導(dǎo)語：如何才能寫好一篇3d打印技術(shù)與運(yùn)用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：3d打印技術(shù)；材料動(dòng)畫片；制作；優(yōu)勢(shì)；局限性

0 前言

當(dāng)前，3D打印技術(shù)迅速席卷全球，并掀開了產(chǎn)業(yè)革命新篇章，尤其是隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，使得該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域與范圍隨之實(shí)現(xiàn)了拓展。在材料動(dòng)畫片的制作領(lǐng)域中，作為動(dòng)畫藝術(shù)領(lǐng)域的重要分支之一，借助3D打印技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)材料動(dòng)畫片在制作上更加的完善，效果更加逼真，充分彰顯出了現(xiàn)代技術(shù)與手工藝完美結(jié)合的優(yōu)勢(shì)。在此過程中，由于一系列問題的呈現(xiàn)，也使得3D打印技術(shù)在該領(lǐng)域中的運(yùn)用受阻，成為當(dāng)前亟待攻克的一大難題。

1 3D打印技術(shù)與材料動(dòng)畫概述

所謂的3D打印技術(shù)也被稱之為快速成形技術(shù)，該技術(shù)則是基于數(shù)字模型這一基礎(chǔ)上，借助軟件分層離散以及數(shù)控成型系統(tǒng)，以激光束等方式來實(shí)現(xiàn)耗材打印，通過對(duì)所使用特殊材料的逐層堆積與粘結(jié)，獲得立體模型并將這一數(shù)字三維模型進(jìn)行打印，實(shí)現(xiàn)實(shí)物產(chǎn)品的制作?；?D打印技術(shù)下，其運(yùn)行原理是：結(jié)合實(shí)際需求來提前備好打印材料，然后將數(shù)字三維模型數(shù)據(jù)輸入到3D打印機(jī)中，相應(yīng)的打印設(shè)備則結(jié)合模型數(shù)據(jù)，按照層疊的方式來打印出相應(yīng)的立體實(shí)物。

材料動(dòng)畫也被稱之為定格動(dòng)畫，其需要相應(yīng)的拍攝動(dòng)畫師對(duì)模型定位的實(shí)體圖像進(jìn)行逐格拍攝，在拍攝完一副畫面后，對(duì)拍攝對(duì)象進(jìn)行稍微移動(dòng)后實(shí)現(xiàn)下個(gè)鏡頭的拍攝，在完成拍攝后，將每次所拍攝的一幀畫面進(jìn)行連續(xù)播放，進(jìn)行形成具備活靈活現(xiàn)的動(dòng)畫鏡頭。在傳統(tǒng)的拍攝制作中，采用手工工藝的方式不僅耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)且整個(gè)工序十分復(fù)雜，進(jìn)而加大了成本投入，同時(shí)制作效果也存在一定的不足。而借助3D打印技術(shù)的運(yùn)用，則能夠?yàn)橛行Ы鉀Q手工藝拍攝制作所存在問題的同時(shí)，借助3D打印技術(shù)與材料動(dòng)畫的完美結(jié)合，在簡(jiǎn)化材料動(dòng)畫制作程序的同時(shí)，賦予拍攝鏡頭以更加逼真的視覺效果。

2 3D打印技術(shù)在材料動(dòng)畫片制作中所呈現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)

2.1 降低成本并提高制作效率

在材料動(dòng)畫片制作的傳統(tǒng)領(lǐng)域中，要想打造一部精良之作，就意味著在實(shí)際之作的過程中，需要針對(duì)角色、場(chǎng)景以及到道具等進(jìn)行細(xì)化之作，相應(yīng)的工序極其復(fù)雜，進(jìn)而使得投入成本過高。而借助3D打印技術(shù)的運(yùn)用，則能夠與傳統(tǒng)手工藝之作進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在簡(jiǎn)化手工工藝操作程序的同時(shí)，大大降低了成本投入。同時(shí)，在實(shí)際開展制作工作的過程中，需要結(jié)合實(shí)際情景之需，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)模型的打造，當(dāng)角色需要在一個(gè)或者是多個(gè)場(chǎng)景中出現(xiàn)，則就需要針對(duì)人偶、道具以及場(chǎng)景等及西寧反復(fù)的翻制，借助手工藝來開展這一工作，面對(duì)繁瑣且復(fù)雜的制作程序，無意會(huì)消耗大量的時(shí)間，相應(yīng)制作效率極低。將3D打印技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用，能夠基于相應(yīng)數(shù)據(jù)下，提高制作的效率，為實(shí)現(xiàn)材料動(dòng)畫片的高質(zhì)高效制作奠定了基礎(chǔ)。

2.2 借助良好材質(zhì)的運(yùn)用促使畫面更加逼真

在材料動(dòng)畫片的制作中，需要借助材料的運(yùn)用來實(shí)現(xiàn)人物造型、道具以及情景等的設(shè)計(jì)，而相應(yīng)材料材質(zhì)直接影響到了動(dòng)畫片制作的效果。在傳統(tǒng)的拍攝方法下，難以實(shí)現(xiàn)畫面的完美呈現(xiàn)，特別是畫面缺乏立體感，而借助3D打印技術(shù)的運(yùn)用，則能夠通過對(duì)模型材質(zhì)的掃描來實(shí)現(xiàn)數(shù)字修正，在此基礎(chǔ)上，借助特殊材料的使用來實(shí)現(xiàn)實(shí)物打印，在保證原材質(zhì)屬性不被破壞的同時(shí)，還能進(jìn)行修正之后，凸顯出材質(zhì)細(xì)節(jié)的精準(zhǔn)性，最終呈現(xiàn)出逼真的畫面。在完成實(shí)物制作的基礎(chǔ)上，以逐幀拍攝的方式來實(shí)現(xiàn)具備動(dòng)態(tài)影像畫面的制作，為呈現(xiàn)出一部精良動(dòng)畫作品奠定基礎(chǔ)。

3 3D打印技術(shù)在材料動(dòng)畫片制作中所呈現(xiàn)出的局限性

從前文的分析中可知，借助3D打印技術(shù)的運(yùn)用，能夠?yàn)樘岣卟牧蟿?dòng)畫片制作的效率與質(zhì)量奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而為降低成本投入并實(shí)現(xiàn)逼真動(dòng)畫影像的打造。但是，在實(shí)際運(yùn)用3D打印技術(shù)的過程中，也呈現(xiàn)出了一定的局限性，具體而言，表現(xiàn)在：第一，3D打印技術(shù)本身對(duì)成本投入提出了較高要求。雖然與傳統(tǒng)手工工藝技術(shù)相比，3D打印技術(shù)能夠節(jié)省大量的人力、物力以及財(cái)力，并提高制作效率，但是，從3D打印耗材方面看價(jià)格高的耗材所打印出的模型精細(xì)度較高，但是，相應(yīng)的成本隨之加大，而如果選擇廉價(jià)耗材，雖然能夠在一定程度上降低成本，但是，很多情況下，則難以滿足實(shí)際之作之要求。同時(shí)，因相應(yīng)增材制造的材料研發(fā)本身具備了較大的難度，進(jìn)而致使3D打印技術(shù)的運(yùn)用同樣需要投入較大成本；加上當(dāng)前增材料制造技術(shù)在國(guó)內(nèi)發(fā)展尚不成熟，進(jìn)而也影響到了3D打印技術(shù)下材料動(dòng)畫制作的效率與精度。第二，自動(dòng)化控制水平偏低?；?D打印技術(shù)下，需要以信息技術(shù)以及材料科學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域中的尖端技術(shù)引進(jìn)，而從目前自動(dòng)化控制系統(tǒng)看，相應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定性有待提升，進(jìn)而影響都了制作的精準(zhǔn)度。第三，材料單一。目前，從3D打印技術(shù)本身的實(shí)際發(fā)展現(xiàn)狀看，最大的問題在于材料的局限，一般而言，要求相應(yīng)的3D打印材料要具備方便性，且成本可控、性能可靠；同時(shí)，現(xiàn)有3D打印普遍為單色素模，無法滿足材料動(dòng)畫制作發(fā)展之需。第四，人員素質(zhì)有待提升。在材料動(dòng)畫片制作中，要想充分實(shí)現(xiàn)3D打印技術(shù)的作用與價(jià)值，就需要提高對(duì)人員能力素質(zhì)的重視程度，確保相應(yīng)人員能夠在開展材料動(dòng)畫制作的過程中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)3D打印技術(shù)的完善運(yùn)用。但從目前相應(yīng)人員能力素質(zhì)的現(xiàn)狀看，還存在著一定的不足，難以將3D打印技術(shù)與手工工藝進(jìn)行完美結(jié)合，進(jìn)而阻礙了3D打印技術(shù)作用的發(fā)揮。如上問題是當(dāng)前材料動(dòng)畫片制作過程中，運(yùn)用3D打印技術(shù)所急需解決的主要問題。

4 結(jié)語

在材料動(dòng)畫片制作中，借助3D打印技術(shù)的運(yùn)用，能夠在化簡(jiǎn)工序、提高材料動(dòng)畫制作質(zhì)量與效率的基礎(chǔ)上，降低制作成本，并打造出完美的視覺效果，為進(jìn)一步促進(jìn)材料動(dòng)畫片制作領(lǐng)域的發(fā)展步伐奠定了基礎(chǔ)。而從實(shí)際踐行看，3D打印技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用于材料動(dòng)畫制作過程中，依舊存在著一定的局限性，需要制定具有針對(duì)性解決措施，以打破3D打印技術(shù)在該領(lǐng)域中發(fā)展瓶頸的束縛。

參考文獻(xiàn)：

[1] 范治鳴.數(shù)字技術(shù)背景下對(duì)當(dāng)前定格動(dòng)畫創(chuàng)作的思考[J].福建商業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2014（06）：87-91.

