材打印，通过对所使用特殊材料的逐层堆积与粘结，获得立体模型并将这一数字三维模型进行打印，实现实物产品的制作。基于3D打印技术下，其运行原理是：结合实际需求来提前备好打印材料，然后将数字三维模型数据输入到3D打印机中，相应的打印设备则结合模型数据，按照层叠的方式来打印出相应的立体实物。

材料动画也被称之为定格动画，其需要相应的拍摄动画师对模型定位的实体图像进行逐格拍摄，在拍摄完一副画面后，对拍摄对象进行稍微移动后实现下个镜头的拍摄，在完成拍摄后，将每次所拍摄的一帧画面进行连续播放，进行形成具备活灵活现的动画镜头。在传统的拍摄制作中，采用手工工艺的方式不仅耗费时间长且整个工序十分复杂，进而加大了成本投入，同时制作效果也存在一定的不足。而借助3D打印技术的运用，则能够为有效解决手工艺拍摄制作所存在问题的同时，借助3D打印技术与材料动画的完美结合，在简化材料动画制作程序的同时，赋予拍摄镜头以更加逼真的视觉效果。

2 3D打印技术在材料动画片制作中所呈现出的优势

2.1 降低成本并提高制作效率

在材料动画片制作的传统领域中，要想打造一部精良之作，就意味着在实际之作的过程中，需要针对角色、场景以及到道具等进行细化之作，相应的工序极其复杂，进而使得投入成本过高。而借助3D打印技术的运用，则能够与传统手工艺之作进行有机结合，在简化手工工艺操作程序的同时，大大降低了成本投入。同时，在实际开展制作工作的过程中，需要结合实际情景之需，实现相应模型的打造，当角色需要在一个或者是多个场景中出现，则就需要针对人偶、道具以及场景等及西宁反复的翻制，借助手工艺来开展这一工作，面对繁琐且复杂的制作程序，无意会消耗大量的时间，相应制作效率极低。将3D打印技术进行运用，能够基于相应数据下，提高制作的效率，为实现材料动画片的高质高效制作奠定了基础。

2.2 借助良好材质的运用促使画面更加逼真

在材料动画片的制作中，需要借助材料的运用来实现人物造型、道具以及情景等的设计，而相应材料材质直接影响到了动画片制作的效果。在传统的拍摄方法下，难以实现画面的完美呈现，特别是画面缺乏立体感，而借助3D打印技术的运用，则能够通过对模型材质的扫描来实现数字修正，在此基础上，借助特殊材料的使用来实现实物打印，在保证原材质属性不被破坏的同时，还能进行修正之后，凸显出材质细节的精准性，最终呈现出逼真的画面。在完成实物制作的基础上，以逐帧拍摄的方式来实现具备动态影像画面的制作，为呈现出一部精良动画作品奠定基础。

3 3D打印技术在材料动画片制作中所呈现出的局限性

从前文的分析中可知，借助3D打印技术的运用，能够为提高材料动画片制作的效率与质量奠定基础，进而为降低成本投入并实现逼真动画影像的打造。但是，在实际运用3D打印技术的过程中，也呈现出了一定的局限性，具体而言，表现在：第一，3D打印技术本身对成本投入提出了较高要求。虽然与传统手工工艺技术相比，3D打印技术能够节省大量的人力、物力以及财力，并提高制作效率，但是，从3D打印耗材方面看价格高的耗材所打印出的模型精细度较高，但是，相应的成本随之加大，而如果选择廉价耗材，虽然能够在一定程度上降低成本，但是，很多情况下，则难以满足实际之作之要求。同时，因相应增材制造的材料研发本身具备了较大的难度，进而致使3D打印技术的运用同样需要投入较大成本；加上当前增材料制造技术在国内发展尚不成熟，进而也影响到了3D打印技术下材料动画制作的效率与精度。第二，自动化控制水平偏低。基于3D打印技术下，需要以信息技术以及材料科学等多学科领域中的尖端技术引进，而从目前自动化控制系统看，相应系统稳定性有待提升，进而影响都了制作的精准度。第三，材料单一。目前，从3D打印技术本身的实际发展现状看，最大的问题在于材料的局限，一般而言，要求相应的3D打印材料要具备方便性，且成本可控、性能可靠；同时，现有3D打印普遍为单色素模，无法满足材料动画制作发展之需。第四，人员素质有待提升。在材料动画片制作中，要想充分实现3D打印技术的作用与价值，就需要提高对人员能力素质的重视程度，确保相应人员能够在开展材料动画制作的过程中，以实现对3D打印技术的完善运用。但从目前相应人员能力素质的现状看，还存在着一定的不足，难以将3D打印技术与手工工艺进行完美结合，进而阻碍了3D打印技术作用的发挥。如上问题是当前材料动画片制作过程中，运用3D打印技术所急需解决的主要问题。

4 结语

在材料动画片制作中，借助3D打印技术的运用，能够在化简工序、提高材料动画制作质量与效率的基础上，降低制作成本，并打造出完美的视觉效果，为进一步促进材料动画片制作领域的发展步伐奠定了基础。而从实际践行看，3D打印技术在实际运用于材料动画制作过程中，依旧存在着一定的局限性，需要制定具有针对性解决措施，以打破3D打印技术在该领域中发展瓶颈的束缚。

参考文献：

[1] 范治鸣.数字技术背景下对当前定格动画创作的思考[J].福建商业高等专科学校学报，2014（06）：87-91.

3d打印技术与运用篇2

[关键词]3D打印机 运用 发展

中图分类号：TS85 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0361-01

前言：在3D领域当中，3D打印机是一种实现快速成型技术的机器，基于数组模型文件，可将粉末状的塑料、金属等可黏合材料，利用逐层打印的方式，对物体模型进行构造。与传统打印机相比，3D打印机最大的不同之处就是打印材料的不同，3D打印机当中采用的，都是待制品的原材料。作为一种累计制造技术，3D打印可以在很多不同的领域当中进行应用，并且都能够取得较为良好的应用效果。

一、3D打印机的原理

3D打印机也叫做三维打印机。在实际应用中3D打印机能够根据实际需求，利用3D辅助设计软件打印制造出三维立体的实际物体。3D打印机可以使用塑料、金属、蜡、橡胶等多种不同的原料，并且利用这些原料直接打印出三维立体模型，同时也能够根据人们的要求，打印出各种不同形状的物体。与传统的去除材料加工技术不同的是，3D打印机能够连续的创建物理层，因而属于添加剂制造技术的范畴。而相比于其它的添加剂制造技术，3D打印机的运行速度更快、易用性更好、成本更低。在实际应用中，首先利用计算机建模软件对相应的三维模型进行构建[1]。在第一构建体中，根据具体要求和一定的规律，离散有序序列单位，在Z方向上离散到一定的厚度，从而将原有的三维CAD模型转变为若干层片。在每个层片中，将相应的处理参数输入，并且通过系统轮廓信息，生成相应的数控代码。将打印出的各个片层进行连接，从而形成了3D模型。

二、3D打印机的运用

在3D打印机当中，应用了激光技术、融容沉积技术、CAD技术、材料科学技术、光化学技术等多种先进技术，在建筑设计、医疗用品设计、工业设计、产品设计等方面都有着十分广泛的应用。利用3D打印机能够快速的得到立体实物模型，从而为CAD设计模型的修订和优化提供便利。目前，在医疗、航天、机械制造、建筑、工业等诸多领域当中，3D打印机都得到了良好的应用，甚至在一些工艺品制造、精密器械设计等方面，3D打印机也发挥出了十分良好的应用效果。

具体来说，3D打印机能够直接打印出金属铸件的模型、图案、插件。在医疗方面，利用患者自身的细胞，3D生物打印机能够利用一层层的生物构造块，对真正的活体组织进行制造，打印出软骨组织、骨骼、皮肤等。在曲面异型建筑当中，利用3D打印机，能够迅速的制作出很多精密构件的准确模型，从而极大的提高了建筑模型制作水平。只要提供充足的参数，3D打印机还能够制造出一栋完整的建筑物[2]。对于地理空间方面的GIS数据，可以利用3D打印机进行转换，从而形成城市沙盘或景观模型。此外，3D打印机能够有效的融合抽象概念与现实世界，将很多想象中的物体转变为真实存在的立体模型。利用三维数据、三维动画、电子游戏等方面的设计要求，能够将想象中的形象和物体打印出来，使之转变为真实存在的物体。

