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确切的说，3d打印是一种以金属或者塑料等粘合剂作为打印材料，以数字模型为基础进行逐层打印的一种技术。通过电脑与3d打印机连接起来便可以将绘制的图纸打印出模型的一种手段。如今这一技术在多个领域得到应用，人们用它来制造服装、建筑模型、汽车、巧克力甜品等。 3d打印技术的优点 3d打印与传统的通过模具生产有很大的不同，3d打印最大的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。同时，3d打印还能够打印出一些传统生产技术无法制造出的外型，同时，3d打印技术还能够简化整个生产流程，具有快速有效的特点。 3d打印技术的运用领域 目前，3d打印主要运用于传统制造业、医疗行业、文物保护行业、建筑设计行业和配件饰品行业，而且在这些行业中已经运用的比较广泛，在医疗行业中，3d打印还可以为器官移植患者量身打造所需器官，当然，打印人体器官需要特殊的高分子材料，才能做到不对人体排异！
出品：科普中国
制作：大阪大学张昊监制：中国科学院计算机网络信息中心
近日，媒体报道，研究人员利用水凝胶打印出多孔支架，并将卵泡细胞填充进孔洞中，成功组成人造卵巢。含有生物假体的卵巢，让小鼠成功诞下了健康的幼崽。
不禁令人想问：神奇的3D打印，还有什么是“你”做不到的？
3D打印 不能盲目迷信
不知从何时起，3D打印这个名词开始被媒体铺天盖地的提及。
如今，不知道这个词的年轻人简直是有如上古神兽一般的化石级存在。但是要真的刨根问底的话，恐怕就没有几个人能把3D打印到底是个什么东西说清楚了，甚至从来没见过3D打印机或者3D打印产品的人也绝对是大有人在。可谓是没吃过猪肉，也没见过猪跑，光知道猪咋叫唤。
从形式上来看，3D打印确实比较高大上，机器轰鸣、热火朝天的场面变成了轻点鼠标、纤尘不染，大汗淋漓、脸颊黢黑的工人师傅变成了一切尽在掌握的都市白领，一杯咖啡的功夫，任务完成，so easy！
图1左：某工业用3D打印机，成型材料应为塑料（来源网络）；图1右：以金属作为原材料3D打印成的饰品（来源网络）
那么，3D打印真的像媒体渲染的那么神乎其技吗？
首先明确一点，3D打印绝非21世纪的新生事物。上世纪八十年代相关概念就已提出，商用产品也早已面世了。十多年以前我还是大学一年级的懵懂少年，在金工实习的基地就曾经见过利用3D打印手段成型的产品。那是一个白色的人头雕塑，类似于美术生临摹的石膏像。
只不过，当年3D打印这么洋气的叫法还没有流传开来，我们所用的说法是相对土气的“三维成型”（实际上3D打印是三维成型技术中比较有代表性的一种）。
于是乎，3D打印被媒体热炒的起初，笔者是不屑一顾的。
我的英文名叫xiao shen yang
说白了，3D打印就是一种材料成型（机械制造）技术，跟锻造、铸造、轧制、冲压以及包括车钳洗刨磨在内的机械加工手段一样，都可以把材料加工成具有某种形状的部件。
与传统加工手段相比 3D打印确实独具特色
不过，3D打印又具有诸多独到之处，不然也绝对不会与上述这些一直与人类同成长、共进退的元老级技术相提并论，并在媒体上大出风头了。
比如，用传统的冲压方式生产一个小型的车用零件，“拢共”要分几步呢？
首先得有冲压用的模具，这个模具好比月饼印一样，决定了零件的形状。一般是用专门的模具钢制造，硬度高而且韧性好。模具分为上模和下模，上模安装在压力机上，可以以很高的速度压向下模。要加工的材料好比是做月饼的面团，被这么瞬间一压，就变成了模具的形状，之后用车床除去多余的部分，再进行一些研磨抛光一类的机械加工，零件就完成了。
图2：冲压工艺制成的车用小型零件（来源：名古屋丰田博物馆参观纪念）
那么3D打印制作同样的零件又是个什么套路呢？
首先，在电脑上绘制好零件的设计图，然后将设计数据导入3D打印机，就可以开始制造零件了。以熔融沉积式3D打印机为例，事先准备好的低熔点线材如塑料，石蜡等经由3D打印机的喷嘴加热后喷出。
图3左：某塑料熔融沉积式低端工业用3D打印机，白色线卷即为塑料原料；图3右：该打印机的喷头部位特写，双喷头设计，可同时打印两种不同塑料
在电脑的控制下，喷嘴在空间中由低到高逐层进行描画，最后形成零件，基本无须任何的后处理。
上面这个例子已经把3D打印最为本质的两个特点反映得很清楚了。
首先，3D打印与计算机辅助设计（CAD）以及计算机辅助制造（CAM）密不可分，任何3D打印的零件都要从电脑设计图开始自己的生命历程。假如事先只有图纸，没有电脑可以直接利用的造型数据，也得重新在电脑中建立模型，绘制设计图。
其次，3D打印是一种增材制造技术，也就是说与传统的车床机械加工一类减材制造技术不同，产品是由原料直接在空间中堆砌而成。可以把车床机械加工比作石雕，刀斧锤凿齐上阵，最终的作品比起最初的原石只少不多。另外一方面，3D打印好比泥塑，塑造形象的组成部分不断叠加，最终的作品比起最初的泥胚只多不少。有了这迥异于其他前辈的两大特色，3D打印能在机械制造技术的武林之中自立门户也就不足为奇了。
3D打印为制造业带来的变革
那么，3D打印到底为制造业带来了怎样的变革呢？下面的几个例子可以提供一些参考。
铸造技术，作为有着上千年历史的古老技术，堪称制造业的基石之一。中国先民们在两千年前的商代就已经掌握了大型青铜器的铸造技术，也留下了司母戊大方鼎，四羊方尊等等无价之宝。铸造技术的优点是可以形成复杂的形状，也方便制造空心形态的产品，如发动机机箱等。
图4左：司母戊大方鼎（来源网络）图4中：四羊方尊（来源网络）；图4右：四羊方尊局部，体现出铸造便于形成复杂形状的特点（来源网络）
传统铸造的通常工序是，首先利用容易成型的材料，比如石蜡，木头等，加工出一个与产品有着类似外型的母模。然后，在这个母模的四周覆盖上具有一定粘度的型砂，用机器震实后再取出母模，型砂中就会自然形成母模也就是产品的形状，这样的铸模称为砂型。最后，通过预留的浇注孔把熔融的金属液灌入砂型中，冷却后去掉周围的砂型再进行一定程度的机械加工即可。图4左：司母戊大方鼎（来源网络）图4中：四羊方尊（来源网络）；图4右：四羊方尊局部，体现出铸造便于形成复杂形状的特点（来源网络）
图5：典型的铸件生产过程，木制母模取出后形成浇注空腔（来源网络）
3D打印的出现，首先给铸造行业带来了前所未有的变革。
图6左：传统木制母模（来源网络）图6右：利用3D打印技术制成的塑料母模（来源网络）
传统工艺中的母模不需要再特意去加工了，用3D打印技术可以轻松的调整设计并实时生成母模，极大的节省了制作母模的时间和效率。好比用活字印刷代替了雕版印刷，无需因为一个制版错误就废弃整块板，可以随时方便的进行调整。同时，3D打印生成的母模可以根据具体情况选择不同的材质，对耐久度要求高的场合可以采用金属材料，对成本要求高的场合可以采取树脂材料，无论是哪种情况都不存在传统木模对温度湿度敏感，易变形寿命低的缺陷。甚至制作母模的工序都可以略过，利用3D打印技术能够直接生成铸造砂型，当然这个时候所用的原料就是可以耐高温的陶瓷了。这种3D打印砂型可以最大限度的还原铸件原本的形态，极大的提高了成品的精度和良率。
生物相关的3D打印也是该项技术的亮点应用。
比如文初提到的3D打印人造卵巢。现在，医用钛合金人工骨，人工关节等已经广泛采用了3D打印技术。首先通过CT或者核磁共振等成像技术获知患者身体的精确三维结构，然后将数据利用计算机进行处理并完成个性化设计。之后利用3D打印生成独一无二的专属人工骨，极大的提升了患者的治疗质量。
图7左：利用3D打印技术制成的人工骨（白色部分）（来源网络）；图7右：利用3D打印技术制成的隐形牙套（来源网络）
又如，3D打印在口腔医学，尤其是口腔正畸医学界也呈现星火燎原之势。时下十分流行的隐形牙套，就无法缺少3D打印技术的支持。该技术利用功能强大的行业软件，精确分析患者经过佩戴正畸牙套后牙齿的移动情况，再配合3D打印技术生产出一系列适应于不同阶段的牙套。这样的隐形牙套不影响美观，对牙齿和口腔伤害很小，并且不影响进食，患者只需要遵照电脑计算的结果定期更换牙套即可。
最后的一个例子来自于较为前沿的一项研究。美国西北大学的一个课题组上周在国际顶级期刊上发表了关于3D打印的最新研究成果，他们利用3D打印技术将明胶打印成类似于卵巢组织的结构，然后将从小鼠体内提取出的卵泡和激素生成细胞植入这种明胶骨架，得到3D打印的人工卵巢组织。该人工卵巢在移植入摘除卵巢的小鼠体内后，表现出了功能健全卵巢的特性，可以正常排卵，在小鼠经过多代繁殖后也未见后代异常（图8）。虽然离人工制造组织或者器官这样的人类终极梦想仍然遥远，3D打印还是帮助我们迈出了开拓性的一步。
图8左：将明胶用3D打印技术制成与卵巢组织类似的结构（来源网络）；图8右：人工卵巢排出的卵子繁殖出的小鼠，利用基因编辑技术，处理植入人工卵巢的卵子，繁殖后的小鼠将通体呈现荧光。绿色荧光作为标记，以便于确定小鼠确实繁殖于该人工卵巢（来源网络）
3D打印绝非完美 缺陷不少
3D打印虽然在特定的领域具有独到的应用价值，目前该技术本身仍然存在诸多缺陷。
首先，3D打印可以成型的材料虽然种类日渐广泛，离我们生活较近的消费级3D打印机却只能打印塑料。这是因为无论是陶瓷成型还是金属成型，都需要极高的温度和能耗，适用于上述两种材料的激光加热和电子束加热方式，很难出现在消费级产品上。
此外，一台几千人民币的消费级电子打印机可以给你带来什么呢？笔者个人除了打印一些劣质DIY手办以外基本想不出别的点子来。
拿笔者实验室的一台加热熔融式塑料电子打印机为例，起初购买的目的是为了能制造一些实验中可能用到的小型夹具，治具等等。后来打印了一个电镀用夹具后，发现了一个严重的问题，这个塑料小零件的致密度太低，低到漏水。这是因为3D打印机在工作时都是以层为单位向上堆积，为了实现最经济的堆积，并不是整个空间都会填充上塑料。
图9左：外弱中干，年少体虚的3D打印小兔子；图9右：3D打印的逐层扫描叠层堆积构造，可见致密度相当低
这就好比建筑房屋，想让房顶不塌下来只要有几道承重墙就好了。这个例子从一个侧面说明现阶段的消费级3D打印机在性能上的表现仍然不够出色，成本和价格方面尚存大量下行空间。
在传统的重工业领域，3D打印机虽然已有一定的高光表现，仍然不能作为主流技术看待，大型零件的首选加工方式在很长一段时间内仍然会是以铸造、锻造等为代表的传统技术。
比如，C919大型客机的机翼已经有部分钛合金构件采用了3D打印技术。这固然可喜可贺，不过要说3D打印已经全面进军大型零件制造这一领域，恐怕是言之过早。
首先，即便是最为大型的金属3D打印设备，也只能制造大概一个长沙发那么大的零件。而实际工业生产中的大型零件，却远远超过这一尺寸。比如包裹核电站堆芯的压力容器，就是直径数米，高度几十米的庞然大物，且在几十年的服役期间内，不能有任何的质量隐患，目前为止也只有传统的锻造方式可以加工（图10）。
又如三峡各个机组的水轮机，每片叶轮都高达十几米，因为形状特殊，目前只能采用铸造的方式加以生产，每片叶轮价格达到两百万元。所以，我们在听取媒体关于3D打印的报道时，一定要区分真正的技术进展和商业噱头。比如所谓的3D打印蛋糕，技术上毫无新意，不过是满足公众猎奇心理的营销手段罢了。
图10左：核电站压力容器吊装（来源网络）；图10中：三峡水电站某水轮机转轮出厂仪式（来源网络）；图10右：该水轮机转轮叶片铸造完成后的形态（来源网络）
机械制造技术的江湖上风起云涌，门派众多，各大帮会瓜分天下，目前谁也没有能力鲸吞寰宇，今后也很难有某种技术可以雄霸武林。3D打印作为其中的新生力量，虽有蓬勃奋起之势，却终无改天换日之能。
