3d打印技术与运用篇(1)

【关键词】3D打印 高中数学 立体几何 教学应用

【课题项目】3D打印技术在高中数学教学中的创新应用研究，项目编号：ydbksky2016419。

【中图分类号】G633.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）32-0134-02

3D打印技术是一种新型智能制造技术，关于3D打印技术在各个领域中的应用研究正如火如荼的开展。而教育领域对教学媒体、教辅工具的创新性、智能性要求也在不断提高。高中数学对于大部分学生而言难度较高，立体几何等过于抽象的内容对学生空间思维要求较高。如果3D打印技术在教学领域中能够得到合理的应用，发挥好自身优势，将提高教学效率，从而达到更好的教学效果。

一、3D打印技术介绍

3D打印是一种快速成形技术，该技术在工业、航天、医疗、教育等多项领域都有所应用，并被看作第三次工业革命的重要标志之一。3D打印技术起源于20世纪90年代中期，近三年左右得到了中国教育学者的广泛重视，越来越多的3D打印机被引入校园，相信在未来几年内，3D打印机作为教学辅助工具的一种，将成为校园的常态。

二、3D打印技术在我国教育领域发展情况

目前，3D打印技术在我国处于快速发展阶段。在2015年3月的十二届全国人大三次会议上，国务院印发了关于《中国制造2025》的通知，这份纲领性文件聚焦10个领域，3D打印也被规划在内，这也彰显了我国发展3D打印产业的决心。2015年9月，国务院总理主持国务院专题讲座，听取了卢秉恒院士的3D打印报告，讨论加快发展先进制造与3D打印等问题。

在教育领域，2014年5月，南京将20所学校作为3D打印课试点。2014年12月，人大附中举办3D打印机捐赠仪式，人大附中等十余所中小学校获赠3D打印机共80台。从分布来看，引入3D打印技术的学校以南方发达城市居多，北方地区较少。并且多应用于基础教育中的小学与初中阶段，以手工课为主，并没有完全发挥出3D打印技术在教学领域的功能。

三、3D打印技术在高中数学教学中的应用

1.定位

3D打印技术在高中数学课堂应该定位为教辅工具。学生在遇到一些抽象、复杂的问题时，可以通过3D打印技术获得更简洁、更直观的视觉体验。教师通过3D打印技术，一方面可以将抽象的问题模型化，简单化;另一方面可以吸引学生的注意力，进一步激发学生学习兴趣。

2.教学中的作用

在高中数学教学内容中，学生在立体几何单元的需求与3D打印技术能提供的支持高度吻合。立体几何内容较为抽象，教师以往更多的通过平面斜二测画法画出立体几何的直观图，这对学生的空间意识要求很高。吉林省长春市九台区第一高级中学是吉林省的省级示范中学，在进入该学校深入调研后我们得出数据，在数学考试中解答立体几何问题，仅有29.1%的学生选择直接寻求辅助线解答问题，67.5%的学生选择直接建立空间直角坐标系，将立体几何量化为数值进行计算，剩余学生选择视情况而定。在访谈过程中，大部分同学表示立体几何问题复杂抽象，在利用辅助线进行解答时思考时间较长，仅仅根据图画进行分析时错误率较高，于是更倾向运用空间向量直接进行计算。长此以往，学生遇见立体几何问题越来越依赖于量化计算，而立体感与空间感进步缓慢。

3D打印技术可以在一定程度上帮助学生理解立体几何。首先，3D打印技术可以直接打印出几何体，让学生真实的感知到几何体的模型。其次，在辅助线方面，可以运用3D打印技术对几何体进行切割处理，选择性地打印出切割后的某一切面，让学生看到应用自己思考的辅助线后的直观效果。最后，可以运用3D打印机对几何体进行拼接等进一步处理，选择性的展示几何体空心与实心的不同状态，给学生更多尝试的空间。

2.其他应用领域

除了立体几何单元之外，3D打印技术在高中数学教学领域也可以发挥作用。比如在圆锥曲线变换单元，教师在讲解曲线位于平面直角坐标系中移动的环节，可以利用3D打印技术在通过计算机建模构造出精确的曲线，辅以相关坐标系道具，能够真实还原移动、变换的过程，更直观的体现移动与变化中的每个细节，避免了手绘过程中由于不精确产生的误差。再如在讲解空间点、线、面位置关系时，可以利用3D打印技术制作模具，在空间上现场摆放，更加直观地感知相交、垂直与平行等位置关系。

四、3D打印在高中数学教学领域应用的可能存在问题及对策

1.经济问题

目前，3D打印技术成本仍然属于高水平，加之地域、政策、环境等多方面因素，很多学校并不具备独立购买3D打印机与打印材料的水平。并且使用数量，使用频率也值得结合成本深入探讨。

对于资金问题，现阶段只能更多依靠政府的政策扶持与企业的适当援助。政府应结合各地域经济水平，一步一步地推动3D打印机进入更多校园。各个学校也应结合自身情况，拟定3D打印机使用频率与方式，最大程度地使3D打印技术服务教学。

2.教师适应问题

3D打印技术仍属于新型智能技术，想要在教学过程中更好的发挥作用，教师对3D打印机的了解程度与掌控能力至关重要，在计算机使用，专业软件使用，三维建模方面对教师要求较高。如果教师不能熟练应用3D打印机，3D打印技术便无法发挥最大作用.针对以上问题，建议学校选取有计算机操作基础的年轻教师，统一进行培训，再由接受培训的队伍带动其余教师尽快掌握3D打印技术的应用。在教学设计时严格审查，将3D打印技术应用到合适的教学环节，最大程度的保证使用效率。

3.学生动手机会较少

目前来看，3D打印技术由于成本及难度问题，还无法让大多数学生都亲手操作。大多数学生还只能以观看制作成果为主，亲自动手建模机会较少。

针对这个问题，建议教师将需要进行3D打印操作的同学分组，以小组为单位尝试操作3D打印技术，当解答数学题思路不统一时先小组内部讨论，再将小组肯定的结果运用3D打印技术得出最后成品。

目前，虽然3D打印技术的推广仍面临诸多难题，但是已经得到了越来越多人的认可，相信3D打印技术的发展前景光明。除了高中数学学科以外，3D打印技术也可以在物理、化学、生物等学科发挥自己的作用，相信3D打印技术将在教育领域更深入，更全面地推广与普及。

参考文献：

[1]王萍.3D打印及其教育应用初探[J].中国远程教育，2013年8月：83-87.

[2]童宇阳.3D打印技术在中小学教学中的应用研究[J].现代教育技术， 2013年第23卷第12期： 16-19.

[3]杨洁.3D 打印技术教育中的创新应用[J].中国医学教育技术，2014年2月，第28卷第1期：10-12.

[4]刘利刚.3D打印中的几何计算研究进展[J].计算机学报，2015年6月：1243―1267.