三、3D打印机的发展

在日常生活中，3D打印机具有十分良好的发展前景。其中，医疗领域是一个十分重要的领域。利用3D生物打印机，能够针对不同人体打印出各种器官，例如肌肉、皮肤等简单的活体组织器官。而在未来的发展中，更加复杂的身体器官，诸如心脏、肝脏、肾脏等，也很有可能通过3D打印机实现[3]。利用3D打印机还能够打印出各种精细的工件，例如，我们公司―广州市想现电子科技有限公司（3Dgreat）制造出一系列的FDM，DLP等各种工业级的3D打印机，人们只要把三维立体图形数据经过切片软件读取后连接到打印机中，就能够打印出任何自己想要的形状。在教育教学当中，3D打印机也正在发挥着越来越大的作用。教师在教学当中，利用3D打印技术的演示教学，能够极大的提升和开发学生的创造力。同时，在历史、科学等课程教学当中，可以利用3D打印机制作一些文物、化石等模型向学生进行展示。在生物、医学等专业教学中，还可以利用3D打印机打印出分子、蛋白质等模型，可从而让学生更加直观的学习和掌握知识。

科技领域是3D打印机未来发展中的一个主要方向。例如，在2014年，国际制造技术展览会上曾经展出了一辆3D打印汽车，该车的整个车身、机器、零部件等都是利用3D打印机实现的，并且能够正常的驾驶和运行。利用一种新型的3D打印机，目前已经能够打印出飞机引擎等先进的设备，该技术对机制造成本的降低，以及飞机运行燃油的节省都有着很大的意义[4]。利用3D打印机，还能够打印出飞机上很多精密的零件。而在打印过程中，可以采用很多性能材质良好的轻金属，因而使打印出的零件能够直接应用在飞机制造当中。在动漫艺术领域，3D打印机的发展前景也十分广阔，例如，在迪斯尼大型动画电影《超能陆战队》当中，就大量的应用了3D扫描、3D打印等技术。而在《通灵男孩诺曼》当中，对于角色任务的面部表情，也是通过3D打印技术实现的。

结论：3D打印技术作为当前社会中一种新兴的技术，具有很多方面的优势和特点。在很多不同的领域当中，3D打印机都能够进行良好的应用，并且在众多实践当中都取得了较为理想的效果。通过3D打印机，能够实现很多传统工艺无法实现的技术。因此，在未来的发展中，3D打印机在生活、艺术、医疗、科技等领域当中，都具有十分广阔的发展前景。

参考文献

[1] 郭振华，王清君，郭应焕.3D打印技术与社会制造[J].宝鸡文理学院学报（自然科学版），2013，04：64-70.

[2] 彭波，郑海忠，李淑贤，梁龙，韩宇，詹福南.浅析3D打印机常见问题[J]. 黑龙江科技信息，2015，16：153-154.

3d打印技术与运用篇3

关键词：3D打印技术；建筑工程；3D打印房屋

随着科技的发展和技术的进步，建筑施工技术发生了日新月异的变化，新技术推动了建筑的革新，热门的3D打印技术、纳米科技、生物科技、人工智能以及新能源产业这些新科技元素融入建筑中，对建筑行业产生了巨大的影响和变化，对于未来建筑而言，为人们遮风避雨的房屋只是最基本的功能，随着科技的不断进步，现代人对居住环境的所有要求，都将在未来建筑中得以实现。随着3D打印技术在建筑中的广泛应用，房屋的建造周期大大缩短，施工效率将极大的提高，有效节省房屋建造的人力、物力、财力等各项资源，建造出绿色环保、节约资源的新型建筑。

1 3D打印建筑的工作原理

所谓3D打印技术，是利用光固化和纸层叠等方式实现快速成型的技术。它是将用内装有金属、陶瓷、塑料、砂等特殊“打印材料”组成的3D打印机，与电脑连接后，通过多层打印方式，把计算机上的蓝图变成实物。

3D打印建筑是通过3D打印技术建造起来的建筑物。3D打印建筑的工作原理体现在，它是由一个巨型的三维挤出机械构成一个巨型3D打印机。在打印机的挤压头上使用齿轮传动装置来为房屋建造基础和墙壁，最终直接制造出建筑物的整体。

2 3D打印建筑的施工工艺

3D打印建筑的施工过程是打印机根据电脑设计图纸和方案，层层叠加“油墨”喷绘相关结构件，再将生成好的构件运送到施工的现场进行吊装、搭建。为了使打印的建筑更加的牢固，在墙与墙之间还可使用钢筋水泥进行二次“打印”灌注，从而使得结构连成一体。

3 3D打印建筑的实例分析

3.1 世界首座3D打印房

在荷兰的阿姆斯特丹建造了世界上第一座3D打印房屋。这座3D打印房屋称为运河屋，它的建造过程是这样的，该3D打印房屋是由荷兰DUS建筑师事务所设计，一共13个房间，采用了被称为KamerMaker大型3D打印机来建造，KamerMaker是荷兰语“房屋建造者”的意思。该3D打印机高6米，以一个船运集装箱为基础建造而成。2014年初开工，建成后将作为3D打印技术的研发中心来进行研究该项技术。

荷兰运河屋的建造过程是根据计算机绘制的设计图，使用不同的塑料和木质纤维来制造建筑外墙、天花板和房间的其它构件。然后将各部件在原地进行装配，像玩乐高玩具一样搭建成大楼。对于荷兰的运河屋，英国《每日邮报》给予了高度评价：这栋大楼是“一种展示和研究，是3D打印建筑的一个实例”，是科学、建筑和设计的一个融合。可见，3D打印技术在建筑中的应用给予了我们人类前所未有的想象。

3.2国内3D打印房实例

国内首座3D打印建筑，是于2014年的4月建成的，位于上海张江高新青浦园区，10幢3D打印建筑的建筑过程仅花费了24个小时。该打印建筑的墙体是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”，依据电脑设计的图纸和方案，经过一台大型的3D打印机层层叠加喷绘而成。在这些简易的房屋中安装上了窗帘、空调以及办公桌、文件柜等办公家具，工作人员就可以进行办公了。

在陕西西安3D打印房也已经落成，该建筑位于西安曲江遗址公园内。在施工现场，通过对独立的客厅、卧室、厨房、卫生间等建筑模块，进行逐个的拼接、组装、搭建。只需要花费三小时就建成了一座二层的精装别墅，业主只需摆上家具之后就能拎包入住。

4 3D打印建筑的技术亮点

3D打印建筑中所使用的油墨是一个技术亮点，它的亮点体现在实现了建筑垃圾的再生利用，油墨是由一种特殊的材料所制成，3D打印机所用的油墨是经过特殊玻璃纤维强化处理的材料。原料主要来自于建筑垃圾、工业垃圾和矿山尾矿，以及水泥、钢筋和特殊的助剂所组成的材料。建筑垃圾通过处理、加工和分离形成油墨，最终成为3D打印机的原材料，有效进行了建筑垃圾的二次利用，节省了建筑原材料的费用。

以西安3D打印别墅为例，它的技术亮点体现在建造的效率高，两层精装别墅从生产到搭建只需要十几天的时间。每一个模块能够独立承重，能够抵抗9级地震。在建造的过程中，通过钢制笼式结构能够充分填充保温材料，能够达到很好的保温效果。

3D打印模块搭建的别墅，还可实现独家订制。在不远的未来，人们看中了哪栋建筑，或者喜欢哪套品牌家具，只要用照相机拍下来，或者是绘成图纸，将设计图纸输入电脑，很快就可不走样地打印出来，通过3D打印技术就能实现。

5 3D打印技术的应用范围

在3D打印房屋火热建造的同时，我们不禁会产生疑问，3D打印房屋是否坚固耐用以及安全性如何，通过研究和试验3D打印房的强度和使用年限，3D打印机使用了经过特殊强化处理的混凝土材料，从理论强度和使用年限上，都大大的超过了钢筋混凝土结构，也就是说它的强度是没有问题的。但在刚度和耐久性等综合性能上，还需要在长期使用的过程中加以验证。对于结构的稳定性上，3D打印可任意设计墙体结构，一次性解决墙体的承重结构问题，未来可应用于桥梁、简易工房、剧院、高层等建筑中。

3D打印建筑在未来将得到广泛的应用。对于3D打印技术的应用范围，它不仅局限于建筑行业，它还可以应用于我们的日常生活，例如家居用品、儿童玩具以及服装制造业，还可以用3D打印技术来建造建筑模型，人像模型、医疗器械模型等，3D打印技术应用于工业制造、生物科技、医疗、军事等领域也是起到了十分重要的作用。

6 结束语

3D打印房的建筑价值可以通过这样一句话来进行总结，吃进去的是城市垃圾和沙漠，吐出来的是美丽的房子。3D打印建筑的建筑价值具体来讲，体现在绿色环保、节约资源、以及人文情怀，绿色环保表现在它的建造过程中降低了扬尘和污染，并且能够改善城市的空气质量；节约资源体现在建筑垃圾可以再生利用，同时建造的效率高，建筑成本能够节省50%以上，大大的提高了生产效率和节约资源；人文情怀体现在3D建筑具有超前的艺术性和概念性，实现了建筑的私人订制。

参考文献

[1]张云，苏义坤.3D打印建筑的发展与展望[J].山西建筑，2015（12）.

