模具金属3d打印机技术（模具制造3d打印技术）

浅谈3d打印技术论文

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!

浅谈3d打印技术论文篇一

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.

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3D打印技术未来的发展前景如何？

——以下数据来源于前瞻产业研究院发布的《中国3D打印产业市场需求与投资潜力分析报告》。

近几年，我国3D打印市场整体呈现出稳中向好的态势，越来越多的企业进入到3D打印领域，并希望在整个3D打印市场中占有一席之地。目前的国内市场中，工业级3D打印机占主流，光固化设备占据了最大的市场份额。在品牌竞争方面，我国3D打印市场品牌众多，但国外品牌占据了主导地位。

工业级3D打印设备占主流 

3D打印主要分为桌面级和工业级两种。桌面级是3D打印技术的初级阶段和入门阶段，能够很直观地阐述3D打印技术的工艺原理。工业级的3D打印机主要分为快速原型制造和直接产品制造两种。

桌面级3D打印机价格相对较低。以塑料为主要材料的打印机一般售价在1000到4000美元之间，比较昂贵的光敏树脂打印机价格在5000美元左右。工业级3D打印机价格则相对较高，最便宜的彩色粉末打印机一般也在30000美元，金属打印机的价格则与大型工业设备不相上下。

3D Science Valley统计数据显示，中国市场对于高端工业级3D打印机设备采购占据主流地位，有超过44.1%的企业采用单价在10万美元以上的工业级3D打印机。

光固化设备受推崇

目前，3D打印产业主要成形技术主要包括立体光刻、立体光固成型、PVC塑料烫印复膜、熔融挤出成型、三维喷绘打印、数字光处理。自从上世纪80年代中期SLA成型技术发展以来到90年代后期，出现了十几种不同的快速成型技术，除前述几种外，典型的还有3DP、SDM、SGC等。其中，SLA、LOM、SLS和FDM四种技术，目前仍然是3D打印技术的主流。

3D Science Valley统计数据显示，当前中国市场归于光固化的设备拥有占主流，39.8%的企业拥有光固化设备，其次是选择性激光熔融以及材料挤出设备。

在工业4.0的大背景以及各国政府的大力支持下，预计未来十年，全球3D打印产业将仍处于高速增长期。据IDC预测，2020年全球3D打印产业产值将达289亿美元。我国作为全球3D打印产业的大力推动者，将在3D打印专业人才培养、行业标准制定、前沿技术研发等方面投入更多的精力。展望未来，大到飞机、汽车，小到玩具、义齿，3D打印的产品类型将越来越多样，这些产品将以精美的外观设计和较为齐全的功能，带给人们全新的视听感受。在个性化定制方面，3D打印也将给人们带来更多惊喜。

3D打印技术主要应用于哪些地方？

3d打印的应用领域主要有：建筑设计：在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美。完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。制造业：制造业也需要很多3D打印产品，3D打印无论是在成本、速度和精确度上都要比传统制造好很多。而3D打印技术本身非常适合大规模生产，所以制造业利用3D技术能带来很多好处。食品产业：研究人员已经开始尝试打印巧克力了，可以做出各种不同的造型。工业：大型的工业企业已经开始用3D技术打印金属粉末，激光成型。珠宝业：目前3D打印技术已经应用于珠宝行业，可以制造各种样式的珠宝。3D打印技术及应用课程是西北工业大学于2017年3月15日首次在中国大学MOOC开设的慕课课程、国家精品在线开放课程。该课程授课教师是汪焰恩。据2021年3月中国大学MOOC官网显示，该课程已开课7次3D打印技术及应用课程共5章，内容包括3D打印技术的历史沿革及其与增材制造的关系、各类3D打印技术的制造工艺原理、3D打印技术的增材制造前处理技术与原理、3D打印技术的后处理技术、3D打印各个领域的应用。[1]3D打印技术及应用课程共5章，第1章3D打印技术的历史沿革及其与增材制造的关系，内容包括3D打印工艺的分类、3D打印的特点等；第2章各类3D打印技术的制造工艺原理，内容包括LOM 3D打印技术原理及装备技术、FDM 3D打印技术原理及装备技术等；第3章3D打印技术的增材制造前处理技术与原理，内容包括Solidworks基本功能介绍、以水杯为例模型设计等；第4章3D打印技术的后处理技术，内容包括各类3D打印技术后处理关键技术、各类3D打印演示等；第5章3D打印各个领域的应用，内容包括3D打印技术在建筑、医疗、航空航天领域的应用等

3d打印机的核心优势有哪些？

优点1：制造复杂的物品不会增加成本。在传统制造中，物体形状越复杂，制造成本就越高。对于3D打印机来说，制作复杂项目的成本不会增加，制作一个华丽、复杂的项目所需的时间、技能或成本也不会比打印一个简单的盒子所花费的时间、技能或成本更多。在不增加成本的情况下制造复杂产品将打破传统的定价模式，改变我们计算制造成本的方式。

优势2：产品多样化不会增加成本。3D打印机可以打印许多形状。它每次都能像工匠一样做出不同的形状。传统的制造设备具有更少的功能和有限类型的形状。3D打印节省了培训机械师或购买新设备的成本。一台3D打印机只需要不同的数码蓝图和一批新的原材料。