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[關(guān)鍵詞]3D打印機(jī) 運(yùn)用 發(fā)展

中圖分類號(hào)：TS85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）05-0361-01

前言：在3D領(lǐng)域當(dāng)中，3D打印機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)快速成型技術(shù)的機(jī)器，基于數(shù)組模型文件，可將粉末狀的塑料、金屬等可黏合材料，利用逐層打印的方式，對(duì)物體模型進(jìn)行構(gòu)造。與傳統(tǒng)打印機(jī)相比，3D打印機(jī)最大的不同之處就是打印材料的不同，3D打印機(jī)當(dāng)中采用的，都是待制品的原材料。作為一種累計(jì)制造技術(shù)，3D打印可以在很多不同的領(lǐng)域當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用，并且都能夠取得較為良好的應(yīng)用效果。

一、3D打印機(jī)的原理

3D打印機(jī)也叫做三維打印機(jī)。在實(shí)際應(yīng)用中3D打印機(jī)能夠根據(jù)實(shí)際需求，利用3D輔助設(shè)計(jì)軟件打印制造出三維立體的實(shí)際物體。3D打印機(jī)可以使用塑料、金屬、蠟、橡膠等多種不同的原料，并且利用這些原料直接打印出三維立體模型，同時(shí)也能夠根據(jù)人們的要求，打印出各種不同形狀的物體。與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)不同的是，3D打印機(jī)能夠連續(xù)的創(chuàng)建物理層，因而屬于添加劑制造技術(shù)的范疇。而相比于其它的添加劑制造技術(shù)，3D打印機(jī)的運(yùn)行速度更快、易用性更好、成本更低。在實(shí)際應(yīng)用中，首先利用計(jì)算機(jī)建模軟件對(duì)相應(yīng)的三維模型進(jìn)行構(gòu)建[1]。在第一構(gòu)建體中，根據(jù)具體要求和一定的規(guī)律，離散有序序列單位，在Z方向上離散到一定的厚度，從而將原有的三維CAD模型轉(zhuǎn)變?yōu)槿舾蓪悠?。在每個(gè)層片中，將相應(yīng)的處理參數(shù)輸入，并且通過系統(tǒng)輪廓信息，生成相應(yīng)的數(shù)控代碼。將打印出的各個(gè)片層進(jìn)行連接，從而形成了3D模型。

二、3D打印機(jī)的運(yùn)用

在3D打印機(jī)當(dāng)中，應(yīng)用了激光技術(shù)、融容沉積技術(shù)、CAD技術(shù)、材料科學(xué)技術(shù)、光化學(xué)技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)，在建筑設(shè)計(jì)、醫(yī)療用品設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面都有著十分廣泛的應(yīng)用。利用3D打印機(jī)能夠快速的得到立體實(shí)物模型，從而為CAD設(shè)計(jì)模型的修訂和優(yōu)化提供便利。目前，在醫(yī)療、航天、機(jī)械制造、建筑、工業(yè)等諸多領(lǐng)域當(dāng)中，3D打印機(jī)都得到了良好的應(yīng)用，甚至在一些工藝品制造、精密器械設(shè)計(jì)等方面，3D打印機(jī)也發(fā)揮出了十分良好的應(yīng)用效果。

具體來說，3D打印機(jī)能夠直接打印出金屬鑄件的模型、圖案、插件。在醫(yī)療方面，利用患者自身的細(xì)胞，3D生物打印機(jī)能夠利用一層層的生物構(gòu)造塊，對(duì)真正的活體組織進(jìn)行制造，打印出軟骨組織、骨骼、皮膚等。在曲面異型建筑當(dāng)中，利用3D打印機(jī)，能夠迅速的制作出很多精密構(gòu)件的準(zhǔn)確模型，從而極大的提高了建筑模型制作水平。只要提供充足的參數(shù)，3D打印機(jī)還能夠制造出一棟完整的建筑物[2]。對(duì)于地理空間方面的GIS數(shù)據(jù)，可以利用3D打印機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而形成城市沙盤或景觀模型。此外，3D打印機(jī)能夠有效的融合抽象概念與現(xiàn)實(shí)世界，將很多想象中的物體轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸?shí)存在的立體模型。利用三維數(shù)據(jù)、三維動(dòng)畫、電子游戲等方面的設(shè)計(jì)要求，能夠?qū)⑾胂笾械男蜗蠛臀矬w打印出來，使之轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸?shí)存在的物體。

三、3D打印機(jī)的發(fā)展

在日常生活中，3D打印機(jī)具有十分良好的發(fā)展前景。其中，醫(yī)療領(lǐng)域是一個(gè)十分重要的領(lǐng)域。利用3D生物打印機(jī)，能夠針對(duì)不同人體打印出各種器官，例如肌肉、皮膚等簡(jiǎn)單的活體組織器官。而在未來的發(fā)展中，更加復(fù)雜的身體器官，諸如心臟、肝臟、腎臟等，也很有可能通過3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)[3]。利用3D打印機(jī)還能夠打印出各種精細(xì)的工件，例如，我們公司―廣州市想現(xiàn)電子科技有限公司（3Dgreat）制造出一系列的FDM，DLP等各種工業(yè)級(jí)的3D打印機(jī)，人們只要把三維立體圖形數(shù)據(jù)經(jīng)過切片軟件讀取后連接到打印機(jī)中，就能夠打印出任何自己想要的形狀。在教育教學(xué)當(dāng)中，3D打印機(jī)也正在發(fā)揮著越來越大的作用。教師在教學(xué)當(dāng)中，利用3D打印技術(shù)的演示教學(xué)，能夠極大的提升和開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。同時(shí)，在歷史、科學(xué)等課程教學(xué)當(dāng)中，可以利用3D打印機(jī)制作一些文物、化石等模型向?qū)W生進(jìn)行展示。在生物、醫(yī)學(xué)等專業(yè)教學(xué)中，還可以利用3D打印機(jī)打印出分子、蛋白質(zhì)等模型，可從而讓學(xué)生更加直觀的學(xué)習(xí)和掌握知識(shí)。

科技領(lǐng)域是3D打印機(jī)未來發(fā)展中的一個(gè)主要方向。例如，在2014年，國(guó)際制造技術(shù)展覽會(huì)上曾經(jīng)展出了一輛3D打印汽車，該車的整個(gè)車身、機(jī)器、零部件等都是利用3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)的，并且能夠正常的駕駛和運(yùn)行。利用一種新型的3D打印機(jī)，目前已經(jīng)能夠打印出飛機(jī)引擎等先進(jìn)的設(shè)備，該技術(shù)對(duì)機(jī)制造成本的降低，以及飛機(jī)運(yùn)行燃油的節(jié)省都有著很大的意義[4]。利用3D打印機(jī)，還能夠打印出飛機(jī)上很多精密的零件。而在打印過程中，可以采用很多性能材質(zhì)良好的輕金屬，因而使打印出的零件能夠直接應(yīng)用在飛機(jī)制造當(dāng)中。在動(dòng)漫藝術(shù)領(lǐng)域，3D打印機(jī)的發(fā)展前景也十分廣闊，例如，在迪斯尼大型動(dòng)畫電影《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》當(dāng)中，就大量的應(yīng)用了3D掃描、3D打印等技術(shù)。而在《通靈男孩諾曼》當(dāng)中，對(duì)于角色任務(wù)的面部表情，也是通過3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。

結(jié)論：3D打印技術(shù)作為當(dāng)前社會(huì)中一種新興的技術(shù)，具有很多方面的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。在很多不同的領(lǐng)域當(dāng)中，3D打印機(jī)都能夠進(jìn)行良好的應(yīng)用，并且在眾多實(shí)踐當(dāng)中都取得了較為理想的效果。通過3D打印機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)很多傳統(tǒng)工藝無法實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。因此，在未來的發(fā)展中，3D打印機(jī)在生活、藝術(shù)、醫(yī)療、科技等領(lǐng)域當(dāng)中，都具有十分廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭振華，王清君，郭應(yīng)煥.3D打印技術(shù)與社會(huì)制造[J].寶雞文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，04：64-70.

[2] 彭波，鄭海忠，李淑賢，梁龍，韓宇，詹福南.淺析3D打印機(jī)常見問題[J]. 黑龍江科技信息，2015，16：153-154.

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【關(guān)鍵詞】CAID；3D打印；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；工業(yè)設(shè)計(jì)

引言

工業(yè)設(shè)計(jì)是在伴隨著工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的一個(gè)行業(yè)，迄今為止工業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)有了一百多年的發(fā)展歷史。在工業(yè)發(fā)展的過程當(dāng)中，人們對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的需求不斷提高，從而促使生產(chǎn)廠家必須要提高產(chǎn)品的外觀、構(gòu)造以及形態(tài)，從而促進(jìn)了工業(yè)設(shè)計(jì)的誕生。工業(yè)設(shè)計(jì)最初的內(nèi)容就是對(duì)單個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)，現(xiàn)如今工業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸成為了整體性的服務(wù)與產(chǎn)品生命周期當(dāng)中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其內(nèi)容被不斷的豐富與完善，這種設(shè)計(jì)方式的轉(zhuǎn)變也對(duì)人們的日常生活產(chǎn)生了較大的影響。我國(guó)的工業(yè)設(shè)計(jì)起步相對(duì)較晚，在上個(gè)世紀(jì)80年代，我國(guó)的工業(yè)設(shè)計(jì)才逐漸開始走進(jìn)人們的生活當(dāng)中，同時(shí)當(dāng)時(shí)的工業(yè)設(shè)計(jì)水平相對(duì)較低，工業(yè)設(shè)計(jì)受到藝術(shù)設(shè)計(jì)的影響也相對(duì)較大，設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是產(chǎn)品的外觀方面[1]。隨著改革開放的不斷深入，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，到上個(gè)世紀(jì)90年代左右，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)了我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，在這樣的背景下，我國(guó)的工業(yè)產(chǎn)品制造技術(shù)不斷趨于完善，同時(shí)工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)在社會(huì)當(dāng)中也火熱開展起來，同時(shí)在這個(gè)時(shí)期以計(jì)算機(jī)為代表的信息技術(shù)開始走向成熟，因此利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)就開始在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中出現(xiàn)，從而出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)，即CAID，在CAID技術(shù)開始在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中廣泛運(yùn)用的同時(shí)，3D打印技術(shù)也出現(xiàn)了，但是3D打印技術(shù)在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)都處于停滯不前的狀態(tài)當(dāng)中，直到2010年左右，3D打印技術(shù)才取得了突破性的進(jìn)展，3D打印技術(shù)才被運(yùn)用在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，尤其是在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中具有非常廣泛的運(yùn)用，許多設(shè)計(jì)師通過3D打印技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，有效的縮短了產(chǎn)品研發(fā)的周期，省去了設(shè)計(jì)過程當(dāng)中的模型制造與審核的環(huán)節(jié)，極大的推動(dòng)了工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展[2]。