3d打印技术与运用篇4

关键词：3D打印；互联网交互平台；经济转型

中图分类号：TP391.41 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2017）013-0-02

一、引言

2015年5月8日，经总理签批，国务院提出了《中国制造2025》的文件，其属于中国版的“工业4.0”规划，这是中国制造强国建设三个十年的“三步走”战略的第一个十年的行动纲领，在此背景下，制造业格局面临重大调整，新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。

经济新常态是党中央对我国经济发展阶段的重大战略判断，对于工业企业而言，低成本比较优势发生了转化，高水平引进来、大规模走出去正在同步发生，新兴产业、服务业、小微企业作用更凸显，生产智能化、专业化、零污染将成为产业组织新特征。另一方面，我国的环境承载量已达到或已接近上限，推动形成绿色低碳循环发展是当前重要的发展课题，对于传统制造业而言，对传统工业企业的生产环节进行节能环保优化将是新常态之下的必行之路。

然而，当前我国制造业受到诸多限制因素影响，导致运行效率大大下降。传统制造业，尤其在东北老工业基地，大型制造商设计生产工业模具往往要浪费大量时间，铸造金属模具往往要经过几个月的时间，如有修改便要重新进行铸造，延误商机，效率低下。就汽车制造行业而言，如果推出一种新的车型就要进行零部件的设计、生产、实验、改进、批量生产等大量环节，其中模具零部件的设计、生产由于不是批量生产会耗费大量的人力、物力、财力，而且效率低下，耗费大量时间。

从20世纪末快速制造开始在制造业异军突起，在商品需求爆发的现在，技术革新已经成为必然的趋势。3D打印机作为一种新型的制造技术正掀起一股全球的制造旋风。3D技术的应用，缩短了模型的开发时间，节省了开发费用，促进了设计的发展。因此，能否将如今快速发展的3D打印技术应用于制造企业，成为提高企业效率，抢占商机的焦点。

当前，新一轮科技革命和产业变革正在与我国加快转变经济发展方式形成历史汇，新的国际分工格局正在重塑。特别是随着各种新技术的不断涌现，制造业内部也在发生深刻变革。

二、服务描述

3D打印互联网交互平台颠覆了传统的以B2C为主要方式的经营方法，而是作为中间平台对供给方和需求方信息进行双向整合，消除资源分配的不对称。

对于需求者群体，由于3D打印技术对于大部分人而言仍然是新型技术，市场还没有得到普及，部分生产工厂并没有意识到3D打印技术可以有效提高新产品生产与研发效率，原先大量消耗制造产品模具的时间得到节约，资金成本得到缩减。而部分生产厂商对3D打印技术有一定了解，想要将该技术运用于生产研发之中，但是他们购买高尖端设备需要大量的资金投入，不符合资金的合理运用，他们迫切的需要3D打印技术却缺少3D打印设备。而对于供给者群体，他们拥有3D打印设备，却由于不需要进行全天候的产品开发和研究而导致资源长时间处于闲置状态，无法得到合理配置，实现资源的效率性。

3D打印互联网交互平台可以使3D打印资源与各行各业需求者汇聚在此，双方可以通过这种平台进行积极密切的信息交互，各取所需，促进供求双方的交流与合作。在以往的销售网站上，供给方通常都通过文字和图片来介绍产品，不仅相当地枯燥乏味，容易引起买方的抵触心理，而且十分简略，不能直观完全地展现产品特性。而在3D打印互联网交互平台上，商家可以将自己的打印设备和打印过程拍成简短的视频到网站上，使得需求方可以清晰地了解每一款3D打印机的功能与特性，科学地选择符合自己需求的3D打印设备。

三、服沼攀

1.客户群体精确定位

3D打印互联网交互平台可将客户群体定位为3D打印需求企业、拥有3D打印技术类企业、3D打印爱好者。3D打印需求企业主要是一些传统机械制造类企业，他们对模具的精度要求比较高，由于传统生产效率较低，采用新型3D打印技术可以极大的提高生产效率，并且成本有优势。拥有3D打印技术类企业，由于设备不能完全利用，总会有闲置的设备从而造成资源的浪费，3D打印互联网交互平台为其提供一个平台，将闲置的3D打印机器充分利用起来。对于3D打印爱好者而言，3D打印互联网交互平台为其提供3D打印的各种最新信息以及相互交流共同的平台。

网络发展成熟后，个人群体成为新增的客户群体。随着3D打印技术和3D打印材料的发展与成熟，打印的产品将涉及各行各业，设计生活的各个方面，满足广大普通民众的DIY快速设计意愿，通过3D打印互联网交互平台，为其打造属于广大用户自身灵感的物件。小到一枚窗户上的螺丝钉，大到座椅凳子都可以通过网站进行打印服务，用户需求什么就可以快速打印最终形成生产零库存的局面。

2.全面整合供求双方信息

3D打印互联网交互平台会分别对供给方、需求方的信息进行汇总。对于供给方，即拥有3D打印技术的企业而言，平台会将其企业里的3D打印机型号、材料、规格以及打印涉及的行业规模等进行调研，并在网站上进行呈现。对于需求方，即拥有3D打印需求的企业而言，平台会对企业规模、企业的需求的模型类型等方面进行调研。全面整合供求双方的信息，从而匹配出最符合需求方的要求的3D打印企业，从而建立合作。

3.盈利模式多样化

现阶段，各大3D打印互联网交互平台的运营盈利模式大体上分为以下几种情况：

交易收益：3D打印互联网交互平台通多供求双方的交易取得一定的差价实现盈利。当3D打印需求企业将所需打印的模型参数信息发送至平台，其会根据所需材料、打印服务类型、模型大小等信息以及网站利润计算出所需打印价格，并对企业收取费用。平台根据模型参数在3D打印技术企业中筛选出一家最符合客户需求的企业，进行模具的生产，将生产好的模具经过需求企业收货并验证符合标准后，平台将货款打入3D打印技术企业，从而赚取中间费用。

广告收入：因为3D打印互联网交互平台通过一定的发展会有一定的固定浏览量，特别是有固定的3D打印爱好者，形成固定的客流量。通过商业广告及百度广告来赚取企业的利润。

商家在线调查收入：“平台集合了爱好3D打印的庞大用户群，而且随着网站的迅速发展，用户数量的迅速增多，社会公众对3D打印互联网交互平台的认可度也逐步增强。发展到个人群体阶段，与3D打印相关的各类企业为了解用户的消费特点和需求，须以适时寻找特定消费群展开调查的方式实现对市场的了解和把握。各大平台利用自身的用户群优势，为广大有调查需求的企业提供协助调查的业务。由于企业所选择的调查对象须为本网站注册用户，因而企业须向网站支付一定数额的费用。

四、服务特点

1.交流性

通过3D打印互联网交互平台，3D打印爱好者可以在平台上进行交流，游客也可以浏览简要的3D打印的相关信息，3D打印技术企业也可以在网站上一些关于本企业的3D打印信息供3D打印爱好者查看与交流，实现近距离交流，沟通便捷，信息畅达。

2.高效性

打破供需双方的信息交流屏障，实现有求必应，快速接单，快速制造，加快需求方的周转效率，比以往的模具生产效率大幅度提高，也加快了企业的新产品研发的推进速度，加速企业的生产转型。随着3D打印技术与3D材料的逐渐成熟，企业生产线最终将实现0库存的高效资源利用，节省了产品积压造成的浪费，实现资源高效利用。

3.广泛性

通过3D打印互联网交互平台，3D打印技术会得到更广泛的传播，网站也会积累并增加新的客户群体，更多的人接触到新兴的3D打印技术，让3D打印技术扩散的更加广泛，被更多人熟知、接受。

4.整合性

3D打印互联网交互平台会通过市场调研将分别对供给方、需求方的信息进行汇总。平台会将3D打印机型号、3D打印的材料、3D打印的格以及涉及3D打印的企业规模等进行调研，并在网站上进行呈现，全面整合供求双方的信息，从而匹配出最符合需求方的要求的3D打印企业，从而建立合作。

5.便捷性

根据用户需求，3D打印互联网交互平台将迅速匹配出最符合用户需求的企业进行打印，并根据用户填写地址运用物流流通到用户要求的地址，节省了3D打印需求企业寻找3D打印技术企业浪费的时间、精力以及无法确定的质量保证等中间环节成本的浪费，具有十分便捷的特点。

五、结语

经过以上分析，我认为可以将3D打印互联网交互平台定位为一个以3D打印为主体的综合定制、设计、展示网络平台，它以独特的模式给3D打印个体需求者全新个性的网络体验。从形式上看，它是 “3D打印信息+交流平台+3D打印服务”的结合体。它区别于任何单纯的3D打印网站，也区别于任何单纯的3D信息类网站，但又具有打印服务和信息交流类网站的全部功能。倘若国家层面能够给予相关的政策支持，扩大3D打印行业的业务规模，相信3D打印互联网交互平台能够获得更完善的发展，并成为我国经济转型中的强心剂。

参考文献：

[1] 李青，王青.3D打印：一种新兴的学习技术[J].远程教育杂志，2013（4）：29-35.