同时，我们必须要注意到3D打印得以兴盛的时代背景，那就是计算机运算能力的稳步前进和相关软件的功能提升。
3D打印技术诞生以来的30多年里，相关的材料和机电等领域并未发生革命性的重大突破，然而计算机的运算能力却提高到了当年的上千倍，并最终彻底的改变了我们的生活和生产形态，也极大地促成了3D打印技术的大发展。
一言以蔽之，3D打印仅仅是数字化浪潮中的一朵浪花，与其说是英雄造时势，不如说是时势造英雄。
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根据3D科学谷的市场观察，Scalmalloy 已被提议用作民用和军用飞机的增材制造 (AM) 替代铝合金材料，并可以用于增材制造卫星和空间结构。根据3D科学谷的市场研究，Scalmalloy 是一种 Sc 和 Zr 改性的 5xxx 合金。这是开发用于 LPBF 的高强度铝 (Al) 合金的第一个里程碑，凝固过程中初生 Al3(Sc1-xZrx) 核（与 Al 基体相干）的沉淀导致等轴晶粒的局部形成。
本期，3D科学谷以先前调查的结果为基础，揭示 Scalmalloy 的裂纹扩展曲线类似于与广泛用于 汽车 工业和海运船舶的铝合金 AA5754 和 AA6061-T6 相关的裂纹扩展曲线。
3D科学谷
发展中的高强度铝合金
根据吴鑫华院士，高强度3D打印铝合金在航天制造领域的应用尤为重要，主要目标是实现航天器减重以及缩短交付周期，从而降低综合生产成本、提升综合效益。高强度3D打印铝合金可使航天器零件减重20-90%不等，加工周期缩短3-12个月不等。典型应用包括：卫星射频阵列天线支架，耦合震动阻尼器，空间站中多种支架构件如：导轨支架、测控天线支架。
无论是焊接工艺还是选区激光熔化工艺，产生热裂纹的原因大体相似。在这两种情况下，工艺参数都会引起热应力，这是造成裂纹的关键因素。然而通过工艺参数控制难以实现对热应力的控制。要想显著降低热应力，就需要大幅降低温度梯度，而在选区激光熔化工艺中，无法通过工艺参数或环境的改变实现这一目标。在热处理过程中，用于产生强化相的合金元素通常会增加凝固温度范围，在之前的研究中，这一点也是十分不利的。
近年来，材料科学界的研究重点逐渐转向开发适合 LPBF 工艺独特条件的新型高性能合金，合金设计概念通常基于高冷却速率 (105-106 K/s ) 和极高的温度梯度 (G ~ 106 K/m)，这提高了合金的溶解度极限，并促进亚稳态相的形成。不过在3D打印工艺中，高温度梯度通常会引起沿构造方向拉长的柱晶结构，促进热裂纹现象的产生。
控制裂纹
现在已知的Scalmalloy 具有类似于 AA7075-T7351（一种广泛用于传统飞机的铝合金）的机械性能和裂纹扩展曲线。在本文中，3D科学谷将结合市场的科研结果将其裂纹扩展行为与广泛用于航运、 汽车 车身和与化工厂相关的基础设施的铝合金 AA5754 和广泛用于轻型飞机、自行车车架、电机的 AA6061-T6 进行比较。
三种合金的机械性能比较见表 1：
表 1. Scalmalloy 和两种广泛使用的铝合金的屈服应力、极限强度和失效应变的比较。AA5754 的 σy 和 σult 值因回火程序而异。
热处理后的 LPBF基于粉末床的选区激光熔化金属3D打印加工的 Scalmalloy 具有优于 AA5754 和 AA6061-T6 的机械性能。然而，与 AA5754 和 AA6061-T6 相比，与 Scalmalloy 相关的 da/dN 与 ΔK 曲线的裂纹扩展性能如何？
之前已经看到Scalmalloy 中的裂纹扩展类似于 AA7075-T7351 合金中的裂纹扩展。可以看到 AA5754 的长裂纹和“短裂纹”曲线之间的一致性。还看到与 Scalmalloy 、AA5754 和 AA6061-T6 相关的 R = 0.1 曲线之间的相似性。
图 1. Scalmalloy 的 R = 0.1 da/dN 与 ΔK 曲线、短裂纹扩展
图 2. Scalmalloy 的 R = 0.7 da/dN 与 ΔK 曲线
图 2 显示了案例 d) 到 g) 的高 R 比 da/dN 与 ΔK 曲线，其中再次看到与 Scalmalloy 相关的 R = 0.7 曲线与与 AA5754 相关的高 R 比测试之间的相似性和 AA6061-T6。图 1 和 2 还表明，与 AA7050-T7451 相关的小裂纹 R = 0.1 和 0.7 da/dN 与 ΔK 曲线也与 Scalmalloy 中与裂纹扩展相关的相应长裂纹一致。这意味着，与 AA7050-T7451 相关的小裂纹曲线可以看作（大约）是 da/dN 与 ΔK 之间的功率关系的延伸。
图 3 显示，当考虑到不同的疲劳阈值和韧性时，各种 da/dN 与 Δκ 曲线非常相似。图 3 中用于各种 AA5754 和 AA6061-T6 测试的常数值在表 2 中给出。为了帮助将 Scalmalloy 与这些不同的铝合金进行比较，图 3 还包含 Scalmalloy 的趋势线。
裂纹的增长，即决定飞机运行寿命的那些增长最快的裂纹，可以使用方程来估计。研究发现增材制造的 Scalmalloy 的裂纹扩展曲线类似于与公认具有良好疲劳性能的常用铝合金 AA5754 和 AA6061-T6 相关的裂纹扩展曲线。这一发现增强了 Scalmalloy 的潜力，与 AA5754 和 AA6061-T6 相比，它具有卓越的机械性能，可用于制造船舶、轻型飞机和 汽车 的增材制造零件，可制造商用铝合金替代零件和军用飞机零件，以及用于卫星和空间结构的轻质铝部件。
新材料与新工艺
长期以来，在3D打印铝合金材料中，仅少数Al-Si基铸造合金已实现无裂纹加工。焊接性较差的锻造铝合金，由于高的热梯度会促进柱状生长并因此引起热裂纹，因此锻造级铝合金的增材制造应用受到了很大的限制。
根据3D科学谷的市场观察，这一限制正在被打破。2019年以来陆续商业化的高强度铝合金3D打印材料，为原来必须通过锻造来实现的零件加工打开了一扇崭新的大门，结合3D打印所释放的设计自由度，锻造铝合金增材制造技术将在压力容器、液压歧管、托架、高强度结构件领域获得想象力巨大的市场空间。
YSZ+6061铝合金
当前科研领域通过添加一定数量的钇稳定氧化锆（YSZ）可以诱导晶粒细化，改变3D打印6061铝合金材料的微观结构，从而消除热裂纹现象。
减少锻造类铝合金通过增材制造过程加工的产品的裂纹，有两种方法可以进行晶粒细化。第一种方法是在打印过程中控制热应力。第二种方法是通过改变合金成分或在基础粉末中直接添加成核剂来增强异相成核。
锆基纳米颗粒成核剂+7075和6061铝合金
根据3D科学谷的市场观察，还有一种高强度3D打印锻造铝合金材料也采用了添加锆基成核剂的方式实现晶粒细化、消除裂纹。该材料为HRL实验室所开发的3D打印用高强度7A77.60L铝粉，已正式投向市场。HRL实验室选择了锆基纳米颗粒成核剂，并将它们组合到了7075和6061系列铝合金粉末中。成型后的材料无裂纹、等轴（即晶粒在长度、宽度和高度上大致相等），实现了细晶粒微观结构，并与锻造材料具有相当的材料强度，这一3D打印的铝合金材料平均屈服强度高达580 MPa，极限强度超过600 MPa，平均伸长率超过8％。
Al-Mn-Ti-Zr 合金
而在3D科学谷此前的分享中，科研领域还提出了一种专门为 LPBF 工艺开发的低成本、无 Sc 且可广泛使用的 Al-Mn-Ti-Zr 合金。该合金旨在用作 AlSi10Mg 替代品并具有类似的广泛应用窗口。通过利用高凝固速率，非常规大量 Mn（3.7 0.5 wt%）在 α-Al 基体内亚稳态冻结，显着促进固溶硬化（~104 MPa 37% 屈服强度份额）。最终获得的试样的屈服强度为 284 3 MPa，极限抗拉强度为 320 1 MPa，断裂伸长率为 16.9 0.2%。这种新合金具有双峰微观结构，由交替分布的细等轴和粗柱状晶粒区域组成。
参考资料：
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导读
背景
超材料（metamaterial），通常是指通过人工设计结构实现，具有天然材料无法具备的超常物理特性的复合材料。举例来说，超材料可以操控光波、声波、电磁波等，使它们改变通常的性质，这样的效果是普通材料所无法实现的。超材料的奇特性质来源于独特的结构和尺寸。它通常具有以重复图案排列的几何特征，这些微结构的尺寸小于可被检测或影响的能量波长。
典型的超材料包括左手材料、光子晶体、超磁性材料、金属水等，它们时常表现出“超常”的物理特性，例如负磁导率、负介电常数、负折射率等。
如今，超材料已经成为一项非常热门且应用范围极广的前沿技术。超材料的应用领域包括光纤、医疗设备、航空航天、传感器、基础设施监控、智能太阳能管理、雷达罩、雷达天线、声学隐身技术、废热利用、太赫兹、微电子、吸波材料、全息技术等。
3D打印技术，是快速成型技术的一种。它以数字模型文件为基础，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。
然而，3D打印技术的新进展，使得在更小的尺度上创造更多的超材料形状和图案变得可能。
创新
近日，美国塔夫茨大学（Tufts University）的工程师团队开发出一系列3D打印的超材料。这些超材料具有独特的微波或者光学特性，这些特性超越了传统的光学或电子材料所能实现的。
无论是现在还是未来，研究人员们开发出的制造方法都表明，3D打印技术有望拓展几何设计与复合材料的范围，带来具有新颖光学特性的设备。在一个案例中，研究人员们从飞蛾复眼中汲取灵感，创造出一种半球状设备，能以选定波长从任何方向上吸收电磁信号。
这项研究于4月8日发表在由 Springer Nature 出版的《微系统和纳米工程（Microsystems & Nanoengineering）》期刊上。
技术
在这项研究中，塔夫茨大学纳米实验室的研究人员们描述了一种采用3D打印、金属涂覆与蚀刻的混合制造方案，创造出波长处于微波范围、具有复杂几何结构和新颖功能的超材料。
例如，他们创造出微型蘑菇状结构阵列，每一个结构在茎的顶部都具有一个小型图案化的金属谐振器。这种特殊的排列使得处于特定频率的微波被吸收，这取决于所选“蘑菇”的几何形状和它们的间距。这种超材料的使用对于医疗诊断传感器、通信天线、成像探测器等应用都有着重要的价值。
这篇论文作者们开发出的其他设备包括抛物面反射器，它可以选择性地吸收和传输特定的频率。这样的概念通过将反射和过滤功能结合成一体来简化光学设备。
塔夫茨大学工学院电气与计算机工程系教授、纳米实验室领头人、这篇论文的通讯作者 Sameer Sonkusale 表示：“采用超材料合并功能的能力非常有用。我们可以采用这些材料减小光谱仪和其他光学测量设备的尺寸，使得它们能被设计用于便携式的现场研究。”
底层衬底的“3D制造工艺”结合“光学或电子的图案化加工”所形成的产品，被论文作者们称为“嵌入几何光学的超材料（MEGO）”。3D打印技术创造出的其他形状、尺寸和方向的图案可用于MEGO的构思，通过难以用传统制造方法实现的途径，创造吸收、增强、反射或者弯曲各种波。
目前，一系列技术都可用于3D打印。目前的研究利用了立体光刻技术，它聚焦光线，将光固化的树脂聚合成期望的形状。其他的3D打印技术，例如双光子聚合，可提供低至200纳米的打印分辨率，制造出更精细的超材料，这些超材料可检测和操控波长更短的电磁波信号，甚至有望包括可见光。
