3D打印技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用趨勢(shì)分析

杜艷綏　喬寶臣.遼寧行政學(xué)院　.沈陽(yáng)市財(cái)政信息中心

3D打印技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用趨勢(shì)分析

杜艷綏1喬寶臣2
1.遼寧行政學(xué)院2.沈陽(yáng)市財(cái)政信息中心

近些年來(lái)3D打印迅速的被推廣，且在醫(yī)療、教育、科技、企業(yè)等眾多領(lǐng)域所廣泛應(yīng)用，且與互聯(lián)網(wǎng)、微電路、生物技術(shù)等技術(shù)緊密結(jié)合，從而也引起了各行業(yè)內(nèi)部的創(chuàng)新實(shí)踐以及爆炸式的變革，本文將從3D打印的含義以及原理進(jìn)行概述，進(jìn)而分析3D打印技術(shù)的現(xiàn)狀以及未來(lái)的發(fā)展及應(yīng)用趨勢(shì)。

3D打印技術(shù) 發(fā)展 趨勢(shì)

1　3D打印技術(shù)概述

1.13D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)，又可以稱(chēng)為添加制造（AM，Additive Manufacturing）。簡(jiǎn)言之就是通過(guò)計(jì)算機(jī)的三維設(shè)計(jì)與三維計(jì)算，依靠于各種軟件與數(shù)控系統(tǒng)，將具有特質(zhì)功能的材料逐層的堆積與固化，最終形成模型的過(guò)程，是完全不同于傳統(tǒng)制作業(yè)的切割與焊接等技術(shù)的快速成型領(lǐng)域的新興技術(shù)。

1.23D打印技術(shù)原理

（1）三維建模

在進(jìn)行3D打印之前首先要通過(guò)goSCAN等這些專(zhuān)業(yè)的3D掃描儀或者是諸如Kinect等DIY的掃描設(shè)備來(lái)對(duì)三維的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，通過(guò)數(shù)字化的方式來(lái)進(jìn)行三維模型的建立，初次之外，還可以通過(guò)AutoCAD等軟件來(lái)完成三維的數(shù)字模型，也可以運(yùn)用已經(jīng)存在的3D模型作為參考。

（2）分層切割

在3D模型輸入我們的電腦之后，并不能直接的進(jìn)行操作，而是需要通過(guò)一些軟件來(lái)對(duì)打印機(jī)的設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)進(jìn)一步的處理將模型來(lái)且分層一層一層的薄片，而每個(gè)薄片的厚度等參數(shù)是通過(guò)噴涂材料的屬性以及打印機(jī)的規(guī)格所決定的。

（3）打印噴涂

打印機(jī)可以將打印耗材逐層的熔結(jié)到三維空間之中，由于工作原理的不同，即可以通過(guò)噴一層膠水等方式完成，又可以通過(guò)高能激光融化合金材料進(jìn)行熔接模型的過(guò)程，同時(shí)，由于模型的大小以及復(fù)雜程度和打印材質(zhì)工藝耗時(shí)的不同等，可以需要幾分鐘甚至幾天的時(shí)間。

（4）后期處理

在完成3D打印之后的作品是相當(dāng)粗糙且?guī)в忻痰模@就需要對(duì)表面進(jìn)行后期的加工，模型可以通過(guò)固化處理、剖離、修整甚至根據(jù)需要進(jìn)行上色等操作，來(lái)完成模型的制作。

2　3D打印技術(shù)的現(xiàn)狀

3D打印機(jī)最早是出現(xiàn)在1986年，真正的使用是美國(guó)麻省理工大學(xué)的幾名人士于1991年蛇申報(bào)的關(guān)于三維打印專(zhuān)利，在3D打印中其中較為著名的公司有3D system、Z-Corporation、Object Geometrics等。

（1）在打印技術(shù)方面，日前主流的打印機(jī)能夠在0.01mm 的單層厚度上實(shí)現(xiàn)600dpi分辨率的打印精度，較先進(jìn)的產(chǎn)品已經(jīng)具備每小時(shí)1英寸以上的垂直打印速率，并可實(shí)現(xiàn)24位色彩的彩色打印。