3d打印技术与运用篇(2)

[关键词]3D打印；玩具类产品；物流配送；双向交流

[DOI]1013939/jcnkizgsc201716135

中国是玩具制造大国，全球有4/5的玩具产自中国。在国内，玩具企业超过20000家，其中玩具制造企业占将近1/2。随着对玩具质量的要求越来越高，玩具的成本也在逐步上升，使得玩具制造行业的利润越来越低。然而，将3D打印技术应用到玩具制造行业，将会给该行业带来新的契机。本文以3D打印技术为基础，通过调查研究结合当今物流发展技术水平，根据全球玩具类产品的发展趋势构建配送策略模型，降低物流费用的同时增加3D打印技术在玩具类产品物流分支上的竞争力。并且将时间成本考虑进去，结合3D打印的特殊性，以玩具类产品为出发点，建设物流支撑技术平台。通过对数据的研究，分析3D打印技术在未来物流平台的发展上是否可以取代现如今的物流方式，或者是为现如今的物流方式提供一个更好的发展思路。

1基于3D打印技术的玩具类产品的基本特征

11以现代信息技术与物流技术为基础

发展现代化的信息技术，将企业与消费者在互联网上完成对接，利用3D打印技术，就可以快速生产出商品，不仅仅节约了资源，加快了生产速度，并且也能够提高企业生产高质量产品的水平。

111将客户作为生产中心

在3D打印技术下，完全可以根据客户的不同去定制符合他们需要的玩具。生产企业完成了产品设计，可以与客户进行对话，让客户参与到产品的制作中。

112物流功能细分

用3D打印技术来取代传统的玩具类产品生产和物流过程，同样这种思想也可以运用到物流行业，可以把物流的功能分解成为无数个模块，然后为客户的不同需要进行重组拆分合并，结合3D打印技术的生产方式，实现物流过程中的消耗最低化，各个模块同时可以协调工作。

113敏捷供应链

因为玩具制造企业受制于社会的大环境，在现有资源和规则的基础下，企业之间如果能够有效地联合起来，建立起互帮互助关系，并且能够将资源合理地配置优化，为客户提供低价和优质的产品和服务。

114个性化定制

为客户提供定制化的服务只有3D打印技术可以完整地实现，如果将定制化生产规模化，同时灵活变通，在大规模需求的条件下进行有机组合，企业集中生产，在少数消费者上完成单个客户定制生产。

23D打印技术运用于玩具类产品的生产工艺

针对3D打印技术运用于玩具类产品建立一套完整的生产工艺，工艺的运作涵盖了企业利用3D打印如何完成订单交付、生产、反馈等一系列程序，保证企业正常作业，并且能够根据客户反馈实时修改。构建电子商务平台支撑起企业电商平台实现在线完成下单、支付、生产、配送、运输等一系列业务，并且由反馈系统实现实时反馈，采取3D打印技术将实时反馈的数据纳入打印生产范围中，实现企业对于产品的掌控，并且保证交易的顺利，实现物流的全信息化和产品的有效监控。

在基于客户定制的电子商务平台中，需要将客户的需求分析放在首位，在平台中展示多种多样的产品，客户根据自身需要选择需要的产品，再与平台进行联系，可将产品进行个性化修改，满足客户定制原则。同时平台根据每次顾客的不同订单所产生的不同需要将产品的修改次数做出统计，将产品进一步进行细致分类，同时为产品打造最理想的物流服务和产品服务。只有将产品的分类模块化，电子平台能够与客户进行双向互动，保证客户反馈情况。当订单确认下达，订单移交至3D打印设备系统进行打印，打印完成后再交于客户进行细致的反馈修改，如果客户满意，则订单完成。如果客户仍不满意，需要平台与客户进行下一步的细致的订购规划，并且将模型重返打印系统进行重返打印，直至符合客户需求，订单完成。

3基于3D打印技术玩具类产品的物流支撑技术分析

31个性化定制

随着3D打印的发展和逐u的成熟完善，3D打印的制造点将可分布在任何地点，无论客户在哪里下单，信息网络都可以根据距离最优化锁定最佳制造点。每个实体店都拥有一台3D打印机，生产模式进入到一个全新的阶段，根据强大的数据库得出每台3D打印机的工作与待机时间，再根据客户具置及其物流运输路线，将整体的配送模式提升到新的高度，达到真正的零库存。

32整个供应链快速反应

在初期减少货物的返货率与退货率。3D打印技术下的生产模式与传统的生产模式有根本性的不同，3D打印技术是将顾客的需求作为前提进行生产，根据顾客的不同需求会存在不同的生产调整，根据顾客订单生产的产品会大大降低退货率与返货率，减少了因为产品不合要求所导致的对流运输以及过量运输。

因为3D打印技术下生产的特殊性，在发生退货行为后对于废弃产品的回收也存在新型的回收方式，除了回库也可以选择重新加工，并且在重新加工的过程中不会因为再加工的二次成型而提高加工成本。

33创造高效能回收机制

通过建立一个闭环回路最大限度让资源进入再生系统。基于3D打印技术的回收机制将打破传统的回收机制，首先3D打印的特殊性在于它的原材料的形状是没有特殊需求，基本处于粉末化的特性。对于回收企业来说降低了一部分回收成本。打造出废品回收站以企业的形式运营是完全市场性的，以利益最大化为目标，其分布也具有强烈的利益导向性。

34物流配送模式

企业只需要优化计算离客户最近的3D打印服务商，向其发送客户的打印订单资料，由该服务商制作再配送到顾客的手中，减少了级级分层的费用，降低成本。新型的物流配送模式去除了企业运输商品到配送中心的环节，而是直接传输电子信息文件给靠近买家的3D打印服务商，由3D打印服务商进行打印并配送给顾客。以运输配送成本最小化为目标，通过引入3D打印服务商优化模式，去除了传统物流运输配送模式下产品由生产地运输至配送中心的环节，从而降低了总体物流运输配送成本，并且减少了商品运输途中的价值损耗，更加贴近实际。

物流的支撑技术最重要的构成环节是运输配送环节，但对传统制造业，运输配送环节成为3D打印技术的成本降低环节，同时在制造成本上，3D打印技术的制造业具有的可逆性相对与传统制造业的不可逆，成本同样是相对较低。

4与传统生产消费方式的对比分析

对于传统玩具类产品的生产消费方式，基于3D打印技术下的生产方式有全新的变革和突破，并且在生产模式、配送模式上也有进一步的提高。整体供销产业链因为3D打印技术的加入，构建了一个完整的生产体系和生产方式，这种模式具有广泛意义上的普遍性。针对于传统玩具类产品的生产消费方式和基于3D打印技术下的生产消费方式，从四个方面做出对比分析。

在支付方式上，传统生产遵循的支付方式为线下付款，小批量采用现金，大批量采用汇款的方式，与构建电子商务平台的3D打印技术下的生产模式采用的在线支付模式对比，支付方式较为烦琐。随着经济全球化发展和网络的逐步渗透，未来全球支付模式都会从传统的线下支付模式走向线上的支付模式。

在仓储体系上，传统生产方式是根据生产周期进行合理备货，生产周期缓慢，所以传统的生产方式容易导致仓库积压，货物滞留等问题，或者出现仓库货物供不应求而加急生产。3D打印技术的特殊性完全可以做到零库存，因为生产周期相对快速，并且各个生产节点是相互联系，在电子商务平台上根据货物的订单可以合理地分配生产节点，不会出现货物停滞待销的情况。