一、CAID簡(jiǎn)介

計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)是從計(jì)算C輔助設(shè)計(jì)發(fā)展而來的一個(gè)新的概念，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，許多配套的設(shè)計(jì)軟件也逐漸成熟起來，如CAD與有限元軟件等開始出現(xiàn)，從而允許計(jì)算機(jī)被使用在設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中。而CAID就是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的英文縮寫。從CAID的本質(zhì)上進(jìn)行分析，CAID技術(shù)是在工業(yè)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的支撐下系統(tǒng)形成的一種全新的技術(shù)，是與傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)存在著極大的差別的設(shè)計(jì)方法，與傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)方法相比，CAID在設(shè)計(jì)方法、 設(shè)計(jì)過程、 設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率方面都發(fā)生了顛覆性的改變，從而為工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展提供了重要的動(dòng)力。CAID技術(shù)是一種包含了多種不同屬性的計(jì)算機(jī)技術(shù)，如虛擬顯示技術(shù)、模糊技術(shù)、人工智能技術(shù)、多媒體等，同時(shí)不同的技術(shù)之間也存在著一定的交叉，由此可見CAID技術(shù)是一種綜合性的技術(shù)[3]。

在工業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)過程當(dāng)中，往往需要經(jīng)過多個(gè)環(huán)節(jié)才能使得最終的產(chǎn)品得以實(shí)現(xiàn)，首先需要對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行必要的調(diào)查，了解用戶對(duì)產(chǎn)品的實(shí)際需求，并設(shè)定產(chǎn)品的市場(chǎng)定位，再繪制草圖與效果圖，之后還需要制造出數(shù)據(jù)模型與實(shí)物模型，最終才能進(jìn)行產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。在這個(gè)過程當(dāng)中產(chǎn)品的可視化過程是非常關(guān)鍵的一個(gè)部分，只有做好這部分工作才能在產(chǎn)品量產(chǎn)之前對(duì)其中所存在的不足支出與錯(cuò)誤進(jìn)行改進(jìn)，從而促進(jìn)了產(chǎn)品的完善，在進(jìn)行可視化工作的過程當(dāng)中，往往需要CAID技術(shù)的支撐，例如在進(jìn)行產(chǎn)品效果圖繪制的過程當(dāng)中，我們可以利用PS、Coreldraw等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行二維效果圖的繪制，利用3DMax等軟件進(jìn)行三維模型的設(shè)計(jì)。而在數(shù)據(jù)模型階段，CAID也具有非常廣泛的運(yùn)用，例如可以使用一些工程類的軟件進(jìn)行工程模型的制作，如SolidWorks與CATIA。從而為后期的產(chǎn)品生產(chǎn)做出充分的準(zhǔn)備。在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)過程當(dāng)中使用CAID技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)相比于傳統(tǒng)的使用手工效果圖與模型制作的方式極大的提高了涉及的效率，同時(shí)也使得設(shè)計(jì)的精確性得以有效的提升。當(dāng)前階段在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中使用CAID技術(shù)進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)軟件已經(jīng)非常的豐富，尤其是在計(jì)算機(jī)硬件不斷升級(jí)的基礎(chǔ)上各種軟件的性能也得到了極大的提升，并不斷的朝著智能化與集中化的方向發(fā)展。因此，在未來計(jì)算機(jī)會(huì)完美呈現(xiàn)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)構(gòu)想， 不用去花費(fèi)太多的精力和時(shí)間去學(xué)習(xí)各種軟件建模、 渲染技術(shù)。這樣是技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)師的一種解放， 讓設(shè)計(jì)師可以把更多的精力集中到設(shè)計(jì)創(chuàng)造階段[4]。

CAID在工業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用也不僅僅局限于設(shè)計(jì)表現(xiàn)方面的運(yùn)用，我們可以將CAID技術(shù)推向工業(yè)設(shè)計(jì)的全過程，例如，在進(jìn)行工業(yè)產(chǎn)品的前期調(diào)研過程當(dāng)中，我們可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)相關(guān)的調(diào)研數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的分析與論證，從而提高產(chǎn)品市場(chǎng)定位的精確性，在最近幾年發(fā)展起來的大數(shù)據(jù)技術(shù)就可以充分的使用在該領(lǐng)域當(dāng)中。還有設(shè)計(jì)過程中對(duì)產(chǎn)品的人機(jī)工程學(xué)分析， 只要有了數(shù)據(jù)模型， 我們可以通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)， 用人體數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)， 提出更合理的人因工程分析數(shù)據(jù)， 幫助設(shè)計(jì)師改進(jìn)設(shè)計(jì)。這些都是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)該發(fā)揮作用的方面[5]。

二、3D打印技術(shù)與工業(yè)設(shè)計(jì)

3D打印技術(shù)是在上個(gè)世紀(jì)90年代才出現(xiàn)的一種全新的制造技術(shù)，3D打印技術(shù)需要以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)當(dāng)中的模型數(shù)據(jù)為基本依據(jù)，利用塑料或者粉末狀的材料通過逐層打印的方式來將實(shí)際的物體制造出來。3D打印技術(shù)在問世之后，廣受設(shè)計(jì)人員的歡迎，被廣泛的使用在設(shè)計(jì)模型的制造方面，但是隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印的應(yīng)用已經(jīng)不再僅僅局限在設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中，在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中也具有非常廣泛的運(yùn)用，一些工業(yè)零部件已經(jīng)開始采用3D打印的技術(shù)開始生產(chǎn)[6]。

但是總體來說3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)來說還是較多的，在傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，在O計(jì)的最后階段都需要制作一個(gè)模型，用來測(cè)試和檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性和合理性。一般來說一個(gè)模型的制作周期大約為1周左右，模型的成本相對(duì)來說也較大，同時(shí)通過手工制作的模型在精度方面還存在著較大的問題，如果還需要進(jìn)行開模的話，模型的價(jià)格則會(huì)更高，但是如果采用3D打印技術(shù)進(jìn)行模型的制作，只需要通過一臺(tái)3D打印機(jī)與制作材料在幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)就可以將模型制作出來，同時(shí)模型的精度還非常高，這就可以使得產(chǎn)品開發(fā)的過程被極大的縮短了，同時(shí)也可以有效的降低制作成本。當(dāng)前階段3D打印機(jī)的制造技術(shù)已經(jīng)非常成熟，其成本相對(duì)來說也較低，許多企業(yè)都會(huì)為設(shè)計(jì)工作配置3D打印機(jī)，甚至還有部分企業(yè)推出了家用的3D打印機(jī)[7]。

3D打印技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)制造業(yè)與工業(yè)設(shè)計(jì)帶來了革命性的變化，當(dāng)前階段3D打印在工業(yè)設(shè)計(jì)與制造方面的應(yīng)用已經(jīng)在很大程度上改變了人們的日常生活，例如可以通過3D打印技術(shù)進(jìn)行房子的制造，可以使得一些生活在極端環(huán)境下人群的居住環(huán)境得以有效的改善，通過3D打印技術(shù)還可以進(jìn)行人體器官的打印，從而避免了大量的器官移植需求得不到滿足的現(xiàn)狀。

三、CAID與3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)方面的結(jié)合

CAID技術(shù)與3D打印技術(shù)本來就是兩種相輔相成的技術(shù)，3D打印技術(shù)必須要以一定的數(shù)據(jù)模型作為打印的基本依據(jù)，而3D打印技術(shù)則將虛擬的工業(yè)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成了實(shí)際的模型，因此，如果實(shí)現(xiàn)CAID與3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)方面的有效結(jié)合，則可以推動(dòng)工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展，同時(shí)也會(huì)使得這兩種技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用得到一定的推廣[8]。

在下文當(dāng)中，筆者將通過一個(gè)自己實(shí)際操作的案例分析CAID與3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)方面的實(shí)際運(yùn)用。在該案例當(dāng)中，需要進(jìn)行一個(gè)吉祥物的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的原稿是由他人進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此，在此僅僅討論數(shù)據(jù)模型的制作過程與3D打印的實(shí)際過程。下圖一為通過CAID技術(shù)所制作出來的二維效果圖，這兩個(gè)吉祥物分別被明明為花花與桃桃，其人物造型是以花與桃子為原型的，三維模型制作階段應(yīng)用了 McNeel公司開發(fā)的Rhinoceros 軟件和多邊形建模插件 T-spline。借助于 T-spline 的自由多邊形建模功能， 在數(shù)據(jù)模型的建構(gòu)過程當(dāng)中，首先需要構(gòu)建花花與桃桃的身體部位，再通過多邊形轉(zhuǎn) NURBS曲面的命令， 轉(zhuǎn)成 Rhinoceros軟件中可用來編輯的 NURBS曲面[9]。在完成這些工作之后還需要對(duì)人物的身體方面的細(xì)節(jié)進(jìn)行充分的修飾，最后才能完善數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建，數(shù)據(jù)模型的構(gòu)成如下圖二中所示。在完善數(shù)據(jù)模型的建構(gòu)之后，需要將相關(guān)的模型數(shù)據(jù)保存為STL格式，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)導(dǎo)出來，在導(dǎo)出數(shù)據(jù)之后，再將相關(guān)的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到與3D打印機(jī)相連的計(jì)算機(jī)當(dāng)中的打印軟件。在該案例當(dāng)中所使用的3D打印機(jī)是我國(guó)國(guó)產(chǎn)的3D打印機(jī)，打印機(jī)與打印軟件如下圖三中所示，通過定位、 打印尺寸等的設(shè)置后打印機(jī)便會(huì)執(zhí)行指令， 開始逐層打印， 直到打印完畢。最后還需要對(duì)3D打印所得出的實(shí)際模型進(jìn)行簡(jiǎn)單的人工處理，最后就可以得到模型。在該案例當(dāng)中從最開始的數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建到最后的打印完成耗時(shí)一周不到，所得到的模型效果也相對(duì)較高[10]。