[2]李小丽，马剑雄，李萍，陈琪，周伟民.3D打印技术及应用趋势[J].自动化仪表，2014（1）：1-5.

[3]李忠宏，李扬帆，张曼茵.中国3D打印产业的现状及发展思路[J].经济纵横，2013（1）：90-93.

[4]王文涛，刘燕华.3D打印制造技术发展趋势及对我国结构转型的影响[J].科技管理研究，2014（06）：22-25+30.

3d打印技术与运用篇5

“在上班路上，每天经过一家打印公司，之前在这家打印公司的窗户上偶尔能看到招聘平面设计人员，但是近日再经过这家店面的时候，发现变成了招聘3D设计人员。”张师傅这样告诉记者。是的，这就是变化，从平面到立体，3D正引领着一场产业革命的到来。当然3D打印对于现在的企业而言，要么是天使，要么是魔鬼，但无论3D打印是“天使”，还是“魔鬼”，它至少已经在股市上抒写了一曲“神话”。在美国，两家高科技公司——3DSystems和Stratesys股价在2012年的美国股市甚是抢眼。其中，在纳斯达克上市的Stratesys涨幅达157.8%，在纽约证交所上市的3DSystems股价则增加了近2.5倍。在国内，近期关于3D打印应用的消息仍然层出不穷，包括通过3D打印打出类生物组织、机器人零部件等，同时有消息称中国新一代战机有望全球首个使用3D打印技术。

据Wind统计，截至目前，3D打印概念指数1376.39点，而2012年12月初时不足1000点，远远跑赢沪综指。今年年初至今，3D打印指数累计涨幅24.72%，高居所有概念板块涨幅榜首位。龙头中航重机，昆明机床，海源机械，在今年短短一个月内已经实现了股价3%以上的逆市上涨。

3D打印的新纪元

所谓3D打印技术，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。同时，3D打印机则出现在上世纪90年代中期，即一种利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。事实上，在过去的一年时间里，3D打印业界进入了高度活跃期，不仅仅在它的发源地美国以及一些欧洲发达国家，在中国，3D打印技术已经蔓延至我们日常生活的每个角落，从小朋友的“喜羊羊”牙刷和定制玩具到父母的立体婚纱照，再到爷爷奶奶的助听器，3D打印技术让每个人都感到了精细并从中受益。另外，3D打印还可广泛应用于辅助军事技术研发。报道称，在军事领域，3D打印技术给装备保障带来的变化无疑是革命性的。在未来信息化战场上，技术保障人员可随时利用携带的3D打印机，直接把所需的部件一个一个地打印出来，装配起来就可以让武器装备重新投入战场。另外，3D打印还可广泛应用于辅助军事技术研发。有专家预测，未来不仅小型枪支、简单物资可实现打印，军舰、飞机、坦克等大型、复杂的武器装备，甚至食物、军事基地等都可用3D打印机直接或间接“制造”出来。目前，美国军方已使用3D打印技术辅助制造某型导弹弹出式点火器模型，并取得了良好的效果。

对此有市场人士表示，长期来看，3D打印设备在医疗、文化艺术品等多个行业都会迎来更广泛的应用，其未来确实有可能引发一次“工业革命”，影响力在某种程度上甚至可以超过“物联网”概念，3D打印概念股市效应或将复制当年的“互联网概念炒作浪潮”。

核心技术企业值得关注

事实上，作为一项较新的技术，3D打印的发展前景充满了不确定风险。但也有分析人士认为，3D打印产业链从最初的原材料处理、设备制造直到最后的打印应用与服务，即使只有一小部分消费品通过3D打印的方式来制造，这也将是一个万亿规模的巨大市场。那么，哪些公司有望在3D打印机的发展过程中受益？

有市场人士认为，与3D打印机关联性大的公司都有望受益，其中包括上游行业的企业，如激光制造公司、塑料公司等；也包括3D打印技术能为其创新提供良好条件的下游行业的公司，如服装公司、汽车公司、船舶公司等；此外，还包括3D打印机制造公司，若3D打印技术在市场推广，3D打印机制造公司将获得巨额利润。

3d打印技术与运用篇6

但正是在炒作式微之时，3D打印也迎来材料和技术持续创新、应用推广不断渗透的发展机遇，产业化悄然提速。

去伪存真后，昔日明星股能否满足资本市场对3D打印的预期承诺？3D打印又能否由此突破画地为牢的炒作怪圈？

投资逻辑需与时俱进

3D打印的炒作热度已持续多年，去年上半年更借势疯牛行情出现迅猛拉升。Wind统计显示，3D打印板块在去年前5个月的累计涨幅达150%。但近一年来，该题材的炒作热度较此前已明显下降。

伴随炒作冲动的分流和下降，3D打印板块所适配的投资逻辑也在不断升级、更新。

与两三年前板块炒作逻辑不同的是，3D打印产业链经过多年构建已基本成型，技术、材料等创新突破，制造企业与科研院所的产研互动也呈现常态化。

“行业所需要等待的只是量变到质变的飞跃。”一名注3D打印题材的券商分析师称，技术开源和专利到期为桌面级3D打印机打开了巨大市场容量，非直接制造在工业领域也已应用成熟，未来3D打印发展的趋势，是推动直接制造的工业级领域应用，想象空间极其广阔。

在产业化变挡提速的过程中，除不同细分领域的发展和崛起进度先后有异之外，行业公司的发展也出现了微妙变化。

华泰证券行业研究员表示，3D打印技术目前已呈现出内生性成长的潜在动力，未来，设备性能提升将与成本下降并行，成为产业公司重要的发展趋势，“尽管现阶段3D打印技术还未能成规模化地使用，但经过国内外多年的技术积累和实践应用，在一些领域已经展现出很强的内生成长性。”

该分析师强调，由下游内生需求驱动的技术进步和成本下降的良性循环正逐渐形成。具体而言，即通过技术进步提高产业下游生产率，进而促进收入利润回流，再通过提升研发投入、降低综合制造成本，实现下游使用经济性的进一步提高，“这有助于行业内生性增长保持在一个较高的水平，2020年打印成本可能下降70%。”

基于上述趋势预测，核心技术壁垒、应用推广的渗透率两个因素，将成为3D板块选股的重要主要指标。

个股进入业绩考核期

概念炒作蜜月期渐行渐远，在产业化全面提速、板块投资逻辑升级的北京，3D打印概念股能否进入应用推广和业绩承诺的考核期？

“下半年要争取3D业务不亏损。”2015年9月的投资者关系活动记录表中，金运激光高管面对前来调研的机构时如此称。

金运激光近两年不断加码3D打印业务，引发资本市场热捧。但尽管如此，金运激光的三季报显示，该公司目前的3D打印板块业务短期内仍难以迅速扩大收入和实现盈利。公司表示，这是因为该平台目前仍处投入卡位期，虽流量和成交量有上升，但仍难实现盈亏平衡。

加大技术性投入、业绩承诺仍难实现，并非金运激光一只3D打印概念股所面临的问题。去年上市公司推进相关技术和产品的专项研究、推出创新技术的打印机等生产设备、合作或投资相关技术或产业公司等动作频频。

但从业绩表现而言，目前3D打印技术的发展渗透仍处于初期，技术研发的成效直接体现为产能和营收的情况并不普遍。此外，3D打印产业链各环节也需要更为完善的发展，目前未出现相对独立清晰的划分。

与此同时，3D打印材料行业的迅速崛起，也为早期进入该板块以及上游材料的行业公司增添了业绩增长点，内生式发展势头已初露苗头。

银禧科技1月6日2015年度业绩预告，归属上市公司股东的净利润预计同比上升70%至100%。公司方面表示，该业绩增长主要系新产品开发、原有产品成本及技术优势提升所导致的毛利率提升。根据公开资料，银禧科技最早是从改性塑料入手进入到3D打印行业，目前可生产多种3D打印材料，并在向工业及医疗等高附加值的3D打印材料领域延伸。

3d打印技术与运用篇7

从2012年以来，关于“3D打印”的话题井喷式的出现在互联网和媒体上，很多人会误以为3D打印是横空出世的新技术，其实3D打印技术已经悄然发展了一个多世纪。

近20年的高速发展，是因为插上了互联网的翅膀，使得3D打印的“软件核心”――“数字模型”得以高速发展，再加上劳动生产力的进步和技术的革新，使得3D打印机的成本不断下降，3D打印的“硬件基础”也已成型。

“被打印出来”的新玩法

食品行业

很难想象，3D食物打印机将是完美的厨师。我们设想把食物的材料和配料预先放入容器内，再输入食谱，余下的烹制程序会由它去做，输出来的不是一张又一张的文件，而是真正可以吃下肚的食物。