在配送方面，传统生产方式因为生产厂商是大规模生产，所以配送方式采用的是级级分送的模式，这种配送方式出错率高，运送周期长，并且资源耗费高。在3D打印技术下的生产模式下，生产的节点根据订单调整到接近配送点的位置，使配送的时间周期大大缩短，提高客户体验。

因为传统生产模式的特殊性是针对大模式生产方式，产品追溯方式是存在的，但是追溯反馈模式无法实现。在电子商务平台下全程监管模式提供贯穿平台操作的一站式服务，所有环节都是实时数据，通过系统可以实现完整产品追溯反馈，对消费者退货的货物进行问题追溯。

5结论

文章从玩具类产品的角度剖析了3D打印技术对未来物流发展的影响，并且根据玩具类产品的特殊性，研究了不同玩具类产品的3D打印生产过程，与传统生产做了对比。3D打印技术一方面充分考虑到了顾客的感受，另一方面也可以集合现有的资源和企业的实际生产情况，以物流企业收益模式为基础，再根据消费者的需求制造一套完整的合理的生产方案，优化生产与配送，并且将计算机技术融入到物流供应链中。通过玩具类产品的生产，将其与大规模生产做出对比，不同的生产有不同的营销模式。基于3D打印技术，将“产品模块化”融入其中应用于物流业发展，根据客户实际价值体验，互相组合实现生产。

参考文献：

[1]郭力平，徐小妮3D打印技术与儿童玩具制造[J].幼儿教育，2015（7）：663-664

[2]张海林基于3D打印的个性化定制物流问题研究[D].绵阳：西南科技大学，2015

[3]况漠，缪立新，林署青3D打印产业物流发展的趋势及对策分析[J].物流工程与管理，2015（8）：47-51

[4]金玉然，戢守峰，李天柱，等3D打印对物流产业的影响及对策创新[J].技术经济与管理研究，2014（8）：105-108

[5]曹文壮，朱守会基于3D打印技术的“DIY玩具”数字模型网络平台研究与构建[J].中国包装，2015（5）：58-60

[6]R华伟，梁泰鹏，刘彬，等基于3D打印技术的物流运输体系研究[J].物流技术，2015（19）：72-74

[7]Michael Eisenberg3D printing for children：What to build next？[J].International Journal of Child-Computer Interaction，2013（1）：7-13

[8]Rabia MYilmazEducational magic toys developed with augmented reality technology for early childhood education[J].Computers in Human Behavior，2016（54）：240-248

3d打印技术与运用篇(3)

【关键词】3D打印 中学 创新教育

引言

3D打印技术是科学技术不断进步与创新的产物，它是一种新型的科学技术，广泛运用于我国的各领域当中。随着3D打印技术的发展，3D技术逐渐引起了教育领域研究学者的注意，一些国家和组织开始致力于3D打印技术教育应用的研究。作为时展的主流，将3D打印技术运用于中学教育当中，不仅可以实现教学理念、手段和领域的创新，还能够为学生的成长和学习提供技术支持。

1、3D打印技术教育创新的局限性

1.1缺乏顶层设计

缺乏顶层设计与系统规划，是目前制约我国3D打印技术发展的因素之一。3D技术教育应用的发展离不开新的理念、思想、方法和途径，必须依赖于STEM教育创新，并且将科学、工程、艺术等学科有效结合。不仅如此，3D打印技术的发展要求教师积极挖掘教育资源，灵活运用工程情境解决生活实际问题。

1.2缺乏技术支持

3D技术的推广与使用为产业升级和自主创新提供了源源不绝的动力，它象征着信息化时代的到来。虽然我国目前投入了大量的时间与精力在3D打印技术、显示技术的研究上，但是对于3D技术的可视化表达、相应的支持工具、展示工具以及播放平台方面的研究尚未完善。只有给予3D打印技术必要的技术支持，才能保证3D打印技术的教育创新应用能够发挥自身的优势与职能[1]。

1.3缺乏教育资源

由于3D资源的开发周期长，因此对于制作公司的专业知识和实践经验方面要求严苛，需要消耗大量的人力、物力和财力。国外在3D资源开发方面远远领先于我国，因此国外部分数字内容生产商所开发的3D资源已经普遍应用于校园当中，但是目前而言我国对于3D资源十分匮乏，这是由于我国部分开发人员对于资源设计和开发流程不了解、不熟悉而造成的。

2、3D打印技术的教育创新应用

2.1营造真实的问题情境

众所周知，对于知识的学习离不开活动情境的创造，教学活动无法脱离情境创造而单独存在。随着教育体制改革的不断深入，我国已经逐步实现由传统教育向素质教育的过渡和转变。素质教育强调教学活动紧密联系生活实际，在学习过程中要将理论知识与生活实际、生活情境有机结合起来。由于工科学习自身的特殊性，学生只能借助电脑完成图稿设计，并且通过科学技术进行模拟演示而无法应用于现实的实验和探究当中[2]。然而，3D打印机的推广和使用恰到好处地解决了这一问题，它能够将模型通过3D打印技术打印出来，帮助学生构建真实的问题情境，以完成模型的制造、实验和探究。经研究调查显示，将3D打印技术应用于教育创新当中，不仅可以激发学生的学习积极性，还能够有效降低科学研究的时间和成本。

2.2辅助教学

作为教学的辅助工具，3D打印技术服务于中学创新教育当中，尤其是在培养学生视空间能力方面优势突出。视空间是人类智能结构的核心部分，尤其是在学习物理、设计、艺术等抽象知识时，视空间能力发挥着至关重要的作用，视觉空间能力的高低，在一定程度上影响了学生的成绩。作为教学的辅助工具，3D打印技术能够有效培养、提高学生的视空间能力。3D打印技术自身得天独厚的优势使得其可以打破图形的束缚，打印出任意复杂结构的教学模型，改变了传统教育课堂上缺乏立体模具的局面。有了3D打印技术的干预和介入，枯燥、抽象的理论知识可以以生动、具体的形象展现在学生的面前，有助于学生的理解和记忆，是提高学生学习能力的关键。

2.3评价教学效果

除了上述的几点之外，3D打印机在中学创新教育的应用前景上还包括教学评价方面。对于设计相关的师生而言，3D打印技术的出现无疑给设计专业的学生带来了史无前例的惊喜[3]。深受传统教学观念的制约，过去教师只能借助计算机观看学生的模型制作和图形设计，而无法体会和操控实际制作出来的模型，这在一定程度上影响了教学效果评价公正性与公平性。然而，3D打印机具有操作简单、环境无限制的优势，能够直接将模型进行打印，并且通过后期的打磨、上色等，帮助学生的模型兼具外观性和实用性。教师通过实际观察、操作学生制作的模型，可以对学生进行全方位综合性的评价，并且及时指正学生在设计之中的不足与缺陷。

3、结束语

随着科学技术的进步与发展，3D打印技术与中学创新教育的有机结合将中学创新教育向智能化、便捷化的方向推进，并且通过3D打印技术的运用以体现和提升中学创新教育的价值。

【参考文献】

[1]王娟，吴永和，段晔等. 3D技术教育应用创新透视[J]. 现代远程教育研究，2015，01：62-71.