四、結(jié)語

在本文當(dāng)中，筆者對(duì)CAID與3D打印進(jìn)行了簡(jiǎn)略的介紹，并以此為基礎(chǔ)分析了CAID與3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用，最后通過實(shí)例對(duì)二者之間的結(jié)合進(jìn)行了分析。我們可以發(fā)現(xiàn)，將CAID與3D打印技術(shù)結(jié)合在一起可以有效的提高工業(yè)設(shè)計(jì)的效率，在提高設(shè)計(jì)速度的同時(shí)，還能提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量，并有效降低設(shè)計(jì)成本，應(yīng)該在實(shí)際的使用過程當(dāng)中大力推廣。

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>> 3D打印機(jī)技術(shù)在未來電工教學(xué)應(yīng)用中的設(shè)想 3D打印機(jī)的運(yùn)用與發(fā)展 3D打印技術(shù)在圖書館應(yīng)用現(xiàn)狀分析 3D打印機(jī) 無所不能的3D打印機(jī) 你的3D打印機(jī) 神奇的3D打印機(jī) 3D打印機(jī)的制作 最環(huán)保的3D打印機(jī) 便攜式3D打印機(jī) 我的隨身財(cái)富打印機(jī) 便攜式3D打印機(jī)我的隨身財(cái)富打印機(jī) 圖書館與3D打印 美國(guó)公共圖書館3D打印服務(wù)及政策的最新應(yīng)用現(xiàn)狀 基于政策規(guī)范的圖書館3D打印服務(wù)策略研究 桌面級(jí)3D打印機(jī)的技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用前景 基于FDM技術(shù)的3D打印機(jī)擠出機(jī)構(gòu)研究與設(shè)計(jì) 基于DLP技術(shù)的低成本3D打印機(jī)開發(fā)與探索 3D打印機(jī)嵌入式控制系統(tǒng)的研究與開發(fā) 彩色3D打印機(jī)的研究與探索 3D技術(shù)、 3D打印機(jī)的中文定名 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：l.

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篇5

3D打印技術(shù)被譽(yù)為第三次工業(yè)革命的鑰匙、“萬能機(jī)”等，該產(chǎn)業(yè)也被列為未來最賺錢的產(chǎn)業(yè)之一。2015年8月，總理主持國(guó)務(wù)院專題講座，討論加快發(fā)展先進(jìn)制造與3D打印等問題，他要求從業(yè)隊(duì)伍運(yùn)用該技術(shù)，配合中國(guó)制造2025的愿景，制定行業(yè)發(fā)展計(jì)劃。

在這一領(lǐng)域，國(guó)家、社會(huì)的關(guān)注度極高；政策、技術(shù)研發(fā)、資金也不缺乏。然而，國(guó)內(nèi)卻出現(xiàn)了另一番景象，看似一片火熱的3D打印技術(shù)經(jīng)歷了一波又一波的火爆炒作。但在技術(shù)應(yīng)用和市場(chǎng)推廣方面，3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展卻面臨尷尬。

外熱內(nèi)冷 技術(shù)應(yīng)用遇尷尬

3D打印的優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)制造業(yè)無法企及的，國(guó)外很多企業(yè)甚至把3D打印技術(shù)作為發(fā)展戰(zhàn)略。近日，惠普以10.5億美元收購(gòu)三星打印業(yè)務(wù)，進(jìn)軍3D打印技術(shù)應(yīng)用市場(chǎng)；通用電氣也宣布以14億美元收購(gòu)瑞典Arcam和德SLMSolutions兩家3D打印企業(yè)，使自己從3D打印行業(yè)最大的用戶之一躋身于3D打印市場(chǎng)最大的供應(yīng)商之列。

3D技術(shù)被高度關(guān)注始于2003年。一些關(guān)于該技術(shù)領(lǐng)域的論壇、研討會(huì)和商業(yè)推廣會(huì)等從未間斷；在資本市場(chǎng)，3D打印概念股一片火熱。2012年，國(guó)內(nèi)企業(yè)大批進(jìn)入3D領(lǐng)域，然而，目前多數(shù)企業(yè)經(jīng)營(yíng)困難。

被譽(yù)為中國(guó)3D打印教父的中國(guó)工程院院士、快速制造國(guó)家工程研究中心主任盧秉恒介紹：“現(xiàn)在僅有幾十億美元，與數(shù)萬億美元的制造市場(chǎng)相比，差距甚遠(yuǎn)。因此，未來的發(fā)展前景仍不可估量?！?/p>

從市場(chǎng)需求看，前途無量的3D打印外熱內(nèi)冷。國(guó)內(nèi)應(yīng)用規(guī)模不大，而且在工業(yè)領(lǐng)域，以3D打印的應(yīng)用也并不多見，國(guó)內(nèi)的3D打印企業(yè)盈利者也是寥寥無幾。國(guó)家對(duì)3D打印的高度重視使得3D打印成為信息技術(shù)與制造技術(shù)融合的熱門，成為智能制造的焦點(diǎn)之一。而現(xiàn)在3D打印應(yīng)用的發(fā)展不溫不火，原因又是什么？

難以推廣 市場(chǎng)有待突破

盧秉恒分析原因認(rèn)為，中國(guó)3D打印技術(shù)的主要缺陷在于產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成、原創(chuàng)技術(shù)太少、產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

國(guó)際3D打印制造領(lǐng)域知名專家、華曙高科CEO許小曙也做出類似的分析，他說：“我國(guó)工業(yè)界對(duì)3D打印技術(shù)的認(rèn)可度及應(yīng)用度不高，多數(shù)制造企業(yè)尚未接受數(shù)字化設(shè)計(jì)、批量個(gè)性化定制生產(chǎn)等先進(jìn)制造理念，與此同時(shí)，工業(yè)級(jí)3D打印設(shè)備單臺(tái)成本較高，企業(yè)購(gòu)置3D打印設(shè)備的需求動(dòng)力不足，產(chǎn)業(yè)運(yùn)用范圍和領(lǐng)域也有限，應(yīng)用前景還有待進(jìn)一步開發(fā)?！?/p>

由于3D打印的跨領(lǐng)域應(yīng)用特性，行業(yè)門檻不一樣，有些領(lǐng)域應(yīng)用3D打印技術(shù)還有政策制約，像醫(yī)療領(lǐng)域、軍工領(lǐng)域等，市場(chǎng)開拓還有很長(zhǎng)一段路要走。

清華大學(xué)教授、江蘇永年激光董事長(zhǎng)顏永年、“太爾時(shí)代”CEO郭戈是中國(guó)3D打印領(lǐng)域的另外一支力量。顏永年主張打造3D打印的軟實(shí)力，掌握核心技術(shù)，將激光器的價(jià)格降下來，與國(guó)內(nèi)做激光和振鏡的單位一起合作，使光束質(zhì)量和穩(wěn)定性達(dá)到世界先進(jìn)水平。

許小曙帶領(lǐng)國(guó)內(nèi)3D打印行業(yè)的“領(lǐng)頭羊”湖南華曙高科技術(shù)團(tuán)隊(duì)在2015年突破技術(shù)瓶頸，提升了3D打印機(jī)的效率和精度。許小曙說：“當(dāng)前涉足3D打印的企業(yè)，主要還是以技術(shù)研發(fā)和科技創(chuàng)新為主，成熟的盈利模式尚未形成，雖然整個(gè)行業(yè)擁有巨大的市場(chǎng)容量，但短期內(nèi)仍很難得到有效的釋放?！?/p>

經(jīng)過過去幾年3D打印的投資熱，3D打印技術(shù)步入到了一個(gè)新的階段，應(yīng)用市場(chǎng)仍有待突破已經(jīng)成為一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。

先天不足 產(chǎn)業(yè)發(fā)展遇瓶頸

業(yè)內(nèi)專家分析，除了技術(shù)應(yīng)用和市場(chǎng)推廣面臨的問題以外，3D打印技術(shù)本身也有著自己的缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)也影響了其成長(zhǎng)的速度。

材料的限制。目前，高端工業(yè)印刷可以實(shí)現(xiàn)塑料、某些金屬或者陶瓷打印，但其發(fā)展水平還無法支持日常生活中所接觸到的各種各樣的材料。

技術(shù)和成本的限制。3D打印對(duì)機(jī)器的要求很高，目前的3D打印對(duì)于運(yùn)動(dòng)的物體和它們的清晰度就難以實(shí)現(xiàn)。此外，目前3D打印規(guī)?；a(chǎn)的條件尚不具備，而且3D打印機(jī)本質(zhì)是單體機(jī)，是現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈的一種方式，而不是一個(gè)制造能力總成體系。

知識(shí)產(chǎn)權(quán)的限制。知識(shí)產(chǎn)權(quán)越來越受關(guān)注，保護(hù)力度也是越來越強(qiáng)。3D打印技術(shù)也會(huì)涉及到這一問題，通過3D打印，人們可以隨意復(fù)制任何東西，并且數(shù)量不限。