优点3：不需要组装。3D打印支持组件的集成。传统的大规模生产是以流水线为基础的。在现代工厂里，机器生产同样的零件，然后由机器人或工人(甚至是跨洲)组装。产品组件越多，组件的时间和成本就越大。3D打印机可以通过分层制造的方式同时打印门及其支撑铰链，无需组装。省去了组装，缩短了供应链，节省了人力和运输的成本。供应链越短，污染就越少。

优势4：零时间交付。可以根据需要打印3D打印机。实时生产减少了企业的实物库存，企业可以根据客户订单使用3D打印机生产特殊或定制化的产品来满足客户需求，因此一种新的商业模式将成为可能。如果需要的货物以最近的方式生产，则零时间交货类型的生产可以最大限度地降低长途运输的成本，并且零时间交货类型的生产可以最大限度地降低长途运输的成本。

优点五：设计空间无限。传统的制造技术和由工匠制造的产品在形状上是有限的，生产形状的能力取决于所使用的工具。例如，传统的木质车床只能生产圆形物体，轧钢机只能加工用铣刀装配的零件，而制模机只能生产铸型的形状。3D打印机可以突破这些限制，打开巨大的设计空间，甚至可以制造只能存在于自然界的形状。

优势六：零技能制造。传统的工匠需要学徒几年才能掌握所需的技能。大规模生产和计算机控制的制造机器降低了对技能的要求，但传统的制造机器仍然需要熟练的专业人员来调整和校准机器。3D打印机可以从设计文档中获取各种指令，比注塑机所需的操作技能少。非技术制造业开辟了新的商业模式，可以在偏远环境或极端情况下为人们提供新的生产模式。

优势7：无空间，可移动制造。在单位生产空间方面，3D打印机比传统的制造机器更强大。例如，注塑机只能生产比它小得多的产品。取而代之的是，3D打印机可以使项目与打印表一样大。三维打印机调试后，打印装置可以自由移动，打印机可以制作比自己更大的项目。更高的单位空间生产能力使3D打印机适合家庭或办公室使用，因为它们需要更少的物理空间。

优点8：减少浪费副产品.与传统的金属制造技术相比，3D打印机在制造金属时产生的副产品更少。传统金属加工的浪费是惊人的，90%的金属原料被丢弃在工厂的地板上。3D打印减少了金属制造的浪费。随着印刷材料的发展，“网形”制造可能成为一种更加环保的工艺。

优点9：材料的无限组合。今天的制造机器很难将不同的原材料组合成一个单一的产品，因为传统的制造机器在切削或模具成型过程中很难将各种原材料融合在一起。随着多材质3D打印技术的发展，我们有能力将不同的原材料整合在一起。以前不能混合的材料将形成新材料，其具有广泛的色调并且具有独特的特性或功能。

优点10：精确的实体复制。数字音乐文件可以无休止地复制，音频质量不会下降。未来，3D打印将把数字精度扩展到物理世界。扫描技术和3D打印技术将共同改善物理世界和数字世界之间的形态转换的分辨率，我们可以扫描、编辑和复制实体对象，以创建准确的副本或优化原始对象。

3D打印机的优势到底在哪

3D打印机的优势在于成本少、可以做出传统技术做不出来的外形、打印出来的东西重量轻。

1、3D打印技术最突出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。与传统技术相比通过摒弃生产线而降低了成本，大幅减少了材料浪费。

2、可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器。

3、在具有良好设计概念和设计过程的情况下，三维打印技术还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品。与机器制造出的零件相比，打印出来的产品的重量要轻60%，并且同样坚固。

扩展资料：

3D打印技术每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水 会迅速固化黏结。

而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可刨出模型，而剩余粉末还可循环利用。

参考资料来源：百度百科—3d打印机

相比传统减材制造，3D打印（增材制造）有哪些优势？

1、无需组装：3D打印是一体成型。传统的大规模生产是建立在一条生产线上，需要人工组装。产品的部件越多，所花费的时间成本和人力成本就越多。但3D打印就不同，3D打印的过程是一体成型，不需要去组装，省略组装就缩短了供应链。

2、设计空间无限：传统的木制车床只能制造圆形物品，轧机只能加工用铣刀组装的部件，制模机仅能制造模铸形状。但现在，3D打印机可以突破这些局限，开辟巨大的设计空间，甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形状。

3、不占空间：从制造空间来讲，3D打印机比传统制造机器的制造能力更强。比如说，注塑机只能制造比自己小的物品，但3D打印机则可以打印与打印台一样大的物品。3D打印机调试好后，打印设备可以自由移动。

4、减少废弃副产品：原材料的浪费对企业来说往往是一笔不小的支出，传统金属加工的浪费量惊人，90％的金属原材料被丢弃在工厂车间里。相对于传统制造来说，3D打印机在制造金属物品时浪费量极小。

5、材料无限组合：不同材料的结合是对传统制造的挑战，因为传统的制造机器在切割或模具成型过程中不能轻易地将多种原材料融合在一起。随着3D打印技术的发展以及耗材的不断增加，已经有能力将不同的原材料融合在一起进行打印。