快速成型3d打印原理技术论文

快速成型 3dd 打印技术论文篇一：《试论 3dD 打印技术》 摘 要：3dD 打印又称为增材制造，近年来得到了快速发展，应用领域不 断增加。本文对 3dD 打印的原理及应用现状进行了分析，对 3dD 打印在教学领 域的应用模式进行了探讨。 关键词：3dD 打印;应用现状;教学领域 1 引言 3dD 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 3dD 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，3dD 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 3dD 打印的 原理、优势、应用现状的基础上，重点探讨 3dD 打印在教育领域的角色及应 用模式。 2 3dD 打印概述 2.1 3dD 打印原理 3dD 打印(3dD printing，又称三维打印)，是利用设计好的 3dD 模型，通过 3dD 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 3dD 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 3dD 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 3dD 模型，有些应用程序甚至可以使用普通的数码照片来制作 3dD 模型， 比如 123dD Catch[3d]。 2.2 3dD 打印的优势 与传统制造技术相比，3dD 打印不需事先制模，也不必铸造原型，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，3dD 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。 2.3d 3dD 打印的应用现状 近年来，3dD 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 3dD 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，3dD 打印应用于外形验证、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 3dD 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 3dD 打印成为可能。3dD 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，3dD 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，且可以循 环使用，绿色环保。3dD 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。3dD 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。 3d 3dD 打印在教学领域的应用 3dD 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 3dD 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。 3d.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 3dD 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 3dD 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。 3d.2 实习实践过程中辅助创新设计 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 3dD 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 3dD 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 3dD 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 3dD 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。 3d.3d 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 3dD 打印设备，创业指导老师可以指导学生创办创意设计 3dD 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，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 3dD 打印服务。通过 3dD 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。 3d.4 图书馆应用 图书馆引入 3dD 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 3dD 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 3dD 打印服务，高校中的上海交通大学图书馆也开展 3dD 打印 服务，并且通过举办 3dD 打印设计大赛积极推广此项服务，通过比赛普及 3dD 打印知识，让同学们了解 3dD 打印前沿科技，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 3dD 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 3dD 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 3dD 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. 3dD 打印技术的发展现状及其商业模式研究[J]. ]. 新闻传播， 2016(2)： 51-53d. [2] 李 青 ， 王 青 . 3dD 打 印 ― 一 种 新 兴 的 学 习 技 术 [J]. ]. 远 程 教 育 杂 志 2013d(4)：29-3d5. 快速成型 3dd 打印技术论文篇二：《浅议 3dD 打印成型技术对模具制造 技术的冲击》 摘 要：近年来，3dD 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 3dD 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 3dD 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 3dD 打印成型技术对模具 制造技术的冲击。 关键词：3dD 打印;模具制造;冲击 1 概述 3dD 打印技术(增材制造技术)是快速成型技术的一种，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。3dD 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 较长。 2 3dD 打印制造模具的优点 3dD 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 3dD 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 3dD 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，3dD 打印使企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 3dD 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。3dD 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。 2.3d 定制模具帮助实现最终产品的定制化 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。3dD 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 3dD 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。 3d 3dD 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 3dD 打印技术，可以把产品先开发出来，直接打印。使用 3dD 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 3dD 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。 3dD 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。 4 3dD 打印成型技术短期内无法替代传统模具制造技术 3dD 打印诞生近三十年了，但产业化远未形成。虽然 3dD 打印名气很大， 但到今天还处于科普阶段。3dD 打印作为一项前沿的、先导性较强的技术， 可以满足个性化、定制化、复杂、高难度产品的需求，但不具有批量化、规 模化的优势。 4.1 传统工业的成熟给 3dD 打印制造门槛 传统工业大生产在过去 200 多年可以说非常成功，发展到今天，分工也 非常细，配套非常充沛，可以说是环环相扣，形成了巨大的利益攸关体，形 成了巨大的惯性。如果要打破这种惯性，成本非常高。这些 3dD 打印无论是 颠覆或者融入，门槛都特别高。 4.2 目前 3dD 打印不适合批量生产 3dD 打印目前并不适合批量生产，例如 3dD 打印技术生产 1 件产品和生产 1 万件产品的成本单价基本接近，而且 3dD 打印需要更长的时间。一个喷头 就对应生产一个产品，而且产品体积大了，成型速度几何性降低，几个小时 才成型一个东西，粗糙度不满足，还要打磨，还要精加工。传统模具制造技 术在我国大批量生产中占据明显的优势，在非批量、精密要求不是很高的产 品制造领域，传统模具制造暂时不具备替代性。 4.3d 3dD 打印技术的材料种类较少，而且价格较贵 尽管现在已有几百种材料能够被 3dD 打印，但是高温塑料和一部分常用 金属依旧不能被打印。尤其金属由于热处理的问题，很容易出现打印后变性 的问题，现场 EOS 的代表提出的比如 invar，就不能被打印，而这个材料在 航空发动机中却是相当重要的材料。而且国内有能力生产 3dD 打印材料的企 业很少，特别是金属材料主要依赖进口，价格高。 4.4 3dD 打印技术的速度、效率、质量还有待提高 3dD 打印本身的技术原理就决定了制造精度和制造速度存在矛盾。3dD 打 印是一层层来制作物品。如想提高打印精度就得增加打印层数，但是自然而 然地降低了打印速度。而提高速度的话就会有精度问题：因为 3dD 打印采用 的是逐层堆积制造的方式，这种方式本身就存在“阶梯效应”，特别是所制造 工件表面曲度较大的时候，阶梯效应就尤为明显，这会影响工件的精度。 3dD 打印技术和传统制造技术都存在优势和劣势，目前 3dD 打印技术还不 能替代传统制造技术。从长远来看，随着 3dD 打印技术的不断发展，未来打 印效率不断的提高及生产成本的降低，3dD 技术对模具行业的影响将不容小 觑。 参考文献 [1]刘斌.关于 3dD 打印技术中的几个问题与思考[J]. ].模具工程，2015. [2]王雪莹.3dD 打印技术与产业的发展及前景分析[J]. ].中国高新技术企业， 2012. [3d]陈兴龙.3dD 打印技术在模具行业中的应用研究[J]. ].机械工程师，2016. [4]李志君.3dD 打印技术在塑料加工成型及模具设计课程群教学改革中的 应用探索[J]. ].科教文汇旬刊，2015. [5] 厉 成 龙 .3dD 打 印 技 术 在 现 代 模 具 制 造 中 的 应 用 [J]. ]. 装 备 制 造 技 术 ， 2015. 快速成型 3dd 打印技术论文篇三：《试谈 3dD 打印技术及其应用发展》 【摘要】本文通过分析 3dD 打印机的原理，总结了几种典型的 3dD 打印技 术，分析其市场应用和发展方向，得出 3dD 打印技术的发展会引领第三次工 业革命的发展。 【关键词】3dD;打印机;3dD 打印技术