3d打印技术与运用篇(4)

【关键词】3D打印技术；应用；工程建设技术；生产力的飞跃

引言

将3D技术有效应用于工程建设将会使传统的工程建设发生重大改变，有效的提高建设效率，降低工程成本，有效的缓解现今房价带给社会的压力，在建筑业和房地产行业将会产生重大变革。

1.3D打印技术概述

1.1 3D打印的定义

3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，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。它是一种以数字模型文件为基础，来进行打印的技术。

1.2 3D打印技术的应用领域简介

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。最初被应用于各种模型的制造这些方面，后来被应用于一些产品的直接生产，和完全使用这种技术而生产的产品。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

2.3D打印技术在工程建设领域中的应用

2014年8月，在上海张江高新青浦园区内有10幢3D打印建筑被交付使用，作为上海市内动迁工程的办公用房。这些所有的建筑墙体都是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”，依据最初设计的图案和建筑模型，由一台3D打印机经过一步步打印而成，在经过仅仅24个小时最终成功的建造了这10幢别墅。这在当时的建筑行业产生了巨大的反响。而造成这种效应的原因就是“3D打印技术”。利用光固化和不断的纸层折叠等技术快速安全的形成人们所需要的电脑中的模型。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“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。这打印技术称为就称为3D打印技术。原本需要施工工期更长，施工难度更大的，施工手续更加复杂的，施工成本更高的项目在3D打印技术的合理应用，产生了更加科学，更加经济适用的结果。

2.1 3D打印技术在工程建设领域上应用的优势

2.1.1极大的缩短了施工时间

2015年7月17日上午，由3D打印的模块新材料别墅现身西安，建造方在三个小时完成了别墅的搭建。据建造方介绍，这座三个小时建成的精装别墅，只要摆上家具就能拎包入住。在传统的施工建设中，一幢别墅从勘探，设计，采购，施工，试运行等一系列完备的施工过程，至少需要一年的时间。而在运用3D打印技术的情况下，有效的缩短了施工建设时间，在极短的时间内产生了相同的工作效益，提升了工作效率。

2.1.2大幅度的降低了施工所需要的成本

在房地产市场火爆的今天，房价居高不下，所有建筑房屋的材料价格也是让人无可奈何。而3D打印技术的材料，就是利用了人们之前施工建筑的废料。2014年1月，数幢使用3D打印技术建造的建筑亮相苏州工业园区。这批建筑包括一栋面积1100平方米的别墅和一栋6层居民楼。这些建筑的墙体由大型3D打印机层层叠加喷绘而成，而打印使用的“油墨”则由建筑垃圾制成。而降低了施工成本，意味着房价的降低，房地产市场居高不下这一局面的改变，解决了这一社会难题，使住不起房的时代离人们远去。

2.1.3降低了施工难度

传统的施工过程中有许多不可避免的困难，而这些问题对所有的施工人来说都是挑战。而3D打印技术有效的避免了所有施工中的困难，如：天气，夜间施工，地质地形，雨季施工等一系列难题。3D打印技术可以在有限的空间内，足够的材料情况下，不断制造出各种施工所需要的建筑。解决了传统施工带给人们的困难，让人们更加有效率的去解决问题。减小了各种建筑物构筑物一些精细的误差，在3D打印技术的电脑模型中，人们可以做到所有精细数据和器物的准确。

2.1.4全新的建筑方式，适用于各种建筑建设中

不光在房屋施工建设中人们可以使用这一工艺，在道路建设、桥梁架设、海底隧道的建设等所有的建筑建设活动中，都可以使用3D打印技术，在这种新型工艺的帮助下，可以不断的提升建设效率，带给人们全新的居住使用的体验。

3D打印技术必然会在不久的将来应用在人们的建设活动中，在工程建设这一领域产生重大变革。让更多需要它的人为之收益，产生出更多的社会财富，带来重大影响。

2.2 3D打印技术在工程建设领域上应用的挑战

2.2.1材料的限制

虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印，但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外，打印的材料也有诸多限制，而且打印机也无法支持正常生活中所遇到的各种材料。研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展，但除非这些进展达到成熟并有效，否则材料依然会是3D打印的一大障碍。

2.2.2知识产权的忧虑

在过去的几十年里，音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多。3D打印技术也会涉及到这一问题，因为现实中的很多东西都会得到更加广泛的传播。人们可以随意复制任何东西，并且数量不限。如何制定3D打印的法律法规用来保护知识产权，也是我们面临的问题之一，否则就会出现泛滥的现象。

2.2.3人们对这一技术的怀疑和不认可

在工程建设速度提高的情况下，人们不禁会对3D打印技术应用而生的建筑产生怀疑，人们会怀疑它的材料，怀疑它的质量，怀疑它是否禁得起时间的考验等一系列问题。这些问题会影响这一工艺融入工程建设中，带来挑战，而这些问题，需要不断由时间去证明，有成功的房屋去向证明3D打印技术是可以完美融入施工工艺中。

3.3D打印技术在我国工程建设领域上应用的对策建议

随着经济社会发展的转型升级，建筑行业得到了快速发展。建筑施工的质量要想有保证，则必须加强建筑施工技术管理，优化施工技术管理，通过提高安全施工技术，确保在安全施工，降低安全事故的基础上，提高工程施工的质量，改善建筑使用性能。而我国3D打印行业整体上发展不错，设备、材料、软件等核心领域都能够不同程度实现自给，但是在发展过程中也遇到了很多挑战，3D打印技术缺乏了主导的企业发展，稳定的发展模式，还有，目前市场的前景也是不容乐观，核心的技术，器材，软件还需要进口。因此，我国3D打印行业与国外还有不小的差距。所以说，我国3D打印产业化发展还有很长的路走。

第一，大力发展3D打印技术，充分的应用发展，做到重点技术重点突破；

第二，在宏观方面，国家应该给与足够的政策自由，为核心技术的发展做好环境准备，迎接新技术的到来；

第三，在市场方面，做到不断开拓市场，将3D打印技术应用到各个方面，充分发挥3D打印的比较优势，推动3D打印在传统产业的应用；

第四，从事3D打印技术的人才应不断推陈出新，表现出良好的学术氛围。

2015年8月23日，中共中央政治局常委、国务院总理主持国务院专题讲座，讨论加快发展先进制造与3D打印等问题。在不断的发展中，3D打印技术会更加发展，而与工程建设的融合势不可挡。

