增材制造毕业论文

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。我整理了浅谈3d打印技术论文，欢迎阅读!

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

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]。

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。

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。

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。

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。

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。

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.

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模具技术追赶国际水平

近年来，我国模具行业保持较快速发展。根据国家统计局数据显示，2017年，中国模具行业销售收入达亿元，同比增长;预计2018年，中国模具行业销售收入将达到2753亿元左右。

模具行业快速发展下，模具技术在各个领域得到广泛应用，并取得突飞猛进的进步，主要表现在模具集成制造单元与技术的普及、商业互联网向模具及其产业链延伸、3D打印在模具制造中的广泛应用、模具的智能化、轻量化新材料与大型塑料模具的出现与优化、大型级进冲模技术的成熟、模具标准件精细化等。

具体来说，以模具集成制造单元与技术的普及为例，近年来，模具除了具有自动送料、冲压成形、叠片计量、厚度分组、铁芯组合和产品输出、铰链装配连接等功能，又出现了复杂运动结构、模内加热、锻压、局部热(组织)控制、模内焊接、攻丝、局部注射、模内切割、模内检测等工艺组合过程。

再如，3D打印应用生产模具型腔是型腔模具发展的新动向，金属增材-减材组合制造技术是当今3D打印领域的一个重要方向。通过3D逐层增材成形，结合高速铣定层厚轮廓减材精整，实现复杂金属零件的高精度制造。目前，应用领域排名前三的是工业机械、航空航天和汽车，分别占市场份额的、和。

可见，从技术角度来看，我国模具设计加工和制造技术正在赶超国际水平。此外，还可以从专利角度反映出我国模具技术的飞速提升。

根据SooPAT数据统计，2008年以来，我国模具相关专利申请数量稳步上升。2017年全年申请专利数量达22872件，首次超过2万件，创下历史新高;2018年专利申请量有所减少，但仍超过了万件，达到17146件。

不过，企业所拥有的技术专利较为分散。从专利申请人来看，排名前十的专利申请人中，鸿海精密两家公司排在前两位，专利申请量分别为347件、337件，合计占比不到;安徽江淮汽车集团股份有限公司申请数量为309件，位居第三。

模具技术朝向“五化”

未来，模具技术的发展将朝向“五化”，即高精密化、自动化、智能化、新型化、融合化。

随着最近几年的不断学习，我国的模具行业得到了飞速发展，发展了一批专门从事高精度模具制造的公司，意识到尺寸的精度是制造高精密高质量、高科技含量产品最重要的因素。要做高精密模具，不外乎有设备和人才2个重要因素，但目前我国在最精密的领域跟国外还有一定距离。但在国家高度的重视下，不远的将来定会实现超越。

自动化、智能化是提高效率的保障，随着各种配合模具生产的自动化设备(主要是机械手)的普及，以及模具内部标准件的智能化程度提升(主要是热流道)，模具生产的效率越来越高了，而且会朝着更高、更好的境界发展。

模具新型化需要深厚的设计和制造底蕴，这将成为模具企业打造品牌的资源，争取更优质客户的筹码。

融合化即产品研发与模具高度融合。这个趋势也是必然的，这种改变是比流水线代替全能模具师傅更能影响制造业模式的一种改变。简单而言，就是模具设计师和产品研发融合成一个新的岗位，一个能够负责整个产品从外观到机构、再到模具、到模具加工、模具生产、产品组装一系列工作的全新的岗位，成为制造业绝对的核心。

——以上数据及分析均来自于前瞻产业研究院《中国模具行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》。