道德的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，3D打印服務(wù)提供商每年打印產(chǎn)品上百萬種。打印汽車、飛行器、建筑物等變得非常容易。然而，打印人體生物器官或者活體組織，打印武器、飛行器、復(fù)制名人、明星玩偶是否有違道德倫理？

工業(yè)級(jí)應(yīng)用技術(shù)欠缺。3D打印技術(shù)低端運(yùn)用已經(jīng)趨于飽和，工業(yè)級(jí)應(yīng)用則技術(shù)欠缺。目前，工業(yè)級(jí)的3D打印機(jī)市場(chǎng)依然被3DSystems、Stratasys、德國(guó)EOS等國(guó)外巨頭壟斷，國(guó)內(nèi)絕大部分購(gòu)買客戶為國(guó)企、央企等大型企業(yè)，中小型企業(yè)購(gòu)買者寥寥。

尚未形成完整產(chǎn)業(yè)體系。2015年2月，工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015～2016年）》，為3D打印的發(fā)展提供了有力的政策支撐環(huán)境。然而，我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)尚未形成完整的產(chǎn)業(yè)體系，3D打印材料等關(guān)鍵核心技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程較慢。

應(yīng)用市場(chǎng) 個(gè)性化成為突破

3D打印作用于智能工廠，綜合應(yīng)用了信息技術(shù)、新材料技術(shù)、數(shù)字制造技術(shù)等諸多學(xué)科，直接成型無需模具，也無需對(duì)原材料進(jìn)行切削、組裝，不受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的影響，突破了加工工藝的限制，是典型的柔性可重構(gòu)制造系統(tǒng)，極大地縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研制及驗(yàn)證周期。

盧秉恒認(rèn)為，制造業(yè)未來的大趨勢(shì)是從大批量生產(chǎn)變?yōu)閭€(gè)性化定制，而對(duì)個(gè)性化定制來說，3D打印是最適合的技術(shù)。

3D打印適用于復(fù)雜構(gòu)件制造、個(gè)性化、定制化制造，它在縮短研發(fā)周期、降低制造成本、優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)上有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)。消費(fèi)者可以根據(jù)自己的需求量身定制產(chǎn)品，人人都是創(chuàng)造的主體，從而改變以集約式、標(biāo)準(zhǔn)化為代表的傳統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)方式，使“社會(huì)化制造”及“分布式制造”成為可能。

目前市場(chǎng)上，個(gè)性化定制設(shè)計(jì)很受歡迎，采用專用材料及其工藝技術(shù)的3D打印也有很好的市場(chǎng)。比如，在醫(yī)學(xué)方面，3D打印已被用于手術(shù)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、圖像重建、手術(shù)模型打印，并重點(diǎn)在3D打印重建腦膠質(zhì)瘤模型用于精準(zhǔn)用藥、3D干細(xì)胞打印用于腦癱兒童的治療、細(xì)胞3D打印用于脊柱損傷的治療、3D打印器官芯片用于藥物篩選等四方面發(fā)展細(xì)胞3D打印技術(shù)。

近期，涉及3D打印的會(huì)務(wù)不斷。9月12日，中國(guó)國(guó)際傳感器技術(shù)與應(yīng)用展覽會(huì)暨全球智能制造大會(huì)在上海舉行；9月23日，由國(guó)家商務(wù)部、中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)、湖北省人民政府、湖南省人民政府、河南省人民政府、山西省人民政府和武漢市人民政府共同主辦的智能制造國(guó)際論壇舉報(bào)；2016年9月26日，2016中國(guó)智能制造大會(huì)在杭州舉辦。

篇6

［關(guān)鍵詞］3D打印;口腔醫(yī)學(xué);材料

1材料種類

1.1金屬材料

口腔醫(yī)用金屬產(chǎn)品要求金屬材料具有良好的機(jī)械性能，化學(xué)特性，生物相容性和耐腐蝕性等等。對(duì)原料的要求也很高，包括純度高、含氧量低、粉末粒度細(xì)、可塑性好、流動(dòng)性好等特點(diǎn)。目前主要應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的3D打印金屬粉末材料包括:鈦、鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼等。其中，鈦及鈦合金材料具有密度小、精確度高、強(qiáng)度大的優(yōu)點(diǎn)，并且該種材料有較好的生物相容性，被口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域視為比較理想的3D打印金屬材料。尤其是在口腔頜面部位的修復(fù)、牙體組織的修復(fù)以及有關(guān)種植體制造［6］等領(lǐng)域廣泛使用。由于純鈦的一些性能的缺陷，例如純鈦的強(qiáng)度不如鈦合金大，而且純鈦的彈性模量比骨組織的要高，很容易導(dǎo)致鈦種植體和骨組織兩者產(chǎn)生不相融和的機(jī)械應(yīng)力。對(duì)于此，很多研究者都試圖采用各種方式來改善純鈦的性能，例如在其表面增加涂層或者氧化純鈦的表面等［7］。3D打印的鈷鉻合金也是口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域常用的修復(fù)材料。利用3D打印技術(shù)制造出，再采用修復(fù)技術(shù)將人工牙添加上去，這樣的修復(fù)體進(jìn)入口腔后便具有良好的密合性。由于使用的鈷鉻合金義齒支架與添加的人工牙采用了不同的材料，根據(jù)現(xiàn)階段的技術(shù)設(shè)施，基本上不可能一次性打印出完整修復(fù)體。Traini等［8］成型了梯度化Ti-6Al-4V鈦合金多孔牙科種植體，具有更加優(yōu)化的理化性能，抗拉強(qiáng)度、斷面收縮率及延伸率均達(dá)AMs4999(美國(guó)材料協(xié)會(huì)的關(guān)于3D打印鈦合金的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn))。Figliuzzi等［9］使用激光燒結(jié)個(gè)性化鈦合金(Ti-6Al-4V)種植體，拔除患牙后即刻種植修復(fù)，隨訪顯示個(gè)性化種植體及美觀效果良好。Traini等［8］激光燒結(jié)鈦合金試件，然后分別測(cè)量試件表面多孔層和內(nèi)部致密層的彈性模量，前者接近骨皮質(zhì)，后者接近機(jī)械加工的鈦金屬，表明這種方法加工鈦合金種植體能減小表面應(yīng)力，有利于種植體的長(zhǎng)期穩(wěn)定。Mangano等［10］將激光燒結(jié)的窄直徑種植體用于患者的后牙種植修復(fù)治療，37例種植體隨訪2年后存留率為100．0%，成功率為94.6%。在物理機(jī)械性能、生物抗腐蝕性及相容性等方面，需要深入研究3D打印的有關(guān)金屬產(chǎn)品是否與傳統(tǒng)工藝制造的產(chǎn)品相同，是否按照國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。目前，新興金屬材料在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域依然處在體外研究的狀態(tài)，尤其作為口腔植入材料的性能仍有很大的研究空間［11］。目前，3D打印技術(shù)不斷發(fā)展，不斷優(yōu)化的設(shè)備性能和多樣的金屬打印材料，金屬3D打印技術(shù)也會(huì)更加廣泛的運(yùn)用到口腔醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域中。

1.2高分子材料

高分子材料已成為目前3D打印領(lǐng)域中基本的成熟的打印材料，塑料作為高分子材料的代表，具有較好的熱塑性、流動(dòng)性與快速冷卻粘接性以及其迅速固化的性能［12-14］。另外，由于高分子材料具有良好的粘接性，可以使其能夠與陶瓷、玻璃、纖維、無機(jī)粉末、金屬粉末等形成新的復(fù)合材料［15，16］，在口腔醫(yī)學(xué)中，聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚富馬酸二羥丙酯等屬于比較常見的3D打印材料。聚乳酸(PLA)是一種具有良好的生物可降解性的環(huán)保材料，能在特定條件下被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不會(huì)造成環(huán)境污染，對(duì)環(huán)境保護(hù)非常有利，是公認(rèn)的環(huán)境友好材料。其還具有半透明性和光澤質(zhì)感，是口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域3D打印的理想材料。聚醚醚酮(PEEK)是一種熱塑性聚合物，目前用于制作3D打印衛(wèi)星、3D打印汽車零件，開始在3D打印行業(yè)發(fā)揮真正的影響。PEEK材料的優(yōu)點(diǎn)包括，①PEEK材料彈性模量和人體骨骼相近，修復(fù)后顱骨的應(yīng)力完整;②X射線透過性能好，不會(huì)產(chǎn)生金屬偽影，不影響醫(yī)學(xué)影像，方便檢測(cè)術(shù)后恢復(fù)情況;③使用3D打印PEKK材料制成的結(jié)構(gòu)比用傳統(tǒng)的PEEK具有更好的抗菌性能，可以高溫消毒再用;④PEEK本身具有很強(qiáng)的惰性，對(duì)頭皮刺激非常小，排斥性低，穩(wěn)定性高。目前用于制造義齒零件。從3D打印技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r而言，光固化立體成形屬于發(fā)展最早也是最成熟的技術(shù)，并且得到了廣泛的運(yùn)用。3D打印光敏樹脂即光固化樹脂、UV樹脂，是口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的高分子材料。對(duì)于口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域而言，液態(tài)樹脂材料需要有優(yōu)良的穩(wěn)定性、較低的黏度、固化迅速且程度高等［17］。有研究發(fā)現(xiàn)［18］，液態(tài)光敏樹脂可以打印成可生物降解組織工程支架，利用光固化快速成型技術(shù)制造形成的支架與人松質(zhì)骨有比較相同的機(jī)械性能，并且具有促進(jìn)成纖維細(xì)胞黏附與分化的作用。迅速發(fā)展的光固化樹脂材料不斷促進(jìn)口腔醫(yī)學(xué)的進(jìn)步，有利于口腔醫(yī)學(xué)更加個(gè)性化和精準(zhǔn)化。