4.3D打印技术在工程建设领域中的经典案例简介

2014年年初荷兰DUS建筑工作室计划在阿姆斯特丹3D打印一座全尺寸的运河房屋。荷兰建筑师将在现场用一个特制的打印机打印房屋的组成部分，预计该工程将在6个月内完工，该特制的3D打印机高3.5米，位于一个集装箱内。每个建筑部件都讲先以1：20的打印比例打印出来进行检验，再以1：1比例打印。不同于普通工厂打印的具体情况，该建筑设计安装施工团队，计划建成一个施工现场作为一个活动场地，房屋的第一层和外立面用聚丙烯材料打印，然而他们希望最终可以在现场使用可以重复利用的生物塑料或塑料来进行打印。该建筑的每个房屋每个细节的设计都致力于研究特定的主体，也就是在最小成本，最优方案，最少时间，最少工作的前提下来实现依靠3D打印技术来完成房屋设计建筑的每一步。比如用“马铃薯粉”作为材料打印厨房。用建筑废料打印墙面。如果该建筑建成后想移走建筑，也只需要将其拆卸成部分再运到另一个地方拼装。充分表明了3D打印技术在工程方面的方便性，可拆装性等一系列优点。

5.结语

社会的发展离不开科学技术的进步，工程建设技术的未来发展离不开3D打印技术，而3D打印技术会大力推动发展工程建设技术，二者相互联系，相互作用，共同进步。3D打印技术的进步对于房地产市场和整体经济有着重要影响，从点点滴滴，方方面面的去影响和改变人们的生活方式。不久的将来，3D打印技术有可能会代替现有的部分传统施工工艺，成为新兴施工技术要求的重要组成部分，提高效率，节约成本，使建筑工程施工技术上一个新的台阶。我们不得不在现在就时时关注这个新兴科学技术，深入发掘它的潜力，为我们建筑行业所用，让它成为我们建设领域中的一种重要技术手段。

作者简介

3d打印技术与运用篇(5)

【关键词】CAID；3D打印；计算机辅助设计；工业设计

引言

工业设计是在伴随着工业的发展而发展起来的一个行业，迄今为止工业设计已经有了一百多年的发展历史。在工业发展的过程当中，人们对工业产品的需求不断提高，从而促使生产厂家必须要提高产品的外观、构造以及形态，从而促进了工业设计的诞生。工业设计最初的内容就是对单个产品的开发设计，现如今工业设计已经逐渐成为了整体性的服务与产品生命周期当中的系统设计，其内容被不断的丰富与完善，这种设计方式的转变也对人们的日常生活产生了较大的影响。我国的工业设计起步相对较晚，在上个世纪80年代，我国的工业设计才逐渐开始走进人们的生活当中，同时当时的工业设计水平相对较低，工业设计受到艺术设计的影响也相对较大，设计的内容主要是产品的外观方面[1]。随着改革开放的不断深入，我国的经济持续高速发展，到上个世纪90年代左右，经济的发展推动了我国制造业的发展，在这样的背景下，我国的工业产品制造技术不断趋于完善，同时工业产品的生产在社会当中也火热开展起来，同时在这个时期以计算机为代表的信息技术开始走向成熟，因此利用计算机进行工业设计就开始在工业设计领域当中出现，从而出现了计算机辅助工业设计，即CAID，在CAID技术开始在工业设计领域当中广泛运用的同时，3D打印技术也出现了，但是3D打印技术在很长的一段时间内都处于停滞不前的状态当中，直到2010年左右，3D打印技术才取得了突破性的进展，3D打印技术才被运用在实际生产当中，尤其是在工业设计领域当中具有非常广泛的运用，许多设计师通过3D打印技术进行产品的设计，有效的缩短了产品研发的周期，省去了设计过程当中的模型制造与审核的环节，极大的推动了工业设计的发展[2]。

一、CAID简介

计算机辅助工业设计是从计算C辅助设计发展而来的一个新的概念，随着计算机技术的不断发展，许多配套的设计软件也逐渐成熟起来，如CAD与有限元软件等开始出现，从而允许计算机被使用在设计领域当中。而CAID就是计算机辅助设计的英文缩写。从CAID的本质上进行分析，CAID技术是在工业设计与计算机技术的支撑下系统形成的一种全新的技术，是与传统的工业设计存在着极大的差别的设计方法，与传统的工业设计方法相比，CAID在设计方法、 设计过程、 设计质量和设计效率方面都发生了颠覆性的改变，从而为工业设计的发展提供了重要的动力。CAID技术是一种包含了多种不同属性的计算机技术，如虚拟显示技术、模糊技术、人工智能技术、多媒体等，同时不同的技术之间也存在着一定的交叉，由此可见CAID技术是一种综合性的技术[3]。

在工业产品的开发过程当中，往往需要经过多个环节才能使得最终的产品得以实现，首先需要对市场进行必要的调查，了解用户对产品的实际需求，并设定产品的市场定位，再绘制草图与效果图，之后还需要制造出数据模型与实物模型，最终才能进行产品的批量生产。在这个过程当中产品的可视化过程是非常关键的一个部分，只有做好这部分工作才能在产品量产之前对其中所存在的不足支出与错误进行改进，从而促进了产品的完善，在进行可视化工作的过程当中，往往需要CAID技术的支撑，例如在进行产品效果图绘制的过程当中，我们可以利用PS、Coreldraw等计算机辅助设计软件进行二维效果图的绘制，利用3DMax等软件进行三维模型的设计。而在数据模型阶段，CAID也具有非常广泛的运用，例如可以使用一些工程类的软件进行工程模型的制作，如SolidWorks与CATIA。从而为后期的产品生产做出充分的准备。在进行产品设计的整个过程当中使用CAID技术进行设计相比于传统的使用手工效果图与模型制作的方式极大的提高了涉及的效率，同时也使得设计的精确性得以有效的提升。当前阶段在工业设计领域当中使用CAID技术进行工业设计的相关软件已经非常的丰富，尤其是在计算机硬件不断升级的基础上各种软件的性能也得到了极大的提升，并不断的朝着智能化与集中化的方向发展。因此，在未来计算机会完美呈现设计者的设计构想， 不用去花费太多的精力和时间去学习各种软件建模、 渲染技术。这样是技术对设计师的一种解放， 让设计师可以把更多的精力集中到设计创造阶段[4]。

CAID在工业设计当中的应用也不仅仅局限于设计表现方面的运用，我们可以将CAID技术推向工业设计的全过程，例如，在进行工业产品的前期调研过程当中，我们可以利用计算机对相关的调研数据进行充分的分析与论证，从而提高产品市场定位的精确性，在最近几年发展起来的大数据技术就可以充分的使用在该领域当中。还有设计过程中对产品的人机工程学分析， 只要有了数据模型， 我们可以通过计算机辅助设计技术， 用人体数据库对设计进行检验， 提出更合理的人因工程分析数据， 帮助设计师改进设计。这些都是计算机辅助设计技术应该发挥作用的方面[5]。

二、3D打印技术与工业设计

3D打印技术是在上个世纪90年代才出现的一种全新的制造技术，3D打印技术需要以存储在计算机当中的模型数据为基本依据，利用塑料或者粉末状的材料通过逐层打印的方式来将实际的物体制造出来。3D打印技术在问世之后，广受设计人员的欢迎，被广泛的使用在设计模型的制造方面，但是随着3D打印技术的不断发展，3D打印的应用已经不再仅仅局限在设计领域当中，在实际生产当中也具有非常广泛的运用，一些工业零部件已经开始采用3D打印的技术开始生产[6]。