（2）在打印材料方面，打印材料有石斛、金屬等，這些較昂貴，還有目前在市場(chǎng)上占有主流地位的高分子材料，甚至可以是面粉或是蛋白粉等可以使用的原料，開(kāi)發(fā)出的可用來(lái)打印的材料已經(jīng)有14類(lèi)之多，且可以進(jìn)行混合搭配出100多種耗材。

（3）在造價(jià)方面，3D打印機(jī)的售價(jià)也在不斷的下降，更加的親民化，比如較為高端的Replicator 2X的售價(jià)目前也降至2799美元，家庭用的3D打印機(jī)也會(huì)不斷的降價(jià)。

3　3D打印技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3D打印技術(shù)可以在各個(gè)領(lǐng)域有所發(fā)展，比如在電子領(lǐng)域，可以替代部件、設(shè)備外殼等，在化學(xué)領(lǐng)域，可以制作3D立體分子模型，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可以打印出分子、病毒、器官和人工關(guān)節(jié)等模型，在數(shù)學(xué)方面，可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用來(lái)解決生活中的幾何面或城市布局設(shè)計(jì)等問(wèn)題，在航空方面，可以打印出飛機(jī)模型為空氣動(dòng)力學(xué)做試驗(yàn)地模型，在地理方面，可以制作立體的地形圖，且可以直觀的來(lái)分析人口統(tǒng)計(jì)圖，在烹飪方面，可以通過(guò)打印出菜品的模型或是人造的仿真食品，在機(jī)電工程方面，可以設(shè)計(jì)作品來(lái)制作圓形，建設(shè)設(shè)計(jì)方面則可以打印出微縮的城市模型，在歷史考古方面，則可以將歷史上的工藝品或古董等進(jìn)行修復(fù)，在動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)方面，則可以打印出人物或是動(dòng)畫(huà)角色的模型作品，在天文方面，則是可以通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的觀測(cè)來(lái)對(duì)天體進(jìn)行模型的打印，在力學(xué)方面，則可以根據(jù)設(shè)計(jì)來(lái)制作出橋梁等模型，從而進(jìn)行力學(xué)的實(shí)驗(yàn)。

3D技術(shù)可以培養(yǎng)模型快速生成的能力，這樣就可以節(jié)省成本以及技術(shù)的問(wèn)題，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成方案的設(shè)計(jì)，還可以對(duì)問(wèn)題來(lái)進(jìn)行真實(shí)情境的營(yíng)造，激發(fā)使用人員的興趣，可以將自己的設(shè)計(jì)與測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行聯(lián)系，可以極大的培養(yǎng)在此領(lǐng)域中的興趣，從而加深對(duì)認(rèn)知的影響力。

4　結(jié)束語(yǔ)

總而言之，3D打印技術(shù)作為第三次工業(yè)革命的重要產(chǎn)物，已經(jīng)備受關(guān)注，作為一種融合了數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)以及材料科學(xué)等技術(shù)的綜合體，是前沿技術(shù)知識(shí)的結(jié)晶，盡管3D技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展還較為落后，但發(fā)展迅速，相信3D打印技術(shù)一定會(huì)突破各種瓶頸，迎接新的挑戰(zhàn)，使3D打印技術(shù)可以更加的精密化與智能化，來(lái)適應(yīng)更廣泛的需求！

［1］李青，王青 3D打印：一種新興的學(xué)習(xí)技術(shù)，遠(yuǎn)程教育雜志［J］，2013（04）

［2］王文濤，劉燕華 3D打印制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)我國(guó)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的影響，科技管理研究［J］，2014（06）［3］王雪瑩，3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及前景分析，中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)［J］，2012（26）

杜艷綏，女，1982-，滿(mǎn)族，籍貫遼寧綏中，碩士，遼寧行政學(xué)院信息技術(shù)系，副教授，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。