价值
塔夫茨大学工程学院 Sankusale 实验室的研究生、这篇论文的领导作者 Aydin Sadeqi 表示：“3D打印MEGO的潜力尚未被完全发掘出来。我们对于现有的技术还可以做很多事情，3D打印技术必将释放出巨大的潜力。”
关键字
参考资料
【1】
【2】X. Liu, W.J. Padilla, “Reconfigurable room temperature metamaterial infrared emitter,” Optica, Volume 4, Issue 4, 430-433 (2017). DOI: 10.1364/optica.4.000430
【3】Sadeqi, A., Nejad, H.R., Owyeung, R.E., Sonkusale, S., "Three-dimensional printing of metamaterial embedded geometrical optics," Microsystems & Nanoengineering, (April 8, 2019). DOI: 10.1038/s41378-019-0053-6
个人资料如下：
黄卫东，1956年出生，西北工业大学教授、博士生导师。
国家杰出青年科学基金获得者，教育部长江学者奖励计划特聘教授，凝固技术国家重点实验室主任，国家自然科学基金委员会金属学科评审专家，中国机械工程学会增材制造分会副理事长，国家科技部3D打印专家组首席专家，国家智能制造重大工程项目专家组成员，国家增材制造创新中心副主任，3D打印领域世界首本国际杂志《3D Printing and Additive Manufacturing》编委。
1.教育背景：
1977年考入西北工业大学材料科学与工程系本科。
1989年获西北工业大学工学博士学位。
2.主要贡献：
发表学术论文450余篇，其中SCI收录190余篇，Ei收录240余篇；
出版国防重点专著《激光立体成形》；
培养增材制造领域15位博士和42位硕士，包括金属高性能增材制造的首位中国博士；
获得省部级科技一等奖3项，二等奖3项，三等奖1项；
授权中国发明专利14项，国防发明专利1项，实用新型专利3项。
中国3D科技创新产业联盟副理事长 。任职于中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室(NLPR)、中国-欧洲信息，自动化与应用数学联合实验室(LIAMA)。目前担任多个国际刊物的评审专家和国际程序委员会成员等学术任职，担任过ICCV/ CVPR/ ACCV国际程序委员会委员、程序主席秘书、以及北京市科学技术委员会项目评审专家、国家自然科学基金评审专家、国家科技计划高新领域评审专家。主要研究领域包括3D智能数字化打印、计算机三维视觉、视觉形状感知分析与处理、视频图像处理、计算机交互图形学等。主持和参与国家自然科学基金（两项，其中因取得突出研究进展获首批国家青年科学基金-面上项目连续资助项目）、国家高技术研究计划863项目（四项）、中国博士后科学基金（一等）、北京市自然科学基金、南京市科技领军人才计划等多项国家重大科研课题。在计算机视觉/计算机图形学领域的IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics、IEEE Transactions on IP、IEEE Transactions on CSVT、IEEE Transactions on ITS、ICCV、CVPR等国际权威期刊/会议上发表学术论文30余篇，相关技术申请国际/国家发明专利6项。著有《3D打印：三维智能数字化创造》（3D Printing: Three-Dimensional Creation via Intelligent Digitization）一书。研究成果应用到国产3D影视动漫制作当中，如国产三维动画电影《麋鹿王》中的三维形状渐变，该动画片获得第13 届中国电影华表奖优秀动画片奖、第二十七届中国电影金鸡奖最佳美术片提名奖。作为我国3D智能数字化打印领域的前沿领军人物，受《中国科学报》、《光明日报》 、《中国自动化学会通讯》邀请撰写长篇技术评论并连载在最新版面上，标题分别为：《3D数字化与3D打印：用“虚拟”再造“现实”》、《3D数字化与3D打印：转向“中国智造”的产业机遇》、《智能数字化与3D打印：“中国智造”推动“全球第三次工业革命”》、《3D打印：智能数字化》 。先后主持和参与基于随机回归森林与多源数据融合的高精度三维动态形状获取、流形调和分析的三维形状匹配与检索、立体视觉方法的三维运动捕捉系统研究及其应用、面向复杂非规则多运动对象的大规模全景动态光场采集与再现系统、虚实融合协同工作的集成环境和关键技术的科研工作，相关成果被CCTV新闻联播、中国科技网 、CETV中国教育电视台等报道。 [专著]：* 吴怀宇，《3D打印：三维智能数字化创造》 ，电子工业出版社（全彩印刷），2014.1（第1版）、2015.1（第2版）BOOK：Huai-Yu Wu, 3D Printing: Three-Dimensional Creation via Intelligent Digitization, PHEI Press, 2014.1（First Version）、2015.1 (Second Version)[论文]：* Huai-Yu Wu, Chunhong Pan, Hongbin Zha, Qing Yang, Songde MA. Partwise Cross-Parameterization via Nonregular Convex Hull Domains. IEEE Transactions On Visualization And Computer Graphics (TVCG), Volume: 17 , Issue: 10, 1531-1544, 2011. SCI Indexed* Huai-Yu Wu, Chunhong Pan, Qing Yang, Songde MA. Consistent Correspondence between Arbitrary Manifold Surfaces. IEEE International Conference on Computer Vision (ICCV 2007), Rio de Janeiro, Brazil, October 14-20, 2007.* Huai-Yu Wu, Hongbin Zha. Robust Consistent Correspondence Between 3D Non-Rigid Shapes Based On 'Dual Shape-DNA'. IEEE International Conference on Computer Vision (ICCV 2011), Barcelona, Spain, 6-13 November, 2011.* Huai-Yu Wu, Hongbin Zha, Tao Luo, Xu-Lei Wang, Songde MA. Global and Local Isometry-Invariant Descriptor for 3D Shape Comparison and Partial Matching. IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognitionn (CVPR 2010), pp.438-445, San Francisco, California, June 13-18, 2010.* Huai-Yu Wu, Chunhong Pan, Hongbin Zha, Songde MA. Model Transduction for Triangle Meshes. Journal of Computer Science and Technology (JCST), 25(3): 584-595, May 2010. SCI Indexed* Huai-Yu Wu, Chunhong Pan, Kun Zeng, Qing Yang, Songde MA. An Efficient Skeleton-Free Pose Retargetting Method for Triangular Meshes. Journal of Electronics ,Vol. no. 4, pp. 659-664, 2008. SCI Indexed* Lingfeng Wang, Huai-Yu Wu, Chunhong Pan. Manifold Regularized Local Sparse Representation for Face Recognition. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology (TCSVT), 2014. SCI Indexed* Lingfeng Wang, Huai-Yu Wu, Chunhong Pan. Fast Image Upsampling via the Displacement Field. IEEE Transactions on Image Processing (TIP), 2014. SCI Indexed* Lingfeng Wang, Hongping Yan, Huai-Yu Wu, Chunhong Pan. Forward-Backward Mean-shift for Visual Tracking with Local Background Weighted Histogram. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems (T-ITS), 2013, (accepted). SCI Indexed* Huai-Yu Wu, Chunhong Pan, Qing Yang, Hong-Xia Wang, Songde MA. Model Transduction with Mean-value Shape Representation. Computer Graphics International (CGI 2008), Istanbul, Turkey, 2008.* Huai-Yu Wu, Chunhong Pan, Jia Pan, Qing Yang, Songde MA. A Sketch-based Interactive Framework for Real-time Mesh Segmentation. Computer Graphics International (CGI 2007), Petrópolis, RJ, Brazil, 2007.* Jia Pan, Huai-Yu Wu, Chunhong Pan, Qing Yang. A Novel Scheme for Efficient Cross-parameterization. Computer Graphics International (CGI 2007), Petrópolis, RJ, Brazil, 2007.