但是总体来说3D打印技术在工业设计领域的应用相对来说还是较多的，在传统的工业设计当中，在O计的最后阶段都需要制作一个模型，用来测试和检验设计的可行性和合理性。一般来说一个模型的制作周期大约为1周左右，模型的成本相对来说也较大，同时通过手工制作的模型在精度方面还存在着较大的问题，如果还需要进行开模的话，模型的价格则会更高，但是如果采用3D打印技术进行模型的制作，只需要通过一台3D打印机与制作材料在几个小时之内就可以将模型制作出来，同时模型的精度还非常高，这就可以使得产品开发的过程被极大的缩短了，同时也可以有效的降低制作成本。当前阶段3D打印机的制造技术已经非常成熟，其成本相对来说也较低，许多企业都会为设计工作配置3D打印机，甚至还有部分企业推出了家用的3D打印机[7]。

3D打印技术的出现对制造业与工业设计带来了革命性的变化，当前阶段3D打印在工业设计与制造方面的应用已经在很大程度上改变了人们的日常生活，例如可以通过3D打印技术进行房子的制造，可以使得一些生活在极端环境下人群的居住环境得以有效的改善，通过3D打印技术还可以进行人体器官的打印，从而避免了大量的器官移植需求得不到满足的现状。

三、CAID与3D打印技术在工业设计方面的结合

CAID技术与3D打印技术本来就是两种相辅相成的技术，3D打印技术必须要以一定的数据模型作为打印的基本依据，而3D打印技术则将虚拟的工业设计转变成了实际的模型，因此，如果实现CAID与3D打印技术在工业设计方面的有效结合，则可以推动工业设计产业的整体发展，同时也会使得这两种技术的实际运用得到一定的推广[8]。

在下文当中，笔者将通过一个自己实际操作的案例分析CAID与3D打印技术在工业设计方面的实际运用。在该案例当中，需要进行一个吉祥物的设计，设计的原稿是由他人进行设计的，因此，在此仅仅讨论数据模型的制作过程与3D打印的实际过程。下图一为通过CAID技术所制作出来的二维效果图，这两个吉祥物分别被明明为花花与桃桃，其人物造型是以花与桃子为原型的，三维模型制作阶段应用了 McNeel公司开发的Rhinoceros 软件和多边形建模插件 T-spline。借助于 T-spline 的自由多边形建模功能， 在数据模型的建构过程当中，首先需要构建花花与桃桃的身体部位，再通过多边形转 NURBS曲面的命令， 转成 Rhinoceros软件中可用来编辑的 NURBS曲面[9]。在完成这些工作之后还需要对人物的身体方面的细节进行充分的修饰，最后才能完善数据模型的构建，数据模型的构成如下图二中所示。在完善数据模型的建构之后，需要将相关的模型数据保存为STL格式，并将相关的数据导出来，在导出数据之后，再将相关的数据信息导入到与3D打印机相连的计算机当中的打印软件。在该案例当中所使用的3D打印机是我国国产的3D打印机，打印机与打印软件如下图三中所示，通过定位、 打印尺寸等的设置后打印机便会执行指令， 开始逐层打印， 直到打印完毕。最后还需要对3D打印所得出的实际模型进行简单的人工处理，最后就可以得到模型。在该案例当中从最开始的数据模型的构建到最后的打印完成耗时一周不到，所得到的模型效果也相对较高[10]。

四、结语

在本文当中，笔者对CAID与3D打印进行了简略的介绍，并以此为基础分析了CAID与3D打印技术在工业设计领域当中的应用，最后通过实例对二者之间的结合进行了分析。我们可以发现，将CAID与3D打印技术结合在一起可以有效的提高工业设计的效率，在提高设计速度的同时，还能提高设计的质量，并有效降低设计成本，应该在实际的使用过程当中大力推广。

参考文献：

[1]吴世嘉，张辉，贾敬敦. 3D打印技术在我国食品加工中的发展前景和建议[J]. 中国农业科技导报，2015，01：1-6.

[2]刘宏伟，翁益平，张云坤，徐南伟，童晶，王彩梅. 计算机辅助设计及电子束熔融快速成型金属3D打印技术制备个性化股骨假体[J]. 中国修复重建外科杂志，2015，09：1088-1091.

[3]徐步光，李丹荣，宁锐剑. 3D打印技术在口腔种植领域的应用及对牙科工业发展的革命性影响[J]. 中国医疗器械信息，2015，08：13-18.

[4]王静，袁荣涛，董苻. 计算机辅助手术系统与3D打印技术在口腔颌面部缺损修复重建中的应用[J]. 国际口腔医学杂志，2016，06：725-728.

[5]张楠，李飞. 3D打印技术的发展与应用对未来产品设计的影响[J]. 机械设计，2013，07：97-99.

[6]张莹. 打印出一个三维世界――谈3D打印的发展和工业设计的关系[J]. 天津美术学院学报，2013，02：86-87.

[7]姚强，王丽平. “万能制造机”背后的思考――知识产权法视野下3D打印技术的风险分析与对策[J]. 科技与法律，2013，02：17-21.

[8]孟庆华，汪国庆，姜的宏，汪培庆. 喷墨打印技术在3D快速成型制造中的应用[J]. 信息记录材料，2013，05：41-51.

3d打印技术与运用篇(6)

关键词：3D技术；艺术铸造；转型升级与跨越发展；数字化制造

近年来，在数码放大制模技术的引领下，3D技术的运用在中国艺术铸造行业得以逐步开展。本文结合2015年7月在南京举办的“3D技术在艺术铸造领域的应用”研讨会介绍了3D打印技术在中国艺术铸造行业的发展状况。

1艺术铸造行业概况

自2008年前后，上海紫顶艺术品有限公司和航天晨光股份有限公司艺术制像公司分别从城市公共雕塑和特大型制像放样入手，开启了艺术铸造行业使用3D技术的时代。3D打印技术开启了中国艺术铸造数字化制作新时代，将冲击传统的制作模式，更加有利于在经济新常态下实现艺术铸造的科技创新和转型升级。艺术铸造行业是跨越文化产业和制造业的边缘行业，是艺术和技术相结合的特殊行业，艺术铸造的很多成形、装饰技术来源于工业技术，工业新技术的引进，极大地推动了艺术铸造行业的快速发展。当今世界的制造业，正面临第四次工业革命的悄然而起，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。中国的制造业正抓住这一重大历史机遇，提出了我国实施制造强国战略第一个十年行动纲领——《中国制造2025》，艺术铸造行业对此也应高度重视，要借《中国制造2025》的东风，引进智能化制造，向艺术铸造强国的目标迈进。2015年7月5-7日，“3D技术在艺术铸造领域的应用”研讨会在南京成功举办，疏理了3D技术在中国艺术铸造行业的应用情况，研讨了3D技术在行业的发展展望。这更有利于3D技术在艺术铸造行业的科学发展。本次研讨会参会单位30余家计40余人，其中中国艺术铸造行业的骨干企业航天晨光股份有限公司艺术制像公司、山西宇达集团、成都市蜀海世星特艺有限公司、江西桐青金属工艺品有限公司、武汉机械工艺研究所、浙江神雕集团、西安天益金属艺术品制造有限公司、安徽佛光工艺美术集团、铜陵新九鼎铜文化产业有限公司等等均参加了研讨会。会议由中国铸造协会艺术铸造分会原秘书长詹绍思主持。

