发布时间：2023-09-22 18:14:35
绪论：一篇引人入胜的3d打印技术，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
原理并不复杂
不少工业设计师认为，3d打印技术使得生产单件商品的成本变得与批量生产一样便宜，这大大削弱了规模经济效益，它可能像原来第一次工业革命那样对世界产生深远的影响。
3D打印的原理并不复杂：首先在电脑屏幕上生成产品模型，根据需要调整大小和颜色，然后相关软件会自动将产品模式按照一定的厚度进行虚拟的“切片”，并将相尖数据传输到3D打印机，打印机就把这些根薄的“切片”用塑料、松脂或金属粉末像打印彩绘图那样打印出来，然后通过可自由转动的喷嘴喷出堆接材料、强力胶水或照焦光束将其粘合成一个整体。
使用3D打印技术，小型物品可以由类似于桌面打印机的机器生产，大型物品如自行车骨架、汽车面板和飞机零件可能需要大型机器设备和更大的空间，而且无需机械加工或任何模具，直接从计算机图形数据中生成。目前的3D打印机分层打印精度在0.1毫米左右。
与常规的制造工业相比，如果不考虑因规模带来的成本下降，3D打印技术的优势还是很明显：它不需要生产线和大型设备一只要一台3D打印机，就可以在办公室制造出自己所需要的中小型产品，用户要做的只是找到一个合适的模型：同时一3D打印技术所产生的废料比起常规制造技术来说少得多：它还可以制造出常规方法有时候无法生产的奇形怪状的部件。当3D打印技术的设备价格能够下降到一个普通人都能接受的水平，生产单件商品的成本与将变得与批量生产一样低，而且还大大缩减了生产周期。在3D打印技术的发展过程中，麻省理工学院的一项发明扮演了重要的角色。1 994年，几名来自麻省理工学院的科研和技术专家发明了一种名为三维打印(Three Dimensional Printing，简称“3DP”)的技术并申请了专利。1997年，为了将三维打印技术推向市场，Z-corporation公司正式成立。Z-corporation也是最先提出把3D打印机当成办公用品的3D打印机生产厂商，这也是目前惟一一家可以支持彩色3D打印的公司。
我们能打印什么
随着成本的降低，3D打印技术正从传统的用于航天、医药和汽车行业的原型制造转而为民用服务。目前，对于1000件左右塑料物品的制造来说，3D打印技术已经非常有竞争力，而且因为每件物品都是单独制造出来而非模具，因此不需要任何额外成本就可以做到每件物品各具特色。另外一对于一些产品制造方面的设计师和创业者，则可以先少量生产自己开发的新产品，看看市场反响再进行改进。
不过，国外的设计师们玩得似乎更疯狂。
时装设计师玛丽，黄与3D模型专家詹娜，费瑟也看上了3D打印技术，他们利用Rhjno 3DCAD设计软件创造出3D打印泳衣的模型，然后通过机器“打印”出复杂的几何图形。费瑟表示，他们还运用一种称为“选择性激光烧结(SLS)”的技术，用非常纤细的绳子连结起无数圆形薄片，进而织出泳衣的“布料”，通过改变圆形薄片的大小、分布，以及连结方式，确保泳衣的受力模型保持合理。这件泳衣以尼龙作为主要制造材料，最重要的是，因为采用了3D打印技术。无需经过传统服装制造业的打版再生产，两位设计师也表示，这款泳衣将完全采取定制化生产，首先扫描消费者的体型并进行3D建模，再为其量身“打印”出一套合身的泳衣。
欧洲最大的手肮公司欧洲宇航防务集团(EADS)则致力于研究利用3D打印制造出更轻便的飞机。EADS工程师安迪，霍金斯表示，目前宇航飞机上有不少零件是用昂贵的钛金属通过机器冲压制成，如果改用钛粉打印，不仅重量更轻，而且保持了一样的坚固程度。
意大利土木工程师恩里科，迪尼(Enricodini)则玩得更加出位，他倒腾出了一台可以用沙子直接打印立体建筑的3D打印机。为了测试这台大型打印机，恩里科，迪尼为诺曼，福斯特公司在阿布扎比建造的“马斯达尔城(Masdar City)”打印了一部分建筑的骨架外墙，结果证明打印出来的外墙骨架完全可以用于正常的建设，有了这台机器，未来的建筑骨架可能不再需要搭建脚手架，也不需要工人。目前，恩里科，迪尼正与诺曼，福斯特建筑设计公司以及阿尔塔太空公司合作，研究设计一种可以使用月球尘埃打印的3D打印机，可以在月球上快速建造人类基地。和之前只能打印小型塑料部件的3D打印机相比，恩里科，迪尼所设计的打印机可以打印出厚达50毫米的分层，然后再一层一层叠加起来，通过以镁为主要原料的粘合胶将其粘合，这些粘合胶跟沙子结合，印刷机再对其施压后变成岩石。