3D食物打印机所使用的材料可以有很多种，有饮用水、植物油、蛋白质、碳水化合物、维生素剂和巧克力，这些材料经过混合之后加入到挤压设备中，混合好的食物通过喷嘴直接打印成任何形状。

2014年8月6日美国军方对外了一款食品3D打印机，这台打印机所打印出来的东西可以直接让士兵们吃掉，这用后勤3D打印机所使用的打印材料是营养含量极高的物质，能够为训练、战斗了一天的士兵提供充足的热量，恢复身体机能，补充维生素。

建筑行业

3D打印将彻底颠覆传统的建筑行业。2013年1月，荷兰建筑师Janjaap Ruijssenaars与意大利发明家Enrico Dini一同合作，他们计划打印出一些包含沙子和无机粘合剂的6×9（米）的建筑框架，然后用纤维强化混凝土进行填充。最终的成品建筑会采用单流设计，由上下两层构成。该工程预计在2014年年底完成。

美国南加州大学工业与系统工程教授比洛克・霍什内维斯一直在研究一种新工艺――不到20小时的时间内建造一幢面积为2500平方英尺的建筑。该项目获得美国宇航局和美国军方的支持和资助。霍什内维斯相信他的项目可以帮助全世界大约10亿急需改善住房条件的人提供足够住房。他把该工艺称为“轮廊工艺”，并且很希望在将来某天看到成为现实。

“轮廊工艺”的概念在设计上很简单，但是实施起来相当复杂。该工艺由一个巨型的三维挤出机械构成。它的操作很像我们见到的打印机操作原理，不过有一个明显不同的地方：它挤出的是混凝土。

医疗行业

在医疗界，3D打印技术也正显现出它的独特与便利。体外医疗器械包括医疗模型、医疗器械――如假肢、助听器、齿科手术模板等。根据美国组织AmputeeCoalition的统计，目前美国有约200万人使用3D打印假肢。

3D技术打印一颗牙只需10分钟搞定。相对于传统的种牙技术，患者需要往返医院多次的情况将会得到明显改善。不过最后装进患者嘴巴，至少需要3 天。

对于助听器，3D打印把传统的9个工序缩短到了3个步骤，即扫描、制模和打印。扫描过程利用数字照相机创造了大约10万到15万个参照点，然后发送给技术人员或模型师，他们把模板和几何形状应用到耳朵印模上。在这个步骤中，技术人员会试验多种组合和几何模型，以便订做出适合特定客户群的助听器，外壳用树脂打印出来，再装配上必要的通气孔和电子器件。

另外， 3D打印已经进入到人体活器官的“按需打印”领域。器官移植可以拯救很多人体器官功能衰竭或损坏的患者生命，但这项技术也存在器官来源不足、排异反应难以避免等弊端。不过，随着未来“生物打印机”的问世，这些问题将迎刃而解。

汽车行业

2014年9月15日，世界上第一辆3D打印汽车面世。这辆汽车只有40个零部件，建造它花费了44个小时，最低售价1.1万英镑（约合人民币11万元）。 这辆由美国Local Motors公司设计制造、名叫“Strati”的小巧两座家用汽车开启了汽车行业新篇章。

“Strati”轿车整个车身上靠3D打印出的部件总数为40个，相较传统汽车20000多个零件来说可谓十分简洁。充满曲线的车身由黑色塑料制造，再层层包裹碳纤维以增加强度，这一制造设计尚属首创。汽车由电池提供动力，最高时速约64公里/小时，车内电池可供行驶190～240公里。

尽管汽车的座椅、轮胎等可更换部件仍以传统方式制造，但用3D制造这些零件的计划已经提上日程。制造该轿车的车间里有一架超大的3D打印机，能打印长3米、宽1.5米、高1米的大型零件，而普通的3D打印机只能打印25立方厘米大小的东西。

推动创客化浪潮

互联网让有电脑的人都有机会成为企业家，如今，新科技催生了DIY（自助式）微制造运动，这样一来，任何人都可以同时成为投资者和制造商。

3D打印结合互联网，正在重塑传统的制造产业，这是新趋势，甚至是具有革命意义的趋势。下面让我们看看3D打印和互联网结合的几个新玩法：

线上设计与线下生产

3D打印所引发的创客运动是网民和现实世界交集的开始，基于那些在电脑屏幕上玩创意的网民，只需要在网上购买3D打印机，就可以很容易将他们的想法付诸现实。你不需要懂技术，因为机器会完成所有工作。事情变得越来越简单，只要按下按钮，结果就出来了。

传统制造中，越复杂的产品如果需要改动的地方越多，意味着越高的成本。但在数字化制造中，这一切都在改变。制作个性化的产品并不会花费更多额外的成本，因为只需要改动模型参数，最重要的是互联网让有电脑和3D打印机的人，都有机会成为创业家，任何人都可以同时成为投资者和制造商。也许只需点击鼠标，创意先在电脑里生成，然后上传至云端，并投入任何规模的生产，可以只生产一件，也可以生产一万件。随之而来的，必将是一波庞大的创业机会。

创业生产轻量化

在互联网时代的人们越来越容易获得各种生产资源，工厂和规模化生产可以转化为各种互联网服务。互联网创业的吸引力在于它的低门槛及长尾市场的广泛存在，各类细分业务总能找到自己生存的空间。而传统制造业限于场地及设备，过高的启动门槛将大部分人拒之门外。3D打印机则大幅降低了进入门槛，理论上使人人都具备开展制造业务的能力。

借助于网络平台，产品制造的成本问题解决了，于是小型工厂将会大量出现，甚至家庭也将成为一个制造车间。制造业的长尾市场被前所未有地开发与覆盖，每种个性化的需求都能找到制造者和消费者。围绕这些设备与工厂，又将诞生一系列的周边服务商业链条。

生产分包

互联网上存在很多小公司，它们比大公司更快速、更灵活，现在创客运动将把这种趋势延展到制造领域。创客运动不会马上摧毁旧有的制造业模式，而是创造出一种全新的制造模式，就像互联网至今仍没有摧毁所有传统媒体，而只是增加了一种媒介一样。

创客运动能开发出越来越多的长尾市场，而大公司的业务会发生转变，部分产品依旧面向大众，还有一部分产品属于小众。在大规模制造中，传统制造业依旧占据优势，但小批量、个性化的生产则不是它们熟悉和擅长的，如果它们想和新兴的小型公司在这个市场进行竞争，就需要吸取创客运动的经验，加快自己的创新速度，比如建立一个开源平台，让小公司进来参与项目的分包。

尽管仍有待完善，但3D打印技术势必成为引领未来制造业趋势的众多突破口之一。这些突破口将使工厂彻底告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具，改由更加灵巧的电脑软件主宰。

2012年4月，《经济学人》 杂志再登封面文章《第三次工业革命》，再次强调了3D打印技术的重要性。在此前后，《福布斯》、《纽约时报》、《连线》等诸多西方主流媒体都先后在头版刊文，集体看好3D打印。就连担任《连线》杂志主编11年的克里斯・安德森也选择辞职，投身到3D打印领域。

根据美国消费者电子协会的年度报告，2011年全球3D打印的市场规模为17亿美元，其中消费品和电子领域约占20.3%，机动车领域占19.5%，医疗和牙科领域占15.1%。 随着汽车、航空航天、医疗保健等市场需求的持续增长，预计其市场规模到2017年可达50亿美元，虽然看起来仍然是很小的规模，但预示着未来有无限大的可能。

3D打印在实体制造中的优势显而易见，省去了冗长而昂贵的模具制造过程，且成本很低，并能够制造出传统方法无法企及的形状。但是3D打印由于技术与材料发展的限制，它目前的作用还主要集中于模型制作与修改，待模型确定后，依旧离不开量产的传统制造方法。

局限与未来

制造业的革新与升级是一项漫长且复杂的工程，如果认为单靠3D打印就能带来第三次工业革命，显然有些过于乐观了。但是3D打印一定是推动第三次工业革命发生与前进的技术之一。

工艺制造

除了市场的发育需要时间和外力的推动之外，现阶段3D打印技术本身也存在新的挑战。比如3D打印不适合直接制造高精度的东西。由于3D打印材质是一层一层堆积成形，无论如何，每一层都有它的厚度，这决定了它的精度难以企及传统的减材制造方法。若追求更高精度，则需不断降低每一层的厚度，这又意味着制造时间的大幅延长。同时由于难以克服的问题，它很难生产类似于轴承、滚珠类的产品。

用3D打印技术制造可直接装配的零件，只适用于难加工的贵重材料，或用传统方法制作浪费大、甚至根本制作不出来的精度要求的复杂形状，比如飞机或F1赛车上某些抗压强度大、质量轻的部件。