1.3陶瓷材料

口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的陶瓷材料要求具有良好的美觀性和生物相容性，具有低密度、高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良的物理化學(xué)特性，其廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、航空航天、生物醫(yī)療等行業(yè)。因其優(yōu)良的機(jī)械性能和美觀性能，目前也用作口腔修復(fù)材料。氧化鋯陶瓷用切削技術(shù)進(jìn)行加工時(shí)會(huì)有很多材料被切除掉，造成浪費(fèi)，導(dǎo)致全瓷冠的價(jià)格昂貴，而且還可能在義齒中有切削力造成的內(nèi)裂。3D打印氧化鋯陶瓷義齒對(duì)材料利用率可達(dá)90%以上，相對(duì)來說成本較低。3D打印氧化鋯可減少材料浪費(fèi)和環(huán)境污染，并可通過打印特殊內(nèi)部結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)硬度等力學(xué)性能的仿生性。早期的氧化鋯3D打印制造主要以激光燒結(jié)的方法為主，但存在制件致密度及成形效率低，表面粗糙和裂紋等問題［19，20］。光固化成形陶瓷具有良好的表面質(zhì)量和結(jié)構(gòu)精度可控性［21］，并迅速成為研究熱點(diǎn)。目前，氧化鋯材料3D打印過程中仍存在一些問題，如內(nèi)部應(yīng)力大、燒結(jié)后容易產(chǎn)生裂紋以及體積收縮大等，這些可能會(huì)影響其機(jī)械性能和臨床適合性，陶瓷材料及其加工工藝仍需進(jìn)一步研究。

1.4生物組織材料

使用3D打印材料和技術(shù)生產(chǎn)具有良好生物性功能的人體細(xì)胞、組織以及器官等，是眾多學(xué)者一直的追求。學(xué)者們不斷探索3D打印技術(shù)，并且緊密結(jié)合了生物組織工程技術(shù)，制造具有生物功能性的人造細(xì)胞、組織和器官來替代需要修復(fù)的人體缺損組織。水凝膠是一種水溶性的高分子聚合物，其利用化學(xué)或物理的交聯(lián)而產(chǎn)生，是一種3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)［22，23］。水凝膠有優(yōu)良的生物相容性，可以構(gòu)建組織工程支架，并且可以加工形成可控型釋放藥物的載體［24，25］。但目前，3D繪圖生物寫入制造的水凝膠具有較低的硬度，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)崩潰或限制形狀的復(fù)雜性，因此3D打印生物材料的最新進(jìn)展將推進(jìn)3D打印生物材料領(lǐng)域的進(jìn)步和發(fā)展［26，27］。在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，不論是患者個(gè)性化定制的生物組織材料，還是現(xiàn)有的成品，3D打印產(chǎn)品在牙科和口腔手術(shù)［28，29］中都發(fā)揮了重要作用。目前，3D打印技術(shù)基本上實(shí)現(xiàn)人牙髓細(xì)胞(humandentalpulpcells，hDPCs)的生物打印，這奠定了3D生物打印技術(shù)更廣泛的應(yīng)用于牙體組織的基礎(chǔ)。再者，人工骨材料羥基磷灰石與光敏高分子相融合可以用于制造含生物活性的骨組織工程支架。在種植學(xué)方面，3D打印個(gè)性化種植體成為即刻種植的趨勢(shì)，對(duì)鈦種植體表面進(jìn)行修飾，可促進(jìn)成骨細(xì)胞的生長(zhǎng)分化，種植體具有更優(yōu)良的特性。由于3D打印技術(shù)生成的微米表面的粗糙程度更容易被特定的細(xì)胞識(shí)別出來。具有微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的種植體促進(jìn)了細(xì)胞的增殖和延展，同時(shí)更利于細(xì)胞向成骨方向分化。在微納復(fù)合結(jié)構(gòu)提供的生理三維的仿生環(huán)境中，更利于細(xì)胞的伸展，從而更好地增殖與分化。

篇7

[關(guān)鍵詞]3D打印技術(shù) 教育應(yīng)用 應(yīng)用模式

中圖分類號(hào)：D170 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）11-0382-01

1、3D打印的原理

對(duì)于大多數(shù)人來說，提到“打印”，首先想到的是能打印文稿或照片等平面內(nèi)容的普通打印機(jī)，事實(shí)上二維的噴墨打印和某些類型的3D打印在技術(shù)表現(xiàn)上確實(shí)比較相似，3D打印使用特制的設(shè)備將材料一層層地噴涂或熔結(jié)到三維空間中，從而讓打印的數(shù)字虛擬對(duì)象實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體化。3D打印機(jī)的精確度相當(dāng)高，可以打印出模型的大量細(xì)節(jié)，而且它比起鑄造、沖壓、蝕刻等傳統(tǒng)方法能更快速地創(chuàng)建原型，特別是傳統(tǒng)方法難以制作的特殊結(jié)構(gòu)模型。一般來說，通過3D打印獲得一件成品需要經(jīng)歷建模、分層、打印和后期處理四個(gè)主要階段：

（1）三維建模

通過GoScan之類的專業(yè)3D掃描儀或是Kinect之類的DIY掃描設(shè)備獲取對(duì)象的三維數(shù)據(jù)，并且以數(shù)字化方式生成三維模型。也可以使用3ds Max、Blender、AutoCAD、SketchUp等三維建模軟件從零開始建立三維數(shù)字化模型，或是直接使用已做好的3D模型。

（2）分層切割

由于描述方式的差異，3D打印機(jī)并不能直接操作3D模型。當(dāng)3D模型輸入到計(jì)算機(jī)以后，需要通過打印機(jī)配備的專業(yè)軟件來進(jìn)一步處理。即將模型切分成一層層的薄片模塊，每個(gè)模塊的厚度由噴涂材料的屬性和打印機(jī)的規(guī)格決定。

（3）打印噴涂

由打印機(jī)將打印材料逐層噴涂或熔結(jié)到打印臺(tái)的三維空間中，根據(jù)工作原理的不同，有多種流程方式。較常規(guī)的是先噴一層膠水，然后在上面撒一層粉末。如此反復(fù)；或是通過高能激光融化合金材料，一層層地熔結(jié)成模型。整個(gè)過程根據(jù)模型大小、復(fù)雜程度、打印材質(zhì)和工藝流程耗時(shí)幾分鐘到數(shù)天不等。

（4）后期處理

由于3D打印機(jī)規(guī)格、打印材質(zhì)、打印精度的不同，可能出現(xiàn)成品截面粗糙或有毛刺的現(xiàn)象，這時(shí)就需要對(duì)打印出來的模型進(jìn)行必要的加工處理，如：表面打磨、剝離、上色、固化處理等。

2、3D打印技術(shù)在教學(xué)中的作用

2.1 提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性

3D打印是以計(jì)算機(jī)軟件生成或通過實(shí)體掃描獲得的數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀的金屬或塑料等具有粘合性的材料，通過“積層造型法”逐層打印出實(shí)物的技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用于課堂上能夠激發(fā)學(xué)生濃厚的興趣。通過3D打印，課本上的二維知識(shí)能夠快速轉(zhuǎn)化為三維的實(shí)物，3D打印本身的功能特性和新穎性以及對(duì)教學(xué)過程的輔助作用都能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的積極性與主動(dòng)性。通過將3D打印技術(shù)引入課堂，學(xué)生可以將自己的想法與構(gòu)思實(shí)體呈現(xiàn)出來，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，還加深了對(duì)知識(shí)的理解與記憶，激發(fā)學(xué)生深入學(xué)習(xí)的熱情，積極地投入到再學(xué)習(xí)中，形成良性循環(huán)。

2.2 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力

3D打印技術(shù)為學(xué)生提供了一個(gè)自由發(fā)揮想象力的平臺(tái)，學(xué)生可以通過3D打印將許多課本中看不見摸不著的內(nèi)容變?yōu)閷?shí)物，能夠使學(xué)生捕捉知識(shí)要點(diǎn)并實(shí)體定格。在3D打印技術(shù)的支持下，學(xué)生可以將更多的時(shí)間與精力投入到設(shè)計(jì)與創(chuàng)新環(huán)節(jié)，通過自身的理解與想象，結(jié)合課本上的知識(shí)舉一反三，將記憶理論概念轉(zhuǎn)化為實(shí)物創(chuàng)作，在體驗(yàn)實(shí)踐中融會(huì)貫通進(jìn)而創(chuàng)新?？梢哉f3D打印技術(shù)引入學(xué)校教學(xué)中，極大地促進(jìn)了學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力的提高，學(xué)生可以參與創(chuàng)新設(shè)計(jì)，盡情發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，將創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)貫穿于學(xué)習(xí)活動(dòng)之中，通過打印出具有個(gè)人特色的實(shí)體作品，體驗(yàn)課本外的知識(shí)實(shí)踐應(yīng)用。

2.3 幫助教師探索新的教學(xué)方法

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師只能通過口頭講述的方式來為學(xué)生講解知識(shí)，即使是多媒體技術(shù)和設(shè)備非常發(fā)達(dá)的今天，教師也只能通過音視頻使得教學(xué)相對(duì)生動(dòng)真實(shí)，由于大量學(xué)科仍是非實(shí)物化的教學(xué)方式，加上學(xué)生的閱歷有限，理解能力不足，使得他們對(duì)知識(shí)掌握的程度仍未教師理想。有了3D打印技術(shù)的支持后，教師就能夠?qū)⑷碌摹绑w驗(yàn)式教育”實(shí)施到課堂之中，將課本上以前那些難以觸摸，或是難以在課堂上具現(xiàn)化的內(nèi)容打印成三維實(shí)物，讓學(xué)生通過自己的親身觸碰和體驗(yàn)來加強(qiáng)學(xué)習(xí)理解。以學(xué)生為主導(dǎo)的教學(xué)方式，教師將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，幫助學(xué)生去感受最真實(shí)最具體的內(nèi)容，結(jié)合著理論概念與知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生更容易理解其中的內(nèi)涵與意義。

3、3D打印技術(shù)在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用模式探究

3.1 3D打印技g用于課堂情境教與學(xué)

