发布时间：2023-09-26 08:31:01
绪论：一篇引人入胜的3d打印技术与运用，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。
中图分类号：TP391.73 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（c）-0001-03
3d打印（Three Dimensional Printing，3DP），是根据数字模型，运用塑料、金属等粉末状的可粘合材料，通过逐层构造的方法来生成实体物品的一种成形技术。目前，3D打印被普遍关注，随着大部分组织和个人对其的大力推进， 3D打印技术在科学研究、航空航天、医疗等许多重要领域得到了应用，并对上述行业发展产生了极其显著的影响（见图1）。[1]因此对3D打印的调研工作非常具有价值和时效性。
1 3D打印技术的分类及原理
1.1 3D打印技g的分类
3D打印技术从20世纪90年展到现在，已发展出多个分支，为了更直观清楚并全面地表现3D打印技术的类别，故列出表1供读者查阅。
1.2 FDM技术的原理
鉴于调研的时间和条件限制，该文在此只介绍熔融沉积型技术（FDM）的原理，此技术是该文在创新项目中主要依托的技术，也是近年来世界上使用最多，得到应用最为普遍的3D打印技术，在3D打印中具有代表性。对FDM技术的开发开始于20世纪90年代，同时期电脑电子控制模块也发展迅猛，对信息技术的依托使得3D打印的产品在制造精度和速度上得到了显著提升，再加上塑料材料的便宜易得，使得FDM技术力压群雄，在所有3D打印技术中发展最为迅速。该技术通俗地说类似于“搭积木”，其使用的硬件包括：送丝机构、热熔喷头、动作控制机构、成型室、工作平台。FDM工作原理是将丝状的塑料材料，通过送丝机构挤进已提前加热的喷嘴中，材料在喷嘴中融化，从而具有流动性以供打印。动作控制装置根据数字建模将喷头送至指定位置，喷头将熔融的塑料材料挤出凝固，此时动作控制系统根据先前设定好的路径在二维平面上运动，当一层制作完成后，运动控制系统上升一层，继续按上述构造平面，最后层层堆积形成了最终的产品。其系统组成和工作原理如图2所示[5]。
2 3D打印技术的应用
当前3D打印技术应用很是普遍，限于调研的时间限制，该文仅以FDM技术和EBSM技术为例介绍3D打印技术当前的应用。FDM技术以塑料、树脂为原料，是目前为止所使用的3D打印技术中最为普及的。EBSM技术是目前主流的以金属为原料的3D打印技术。以这两种技术为例能够充分体现目前3D打印技术所获得的应用。（如图3）
2.1 FDM技术的应用
FDM技术作为研发时间最长、应用最为普遍、最为成熟的3D打印技术之一，在多个领域均得到很好的使用。在工业上，FDM技术使数字模型快速转变为实体模型的设想变成了现实，相对于以零件切割、焊接技术为主的传统加工方法。FDM技术实现了对拥有复杂曲面、加工难度大的小型零件的快速精确制造，并且不需提前制造模具等辅助工具，使得生产成本显著下降。在医学上，利用FDM技术，能够打印出一些组织与器官模型，为医生进一步了解患者病情、制定医疗方案提供便利。甚至可以直接打印出人的骨骼和器官，拯救无数人的生命；在食品加工行业，3D打印巨头3D Systems公司与好时合作，正在全力研发可用于制造食品的3D打印机，将适合3D打印的巧克力等食材融化后，制造出个性化的食品。
2.2 EBSM技术的应用
电子束选区熔化技术（EBSM）采用高能电子束作为加工热源，扫描成形可以通过操纵磁偏转线圈进行，且电子束具有的真空环境，还可以避免金属粉末在液相烧结或熔化过程中被氧化。近年来，世界上主要的大国都在加紧对EBSM技术的研发。目前看来，在医学方面的研究已接近成熟，而在航空航天等领域的研究也在有条不紊地进行着。美国波音机器人工厂及NASA Marshall 空间飞行器中心的研究方向，是飞行器及火箭发动机结构制造以及月球或空间站环境下的金属直接成形制造。（如图4）
3 3D打印技术的发展现状