材料领域

3D打印还未形成广泛的工业应用，最主要原因是各类适用材料不能满足设计要求。

3D打印材料是用于逐层堆积制作零部件的基础原材料，也是此项应用的技术核心。由于3D打印技术采用在水平面内逐行成型、在三维结构内逐层堆积的技术原理，致使打印材料性能直接决定了成品的强度、刚度等力学性能，粗糙度等表面质量，以及防潮性、热稳定性、生物相容性等其他特殊性能，而材料性能又能进一步影响热处理、表面理化处理、精加工、抛光镀膜等后续工艺，直接影响生产成本和成型效率。

目前可应用于3D打印的材料种类较少，大量材料的应用潜能也未开发出来，但这恰恰意味着3D打印将迎来新一轮的技术创新和商业模式创新，众多巨头企业的进入，以及政府主导下的产业布局都预示着3D打印将迎来新的发展阶段。

幕后推手

3D打印真正的潜力还有赖企业界发掘――比如像空客公司这样的企业就会探索如何用3D打印技术制造飞机零部件。随着大企业对3D制造的兴趣日益浓厚，新的原材料会不断突破现有技术瓶颈以及原材料成本的随之下降，同时打印机技术本身也会不断迭代，而普通消费者能买到用更多种类材料打印的物品。就像今天我们还只能买到打印的iPhone手机壳，但是未来就会买到打印的手机了。

3d打印技术与运用篇8

在3D，已成为全民皆知的名词，或许是电影的带动，让大家对其趋之若鹜。不过早在1984年，由Charles Hull发明堪称是第一台实验机种的3D设备，透过镭射，层层投射出原料塑形。但制作相当耗时，随后FDM技术（Fused Deposition Modelling）问世，比起前者只能运用液态原料，FDM可将半液态素材透过高温压制，塑造各种形体，而这类3D立体技术逐渐被运用在工业设计，诸如玻璃用品、灯光家居等各式生产，相关3D机种也越来越多样，且更为便利操作，像是RepRap机型，可用塑料大量形塑模型之外，同时可透过网络连结，更新设计程式，客制化商品。这对从事设计的工作者来说，犹如“神力”。

而在阐释3D打印（也称列印）的神奇之处前，我们先从最基础的制作原理说起――简单来说，3D就是把塑料或者是其他可以“粘合”的材料，利用逐层列印的方式，来打造立体物件。但前提必须是使用电脑构建3D模型，再透过3D列表机做出所想要的模型，如此一来，就颠覆了过往的生产流程，以最快速且便宜的方法制造产品原型。

如今，随着新创公司与学院的多年研发，尽管3D技术仍旧有许多困难需要解决，但3D打印已被视为将要掀起第三次工业革命的重要科技。由美国国家情报委员会提出的一份名为“2030全球趋势：不同的世界”报告书中，就提到2030年以前，3D打印可能取代特定的传统量产制作过程，例如铸造、造模、切削，特别是那些生产时程较短，专注于客制化产品的制造商。面对这样的科技发展趋势，迫使不少设计师加入讨论，开始思考如何与3D打印技术接轨。而世界众多设计博物馆，也就此展开了众多有关于3D打印的展览，本文选取了来自根特博物馆等众多展览中的部分，来探讨这种打开设计新世界的新方法。

数字制造替代传统陶艺

玩过陶轮的人都知道，在陶轮上做一个陶碗或是陶罐，理论上好像很简单，真正上手才知道需要非常精准的控制力，就算是最基本的圆柱体形态，不练个十天半个月根本没办法做好。在圆柱体的基础上，再要做出其他形态，也需要各种小心翼翼的尝试，对陶轮的旋转速度、陶土的湿润程度等都要时刻注意。手指的移动稍微偏一点，就可能前功尽弃要推倒重来。但这手和手指的移动，又恰恰是创意的直接来源，是形成最终形态的原因。那么这种精细的动作，让更有控制力的3D打印来做会怎样呢？

来自比利时安特卫普的设计工作室Unfold早在2002年就开始探索衍生式设计（generative design）等数字工具对设计带来的影响。2009年，他们推出了第一台可以3D打印陶土的打印机，从此开始了探索传统陶艺和数字制造技术交集的旅程。

对于Unfold的创始人Claire Warnier和Dries Verbruggen来说，他们感兴趣的是设计师的角色在这个设计和生产都逐渐数字化的时代会如何变化 （What is the role of the designer and how is it changing in a time when design and manufacturing become increasingly more digitized？），以及新工具新技术对于设计生产销售等诸多环节的影响。

在他们看来，传统工业生产的封闭系统已经被3D打印等新型数字制造技术所打破，一种结合前工业革命时代的手工作坊和现代数字制造技术的新型民间生产模式正在生成。比如，有了3D打印机等数字制造技术，一个设计工作室可以完全在内部进行设计和生产，再加上网络直销等电子商务方式，一个小型工作室就可以形成以往只有大企业才有能力进行的竖向整合（vertical integration）。

另外，将3D打印应用到传统陶艺的一个最直接的益处，就是形态上的自由度。传统陶艺由于工艺和材料的双重限制，在形态上虽然有很大的创造空间，但也有很多特定的限制。3D打印通过层层叠加的“增材制造”方法，突破了传统陶艺在形态上的很多限制。Unfold最初的3D打印陶土项目就探索了很多非传统的陶土器具与雕塑形态。

在进行了最初的实验后，Unfold并不满足，因为3D打印的过程似乎完全取代了“人手”在制造过程中的参与，而设计也是事先完成的，并不是人与材料进行互动而产生的结果。那么，有没有方法在利用3D打印的同时也保留“人手”的积极参与呢？于是Unfold创造了一个虚拟的陶轮，在一个转动的圆盘上，用户看到的不是真实的陶土，而是显示了一个圆柱体的屏幕。用户用手的动作来改变这个容器的形态，通过修改基本圆柱体的高矮和不同位置的胖瘦，形成独一无二的创造，最后再由3D打印机打印出来。

3D打印本身所要求的精准度、可重复性，也带来了必然的单一化，与手工制品的独特感疏离。因此Unfold探索了在3D打印过程中加入不确定因素（比如晃动，模拟人手的随机动作；又如在不规则的底座上打印，使得打印出来的泥土跟着底座形态而变形），并创造出了一些十分独特的具有“手工质感”的陶罐。

最后，Unfold还进行了一项另辟蹊径的将3D打印和传统工艺进一步结合的尝试。不过，这次这两种制造方法分别应用在两种不同的材料上。3D打印的是陶土，而传统工艺制造的是吹制玻璃，先将3D打印出来的陶土环风干，再在陶土环内部吹制玻璃，形成与陶土环紧密合成一体的容器。

Unfold的种种探索，不仅展示了诸如3D打印等的数字制造技术在传统陶瓷手工艺中的应用，更揭示了正在转变的“匠人“角色。新技术和新工具的产生，使得原本的设计、制造流程发生了改变，而匠人的角色定义也在逐渐变得模糊。设计师不仅仅是坐在电脑前面产生了关于最终产品的创意的人，制造、生产的流程以及人机的协同方式同样需要创新。数字制造技术的普及（如小型3D打印机）使得设计师进行设计迭代更加方便，可以不断通过原型来优化设计，而这个过程与匠人不断通过练习来达到技艺的纯熟是类似的。对于诸如陶瓷等的手工艺领域，设计师和匠人的角色常常无法区分，如今在新技术的影响下，设计师和匠人的角色将继续合二为一。

“非手工”的手工质感

另一位利用3D技术完成陶瓷工艺的Olivier van Herpt与Unfold不同，很早就意识到桌面大小的3D打印机的局限性。首先，对于体量比较大的陶碗陶罐，用桌面大小的3D打印机是无法打印的。其次，仅仅对现有桌面打印机进行改造来打印陶土，而不从根本上调整打印技术来适应陶土材料的特殊性，打印出来的陶器会因为陶土过于湿润而倒塌，而烧制以后也会有热抗性低等诸多问题，在实际使用的过程中并不能与传统工艺制造的陶瓷器具比较。因此，Olivier van Herpt花了两年时间潜心研究，得出了一套适合陶土的3D打印流程，并造了一台高约1.7米的delta样式（三角支撑）3D陶土打印机，可以打印高达80公分、宽达40公分的陶器。通过无数次对打印头和陶土材料属性的调整，他终于解决了陶土倒塌的问题，同时也大大提高了打印的精度。

Olivier van Herpt对3D打印技术对于生产流程的影响进行了深入反思：3D打印在一方面拓宽了设计的可能性，并提高了生产效率，但也在同时将机器推到了流程的中心，而人反而成了背景因素，与材料、流程脱离。不断提高打印的精度、速度和可重复性，对于制造生产是有益的，但也不免让制造出来的产品沾染了大众消费品的感觉，他用荷兰语中的“kil”来形容，意即冷淡的、生硬的、没有人情味的。因此Olivier也开始在3D打印的流程中引入随机性和人为错误，探索如何利用3D打印技术创造出类似手工的独特感。他说，“我喜欢在无序中创造有序，在有序中引入无序。我追求的是一种控制下的随机性。”