* LingFeng Wang, Huai-Yu Wu, Chunhong Pan. Adaptive eLBP for Background Subtraction. The Asian Conference on Computer Vision (ACCV 2010), Queenstown, New Zealand, 2010.* LingFeng Wang, Huai-Yu Wu, Chunhong Pan. Mean-shift Object Tracking with a Novel Back-Projection Calculation Method. The Asian Conference on Computer Vision (ACCV 2009), Xi’ an, China, 2009. (Oral: acceptance rate: 5.22%)* Tao Luo, Huai-Yu Wu, Hongbin Zha. Crease Detection on Noisy Meshes via Probabilistic Scale Selection. The Asian Conference on Computer Vision (ACCV 2009), Xi’ an, China, 2009. (Poster: acceptance rate: 25.22%)* Huai-Yu Wu, LingFeng Wang, Tao Luo, Hongbin Zha. 3D Shape Consistent Correspondence by Using Laplace-Beltrami Spectral Embeddings. ACM SIGGRAPH VRCAI'2009 (The 8th ACM SIGGRAPH International Conference on Virtual-Reality Continuum and Its Applications in Industry), ACM Press, Yokohama, Japan, 14-15 Dec, 2009.* Huai-Yu Wu, Tao Luo, LingFeng Wang, Xu-Lei Wang, Hongbin Zha. 3D Shape Retrieval by Using Manifold Harmonics Analysis with an Augmentedly Local Feature Representation. ACM SIGGRAPH VRCAI'2009 (The 8th ACM SIGGRAPH International Conference on Virtual-Reality Continuum and Its Applications in Industry), ACM Press, Yokohama, Japan, 14-15 Dec, 2009.* Huai-Yu Wu, Chunhong Pan, Qing Yang, Jia Pan, Songde Ma. Mean-value Laplacian Coordinates for Triangular Meshes. IEEE International Conference on Computer Graphics, Imaging and Visualization (CGIV 2006), Sydney, Australia, pp.* Huai-Yu Wu, Qing Yang, Chunhong Pan. An Efficient Skeleton-Free Mesh Deformation Method with Motion Capture Data. IEE International Conference on Visual Information Engineering (VIE 2006), Bangalore, India, pp.465–469, 2006.* Kun Zeng, Liang Lin, Huai-Yu Wu, Chunhong Pan, Qing Yang. Image Sketching Using Low-, Mid-level Vision Cues. Journal of Computational Information Systems, 2008.* Lingfeng Wang, Huai-Yu Wu, Chunhong Pan. Region-based Image Segmentation with Local Signed Difference Energy. Pattern Recognition Letters (PRL), 2013 (accepted). SCI Indexed* Hong-Xia Wang, Chunhong Pan, Haifeng Gong, Huai-Yu Wu. Facial Image Composition Based on Active Appearance Model. IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP 2008), 2008.* 吴怀宇. 3D智能数字化与3D打印：“中国智造”的新机遇. 《光明日报》,2013* 吴怀宇. 3D数字化与3D打印： 用“虚拟”再造“现实”. 《中国科学报》技术评论专栏，第5777期，2013-4-10* 吴怀宇. 3D数字化与3D打印：转向“中国智造”的产业机遇. 《中国科学报》技术评论专栏，第5782期，2013-4-17* 吴怀宇.智能数字化与3D打印：“中国智造”推动“全球第三次工业革命”.《中国自动化学会通讯》,2013 * 吴怀宇，潘春洪，陈艳琴，赵两可. 基于增量主成分分析的特征与模型互匹配人脸跟踪方法. 国际PCT发明专利: PCT/CN2013/078331, 2013.* 吴怀宇，潘春洪，王舒旸、沙金正. 一种基于单摄像头与运动捕捉数据的人脸表情编辑方法. 国际PCT发明专利: PCT/CN2013, 2013.* 吴怀宇、潘春洪、王莹、李成华、汪凌峰. 基于点对应的3D形状数据库分析与局部检索技术. 国家发明专利: IB147192, 2015.* 吴怀宇、潘春洪、郑荟. 一种基于超体素图割的视频显著物体分割方法. 国家发明专利: IB147153, 2014.* 吴怀宇，潘春洪，杨青，马颂德. 一种直接传递三维模型姿态的方法. 国家发明专利: 200610078215.0, 2006.* 潘春洪、王红侠、吴怀宇. 一种人脸图像自动合成方法. 国家发明专利: 2008102467465, 2008. * Principal Investigator, National Natural Science Foundation of China (NSFC): High-Quality 3D Dynamic Shape Capture Based on Random Regression Forests and Multi-Data Fusion,2013.01 - 2016.12* Principal Investigator, National Natural Science Foundation of China (NSFC): A Study of 3D Shape Match and Retrieval based on Manifold Harmonics Analysis, 2010.01 - 2012.12* Principal Investigator, China Postdoctoral Science Foundation (The First Class): Digital Geometry Processing for 3D Scanned Data based on the Laplace-Beltrami Eigenfunctions, 2008-2010* Principal Investigator, Beijing Natural Science Foundation: A Key Study on 3D Media Shape Retrieval, 2013.01 - 2015.06* Main Investigator, National High Technology Program (China's 863 program): Large-scale panoramic dynamic light field collecting and relighting system for complex and irregular multiple moving objects, 2009.1-2010.12* Main Investigator, National High Technology Program (China's 863 program): Individualized Transformation and Reuse Technology on Cartoon Material Library, 2005-2006* Main Investigator, National High Technology Program (China's 863 program): The Integrated Environment and Key Technology based on Virtual and Real Fusion Cooperation, 2009.1-2010.12* Main Investigator, National High Technology Program (China's 863 program): The research and applications of 3D Motion Capture System based on stereo vision methods, 2004.10-2005.10────────────────────────────────────────────────────────
sci具体指如下六种期刊：一、正刊、二、特刊三、增刊、四、会议集、五、新闻、六、编语。