3D打印技术从20世纪90年代开始研发至今，已经历了几十年的发展与创新，目前技术较先前已有了飞跃式的发展，技术近乎成熟，最新的科研成果表明，现在的3D打印技术已能够在10 μm厚度的平面上打印超过600 dpi的物体，并可实现24位色彩的彩色打印。
就当前而言，在快速成型设备行业中，有代表性的设计制造商有美国的3D Systems、Stratasys以及英国的wiiboox、Reprap等。
3D Systems公司作为目前国际上最大的3D打印开发公司，在快速成型设备领域有着主导地位。目前，3D systems公司已制造出可实现600万彩表现的全彩3D打印机。
4 3D打印技术当前所遇到的拦阻
虽然经历了几十年的创新探索并且如今在各个领域得到普遍的应用，但3D打印技术仍然有许多缺陷有待解决，如支撑材料消耗量巨大、系统精度低、制造过程冗长以及支持的打印材料的局限性等。
缺陷一：支撑材料消耗量大，目前的3D打印不可避免地要使用支撑材料，不然模型是无法成型的，但当需要制作一个结构复杂、表面不平整的物体时，3D打印机往往需要使用大量的支撑材料，使得制作成本大大提高，并且降低了制作效率。对此，该文建议可引入五轴加工技术，使得打印机可以不局限在一个平面里进行打印，并综合运用车铣技术，使得支撑材料的使用量降低并在一定程度上加快3D打印的速度。
缺陷二：打印材料限制性较大。当前3D打印可使用的材料存在许多限制。而能够用于打印的材料也有一定的缺陷，如FDM技术所用的塑料、树脂等材料易受潮，这将使材料在打印时无法完全熔融，并造成热熔喷头的堵塞，对物体的最终成型产生十分不利的影响。塑料在熔融到凝固的过程中，由于其拥有收缩性的特性，可能会导致在打印中物体的变形，导致加工精度下降，材料浪费，该文在此提出的改进办法主要是选用收缩率低的材料、采用恒温舱等。
5 3D打印技术的展望――无支撑化3D打印技术的实现
3D打印技术发展至今，一直绕不开的一个话题便是支撑材料，支撑材料使得3D打印物体的种类和样式得到了巨大的扩展，但同时也带来了使用成本的提升，如果可以实现无支撑化的3D打印，实现打印的零耗损，3D打印的材料和时间成本将大大降低。该文在此介绍两种可能实现无支撑的3D打印技术。
5.1 悬浮3D打印技术
这是一项波音公司提出并主导的项目，该技术主要的目的是利用磁悬浮技术使得被打印物体可以悬浮于空中，若这项技术实现，那么在3D打印^程中物体将可以一直保持自己的结构而不变形。并且喷头可以从任意角度对物体进行打印。当前这项技术还处于理论层面，并没有得到实际应用，但是这项技术一旦成功，必将使3D打印乃至整个快速成型行业得到质的飞跃。
5.2 HSS技术
高速激光烧结技术（High Speed Sintering，HSS）是目前谢菲尔德大学增材制造研究中心（The Centre for Advanced Additive Manufacturing （AdAM） at The University of Sheffield）重点研究的项目，并且已取得了一定的进展。把熔融的粉末状金属在低温烧结成打印物体，从而摆脱3D打印对支撑材料的依赖。HSS技术的实现主要基于低共熔合金，这种合金由于熔点的差别，会在一个较低的温度便急速冷却凝固，在这个速度下，无论是拥有多么复杂曲面的几何物体，都可以在没有支撑结构的情况下成形，从而实现无支撑打印。
6 大学生创新创业训练项目――3D打印平台的制作与改进
6.1 研究目的
3D打印是根据数字模型，运用塑料、金属等粉末状的可粘合材料，通过逐层构造的方法来生成实体物品的一种技术。目前，3D打印技术在各个领域都有着普遍的运用，该小组希望通过细致并深入的调研，全面了解3D打印技术，并制造出有实用性的3D打印机。
6.2 项目简介
该小组通过查阅国内外多种期刊文献，并通过实际使用3D打印机，观察其打印过程，对3D打印技术的原理、现状及今后的发展趋势都有了一定的了解并产生了自己对此技术的见解。并基于前期深入的调查研究和Reprap公司的开源3D打印机Prusa I3，自行制造出可用的、稳定的3D打印平台。