以萊夫?yàn)榇淼那榫硨W(xué)習(xí)理論認(rèn)為，知識(shí)寓于情境之中，學(xué)習(xí)者通過具體活動(dòng)能更好地獲得知識(shí)，強(qiáng)調(diào)知與行的交互性。而我國(guó)教師在教學(xué)中普遍實(shí)施的是灌輸式教學(xué)法，教學(xué)模式僵化。3D打印技術(shù)對(duì)于教師和學(xué)習(xí)者的重要價(jià)值體現(xiàn)在：它能夠更加真實(shí)形象地呈現(xiàn)特定事物，并讓學(xué)習(xí)者獲得深刻的感知體驗(yàn)。利用3D打印機(jī)可將大多數(shù)有益于教學(xué)的模型實(shí)物打印出來并呈現(xiàn)在課堂上，借助實(shí)物教具教師可以更容易將抽象問題進(jìn)行深刻解析，學(xué)習(xí)者也可通過其幫助對(duì)知識(shí)加深理解，實(shí)現(xiàn)教學(xué)雙方所共同期望的交互教學(xué)模式。

在桌面3D打印機(jī)巨頭MakerBot舉辦的數(shù)學(xué)工具模型大賽上，愛好者制作了各類創(chuàng)意教具，并用3D打印機(jī)將創(chuàng)意立體化為三維實(shí)物，大大提高了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。大量實(shí)踐證明，教學(xué)中采用生動(dòng)的、符合情境的教具，課堂氛圍更熱烈，教學(xué)過程更輕松，學(xué)習(xí)效果更顯著。（圖1）為教師自行設(shè)計(jì)并打印的球齒輪教學(xué)模型，3D打印教具的使用可促使學(xué)習(xí)者將已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際問題進(jìn)行聯(lián)系，深化知識(shí)和內(nèi)涵；使教師從知識(shí)權(quán)威轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)者研學(xué)的促進(jìn)者，有利于引導(dǎo)學(xué)習(xí)者應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來解決“現(xiàn)實(shí)”問題。

3.2 3D打印技術(shù)用于課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)

創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，提高自主創(chuàng)新能力、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家必須依靠創(chuàng)新型人才，而我國(guó)教育工作者針對(duì)如何培養(yǎng)人才創(chuàng)新能力難題一直在努力探索。許多學(xué)校創(chuàng)建了學(xué)生社團(tuán)以鼓勵(lì)創(chuàng)新，但往往一些創(chuàng)意思想都囿于現(xiàn)實(shí)而被迫終止。例如在模具設(shè)計(jì)中學(xué)生試圖將創(chuàng)意付諸實(shí)踐時(shí)發(fā)現(xiàn)，即使標(biāo)準(zhǔn)零部件仍需去市場(chǎng)上逐一甄選，過程繁雜，而非標(biāo)準(zhǔn)件則必須找代工廠進(jìn)行單件生產(chǎn)，加工周期長(zhǎng)且價(jià)格昂貴，這些困擾在很大程度上消減了學(xué)生創(chuàng)新的積極性。

3D打印的出現(xiàn)徹底改變了@一現(xiàn)狀，任何創(chuàng)意設(shè)計(jì)都不再局限于傳統(tǒng)加工能力的局限，3D打印機(jī)可以快速打印出學(xué)生DIY過程所需的零件，學(xué)生幾乎可以足不出戶就能將創(chuàng)意變成成品。3D打印可激發(fā)學(xué)生對(duì)某些科學(xué)過程或現(xiàn)象進(jìn)行可視化展現(xiàn)，便于進(jìn)行科技發(fā)明或創(chuàng)新制作，為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)提供一種更加高效的途徑。

3.3 3D打印技術(shù)用于培養(yǎng)大學(xué)生的綜合技能

當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才的知識(shí)體系要求發(fā)生劇烈變化，從傳統(tǒng)的單一知識(shí)形式轉(zhuǎn)變?yōu)槎囝I(lǐng)域知識(shí)融合形式。3D打印對(duì)于中小學(xué)生可簡(jiǎn)單定位為一種科普教育，而在高等教育理工學(xué)科中則應(yīng)是一種技能教育。因此，3D打印機(jī)對(duì)于大學(xué)生不僅僅是一種模型制作設(shè)備，更應(yīng)該通過對(duì)打印設(shè)備的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，深入掌握所涉及的各種技術(shù)知識(shí)。

如前所述，3D打印技術(shù)是一種集多領(lǐng)域知識(shí)于一體的技術(shù)形式，它要求學(xué)生綜合學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、材料科學(xué)等多種專業(yè)技術(shù)，這就必然促使大學(xué)生加強(qiáng)多領(lǐng)域知識(shí)的學(xué)習(xí)與融合，契合當(dāng)今社會(huì)對(duì)綜合型人才的需求。

3.4 3D打印技術(shù)用于提高大學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力

近年來我國(guó)大學(xué)生就業(yè)問題日益突出，其根源在于人才培養(yǎng)與社會(huì)需求脫節(jié)，存在“兩張皮”現(xiàn)象。部分專業(yè)的課程設(shè)置和課程內(nèi)容不能與時(shí)俱進(jìn)，與社會(huì)崗位對(duì)專業(yè)人才的要求不相符合。2014年9月，人力資源咨詢機(jī)構(gòu)WANTED Analytics報(bào)告表示，近四年來市場(chǎng)上對(duì)具備3D打印與增材制造相關(guān)技能的人員需求量持續(xù)上升；2014年8月，3D打印行業(yè)的招聘廣告數(shù)量比去年同期增長(zhǎng)103%，且相關(guān)崗位的人員招聘難度系數(shù)最高達(dá)到60%，企業(yè)很難招聘到具有此項(xiàng)專門技術(shù)的人才，人才缺口十分巨大。

目前，我國(guó)還沒有設(shè)置3D打印專業(yè)，僅出現(xiàn)小規(guī)模具有高校背景的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)對(duì)3D打印人才的需求，所以亟待將3D打印技術(shù)融入課堂教學(xué)，將人才培養(yǎng)與社會(huì)需求結(jié)合起來，可以大大提高學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

3.5 3D打印技術(shù)用于開展產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目

技術(shù)作為連接知識(shí)與生產(chǎn)的橋梁，不僅是知識(shí)的應(yīng)用與物化，要進(jìn)行構(gòu)思設(shè)計(jì)，還要直接作用于生產(chǎn)過程，進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)與制造。因此，積極開展產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目合作是把握技術(shù)的理論性與實(shí)踐性之間發(fā)展規(guī)律的重要環(huán)節(jié)。

3D打印技術(shù)用于開展產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目有利于培養(yǎng)學(xué)生科研能力，增強(qiáng)科研轉(zhuǎn)化能力。對(duì)于高校，一方面可對(duì)3D打印技術(shù)進(jìn)行深入科學(xué)研究，另一方面應(yīng)向企業(yè)提供共享服務(wù)。如青島高新區(qū)引進(jìn)西安交通大學(xué)快速制造國(guó)家工程研究中心盧秉恒院士團(tuán)隊(duì)，幫助其打造完整的3D打印產(chǎn)業(yè)鏈；與中科院自動(dòng)化所共建青島智能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，建設(shè)3D打印社會(huì)資源平臺(tái)等，形成雙贏的局面。

4、結(jié)束語

目前，3D打印技術(shù)受到了各個(gè)領(lǐng)域的高度重視。雖然3D打印引入教學(xué)中還存在著很多困難，但其帶來的效果是不可估量的。3D打印技術(shù)的運(yùn)用，需要學(xué)校與師生的支持，使其充分發(fā)揮作用，為我國(guó)教育事業(yè)的發(fā)展提供動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

[1] 張彥芳.3D打印技術(shù)及其應(yīng)用[J].科技視界，2013

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揭開3D打印的神秘面紗

隨著3D打印技術(shù)的走俏，以3D打印機(jī)為代表的3D打印技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品在各科技類展會(huì)上成為焦點(diǎn)。諸多企業(yè)躍躍欲試，以求抓住3D打印帶來的商機(jī)；許多創(chuàng)業(yè)者也對(duì)此頗為關(guān)注，認(rèn)為這是個(gè)人創(chuàng)業(yè)的捷徑。3D打印，似乎迎來了它的黃金發(fā)展期。

其實(shí)，3D打印不是新鮮的東西，早在27年前它就存在了。世界上第一臺(tái)3D打印機(jī)誕生于1986年，由美國(guó)人CharlesHull發(fā)明。而他所成立的3DSystems公司，現(xiàn)在已是一家在納斯達(dá)克掛牌的上市公司，并已成為美國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)內(nèi)首屈一指的巨頭之一。到這里，我們不禁有疑問：既然3D打印技術(shù)早已存在了二十多年，緣何在今日突然爆發(fā)？現(xiàn)今，3D打印的技術(shù)與市場(chǎng)的真實(shí)狀況是怎樣的？帶著這些疑問，我們近距離觀察3D打印。

近場(chǎng)觀察，價(jià)格優(yōu)勢(shì)and技術(shù)軟肋

在成龍的封山之作，電影《十二生肖》中，成龍通過3D打印機(jī)將十二生肖的贗品制造了出來，這一事例很好地概括了3D打印的特點(diǎn)：快速成型。遠(yuǎn)觀3D打印，似乎它無所不能只要擁有一臺(tái)3D打印機(jī)，你就可以打印出你喜歡的一切甚至克隆另一個(gè)自己，這是真的嗎？答案當(dāng)然是否定的。

其實(shí)3D打印的原理很簡(jiǎn)單，就是以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，將模型分解成若干層平面切片，然后把打印材料按切片圖形逐層疊加，最終堆積成完整的物體。它的工作原理類似噴墨打印機(jī)，不過它噴出的不是墨水，而是黏接劑和液態(tài)材料。這使得3D打印技術(shù)的發(fā)展深受材料的限制。目前，能夠被運(yùn)用到3D打印中去的材料僅有薄膜、樹脂、石蠟、石膏、尼龍絲、鈦合金、陶瓷等十幾種。受材料的限制，3D打印技術(shù)能打印的東西還比較有限。