但Olivier van Herpt的探索并没有止步于对3D打印流程本身的干预。他将视角拉远，开始审视3D打印的本土环境因素。在高度控制的环境中，机器行为完全能够预期，这是工业生产的模式；如果我们能够使机器生产不排除环境干扰，反而将环境因素（如温度、湿度、噪音、地理位置等）融入生产过程中，又会对最终产物有什么样的影响呢？为此Olivier van Herpt设计了一套软硬件系统，3D打印机附加了感应器（sensor），测量环境中的温度、湿度、周围人群密度等参数，并将这些参数转化为3D打印产物的形状和表面质感。每次打印，由于环境因素的不同，打印产物也都不同，这正好像手工制造过程中，每件作品都是独一无二，反映了当时匠人和材料在特定环境下的对话。

Olivier van Herpt还从自然界中汲取灵感，通过观察石笋和钟乳石的形成，思考如何将这种看似无序的过程融入到相对可控的机器环境中。为此他造了一台类似3D打印机的机器，只不过打印头不是均匀地挤出材料，而是随机地融化石蜡，融化的石蜡滴到下方旋转的托物平台（build platform）上，形成形似钟乳石的构造。虽然这个实验没有直接应用陶土，但它与前例在3D打印过程中融入随机性的思想是一致的。

数字逻辑+物理逻辑=不可能转化为可能

另一位利用3D打印来探索陶瓷美学的是英国陶艺家Jonathan Keep。作为一个有二十多年经验的陶艺家，Jonathan Keep用传统工艺制造的陶艺作品非常丰富，他掌握的技法也十分广泛，而他作品中探索的问题，并不与科技直接相关，而是揭示自然界中的几何规律和样式，一种规律和无序之间的平衡状态。这从他用传统工艺制造的陶艺作品中可见一斑。

Jonathan Keep对于数字技术应用的创新之处，在设计环节但不在生产环节。他利用衍生式设计（Generative Design）软件，用程序算法来模拟自然界的规律，制定形态生成的规则，从而得到复杂的无法通过传统3D建模方法得到的形态。程序生成的形态以代码形式存在，而后被3D打印机接收，打印出来的陶器再经过传统的工艺上釉烧制，得到最终产品。

而在近期，Jonathan Keep与瑞典艺术研究员Charles Stern开始了一个项目：利用3D列印技术，将陶瓷与玻璃结合吹制。单看成品大家可能觉得很简单，其实这两种传统工艺是很难结合的，因为在加热的状态下，粘土和玻璃具有不用的收缩和膨胀率。Jonathan Keep与Charles Stern针对这个问题同许多专家展开调查，最终才确定了方案，利用3D列印技术列印陶瓷，然后与玻璃进行吹制。可以看出，3D打印机在这个工作流程中，不再是主角，反倒是作为一种制造成品的一个环节而存在。Jonathan Keep从自然界中的冰川、漂流木、植被生长等等现象中汲取灵感，利用数字工具和软件算法模拟出抽象的自然，再用数字制造技术将这些虚拟形态生产成实体物体。这在本质是数字逻辑和物理逻辑相互转化的过程。

使用≠滥用

3d打印技术与运用篇9

关键词：英国；3D打印技术；学科教学；创新设计；体验式学习

[中图分类号]G40-057 [文献标识码]A [论文编号]1009-8097（2015）04-0108-07 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2015.04.016

引言

3D打印技术以计算机辅助设计（CAD）软件生成的或通过实体扫描设备扫描实物所获得的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“积层造型法”逐层打印材料层创建物体，主要用于原型设计以及组件或产品地制造。3D打印技术实现了“设计即生产”的创想，具有快速生成的特点，不但能够实现从零件设计到整体设计的跨越，而且所“打印”的产品，较之传统方法所生产的产品具有更强的稳固性、更精密的结构，支持更有创意的设计与生成，因此近年来在机械制造、生物医药、建筑设计、艺术创造等多个领域受到越来越多地关注。

虽然3D打印技术在上述多个领域的应用受到关注，但目前针对3D打印技术在基础教育领域深入应用的系统研究相对较少。英国教育部及相关组织机构于2012-2013年实施了为期一年的探究3D打印技术在学科教学创新中的应用，该项目不仅取得了实质性教学应用成果，而且推动了3D打印技术在教育领域中的应用，为更多学校引进3D打印技术，变革教与学的模式起到示范与引领作用。本文结合英国3D打印技术教学应用案例，深入分析3D打印技术在英国中小学教学中应用的目标指向、应用效果及影响因素，探究3D打印技术在教学应用推广时需要注意的问题，希望为学校教育引入3D打印技术提供一定的参考。

一、3D打印技术在英国中小学教学中应用的目标指向

1.指向提升学生的学习主动性、培养学生的创新思维

基于对3D打印技术本身特性的把握，发现该技术可以作为动力激发工具和支持创新设计的技术工具应用到教学活动中，促进学生学习主动性的提高和学生创新思维的培养。

一方面，3D打印技术本身的功能特性以及对学习活动的支持作用决定了其作为技术支持工具对提升学生学习主动性有积极影响。首先，3D打印技术作为一种新型技术，其新颖性更加容易引起学生参与基于该技术的学习活动的好奇心和兴趣，激发他们主动参与学习活动的动机。其次，3D打印技术的独特功能一一快速打印模型或实物，支持并激励学生主动参与打印活动。学生可以利用3D打印机将自己的创新设计或想法以可视化方式呈现给教师和其他学习者，由此获得的成就感，不仅会促使学生更加积极主动地参与学习活动，而且会激励他们主动参与创新设计。第三，3D打印技术支持的学习活动有助于体现学生作为学习活动主体主动参与学习的重要性和价值，进而促进学生主动参与学习活动。基于3D打印技术的学习任务，需要学生主动分析打印任务、参与计划与决策、参与创新设计原型，这种主体意识和被需要的感觉让学生意识到自己在学习过程中的重要性和价值，促使学生更加的主动地参与到打印活动。

另一方面，为保证学生主动参与并有效进行学习活动，英国教育研究者认为在3D打印技术快速打印实物功能的支持下，学生可以将时间和精力集中在创新设计环节，有助于创新思维的培养。创新启于格物致知，创新思维启于透彻地分析打印任务和丰富的实践经验，是进行创新设计、打印出创新性个性化作品的基础和源泉。学生通过主动参与创新设计、全面细致地分析打印任务，充分发挥想象力和创造力，最终打印出个性化的作品。

2.指向探索新的教学方法

英国3D打印技术在学科教学中的应用项目是在“人类可以通过制造和分享过程产生学习”理念指导下开展的学科教学创新探索项目。该理念的核心是“制造”和“分享”，强调在真实情境中通过体验式学习与探究式学习是获得知识并实现学以致用的有效方式。所以，教师借助3D打印技术可以为学生创建“体验式学习中心”，这同时也是一个知识运用空间，学生需要主动参与到真实的实践活动中，并通过亲自动手操作获得直接的学习体验，提高解决问题的知识与技能水平。在3D打印技术支持下的体验式学习中心从学习内容、学习方式上都有所突破。

“体验式学习中心”的学习内容可以是一个专题的探究学习，也可以是单一知识或问题的学习与探究，还可以仅是一个创意的实现，甚至是这三者的交叉融合。在专题探究学习活动中，教师需要给学生提供一个主题及其设计纲要，并期望学生能对该设计做出自己的选择，主动的进行学习和探究。学生在专注于研究主题的同时，会自然地将3D打印机作为学习或探究内容的一部分。针对后两种学习内容，学生可以利用3D打印机将一个想法变成现实，将一个知识或问题以可视的打印作品呈现，有助于个性化和创新思维的发展。例如，沃特福德男子文法学校（Watford Grammar School for Boys）的学生打印出各种代数方程的3D图形。

“体验式学习中心”的学习方式可以是协作学习，也可以是自主学习，前者是实现“共享”理念的有效方式，而后者在实践中已经证实了3D打印技术对学生个性化学习起着重要的支持作用。在2012-2013年英国3D打印技术走进校园项目研究中发现：基于3D打印技术的自主学习能改善学习效果并伴随产生其他更广泛的利益。例如在物理和数学学科教学中，教师非常希望能成功的使用打印机来促进学生思考、推理和理解学科教学知识，并且开展学生为主导的实验。这种自主学习方式更大程度的将学习的主动权交付学生，让学生在3D打印技术支持下进行自主学习，将知识学以致用。这种突破性的新教学方法，不仅有利于学生个性化发展，而且有助于学生创新思维的培养。