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3D快速打印技术在近年来得到了快速发展，应用领域也在不断的增加。下面是我为大家精心推荐的快速成型3d打印技术论文，希望能对大家有所帮助。快速成型3d打印技术论文篇一：《试论3D打印技术》 摘 要：3D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3D打印的原理及应用现状进行了分析，对3D打印在教学领域的应用模式进行了探讨。 关键词：3D打印;应用现状;教学领域 1 引言 3D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3D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，3D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3D打印的原理、优势、应用现状的基础上，重点探讨3D打印在教育领域的角色及应用模式。 2 3D打印概述 2.1 3D打印原理 3D打印(3D printing，又称三维打印)，是利用设计好的3D模型，通过3D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3D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3D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3D模型，有些应用程序甚至可以使用普通的数码照片来制作3D模型，比如123D Catch[3]。 2.2 3D打印的优势 与传统制造技术相比，3D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，3D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。 2.3 3D打印的应用现状 近年来，3D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3D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，3D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3D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3D打印成为可能。3D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，3D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。3D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。3D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。 3 3D打印在教学领域的应用 3D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3D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。 3.1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3D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3D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。 3.2 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3D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3D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3D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3D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。 3.3 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3D打印设备，创业指导老师可以指导学生创办创意设计3D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3D打印服务。通过3D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。 3.4 图书馆应用 图书馆引入3D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3D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3D打印服务，高校中的上海交通大学图书馆也开展3D打印服务，并且通过举办3D打印设计大赛积极推广此项服务，通过比赛普及3D打印知识，让同学们了解3D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3D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3D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 3D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. 3D打印技术的发展现状及其 商业模式 研究[J]. 新闻传播， 2016(2)： 51-53. [2] 李青，王青. 3D打印―一种新兴的学习技术[J]. 远程教育杂志2013(4)：29-35. 快速成型3d打印技术论文篇二：《浅议3D打印成型技术对模具制造技术的冲击》 摘 要：近年来，3D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3D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3D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3D打印成型技术对模具制造技术的冲击。 关键词：3D打印;模具制造;冲击 1 概述 3D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。3D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 3D打印制造模具的优点 3D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3D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 3D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，3D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3D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。3D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。 2.3 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。3D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3D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。 3 3D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3D打印技术，可以把产品先开发出来，直接打印。使用3D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3D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。 3D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 3D打印成型技术短期内无法替代传统模具制造技术 3D打印诞生近三十年了，但产业化远未形成。虽然3D打印名气很大，但到今天还处于科普阶段。3D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3D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3D打印无论是颠覆或者融入，门槛都特别高。 4.2 目前3D打印不适合批量生产 3D打印目前并不适合批量生产，例如3D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3D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。 4.3 3D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3D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3D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 3D打印技术的速度、效率、质量还有待提高 3D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。3D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3D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。 3D打印技术和传统制造技术都存在优势和劣势，目前3D打印技术还不能替代传统制造技术。从长远来看，随着3D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，3D技术对模具行业的影响将不容小觑。 参考文献 [1]刘斌.关于3D打印技术中的几个问题与思考[J].模具工程，2015. [2]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. [3]陈兴龙.3D打印技术在模具行业中的应用研究[J].机械工程师，2016. [4]__君.3D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.3D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3d打印技术论文篇三：《试谈3D打印技术及其应用发展》 【摘要】本文通过分析3D打印机的原理， 总结 了几种典型的3D打印技术，分析其市场应用和发展方向，得出3D打印技术的发展会引领第三次工业革命的发展。 【关键词】3D;打印机;3D打印技术 1.前言 近来，三维(3D)打印技术[1]在发达国家兴起，前不久在网上流传的3D打印手枪，引来许多网友围观。3D打印现在已不再只是概念产物，全球已有不少公司推出了个人3D打印机，它已在平常生活中开始普及。2012年4月，英国《经济学人》刊文认为，3D打印技术将与其他数字化生产模式一起，推动第三次工业革命的实现。传统制造技术是“减材制造技术”，3D打印则是“增材制造技术”，它具有制造成本低、生产周期短等明显优势。 2.3D打印机的原理及技术 2.1 3D打印机 3D打印机是近年来在民用市场出现的一个新词。在专业领域有另一个名称叫“快速成形技术”[2]。快速成形技术诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种全新制造技术。