2“3D技术在艺术铸造领域的应用”研讨会

2015年7月5-7日，在“3D技术在艺术铸造领域的应用”研讨会上，詹绍思首先作了开幕致辞。他介绍了3D技术目前在艺术铸造行业的应用情况，提出了3D技术的应用可以贯穿艺术铸造的设计、制模、制造与装饰等整个过程，艺术铸造行业在推广与普及3D技术的应用过程中要进一步加深对3D技术的了解；要加强企业间的交流；要提倡协作与服务，使小企业也能接受专业服务。在企业交流中提倡双向交流，敞开经验、教训，尊重交流双方；开展会下、会后的多方交流，广交朋友；并特别指出：在交流过程中不挖人，使同行间的技术交流得以健康开展。山西宇达集团卫恩科总经理以“三维扫描•3D打印在宇达的应用”为题，介绍了3D打印技术在企业的应用。山西宇达集团三维扫描•3D打印中心成立于2012年初。3D打印中心功能为：进行正向和逆向的3D设计制模；雕塑的放大制模与艺术衍生品的缩小制模；三维扫描实物并进行3D打印推出新产品。卫总指出：三维扫描•3D打印在青铜文化产业的发展中有非常广泛和深远的应用空间，我们现在应用的还只是一些非常少的领域。随着互联网+、文化创意+等概念的不断拓展，宇达拟在创意、设计具有艺术性、创意性异常复杂的创意青铜艺术品，直接利用3D打印技术，并运用真空负压铸造技术挑战手工无法完成的高精创意青铜艺术品。航天晨光股份有限公司艺术制像公司总经理靡朝华谈了他对艺术铸造行业使用3D数字化技术的畅想。晨光已成功地将逆向建模放大技术用于多项大型制像工程，并在83米成吉思汗钣金大像的制作上采用了正向技术：电脑设计、3D放样。目前，晨光正在试验将树脂砂3D打印技术用于铜钟与铜鼎的制作上。砂型的3D打印需要解决的两个问题是效率和成本。糜总认为，通过智能化制造技术，将可消除制造过程中人为的因素。糜总介绍了晨光近年来的发展思路：产学研结合，与东南大学合作。由于在艺术铸造行业找不到更高的交流平台，希望得到工业界的帮助。此外，晨光将坚定不移地发展砂型3D打印的工艺路线。他指出艺术铸造行业将成为高科技的艺术品成形行业，让全世界的文化精品为全人类所享受。铜陵新九鼎铜文化产业有限公司总经理郑东平的发言题目是“数字雕刻机器人项目介绍”。新九鼎现建有高新技术研发中心一个，主要开展铜雕塑及铜艺术品的数字化设计与自动雕刻的研究，即通过三维扫描逆向工程、三维创作、虚拟现实等技术实现高效的开发过程，通过数字雕刻、3D打印、机器人七轴雕刻等技术实现精准的出样过程。新九鼎自2014年初在行业内首先引进了七轴机器人，其灵活的“关节”让作业臂在各个角度收放自如；能够雕刻最大尺寸不超过2m×2m×2.5m的雕塑；丰富的刀头配置使得雕刻精度得到提高，外表光洁度好，利于锻造；能雕刻泡沫、代木、密度板、实木等多种材质，满足多元需求；快速的雕刻速度，可实现雕塑作品的快速出样。郑总指出：雕刻机器人的应用是铜艺术铸造行业加快雕塑作品设计，缩短制作周期的有效途径，是满足社会与市场发展的必然要求。陈小礅来自福建荣信金属艺术制造有限公司，这是一家以荣发（福建）石业集团为母公司的小型艺术铸造公司，车间员工不足10人。荣发石业于2011年成立数控雕刻部门，现已发展成占地3000m2，固定资产500万，且拥有设计中心、数控雕刻中心、加工试验中心等多部门，购置有多部三维扫描设备、10余台套数控雕刻设备、20余名工作人员的高新技术团队。具备3D扫描，设计，制作等一条龙服务。这些3D设备同样应用于铜雕塑的设计、制模。荣信公司已将3D技术成功地运用于泉州清源山老君岩造像、马可波罗、七彩云南、安踏集团奥林匹克公园等项目的铜像制作上。小陈的发言让我们看到，小小的艺术铸造企业借用了3D技术的翅膀将会大大的提高企业的生产能力和影响力。西安天益总经理杨光的发言，则让我们看到了艺铸企业运用3D技术的另一种模式。杨总介绍说：目前公司在3D技术方面采用和专业公司合作的模式。天益公司目前并未购置价格昂贵的设备，但同样将3D技术运用于文物衍生品的开发、雕塑作品的制作和其它产品的开发。在运用3D技术的过程中，杨总感觉到：雕塑艺术家的泥稿原型可以不再翻制了；礼品类泥形制作的时间和精度可以更快、更高了；铸造产品原型在不重新塑形的基础上，大小可以自由放大或缩小了；铸造厂模具保存室可以放口袋了！杨总在发言中有一句话很精辟“：拥有不如应用，最好不如最合适”，给与会者很大的启发。来自“形创•中国”的朱一舟经理为大家介绍3D扫描仪。“形创”的扫描设备曾为艺铸行业的多家企业选用，朱总的介绍帮助大家了解了目前多样化的3D扫描仪。3D扫描仪是企业运用3D技术第一个需要考虑的设备，通过它可以采集物体立体几何点云结构数据，对于保存资料、开发产品是必不可少的3D技术设备，参会的许多企业都感觉到，上3D技术需要先上3D扫描仪。恩德集团旗下仲德实业（上海）有限公司颜昌耀副总经理报告的题目是“5軸加工中心工作原理、类型及其选用；UV数位喷绘机及其产品介绍”。UV喷绘机适用于多种平面材质（包括金属、陶瓷等等）的艺术喷绘，表面肌理的起伏可达1mm，有很强的装饰效果。美唐科技是美国3DSystems公司中国大陆商，同时也是德国MK真空铸造系统在中国的加工服务与设备商。他们与铸造企业有广泛的联系。金天拾总经理是位专业人士，他用讲课的方式为大家做了报告。金总的第一个报告题目是“3D打印及其在艺术铸造的应用”，帮助大家了解了快速成型的各种工艺之间的区别，3D打印技术在砂铸和精铸工艺上的应用。第二个报告是“熔模铸造新技术—德国MKTechnology快速制壳系统介绍”。金总在发言中指出“高科技、低科技，能带来竞争力的是好科技；3D打印是一种制造工艺，有其本身的局限性；选对工艺方法很重要；多种工艺要结合”。2015年7月6日上午，研讨会代表们参观了位于紫金（江宁）科创特区的3D打印研究院。该院由中国3D打印领域的领军人物卢秉恒院士领衔，该研究院的目标是成为中国3D打印技术研发的最强基地和国内3D打印行业的领军单位。航天晨光制像公司也已进驻。3000m2的“3D打印展厅”汇聚了国内外3D打印最新研究成果。这样的参观拓展了大家的视野，看到了“制造业2025”的未来。参观之余，大家还顺便逛了一下毗邻的南京砂之船奥特莱斯艺术商业广场。

3结论

通过“3D技术在艺术铸造领域的应用”研讨会，基本可以明晰3D打印技术在艺术铸造行业的应用情况，同时也可以确定3D打印技术在艺术铸造行业的发展趋势。3D打印技术将引导中国艺术铸造由传统的制造技术模式向数字化制造模式成功迈进。

作者:胡春良 单位:山西夏县宇达集团

参考文献

[1]于彦奇.3D打印技术的最新发展及在铸造中的应用[J].铸造设备与工艺，2014（2）.