6.3 预期效果
基于前期深入的调查研究，该小组将会基于Reprap公司的开源3D打印机Prusa I3，自行制造出可用的、稳定的3D打印平台。制作材料主要包括金属、亚克力板、电路板及用3D打印技术制作出的零件，硬件构建完成后，经过一系列的软件调试和精度调控后，做成可以制作合乎要求的3D打印成品的3D打印平台。（如图5）
6.4 项目特色与创新体现
（1）3D打印技术作为一种简单快捷的快速成型技术，目前已在多个领域得到了普遍应用，具有很强的实用性和深入研究价值。
（2）该组将自行制造出完全可用，精度合乎要求的3D打印平台。
（3）3D打印机的部分硬件由3D打印技术制造完成，充分体现3D打印技术的创新性和相较传统制造业的优势制成的打印平台将可以制造出各种模型及零件，节约时间及经济成本。
7 结语
3D打印技术现在还在发展的上升阶段，虽然我们看到了现在还有很多技术难关，比如彩色打印和悬浮打印很难实现，这都是目前急需改进和发展的东西。不过也有许多地方是目前就可以进行改进和发展的，可以像我们刚才提到的那样从材料上进行改进，或对加工水平进行改进，比如用五轴加工进行改进，把五轴加工结合起来或者是通过对算法和控制系统的改进，达到提高加工精度的目的。相信在不久的将来，3D打印技术能有更好的发展，能做到想打印什么就打印什么，当然，这就需要我们大家共同的努力了。
参考文献
[1] 李轩，莫红，李双双，等.3D 打印技术过程控制问题研究进展[J].自动化学报，2016，42（7）：983-1003.
[2] How a new manufacturing technology will change the world[J].The Economist，2012（9）.
中图分类号：TP334.8 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）05-0203-01
3D打印，即3 Dimensional printing，其特点是能通过计算机图形数据直接打印出任何复杂形状的零件，从而降低成本，减小开支，被美国《时代》周刊称为“美国十大增长最快的工业”。2012年，英国著名杂志《经济学人》在报告中指出，3D打印技术的出现对正在经历的第三次工业革命中制造业的发展，将会产生巨大的影响。
1 3D打印技术的原理
3D打印技术（3 Dimensional Printing），也被称为增材制造技术（material additive manufacturing），或者添加制造技术（additive manufacturing）。是快速成型技术的一种。它的定义为：它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或者塑料等可黏合的材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。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体，而所谓的3D打印机其实与普通打印机工作原理相同，区别在于打印所使用的原料不同。普通打印机使用的打印材料是纸张和墨水，3D打印机使用的打印材料是粉末状金属、陶瓷、塑料、砂等实实在在存在的物体。当打印机与电脑连后，通过电脑的控制，把打印材料一层层叠加在一起，将电脑设计的蓝图变成实物。
在以前，想要制作一件模型，需要先O计图纸，寻找材料慢慢制作而成。现代的3D打印技术，和过去传统的模型制作相比，不仅在制作时间上大大缩短，而且在制作的精密度上也远远超过传统制作技术。所以，在现代生活工作中，人们更加依赖于3D打印技术。
2 3D打印技术的应用
2.1 航空、汽车制造领域的应用