3D打印技术通过创造与设计这两种技术使用方式为学生获得并应用知识提供可靠、便捷的技术支持，实践了“设计是重点，生产不是问题”的新思想，在提升学生分析、设计、评估、实践和创造能力、促进学生的分析性思维与创新性思维以及系统思维发展、提高现实中建造高质量的工程提供保障并切实地实现了利用技术辅助工程设计等方面有重要实际意义。而且就如温莎男子学校（The Windsor Boys’School）的DT负责人认为，熟悉3D打印设计流程（计划、设计、制造和评估）的学生能够利用3D打印机来缩短“制造”阶段的时间，使打印机在“打印”产品时更快。这意味着学生可以将更多的时间和精力分配到产品的“设计”上，发展他们的创新思维。此外，目标指向中提到的“体验式学习中心”，更多地发生在“设计与技术”学科教学过程中。

三、影响3D打印技术在英国中小学教学中应用的因素分析

通过对2012-2013年英国开展的3D打印技术进入学科教学项目的分析，总结出成功背后的影响因素有以下几个：

1.教师对3D打印技术的教学应用持积极的态度

正如许多参与项目的老师说，他们只花几个月的时间就能足够熟练地使用打印机和相关软件，并且能在教学中成功而自信地使用。在实践教学中表明，自信的教师在使用3D打印技术时要比那些相对孤立且不能坚持解决委托或获得持续支持的教师更得心应手，因为他们有着对主题探究的热情和敢于实验与创新的胆量。正所谓“心之所向，身之所往”。当教师憧憬并相信3D打印技术具有促进教与学的潜能，便会致力于技术与教学的有效整合，探究创新教学方法，最终获得成功的经验和有效的技术应用策略。

2.教师与教学支持人员的通力协作

英国3D打印技术在中小学学科教学中应用项目，是由教育部、物理学会、全国数学教师理事会（NCETM）、3D打印机厂商、学校等合作进行的。其合作的目的有三个：一是确保教学中所选择的软件是适合跨学校、跨科目的；二是提高各种资源的有效利用率，包括各学校的教9币资源、技术资源；三是促进交流与共享技术应用经验。技术与教学整合需要投入大量的时间、精力和人力。例如参与项目的Highworth女子文法学校有成功的案例，该校的DT老师和物理技术人员密切合作，共同设计一组可以通过金箔模拟阿尔法粒子的散射的设备。所以，教师与教学支持人员，包括专业技术人员、3D打印机厂商、同一学科或不同学科的教师之间的通力协作是推动探索技术促进学科教学的持续动力。

3.必要的软硬件环境建设

（1）软件

项目组织者和支持者为教师和学生提供使用设计软件的专门培训，而且尽可能选择容易上手且免费的设计软件，比如很多学校选择使用的免费Sketchup（草图大师）。基于该类设计软件的数字设计模型是3D打印机打印产品的源文件。该文件在打印输出时，通常是一个.stl文件，然后送入第二层软件并生成打印机指令（G code），该指令唯一指向于一个特定的打印机。.s3g文件格式的G代码通过SD卡输入打印机。打印项目中Makerware和复制因子G计划通常被用于生成G代码。数字设计模型可以从如Thingiverse等免费网站下载，这有助于入门打印机操作的学习。

（2）3D打印机

从英国3D打印技术应用到学科教学的项目经验分享中可以看出，3D打印机的选择关系着能否有效使用打印机并将其优势功能发挥到最大化。需要从以下几点考虑：第一，要考虑3D打印机的使用者和使用目的。若是教师使用3D打印机打印教学模具，优先考虑打印机的速度和质量：若是学生利用该技术制作模型，则还需要考虑其易用性、耗材和成本。第二，要考虑打印机本身的一些因素，比如打印速度、打印机文件传输接口、与学校操作系统和网络的兼容性以及质量和售后支持等。第三，要重视打印机所置放位置和环境，防止拖拉或移动，避免要打印出来的物体出现干燥和翘曲等问题。所以，学校或者教师在选择和使用3D打印机时需要全面且慎重考虑。

4.对应用过程提供系统的支持

（1）来自学校管理层的支持

参与项目的大多数学校里的领导教师都是具备专业计算机辅助设计能力的设计与技术专家，他们通过“低干涉”管理让学科教师更专注于技术使用方法和教学目标实现途径，这不仅为学校师生提供财政支持以及他们创新使用3D打印机的视角，而且在鼓励和支持教师使用新的、不熟悉的技术，组织并建立强大的人才团队以及给学生传授他们的技术知识等方面也起着积极作用。

（2）对应用3D打印技术的教师团队进行专门的培训

学校管理者与相关技术专家在学校引入3D打印技术后需要对校内拟在教育教学中的应用3D打印技术的教师进行专门的、系统的培训。培训初始期间，3D打印技术的使用轻松实现教师、技术工作人员和学生的一些大胆创新性想法，进而激发他们对技术持续探索的热情。而且，跨部门在使用相关软件时证明专门的培训和持续的支持对技术使用与推广起着至关重要的作用，因为没有经验的教师必须花一段时间来提高使用打印机和应用设计软件的能力。

培训课程一般包含为教师提供3D打印机项目基础内容和实践机会，组织讨论会分享使用3D打印机的经验想法等活动。此外，教师需要花费正常教学以外的时间和精力来巩固编程技术和CAD专业技术，以保证熟练使用3D打印机并充分发挥3D打印机的功能。

四、结束语

3d打印技术与运用篇10

本文采用文献研究的方法，针对3D打印在建筑行业的应用找出优点及不足，为3D技术在建筑行业的应用提供发展方向和理论参考。

一、3D打印技术在建筑业的应用

（一）3D打印技术概念

江洪（2013）认为3D打印技术是一种增加制造技术，采用分层制造，逐层叠加的方式形成三维实体的技术[2]。李小丽（2014）总结道，3D打印是包括CAD建模、测量、材料、数控等学科[3]。

（二）3D打印技术在建筑业应用优点

李福平（2013）认为3D打印建筑技术优势为速度快；不需要使用模板，可以大幅节约成本，并且具有低碳、绿色、环保的特点[4]。杨健江（2015）认为相较于传统建筑模式，3D打印不仅节约资源，利用废弃物进行制造[5]。丁烈云（2015）认为建筑3D打印数字建造技术满足日益增长的非线性、自由曲面等复杂建筑形式的设计建造要求，是全新的设计建造方法论的革新[6]。

本文将建筑3D打印技术的优点整理如下：

1.基于施工层面。根据图纸以及相关数据，就可制造出建筑墙体、楼板等，大大节约了建筑时间；从设计文件里获得各种指令并进行工作，要求操作业者掌握的操作技能水平要求很低，一方面大大降低了人力成本，另一方面将操作者对产品质量带来的影响因素降到了最低；避免了施工现场存在的安全隐患，保障作业人员的人身安全，减少事故和伤亡。

2.基于经济层面。所需要的材料多可以就地取材，极大节省建造的运输成本；零部件生产一体化成型，既缩短了制造时间，节约了人力成本，又减少了采购及运输成本；仅需更换设计文件和打印材料就可生产不同的零件。

3.基于材料层面。采用增材制造方法，材料利用率高；3D打印技术可打印出高成本曲线建筑；遵照计算机程序，比人工的更加准确，产品质量有保证；打印过程中依据精确的几何计算，采用坚固耐用的材料，质量有保证；墙体是空心的相比钢筋混凝土实心墙体，3D 打印建筑的墙体要轻许多。

4.基于环保层面。原材料可以来源于建筑垃圾、工业垃圾，达到了节能环保、资源再生和改善环境的目标；采用干法施工可避免施工粉尘和噪声影响，生产制造过程中产生的废气、液等有害物质低，减少材料浪费和排污；打印过程几乎不产生噪声和大振动。

（三） 目前建筑3D打印技术存在的问题

3D打印技术虽发展迅速，但仍存在弊端。

1.精度问题。3D 打印技术由于工艺问题导致两层材料之间不能光滑过度，且只能形成样式简单且单一的条纹。影响建筑外立面的美观性。而在一定微观尺度下，如果需要制造的对象表面是圆弧形，那么这种具有一定厚度的条纹，就会造成精度上的偏差。

2.行业规范问题。3D打印建筑在行业内还没有任何相关的规范条例。使用年限和房屋产权等一系列问题都没有权威部门的认可。

3.材料性能问题。3D打印建筑多数为低矮建筑，相较于传统方式，在强度、刚度和加工性上均有不足。且其打印是水平逐层打印，缺少纵向钢筋。

4.设备问题。受限于工作原理，目前3D打印机打印速度较慢，且设备和原材料的价格居高不下在一定程度上阻碍了3D打印技术的发展。

5.伦理安全性问题。伴随着3D打印技术的发展和进步，人体器官的3D打印技术面临着伦理上引起大众质疑的困境。3D打印技术引发的安全风险也收到相应的质疑。

二、结论与展望

本文通过对3D打印技术的相关知识及其在建筑业应用的优缺点、发展前景的梳理和归纳，得到如下结论：

首先，缺少关于适应多元材料的打印设备系统和工艺流程系统的研究，缺少交流和互相融合。