它集分层制造技术、机械工程、数控技术、CAD、激光技术、逆向工程技术、材料科学于一体，可以直接、快速、自动、精确地将设计电子模型转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种低成本而高效的实现手段。快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。 不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是基本原理一样，那就是“分层制造，逐层叠加”[3]，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台“立体打印机”，因此得名。 2.2 3D打印机的原理 3D打印机根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。 每个截面数据相当于医学上的一张CT像片;整个制造过程就像一个“积分”的过程。 整个过程是在电脑的控制下，由3D打印系统自动完成的。不同公司3D打印使用的成形材料不同，系统的工作原理也有所区别，但其基本原理都是一样的，那就是“分层制造、逐层叠加”。这种工艺可以形象地叫做“增长法”。 2.3 3D打印技术 2.3.1 SLA技术 光固化成型法(SLA)是用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。SLA是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料。其工艺过程是，首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动;激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面;然后升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。 SLA技术主要用于制造多种模具、模型等;还可以在原料中通过加入 其它 成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快，精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。 2.3.2 SLS技术 选择性激光烧结技术(SLS)是采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成型的固化层，层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。 整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成，工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。最后，将未烧结的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。对于金属粉末激光烧结，在烧结之前，整个工作台被加热至一定温度，可减少成型中的热变形，并利于层与层之间的结合。 与其它3D打印机技术相比，SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。目前，可成功进行SLS成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统，所以SLS的应用广泛。 2.3.3 PDM技术 熔积成型(FDM)法，该 方法 使用丝状材料(石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝)为原料，利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度(约比熔点高1℃)，在计算机的控制下，喷头作x-y平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一层截面，一层成形后，喷头上移一层高度，进行下一层涂覆，这样逐层堆积形成三维工件。 该技术污染小，材料可以回收，用于中、小型工件的成形。成形材料：固体丝状工程塑料;制件性能相当于工程塑料或蜡模;主要用于塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。 2.3.4 LOM技术 分层实体制造法(LOM)，又称层叠法成形，它以片材(如纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料，其成形原理如图所示，激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后再进行切割，这样一层层地切割、粘合，最终成为三维工件。LOM常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等，此方法除了可以制造模具、模型外，还可以直接制造结构件或功能件。 LOM技术的优点是工作可靠，模型支撑性好，成本低，效率高。缺点是前、后处理费时费力，且不能制造中空结构件。成形材料主要是涂敷有热敏胶的纤维纸;制件性能相当于高级木材;主要用途是快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。 3.3D打印技术的市场应用及发展方向 3.1 建筑设计领域 建筑模型的传统制作方式，渐渐无法满足高端设计项目的要求。全数字还原不失真的立体展示和风洞及相关测试的标准，现如今众多设计机构的大型设施或场馆都利用3D打印技术先期构建精确建筑模型来进行效果展示与相关测试[4]，3D打印技术所发挥的优势和无可比拟的逼真效果为设计师所认同。 3.2 磨具制造领域 玩具制作等传统的模具制造领域[5]，往往模具生产时间长，成本高。将3D打印技术与传统的模具制造技术相结合，可以大大缩短模具的开发周期，提高生产率，是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。3D打印技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种，直接制模是指采用3D打印技术直接堆积制造出模具，间接制模是先制出快速成型零件，再由零件复制得到所需要的模具。 3.3 医学领域 在医学领域的应用近几年来，人们对3D打印技术在医学领域的应用研究较多。以医学影像数据为基础，利用3D打印技术制作人体器官模型，对外科手术有极大的应用价值，近年来许多医院推出3D打印胎儿服务。 3.4 航空航天领域 在航空航天领域中，空气动力学地面模拟实验(即风洞实验)是设计性能先进的天地往返系统(即航天飞机)所必不可少的重要环节。该实验中所用的模型形状复杂、精度要求高、又具有流线型特性，采用3D打印技术，根据CAD模型，由3D打印设备自动完成实体模型，能够很好的保证模型质量。 3.5 家电和食品领域 3D打印技术在国内的家电行业上得到了很大程度的普及与应用，使许多家电企业走在了国内前列。美的、华宝、小天鹅、海尔等都先后采用3D打印技术来开发新产品，收到了很好的效果。 3D打印在食品领域也有成功的应用。做成的鲜肉特别有弹性，而且烹饪后肉质松散有嚼头，丝毫不逊于真正的肉，就连肉里的微细血管都能打印出来。人们吃到“3D肉”的日子不会太远，因为美国泰尔基金会近日已投资成立了“鲜肉3D打印技术公司”，希望能够为大众提供安全放心的猪肉产品。这种利用糖、蛋白质、脂肪、肌肉细胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉类相似的口感和纹理，就连肉里的微细血管都能打印出来。 4.总结 3D打印是产业界自主创新的过程，政府主要负责引导方向，要让民营企业有充分的自主发展空间，同时对一些敏感行业或者产品要加强监管。3D打印技术市场潜力巨大，势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。这些突破将使工厂彻底告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具，改由更加灵巧的电脑软件主宰，这便是第三次工业革命的到来的标志[6]。在这种势头下，传统的制造业将逐渐失去竞争力。 参考文献 [1]古丽萍.蓄势待发的3D打印机及其发展[J].北京：数码印刷，2011(10)：64-67. [2]丁军涛.快速成形技术在企业实际生产中的应用[J].陕西：科技探索，2012(8). [3]郑利文.Objet Geometries公司推出多种复合材料3D打印机[J].北京：模具工业，2008(2)：73. [4]梁晨光.3D打印技术纵览“印”出来的真实世界[J].北京：微型计算机，2008(6)：106-109. [5]乔益民，王家民.3D打印技术在包装容器成型中的应用[J].重庆：包装工程，2012(11)：68-72. [6]丁博强.3D打印推动第三次工业革命[J].上海：创意产业，2013(2). 猜你喜欢： 1. 3d打印技术论文3000字 2. 3d打印成型技术论文 3. 3d打印技术论文引言 4. 3d打印技术论文 5. 3d打印技术论文结论
现如今，3D打印机是民用市场出现的一个新词，在专业领域有另一个名称叫“快速成形技术”。我整理了3d打印技术2500字论文，希望能对大家有所帮助! 3d打印技术2500字论文篇一：《试谈3D打印技术及其应用发展》 【摘要】本文通过分析3D打印机的原理， 总结 了几种典型的3D打印技术，分析其市场应用和发展方向，得出3D打印技术的发展会引领第三次工业革命的发展。 【关键词】3D;打印机;3D打印技术 1.前言 近来，三维(3D)打印技术[1]在发达国家兴起，前不久在网上流传的3D打印手枪，引来许多网友围观。3D打印现在已不再只是概念产物，全球已有不少公司推出了个人3D打印机，它已在平常生活中开始普及。2012年4月，英国《经济学人》刊文认为，3D打印技术将与其他数字化生产模式一起，推动第三次工业革命的实现。传统制造技术是“减材制造技术”，3D打印则是“增材制造技术”，它具有制造成本低、生产周期短等明显优势。 2.3D打印机的原理及技术 2.1 3D打印机 3D打印机是近年来在民用市场出现的一个新词。在专业领域有另一个名称叫“快速成形技术”[2]。快速成形技术诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种全新制造技术。它集分层制造技术、机械工程、数控技术、CAD、激光技术、逆向工程技术、材料科学于一体，可以直接、快速、自动、精确地将设计电子模型转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种低成本而高效的实现手段。快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。 不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是基本原理一样，那就是“分层制造，逐层叠加”[3]，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台“立体打印机”，因此得名。 