由于3D打印技术可以制作出规格小、精密度高、结构复杂、原材料昂贵的零件，因此在航空和汽车制造业中独占鳌头。3D打印技术在航空领域的应用主要体现在直接产品制作、外形检验、精密熔具铸造等方面。现如今，欧美大多数国家在航空制造业中，已经把3D打印技术列为关键技术之一。从开始运用3D打印技术至今，美国波音公司已经利用这一先进技术成功制作300多架飞机的零部件。美国佛吉尼亚大学的一名学生通过3D打印技术成功制造出一架模型飞机并且成功试飞，这架飞机所有的零部件都是通过3D技术打印出来，如果飞机任何部件出现破损，都可以通过3D技术打印出来进行替换。在汽车制造领域，3D打印技术应用在汽车零部件的制造中。全球首辆从表面到零部件全部都由3D打印机制造出来的汽车“Urbee”于今日问世，这一成果的展示无不极好的展示了3D打印技术的强大。
2.2 服饰、首饰设计、体育方面的应用
2011年，法国巴黎时装周上，一位荷兰设计师所设计的3D打印技术制作的时尚服饰展示在人们眼前，震惊了世人，它所制作出来的服饰完美的解决了布料衣服难以诠释的立体感，使得世界服装进入了一个新的时代。首饰设计方面，发达国家也出现了以14K金和纯银为原材料，运用3D打印技术制作出来的名贵首饰，3D打印技术的特殊立体感也是人类手工所达不到的。另外NIKE公司是第一个将3D打印技术运用在鞋子生产中的企业，它所制作出来的鞋子质量更为贴合运动员脚部，用这一技术做出的鞋子质量只有158.7g，相当于3个鸡蛋的重量，这在当时是绝无仅有的。
2.3 生物工程和医学的应用
随着3D打印技术的快速发展，这一技术的应用领域已经拓展到了生物医学方面。2009年，美国ganovo公司首次运用3D打印技术制造出人造血管。2010年，美国和澳大利亚合作，采用3D打印技术，以活体细胞为原材料，打印出人体组织和器官。美国梅约诊所运用3D打印技术为病人制作了一个3D打印的髋关节，使病人可以更好的适应植入物。在未来的发展中，随着3D打印技术的提升，将会制作出质量更好的3D骨骼，帮助外科医生对病人进行骨骼损伤的修复。3D打印技术同样适用于牙科病人，根据不同的人不同的牙齿形状，用3D技术打印出来的人类牙齿帮助牙科医生满足不同病人的需求。
3 结语
随着科学技术的逐步提升，3D打印技术也会发展的越来越好，在人们今后的生活中，会成为一项必不可缺的技术。比如在服务行业中，人们会利用3D打印技术制作出更符合个人需求，个人品味的各种各样的物品来满足不同人的要求，由此会产生出许多新兴的职业，创造出新的经济增长点，对满足个人生活需求，推动国家经济发展，起着至关重要的作用。特别是面对世界各地的客户群体，远程操控和远程制造，销售，对传统销售模式起到决定性的变化。3D打印技术，会是人类发展过程中，极其重要的组成部分之一。
参考文献
[1]王雪莹.3D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，（33）22：68-72.
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.243
1 前言
3D打印是以三维设计模型为基础，经过软件分层离散与数控成形体系，运用激光束以及热熔喷嘴等其它形式将陶瓷粉末、金属粉末及塑料等其它较为独特的材料实施逐层的累积黏结，最后通过叠加成形，以加工出实体的产品。
2 3D打印技术概述
当前，3D打印的核心技术大都把控在美国、欧洲以及日本其它发达国家的手中。在1990年之后，我们国家的多所高校逐渐对3D打印技术进行研究。经过比较可知，我们国家3D打印技术的研发依然有着较多的路要走，差距较大。目前，3D打印技术大都应用于工业制造领域，急需在速度、精度、尺寸以及软件研发等层面不断创新。
3 3D打印技术对于服装设计影响
3.1 3D打印技术对服装材料的影响
传统形式的服装材料涵盖了麻、棉、毛以及丝等等，经过纺织成纱线，纱线再经过针织又或是梭织而产生面料。在制造中间环节实施色彩的印染等。经过不一样粗细、不一样结构和材料纱线的互相融合，达到服装面料的改变。然而3D打印服装的出现，因为打印材料非常有限，当前并不具备能够打印纺织面料的设施。当前所使用的3D打印材料大部分都是PLA与ABS塑料。运用环装结构来组成，具备较强的后现代主义风格，其所体现出更加多的便是设计人员自身的设计理念，而非是日常生活所穿着的服装。在已经具有的3D打印服装里面，其所使用的材料大部分均是塑料。设计人员把塑料设计为片状又或是环状的架构，互相融合。若想加工出舒适合体的服装，材料是最为重要的。