恩里科，迪尼十分推崇建筑大师高迪的作品，他希望能用3D打印机完成高迪的未完成作品――位于西班牙巴塞罗那的“神圣家族大教堂”，而按照他的3D打印机的设计，实现高迪，设计出的那些通过传统建筑技术很难实现的弯曲建筑并不困难。
3D打印普及还需时日
目前，3D打印技术要用于民用，最大的障碍可能依然是价格，虽然相比前几年来说价格和成本已经下降不少，但是对于普通用户来说，价格依然还不到可以接受的范围――目前最便宜的3D打印机价格也在1万美元以上，如果要打印更大的部件，打印机的价格将会成倍飙升。英国巴斯大学有一项正在开发中的新设计，能用大约700美元制造一个3D打印机，未来或许能解决打印机的价格问题。
美国科幻作家罗伯特·希克利曾经描写过关于“万能制造机”的场景。这是一台奇特的大机器，机身上杂乱地安装着刻度盘、小灯和各种指示表。故事的主角之一阿诺尔德站在机器前，按下按钮，对它响亮而清楚地说：“我要硬铝螺帽，直径为4英寸。”接到指令，机器发出低沉的轰鸣声，灯光闪烁，闸板缓缓打开，眼前赫然出现了一颗闪光发亮已经制好的螺帽。
也许罗伯特没有想到如今一台3D打印机已经将他书中的幻境变为现实，那么什么是3D打印机呢？我们日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机的工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、一个玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。
前景广阔 问题犹存
在3D打印技术可以打印器官、汽车、飞机的今天，它还在创造无限的可能。著名的《经济学人》杂志最近描述了3D打印技术的前景是一种新型的生产方式，能够促成新的工业革命。3D打印技术将来会促进传统的设计和制造模式，只是如今还没有大范围地推广和应用。随着3D打印技术的成熟和社会的发展，制造业的跨越式发展指日可待。
首先，3D打印技术可以加工传统方法难以制造的零件。过去传统的制造方法就是一个毛坯，把不需要的地方切除掉，是多维加工的，或者采用磨具，把金属和塑料熔化灌进去得到这样的零件，这样对复杂的零部件来说，加工起来非常困难。立体打印技术对于复杂零部件而言具有极大的优势，立体打印技术可以打印非常复杂的东西。其次，实现了首件的净型成形，这样后期辅助加工量大大减小，避免了委外加工的数据泄密和时间跨度，尤其适合一些高保密性的行业，如军工、核电领域。再次，由于制造准备和数据转换的时间大幅减少，使得单件试制、小批量出产的周期和成本降低，特别适合新产品的开发和单件小批量零件的出产。
这些速度快、高易用性等优势使得3D打印成为一种潮流，并且在很多领域得到了应用。如今3D打印机已经在建筑设计、医疗辅助、工业模型、复杂结构、零配件、动漫模型等领域都已经有了一定程度的应用。尤其在飞机、核电和火电等使用重型机械、高端精密机械的行业中，3D打印技术“打印”的产品是自然无缝连接的，结构之间的稳固性和连接强度要远远高于传统方法。
3D打印技术进入课堂的实践意义
我国科学技术与国际先进水平尚有差距的一个主要原因是“创新不够”。而STEAM教育旨在培养具有科学素养、技术素养、艺术素养、工程学素养、数学素养的综合型人才。3D打印技术的出现为学校推行STEAM教育注入了一针强心剂。3D打印技术作为开展STEAM教育的辅助工具，渗透到学科教学中，使枯燥乏味的课堂更生动有趣，大大提高了学生的活动参与度；使学习内容也不再单一、刻板，呈现出了更多的姿态。
经过一年多的实践研究，笔者发现3D打印技术在教学活动中具备以下优势。
1. 有利于提高可视化教具的使用效果
在原来的教学环境中，教师大多使用语言或者图片来描述教学内容。当遇到复杂的事物时，学生的思维空间就会受到很大的影响。3D 打印技术可以在理论和现实之间架起桥梁，将教具进行3D打印并在课堂上展示。学生通过观察、触摸获得“观察的经验”，对教学内容有了更加直观的认识。通过这种方式教学效果显然要比原来更好。例如，苏教版小学五年级《黄山奇松》一课的教学，如果学生只通过图片或视频来了解黄山奇松的奇，学生感受并不深刻。我们用3D 打印机打印出各种奇松的模型，学生就可以很直观地观察、欣赏奇松。
2. 有利于呈现新颖的教学内容
STEAM 教育常常涉及语文、数学、美术、科学等多学科内容的整合，而 3D 打印为这些知识的整合提供了机会。STEAM 教育有别于传统教育体系中学科界限分明的做法，着重于培养具备综合能力的工程师精神。3D打印技术的应用使得很多以往难以实现的“动手做”类型的课程设计成为可能，激发了学生投身于技术和工程领域的热情。