2.2 3D打印机的原理 3D打印机根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。 每个截面数据相当于医学上的一张CT像片;整个制造过程就像一个“积分”的过程。 整个过程是在电脑的控制下，由3D打印系统自动完成的。不同公司3D打印使用的成形材料不同，系统的工作原理也有所区别，但其基本原理都是一样的，那就是“分层制造、逐层叠加”。这种工艺可以形象地叫做“增长法”。 2.3 3D打印技术 2.3.1 SLA技术 光固化成型法(SLA)是用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。SLA是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料。其工艺过程是，首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动;激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面;然后升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。 SLA技术主要用于制造多种模具、模型等;还可以在原料中通过加入 其它 成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快，精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。 2.3.2 SLS技术 选择性激光烧结技术(SLS)是采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成型的固化层，层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。 整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成，工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。最后，将未烧结的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。对于金属粉末激光烧结，在烧结之前，整个工作台被加热至一定温度，可减少成型中的热变形，并利于层与层之间的结合。 与其它3D打印机技术相比，SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。目前，可成功进行SLS成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统，所以SLS的应用广泛。 2.3.3 PDM技术 熔积成型(FDM)法，该 方法 使用丝状材料(石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝)为原料，利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度(约比熔点高1℃)，在计算机的控制下，喷头作x-y平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一层截面，一层成形后，喷头上移一层高度，进行下一层涂覆，这样逐层堆积形成三维工件。 该技术污染小，材料可以回收，用于中、小型工件的成形。成形材料：固体丝状工程塑料;制件性能相当于工程塑料或蜡模;主要用于塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。 2.3.4 LOM技术 分层实体制造法(LOM)，又称层叠法成形，它以片材(如纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料，其成形原理如图所示，激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后再进行切割，这样一层层地切割、粘合，最终成为三维工件。LOM常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等，此方法除了可以制造模具、模型外，还可以直接制造结构件或功能件。 LOM技术的优点是工作可靠，模型支撑性好，成本低，效率高。缺点是前、后处理费时费力，且不能制造中空结构件。成形材料主要是涂敷有热敏胶的纤维纸;制件性能相当于高级木材;主要用途是快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。 3.3D打印技术的市场应用及发展方向 3.1 建筑设计领域 建筑模型的传统制作方式，渐渐无法满足高端设计项目的要求。全数字还原不失真的立体展示和风洞及相关测试的标准，现如今众多设计机构的大型设施或场馆都利用3D打印技术先期构建精确建筑模型来进行效果展示与相关测试[4]，3D打印技术所发挥的优势和无可比拟的逼真效果为设计师所认同。 3.2 磨具制造领域 玩具制作等传统的模具制造领域[5]，往往模具生产时间长，成本高。将3D打印技术与传统的模具制造技术相结合，可以大大缩短模具的开发周期，提高生产率，是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。3D打印技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种，直接制模是指采用3D打印技术直接堆积制造出模具，间接制模是先制出快速成型零件，再由零件复制得到所需要的模具。 3.3 医学领域 在医学领域的应用近几年来，人们对3D打印技术在医学领域的应用研究较多。以医学影像数据为基础，利用3D打印技术制作人体器官模型，对外科手术有极大的应用价值，近年来许多医院推出3D打印胎儿服务。 3.4 航空航天领域 在航空航天领域中，空气动力学地面模拟实验(即风洞实验)是设计性能先进的天地往返系统(即航天飞机)所必不可少的重要环节。该实验中所用的模型形状复杂、精度要求高、又具有流线型特性，采用3D打印技术，根据CAD模型，由3D打印设备自动完成实体模型，能够很好的保证模型质量。 3.5 家电和食品领域 3D打印技术在国内的家电行业上得到了很大程度的普及与应用，使许多家电企业走在了国内前列。美的、华宝、小天鹅、海尔等都先后采用3D打印技术来开发新产品，收到了很好的效果。 3D打印在食品领域也有成功的应用。做成的鲜肉特别有弹性，而且烹饪后肉质松散有嚼头，丝毫不逊于真正的肉，就连肉里的微细血管都能打印出来。人们吃到“3D肉”的日子不会太远，因为美国泰尔基金会近日已投资成立了“鲜肉3D打印技术公司”，希望能够为大众提供安全放心的猪肉产品。这种利用糖、蛋白质、脂肪、肌肉细胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉类相似的口感和纹理，就连肉里的微细血管都能打印出来。 4.总结 3D打印是产业界自主创新的过程，政府主要负责引导方向，要让民营企业有充分的自主发展空间，同时对一些敏感行业或者产品要加强监管。3D打印技术市场潜力巨大，势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。这些突破将使工厂彻底告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具，改由更加灵巧的电脑软件主宰，这便是第三次工业革命的到来的标志[6]。在这种势头下，传统的制造业将逐渐失去竞争力。 参考文献 [1]古丽萍.蓄势待发的3D打印机及其发展[J].北京：数码印刷，2011(10)：64-67. [2]丁军涛.快速成形技术在企业实际生产中的应用[J].陕西：科技探索，2012(8). [3]郑利文.Objet Geometries公司推出多种复合材料3D打印机[J].北京：模具工业，2008(2)：73. [4]梁晨光.3D打印技术纵览“印”出来的真实世界[J].北京：微型计算机，2008(6)：106-109. [5]乔益民，王家民.3D打印技术在包装容器成型中的应用[J].重庆：包装工程，2012(11)：68-72. [6]丁博强.3D打印推动第三次工业革命[J].上海：创意产业，2013(2). 3d打印技术2500字论文篇二：《浅谈3D打印的误差分析》 【摘 要】本文从理论上介绍3D打印的基本原理，并系统的分析了成型的前期数据处理、成型加工过程和后处理三个阶段各因素对成型精度的影响。同时，提出了改进成型制件精度的 措施 和方法，对快速成型技术的发展有一定的指导意义。 【关键词】快速成型;成型精度;工艺参数 0.引言 3D打印与传统的制造业去除材料加工技术不同，其遵循的是加法原则。首先设计出所需零件的三维模型，然后根据工艺要求，按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散(习惯称为分层)，把原来的三维CAD模型变成一系列的层片;再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，自动生成数控代码;最后由成形系统成形一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体。 目前基于分层制造原理，将三维造型转化为二维轮廓信息叠加造型的快速加工方法，其成型制件的精度与很多因素有关。 1.前期数据处理误差 在成型制件建模完成之后，需要将其进行数据方面的转换，目前被应用最多的就是STL格式文件，主要是用小三角面片来近似的逼近任意曲面模型或实体模型，能够较好的简化CAD模型的数据格式，同时在之后的分层处理时，也能够较好的获取每层截面轮廓上的相对于模型实体上的点。 1.1 STL格式化引起的误差 STL格式文件的实质就是用许多细小的空间三角形面来逼近还原CAD实体模型，其主要的优势就在于表达清晰，文件中只包括相互衔接的小三角形面片的节点坐标和其外法向量。用来近似逼近的三角形数量将直接影响着实体的表面精度，数量越多，则精度越高，但是三角形数量太多即过高的精度要求，会造成文件内存过大，增加数据处理时间。所以应在精度范围内选择合理的离散三角形数量。当用建模软件输出STL格式文件时都需要确定精度，也就是模拟原模型的最大允许误差。当表面为平面时将不会产生误差，如果表面为曲面时，误差则将不可避免的存在。 目前，为了得到准确的实体截面轮廓线，应用较多的就是采用CAD直接切片法，该方法可以从根本上消除由STL格式而造成的截面轮廓误差，同时也能够有效的消除格式转换造成的精度误差。 1.2模型分层对成型精度的影响 对模型进行分层处理的过程中会产生一定的误差，这种误差属于原理性误差。分层处理是在STL格式转换之后，通过预先设定好成型的方向，设定好分层的厚度，就可以对模型进行分层切片处理了。分层后会得到一组垂直于成型方向的彼此平行的平面，这些平面将STL格式文件截成等层厚的截面，截面与模型表面的交线即形成了该截面的轮廓信息，此信息可作为成型扫描过程中的数据。因为每层之间有一定的距离，由于其破坏了模型表面的连续性，这样就可能丢失一部分的轮廓信息，造成模型的尺寸误差和表面精度。 2.成型加工误差 设备自身也存在着一定的误差，它造成的是成型件的原始误差。设备自身误差的改善应该从其系统的设计和制造过程中入手，提高成型设备的硬件系统，以便改进成型件精度。 