3.2 3D打印技术对服装加工工艺的影响
在3D打印服装成功设计以后，或许是一个较为完善的三维裁片，又会是无数个完全不一样的三维裁片，其主要是按照服装的类别而明确，往往能够将领片、袖片以及口袋等独立进行打印，同样还能够将一些具有特殊效果的裁片运用3D打印技术，然而其它的裁片依然采取传统形式的二维样板又或是在3D打印的基础之上实施立体裁剪来达到。从加工环节来看，在服装设计明确以后，需把三维文件转变成合适的3D打印技术文件，此种类的文件能够直接性的融入至所有的打印机之中，部门打印机同样会接受SLC、PLY等类型的文件导入。在文件完全导入以后打印机便会自行进行分层处理同时打印出相应的裁片又或是成衣。按照打印机尺寸的不一样，整体设计、多个部件所苟恒的产品需实施一次性打印又或是分批进行打印，将所打印出的部件再实施缝合才可以获得最后的成品。
3.3 3D打印技术对服装个性化定制的影响
3D打印技术所具备的最大特征便是可以不断的扩展设计人员的设计理念。采取3D打印技术，服装设计人员不会再为传统形式的裁剪没有办法达到自身的设计而烦恼，其只需在计算机软件中绘制出本身的设计理念图案，接着将所有后期的制作交由3D打印机完成便可。此种全新的制造工艺与传统形式对比而言，其所具有的优势便是能够达到私人化的服装定制，设计人员能够经过扫描设施对顾客的身材实施三维求反，以此获得量身定制的相应模型，通过经过3D打印机制造出极具个性的服装。设计人员再也无需像之前那样对顾客实施重复性的量体与较多次数的试衣便可以一次做完所有相关的工作，节约了大量的时间与费用。
3.4 3D打印技术对服装颜色的影响
色彩是服装设计最为主要的元素，其对服装的风格与潮流有着非常大的影响。与此同时，色彩同样还是3D打印技术最为主要的要素。怎样在3D打印环节精准的融入颜色，始终都是专家学者所探讨的话题。为了能够节省费用以及材料的限制，3D打印服装大都是单一颜色的。
第一，水文转印法。此技术被被大量的运用至各类材料里面，主要有头盔染色、玩具公仔染色以及模型染色等等。然而此技术却存在一定的约束。因为薄膜在下沉的具体环节会逐渐的延伸，水转印法的精准程度相对较低。
第二，经过粉末的相互融合又或是铺设挤压塑料。此种形式对于颜色的调控较为简单，运用较多数量的喷头整个不一样颜色的原材料，又或是用不一样材料的取代来达到颜色的相应改变。此种形式没有办法达到服装领域对于色彩日益增长的展示需求。
第三，像素喷墨法。此方式参考了2D打印。将喷墨一滴一滴的滴在物体表面，此墨滴便会即刻被紫外线所固化，变成固体。其可以使得人们能够对颜色有较为准确的调控。然而这样的形式需要有庞大的数据计算，墨滴的体积非常之小，一立方厘米的固体里面大致涵盖了1800万左右的墨滴。
4 3D打印技术在服装设计领域的发展趋势
3D打印技术具备一定的先导性，引起了科技界与时尚界的高度关注。我们国家的3D打印服装发展速度较为缓慢，在意大利，已有设计人员专门为客户提供3D服装设计的下载服务，其便代表着只要人们拥有一个3D打印机，便能够定制又或是设计出自身所独有的服装。当服装加工企业与设计部T掌握了3D技术之后便能够逐渐的调整同时精准的审核服装的构想，同时能够在此环节降低成本费用，在一定程度上减少了服饰设计所需要的时间，使得企业能够以稳定的步伐持续性的开发出全新的产品。正是出于这样的缘由，从服装设计的品牌商、设计商以及加工商等均能够借此来增强自身的综合竞争力。
5 结语
伴随3D打印技术的逐渐进步以及纺织材料的日益创新，再加之人体测量以及CAD等其它相关技术，服装设计领域将会提供完全自动化的订制服务。在未来，顾客所买到的并不再是现实的服装成品，其所购买到的将会是应用于3D打印的款式图又或是打印所需要的材料，如此顾客经过购买同时下载相应的款式图便能够自行打印出自身所需要的商品。