3. 有利于营造更愉快的学习体验
我们利用3D 打印技术，最主要的是能够帮助学生将虚拟快速变成可触摸的实物模型。独特的实物模型给学生提供了切身感受，使他们从另一个角度对事物增进了解，帮助他们愉快地记忆，避免遗忘。此外，还能激发学生的灵感，给予他们更多的想象空间。学生通过自身的经验对模型进行二次设计，这将使他们更愿意投入到自己设计、自己生产作品的过程中，从中获取对学习的满足感。
4. 有利于培养学生解决问题的能力
解决问题是培养学生应用能力的重要途径，而3D打印技术用一种非常有意义的设计理念去支持问题的发现、分析与解决。设计3D作品时，首先要根据内心所想的物体进行系统规划，然后对各个部位进行分析，提出解决方案，再通过尝试绘制草图逐步去实现。在这一过程中，学生经历了提出问题、分析对象、尝试设计、反复修改、最终解决问题的过程。学生在创造的过程中始终处于提出问题、分析问题和解决问题的动态过程中。例如，我校六（5）班学生在整理笔盒时，发现测量工具有很多，于是就想制作一把多功能的尺。他将这个想法告诉数学老师后，老师觉得这个想法不错，就着手让大家分组设计自己的多功能尺。学生们经历了多次的讨论、分析、设计，最后成功地将多功能尺打印出来了。教师在其中扮演咨询者、辅导者和学习动机激发者的角色。 这些开放式的交互活动不仅有趣，培养了学生解决问题的能力，而且还培养了学生的合作精神和协作能力。
3D打印课程的教学实践
由我校教师主编的教材《一起玩3D打印》正式进入六年级的信息技术课堂。3D打印技术教学，让学生有了更多的思考、创造空间。通过不断地教学研讨，教师们也逐步摸索出了3D打印技术的教学方法，对各个学龄段学生的学情、学习能力有了了解，对哪些内容可以让学生自己探究、哪些内容需要教师搭建学习的支架、如何设计学习活动、如何在玩中渗透三维设计的思想，教师们做到了心中有数。学生通过一系列活动项目的创作，在不断尝试的过程中获取经验、掌握方法、提升能力。
下面就以“花盆很实用”为例分享教学实施的过程。
“路径跟随”是草图大师Sketchup 中绘制一些不规则的形状时用到的工具命令，比如绘制弯曲的圆柱体等。通过“花盆很实用”一课的学习，学生了解了“路径跟随”在三维设计中的作用。
1. 教学目标
（1）学会运用Sketchup设计软件构建出自己想象中的花盆的三维模型。
（2）了解花盆的结构，思考自己将会如何设计。
（3）培养学生细心观察身边事物的习惯，体验设计、创造的乐趣。
2. 教学过程
（1）导入。教师引导学生留心观察身边花盆的形状，提出自己想设计怎样的花盆。
（2）教师演示“路径跟随”工具的使用方法。
（3）讨论设计草图。学生相互讨论，并在纸上绘制草图。
（4）三维建模，创意设计。在教师的指导下，学生运用Sketchup设计软件设计花盆。
（5）展示交流，创意表达。作品展示交流，要求学生介绍自己的作品，同桌之间、同学之间也可以相互欣赏，评价。
（6）打印实物。选出比较好的作品进行打印，让学生体验3D打印的过程，了解3D打印机的操作方式。
3D打印课程进入课堂的思考
毋庸置疑，3D打印技术对学校的教学发展起到了积的促进作用。3D打印激发了学生的想象力，将学生的创意变为现实，这是一种重要的学习体验。3D打印激发了学生DIY的兴趣，使学习更加生动。3D打印为学习活动开辟了新的空间，学生可以从设计、制作、展示参与等多维度融入学习过程中。同时，在整个实践学习活动过程中，都需要学习者的实践操作，从设计到打印，都需要他们参与完成，有效地激发了学生实践的积极性，提高了学生的学习热情，增强了学生的动手能力、参与能力、设计能力和思维能力。这是推动创新精神和创造能力发展的重要环节，对创新型人才的培养具有积极意义。当然，不管多么先进的技术，进入课堂必须坚持以学生发展为中心，重视学生的主体地位。
1. 对教师的要求
在课堂中应用3D 打印技术对教师和学生的信息素养要求较高，较强的动手能力和基本的工程素养是用好它的重要保证。这就需要教师既有使用设备的基本技能，更要有较高的创新意识和学习活动设计能力。因而，教师要从技术和教学设计等层面进行深层次的学习和提高。此外，教师的角色也需要转变，教师是学生学习的合作者、参与者和促进者。其教学重点除了传授知识经验，更要激励和鼓舞学生，让学生保有个性地愉快成长，享受学习。
2. 打破学科壁垒，整合学科资源