2.1工作台Z方向上的运动误差 它主要在丝杠的控制下，通过上下移动完成最终的成型加工。所以工作台的运动误差将直接影响着成型件的层厚精度，从而导致成型件的Z向尺寸误差。同时，工作台的运动直线度误差也会造成成型件的位置、形状误差和较差的粗糙度。 2.2 X、Y方向同步带变形误差 X、Y扫描系统：步进电机控制并驱动同步齿形带，然后带动打印头进行每层的扫描运动，是一个二维的运动过程。在定位或者使用时间较长以后，同步齿形带可能会产生一定情况的变形，会严重影响扫描系统的定位精度，所以为了解决这个问题常采用位置补偿。 2.3 X-Y方向定位误差 成型机运动控制系统采用的是步进电机开环控制系统，电机自身和其各个结构都会对系统动态性能造成一定的影响。X、Y扫描系统在往复的扫描过程中存在着一定的惯性，使扫描镜头的扫描尺寸其实大于成型件的设计尺寸，造成尺寸误差，同时，由于扫描系统在扫描过程中是一个加减速的过程，边缘扫描速度会小于中间扫描速度，这样就会导致成型件边缘的固化程度高于中间部分，固化不均匀。 扫描机构在成型过程中，总是在进行连续的往复填充运动。驱动扫描机构的电机自身存在着一个固有频率，扫描不同线长的时候会出现各种频率，所以当整个机构发生谐振时，会给扫描机构带来很大的振动，严重影响成型的精度。 2.4挤料速度与扫描速度误差 在保证有足够加热功率和相同扫描速度的前提下，若挤料速度过高，在工件的表面及侧面就会出现材料溢出现象，导致表面粗糙，支撑结构与工件不易分离;若挤料速度过低，在扫描轨迹上就会出现材料缺失现象。因此，适当降低挤料速度，能提高工件的表面品质，轮廓线更清晰，支撑结构与工件易于分离。 综上所述，通过优化工艺参数可以有效地提高成型件的精度和质量。 3.后处理产生的误差 成型完成之后，需要将成型件取下并去除支撑，对于固化不完全的成型件，还需要进行二次固化。固化完成后还需对其进行抛光、打磨和表面处理等工序，将这些称之为后处理。后处理对成型精度的影响可分为下列三种： (1)支撑去除时，因为人为等因素有可能会刮伤成型表面或其精细的结构，严重影响成型质量。为了避免这点，在支撑设计时应该选择合理的支撑结构，既能起到支撑作用又方便去除，在允许范围内少设支撑，节省后处理时间。 (2)成型后，由于工艺和本身结构问题，零件的内部还会存在一定的残余应力，并且在外部条件如温度、湿度等环境的变化下，成型件会产生一定的翘曲变形，造成误差。应该设法减小成型过程中的残余应力，以提高零件的成型精度。 (3)成型后的零件在尺寸和粗糙度方面可能还不能完全满足用户的需求，例如表面存在阶梯纹、强度不够，尺寸不精确等，所以要对成型件进行进一步的打磨、修补、抛光和喷丸等处理。如果处理不好，可能会对成型件的尺寸和表面质量等造成破坏，产生后处理误差。 综上所述，通过减小分层厚度可以通过自适应的分层方法能很好的提高成型件的表面精度，降低因分层数量较多而引起的效率降低问题，或者通过优化成型加工方向的办法来提高成型件表面质量。其中优化成型加工方向在工艺上有一定的难度，对于成型加工方向的优化，不仅要考虑精度的因素，也要着重考虑成型效率和支撑设计等方面因素。 4.结论 自由成形件的精度是指加工后的成形件与原三维CAD模型之间的误差，主要有尺寸误差，形状误差和表面误差。因为自由成形的全过程包括前处理、自由成形和后处理三个阶段，所以每个阶段都可能存在影响成形件精度的因素。然而，成型件的精度不只与成型机本身精度有关，还与自由成形全过程中的其他因素有关，而(下转第156页)(上接第110页)且这些其他因素还更加难以控制。 [科] 【参考文献】 [1]胡庆夕，周克平，吴懋亮等.快速制造技术的发展与应用.机电一体化，2003，8(5). [2]朱林泉，白培康，朱江森.快速成型与快速制造技术.北京：国防工业出版社，2003. [3]王广春，赵国群.快速成型与快速模具制造技术及其应用.北京：机械工业出版社，2003. [4]于松章，洪军，唐一平.基于RE/RP/RT技术的产品快速开发集成制造系统.新技术新工艺，2004，8(3). [5]勾吉华，彭颖红，阮雪榆.快速成型技术及其工艺分析.机械科学与技术，2000，2(19). 3d打印技术2500字论文篇三：《试谈中小学创新 教育 中3D打印的应用》 随着3D打印在产品设计、建筑设计、机械制造、医学领域、 文化 艺术等行业发挥越来越重要的作用，3D打印这一新兴科学技术也不断融入到人们的工作和生活中。而科技促进教育这一客观规律也决定了3D打印对教育的影响是必然的，3D打印技术与学校教育的结合必成为STEAM教育中对学生开拓创新能力培养的必要组成部分。 1 3D打印在学校教育中的应用现状 创客教育，政策先行，教育部于2015年发布《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见(征求意见稿)》，其中提到了未来五年对教育信息化的规划，鼓励探索STEAM教育、创客教育等新教育模式，从政策层面将刺激3D打印教育市场的快速增长。国内3D打印在教育领域中的应用已然走在了前列，并逐渐步入了批量应用阶段。全国各地区都有学校加入到3D打印创客教育的潮流中来。3D打印在不少地区已经被列入普通学校教育的统筹范围内，而不仅仅是职业培训。 2 3D打印在中小学教育中的优势 传统教育特别是中小学教育是以教师为主导的填鸭式教学方式。因其理论性较强，且多数以死记硬背为主要方式，学生无法把学到的知识进行转化和应用，久而久之就会失去兴趣。而3D打印课程可以让枯燥的课程变得生动起来。在3D打印应用的教学中，学生不再是单纯地看文字或图形，而是根据相应理论知识通过电脑绘制其三维模型，并用3D打印机把模型打印出来。这是学生吸收和运用知识的过程，使学习过程变得生动有趣，同时极大地提高学生学习的主动性和分析、解决问题等方面的能力。 3 3D打印与各种学科的融合 3D打印与学科的融合既是对各传统学科教学的补充，又是开展STEAM教育的重要形式。 3.13D打印与语文课的结合 语文课中的 说明文 是难以描述和理解的，例如赵州桥课程中对桥梁结构的描述。而如果运用课文中描述的知识点用软件把模型绘制并打印出来，有了理论应用于实践的过程，学生对知识的掌握会更加深刻。 3.2与数学课的结合 通过三维模型设计软件，学生可以方便地从不同方位观察模型，任意组合、改变模型形状，学生的空间 想象力 得到很好的锻炼和培养。 3.3与美术、剪纸等艺术课的结合 通过三维设计软件很容易实现二维图形到三维模型的转化。艺术课中的剪纸或手绘图形便可以转化成三维模型，且应用于不同的作品中，并通过3D打印机打印出来，增加课程的趣味性。 3.4与历史、生物、地理、化学、物理等其它课程的结合 辅助教具直接通过3D打印制作出来，将抽象、难懂的教学变得更直观、形象化，更好地激发了学生的学习兴趣。 4 中小学3D打印课程的开展形式 目前很多学校把3DOne作为教学软件，通过软硬件结合，推出3D打印创意设计课程解决方案，以学生动手参与为主要学习方式，旨在全面提升、激发孩子们的潜能，学生在学习过程中潜移默化地提高动手能力和思考能力。3D打印创客教育通常包括如下形式： (1)兴趣班。兴趣班是3D打印在学校开展创客教育初期的主要形式。每个班级挑选数个学生组合成兴趣小团队，由学校老师或者校外的公司机构提供技术支持协助学校开展课程。 (2)校本课程。教师通过课程的开展，总结成果及 经验 完成学校的校本课程，打造校本特色的3D打印课程。 (3)教、科研项目。教、科研项目的方式使得3D打印课程的开展更有拓展性。例如学校以船作为项目题目，学生学习船的工作原理，以及如何优化船体、增加动力机构，然后自己设计船体造型、打印模型和试验航行，通过不断地试验以及改善，学生可以把课题内容掌握得非常牢固。并且学生会不断去思索、尝试各种各样的方式，极大地提高了学生的想象力和动手能力。 5 结语 以3DOne软件为教学的3D打印创客课程，给了STEAM教育一种新的方式，不管是从国家的支持，还是从提高学生的创新能力来说，3D打印都将作为一个重要的手段会得到极大的发展。通过与学科结合的方式，并借助于各地的3D打印比赛，3D打印教育将会有更好的发展。 猜你喜欢： 1. 3D打印技术学习心得体会 2. 3d打印技术论文3000字 3. 3d打印技术论文范文 4. 3d打印技术论文总结 5. 3d打印技术论文结论
一种新的3D打印技术可以创建像人类柔软的大脑或海绵状肺一样柔软的组织，这是以前不可能的。
“添加剂制造”或3D打印，承诺允许医生利用病人自身的细胞为病人生产定制的器官，这有助于减少需要移植的人器官的严重短缺。
然而，这项技术仍然有很大的局限性。为了创造这些器官，生物工程人员需要3D打印出模拟器官结构的支架，然后用细胞填充。到目前为止，只有相对坚硬的材料才能进行3D打印。但身体的某些器官，如大脑和肺，有着极其柔软的结构。[2017年3D打印的最奇怪的东西]
“以前打印的生物结构类型是骨头或更坚硬的器官，如肝脏和肾脏，”郑楚坦说，伦敦帝国理工学院机械工程系研究员，最近发表的一篇论文的主要作者，该论文描述了新的3D打印技术。
“我们使用了一种非常柔软的材料，即复合水凝胶，并打印出了类似于大脑和肺的较软组织，Tan告诉LiveScience，
，但是3D打印非常软的材料的问题是，在3D打印过程中，底层往往会随着在其上添加额外的层而塌陷，Tan说。事实上，3D打印的过程是一层一层地创建一个对象，这意味着较低的层需要能够支持不断增长的结构的重量。
为了解决这个问题，研究人员将事情冷却下来-从字面上说我们正在使用低温印刷工艺，这意味着前一层被冻结，”谭说。她说：“冷冻使这一层非常坚固和稳定，这样下一层就可以印在上面，3D物体就不会在自身重量的作用下塌陷。”
在打印完成后，工程师们可以慢慢解冻物体，并保持其形状。
来3D打印脚手架，研究人员使用了一种新型的复合水凝胶，它由两种成分组成：水溶性合成聚合物聚乙烯醇和一种叫做Phytagel的果冻状物质。
，然后，他们用胶原蛋白包裹所得到的结构，并将其与人类细胞结合。然而，为了实验的目的，研究人员在模拟人脑的支架上使用皮肤细胞而不是脑细胞。
，研究人员只能制造出大脑样组织的小样本，而不是整个大脑。生物工程系的研究助理、高级研究作者安东尼奥·埃利亚·福特说：“如果你想用标准的商用3D打印机来打印一个完整的大脑，这将是一个非常具有挑战性的任务。”，同样在伦敦帝国理工学院，
“当你进入复杂的结构时，你对材料性能的要求越低，几何结构自行坍塌的风险就越大，”Forte告诉Live Science，
研究人员目前使用的低温技术通过3D打印板冷却材料，Forte说。这意味着，在整个物体被打印出来之前，从板上进一步移除的层会融化，整个低温效应也会消失。
在未来，研究人员可以通过使用一个能保持整个物体低温的腔室来进一步发展这项技术，Forte说，
静止不动，新技术是向前迈出的一步。”现在我们终于可以打印出非常柔软的材料，而这不是ac“我以前也见过，”福特说。研究人员的目标是改进技术，使之能够打印出更大的物体。
Forte补充说，生物工程师可能还需要几十年才能使用3D打印技术创造出功能全面的复杂人体器官，如大脑或肺。尽管如此，目前的技术可以帮助研究人员研究大脑或肺组织在各种条件下的行为，例如，在撞击情况下，例如创伤性脑损伤。
这篇论文发表在2017年11月的《科学报告》杂志上。
最初发表在《生命科学》杂志上。
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