3d打印技术与运用篇(7)

3D打印所采用的制造技术和原材料多种多样，从目前的市场应用情况来看，FDM型（熔融层积）3D打印机是市场的主流，这种打印机在2D打印机的基础上加入了Z轴的概念，使用可热熔固态耗材成形完成3D塑形，耗材与整机的售价都较低，但同时也存在耗材热稳定性不足、打印精度不高的缺点。除此之外，SLA型光固化3D打印机通过激光将光敏树脂液体耗材固化，规避了原有的固体耗材热胀冷缩的问题，大幅提升了打印精度，因而成为许多厂商开发的重点之一。而在高端工业级3D打印应用中，近年来SLS金属激光烧结3D打印技术也取得了迅猛的发展。

商业应用仍占主流

以3D打印技术制造产品原型一直都是该技术自发展以来最重要的用途，它能够让使用单位在研发阶段降低或缓和因产品设计、造型和功能等因素所带来的风险，还能支持新的制造流程，缩短产品研发周期。

例如在模具制造业中，Stratasys公司的3D打印解决方案被运用在车载应用供水与供暖系统制造商Whale 公司的加工制造过程中，成功将原型部件注塑模具工具的交付周期缩短了97%左右。 Whale 公司 3D 技术服务部负责人 Jim Sargent 表示，公司现在使用 Objet350 Connex 多材料 3D 打印机，在 24 小时内就能打印出 3D 注塑模具工具，且只需花费制造金属工具成本的一小部分。“过去，我们生产金属工具的交付周期为 4―5周，且生产成本十分高昂；现在，凭借3D 打印机，可以在白天完成工具的设计，夜间进行 3D 打印，次日早晨利用一系列最终产品材料对其进行测试。这一全新的加工方法显著节省了我们的时间和成本。”

利用3D打印技术制造医疗器材是另一个令人振奋的发展方向。以较为成熟的齿科应用为例，3D打印技术运用计算机辅助设计（CAD） 文件数据，为每位患者逐层创建出专用的塑料制品，满足了定制化以及大批量生产这两项要求，并且协助提升了手术的精准度，因此在牙科治疗和美容手术中受到了欢迎。另外，在骨科应用中，3D打印技术同样也能够以优良的单位成本优势实现定制化生产骨科植入物或其它医疗器械的目标。

对于大众消费类市场而言，尽管有关机构表示，由于生产技术和产品价格等因素，3D 打印技术在这一领域中仍需5到10年才能达到成熟期，但一些行业领导企业已经开始积极布局这一市场。在3D Systems公布的2014下半年战略重点中，其中之一就是继续拓展3D打印产品与技术的消费级应用，例如通过与消费领域的领先企业如：好时 （Hershey）、孩之宝（Hasbro）、史泰博（Staples）和美泰（Mattel）等公司联手，进一步推动消费级3D打印市场的容量。

此外，据称，3D Systems于2014年秋天在洛杉矶推出了世界上第一家数字面包店，该面包店有助于促进其开发的糖果ChefJet系列3D打印机的市场推广度。

3D打印机市场格局初显

越来越多的OEM厂家正加入到3D打印机供应商的行列中。Gartner曾预测，2015年全球3D打印机的出货量会成倍增长；而2014年全球市场对3D打印机的支出同比增长 62%，达到6.69亿美元，其中企业支出为5.36亿美元，消费类支出约为1.33亿美元。

尽管市场空间仍然有限，但最近几年3D打印机的销售增长速度有目共睹。

有行业人士指出，一旦市场容量达到100万台的水平，一些资金、技术实力雄厚的大型供应商将在行业中占据更为重要的位置，并主导重新定义该行业的标准和业务模式，而那些小公司则会逐渐退出市场竞争或是被收购。

在顶级3D打印机供应商的名单中，3D Systems和Stratasys公司是两大代表，他们目前的研发重点也是行业的主流趋势之一，那就是如何令3D打印设备的价格能够被更广泛的市场所接受。在过去，主要用于工业应用的3D 打印机的价格至少要在10万美元以上，而如今，3D打印机的目标价位要降至1300美元左右。特别是对于小型公司而言，成功的关键在于能否满足1300 美元范围内的市场需求，以适应大批量生产和销售，或者是否拥有一些专利技术，以求被收购。总之，未来几年里，大多数规模较小的3D打印机公司将遇到严峻的考验。

与此同时，那些领先的3D打印机制造厂商还在不断的发展壮大之中，他们通常采用企业收购行为，进一步刺激业务增长率并引入更先进的技术，以巩固自己在行业中的领导地位。例如，2013年年中，Stratasys收购了桌面型3D打印设备厂商Makerbot；3D Systems并购了金属粉末SLS 3D打印机生产厂商Phenix Systems。2014年4月，Stratasys同意以2.95亿美元收购北美最大的3D打印、模具、注塑建模和快速成型服务提供商Solid Concepts，以及另一家3D打印公司Harvest Technologies。而为了进军医疗行业，2014年3D Systems宣布收购定制化医疗设备和个体化手术治疗公司Medical Modeling、仿真手术设备公司Simbionix等多家企业。

传统2D打印机厂商同样是一股不可忽视的势力，许多商业化3D技术都是由2D打印机厂商所开发的，其中包括佳能、惠普、京瓷、理光和富士施乐等。毫无疑问，这些2D打印机制造商一直都在等待3D市场的成熟和出货量的起飞，目前他们正利用已有的自身品牌积累，积极作好进军3D打印市场的准备。

中国3D打印产业迎来重要“窗口”期

作为全球重要的制造业大国，3D打印技术在中国同样获得了政策面和产业面的高度重视。未来几年是中国3D打印发展的重要 “窗口”期，到2020年3D打印产业有望实行全面产业化。

在桌面级设备方面，2014年8月，珠海西通电子有限公司了国内首款采用SLA光固化技术的3D打印机，打印精度最高可达0.025mm，打印速度可实现每小时15mm，产品定价约为2万元左右，大幅提升了产品的品质和性价比。

此外，在主流的FDM熔融层积打印机市场上，珠海西通电子、杭州先临三维科技股份有限公司、深圳武腾科技有限公司等都是目前本土重要的供应厂商。

在工业级开发上，西安铂力特激光成形技术有限公司以西北工业大学凝固技术国家重点实验室为技术依托，主要从事高性能致密金属零件的激光立体成形制造，以及金属零件的激光修复再制造。