但由于這種制造方式不需要模板，也不用組裝，產(chǎn)品形態(tài)完全通過軟件操控，生產(chǎn)一件產(chǎn)品與大批量生產(chǎn)相比，單位成本幾乎一樣，所需勞動(dòng)力數(shù)量大幅減少的同時(shí)也省去了冗長(zhǎng)而昂貴的模具制造過程，能夠極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，大幅減少成本投入，還能較精準(zhǔn)地塑造復(fù)雜精細(xì)的造型。

有了3D打印機(jī)器，就相當(dāng)于擁有了一整條生產(chǎn)線，一整個(gè)車間。3D打印對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)與模具制造在傳統(tǒng)制造鏈條中的沖擊，不言而喻。這就是3D打印突然爆發(fā)的主因。經(jīng)濟(jì)危機(jī)后，歐美國(guó)家發(fā)展已經(jīng)停滯，尤其需要制造業(yè)回歸，這個(gè)時(shí)候傳統(tǒng)生產(chǎn)方式已沒有優(yōu)勢(shì)可言。3D打印技術(shù)與制造業(yè)的結(jié)合，使得勞動(dòng)力密集型的制造業(yè)變身為高端的自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)，讓制造業(yè)重新煥發(fā)了生機(jī)。

市場(chǎng)分析，停于概念or走向現(xiàn)實(shí)

毫無疑問，材料的局限性限制了3D打印技術(shù)的發(fā)展，但同時(shí)其價(jià)格優(yōu)勢(shì)也惹人垂涎。在此，我們不妨預(yù)想一下3D打印的未來：3D打印前景如何，真能“橫掃一切”嗎？3D打印最終是停于人們暢想中還是逐步走向現(xiàn)實(shí)？

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關(guān)鍵詞：3D打?。粯?biāo)準(zhǔn)；教學(xué)應(yīng)用；云平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）05-0011-04

一、引言

3D打印技術(shù)作為一項(xiàng)對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)具有顛覆意義的技術(shù)，近年來在世界范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注，其主要生成流程包括兩大步驟：基于計(jì)算機(jī)輔助軟件設(shè)計(jì)立體模型，并通過3D打印機(jī)基于熔融、光固化等工藝逐層打印成品。[1]近年來，作為“增材制造”的主要實(shí)現(xiàn)形式，3D打印技術(shù)受到了我國(guó)政府的高度重視。進(jìn)一步地，針對(duì)3D打印等新型數(shù)字化制造技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，我國(guó)政府出臺(tái)了《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015-2016）》。此計(jì)劃將3D打印技術(shù)發(fā)展規(guī)劃提高到了國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的高度，不僅強(qiáng)調(diào)了3D打印教育的推廣和普及，更強(qiáng)調(diào)了3D打印技術(shù)人才的培養(yǎng)。隨后，在中國(guó)政府實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)《中國(guó)制造2025》中，3D打印被列為突破發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。更為引人注目的是在國(guó)務(wù)院關(guān)于3D打印增材制造的專題講座后，總理表示要在國(guó)內(nèi)多個(gè)重點(diǎn)行業(yè)加速3D打印的裝備和運(yùn)用。

在教育行業(yè)發(fā)展領(lǐng)域中，3D打印技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用已經(jīng)逐步引起國(guó)內(nèi)外政府以及相關(guān)組織的高度重視?，F(xiàn)階段，針對(duì)3D打印教育價(jià)值的一系列探索性研究以及實(shí)踐工作正在逐步開展中，并已取得了一些基礎(chǔ)成果。國(guó)內(nèi)，上海、青島等教育發(fā)展先進(jìn)地區(qū)已經(jīng)成功地將3D打印引入基礎(chǔ)教育領(lǐng)域。目前，上述先進(jìn)地區(qū)通常在青少年活動(dòng)中心配備3D打印機(jī)和掃描儀，同時(shí)定期邀請(qǐng)技術(shù)專家開設(shè)包括CAD建模和3D打印機(jī)操作實(shí)踐等相關(guān)課程，最終以指導(dǎo)學(xué)生打印出自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品為基礎(chǔ)教育階段的教育實(shí)踐目標(biāo)。國(guó)外，在“人類學(xué)習(xí)可以通過制造和分享過程產(chǎn)生”的理念下，英國(guó)教育部與英國(guó)物理學(xué)會(huì)、英國(guó)全國(guó)數(shù)學(xué)教學(xué)創(chuàng)優(yōu)中心和3D打印機(jī)廠商協(xié)調(diào)合作，進(jìn)一步保障使用3D技術(shù)的學(xué)校可以得到良好的理論指導(dǎo)及技術(shù)支持。另外，為培養(yǎng)高中生的工程技術(shù)能力并激發(fā)學(xué)生對(duì)工程、設(shè)計(jì)、制造和科學(xué)相關(guān)課程的興趣，美國(guó)以項(xiàng)目推進(jìn)形式在高中大力推廣3D打印機(jī)，例如，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局制作實(shí)驗(yàn)和拓展項(xiàng)目等。不僅如此，作為預(yù)測(cè)影響全球教育領(lǐng)域的教學(xué)、學(xué)習(xí)和創(chuàng)造性探究新興技術(shù)的權(quán)威報(bào)告，新媒體聯(lián)盟地平線報(bào)告在基礎(chǔ)教育、高等教育和圖書館教育的三個(gè)版本中，連續(xù)兩年將教育應(yīng)用中主流技術(shù)的重要進(jìn)展聚焦到3D打印上。

3D打印技術(shù)涵蓋包括信息技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)和新材料技術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。在日常教育場(chǎng)景中，3D打印主要體現(xiàn)出以下三方面教育特性：其一，便于塑造可重用的多態(tài)教育對(duì)象，且可快速打印用于教學(xué)輔助的模型、標(biāo)本等教具；其二，作為蘊(yùn)涵“設(shè)計(jì)思維”的個(gè)性化創(chuàng)造工具，可以滿足不同教育層次的學(xué)習(xí)者以專業(yè)制造水平實(shí)現(xiàn)個(gè)性化創(chuàng)意設(shè)的產(chǎn)品化需求；其三，便于打造虛實(shí)結(jié)合的教育創(chuàng)新應(yīng)用平臺(tái)，并可以基于3D打印技術(shù)建立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)客空間，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造技術(shù)的協(xié)同創(chuàng)新。盡管目前3D打印技術(shù)在教育行業(yè)的創(chuàng)新性應(yīng)用蓬勃發(fā)展，但是3D打印作為教育裝備用于教育實(shí)踐活動(dòng)開展尚存在幾點(diǎn)無法回避的關(guān)鍵性問題：

（1）3D打印作為教育領(lǐng)域的一種新技術(shù)，其教育行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)尚未建立，目前教育行業(yè)流通的3D打印機(jī)質(zhì)量參差不齊，導(dǎo)致3D打印教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的質(zhì)量、安全和教育適用性等方面無法保障；

（2）3D打印技術(shù)與教育理論嚴(yán)重脫節(jié)，包括教學(xué)案例、教學(xué)模型庫(kù)在內(nèi)的教育資源缺乏，如何體系化地借助3D打印技術(shù)輔助基礎(chǔ)教育、高等教育和職業(yè)教育的教育實(shí)踐活動(dòng)成為關(guān)鍵性問題；

（3）3D打印軟件環(huán)境和硬件環(huán)境的配備費(fèi)用均較高，具體地說，3D 打印機(jī)和專業(yè)的三維建模軟件價(jià)格都比較高而且對(duì)使用場(chǎng)地要求較高，從而導(dǎo)致僅有少部分重點(diǎn)學(xué)校有能力配備，無法滿足教育均衡發(fā)展的需求。

二、3D打印行業(yè)應(yīng)用的突破途徑

本文重點(diǎn)圍繞上述關(guān)鍵性問題，提出解決方案，主要包含以下三條突破途徑：

（1）研究并起草3D打印技術(shù)的教育行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范

3D打印系統(tǒng)按功能分為五大模塊，即三維模型獲取模塊、三維模型處理模塊、三維模塊分層模塊、三維模型打印模塊和三維模型后處理模塊，依托多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，包括信息技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)和材料技術(shù)。技術(shù)歸根到底服務(wù)于教育，3D打印技術(shù)涉及制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，其意義在于通過對(duì)技術(shù)的規(guī)范化提升產(chǎn)品質(zhì)量，保障教學(xué)活動(dòng)參與者的人身安全，提升3D打印的教育適用性。

（2）從教育理論出發(fā)面向不同教育階段系統(tǒng)化建立3D打印的教學(xué)應(yīng)用體系架構(gòu)

對(duì)于不同教育階段的學(xué)生，3D打印技術(shù)具有不同的內(nèi)涵和外延。對(duì)于基礎(chǔ)教育來說，3D打印作為認(rèn)知工具，用于快速制造與課程配套的模型；對(duì)于高等教育，3D打印作為創(chuàng)新平臺(tái)，用于快速實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)思想；對(duì)于職業(yè)教育，3D打印作為教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)內(nèi)容，形成了面向中國(guó)制造2025的職業(yè)技能知識(shí)體系。因此，要將3D打印技術(shù)深度融合于不同教育階段的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，必須探索3D打印技術(shù)和教育理論的契合點(diǎn)，系統(tǒng)化地建立面向基礎(chǔ)教育、高等教育和職業(yè)教育的個(gè)性化教學(xué)應(yīng)用體系架構(gòu)，涵蓋3D打印的核心課程、資源庫(kù)、教材、實(shí)訓(xùn)資源等。

篇10

創(chuàng)新3D科技在醫(yī)療行業(yè)中取得突破性進(jìn)展

提到3D打印，對(duì)于很多人來說已并不陌生。它是快速成型技術(shù)的一種，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用液態(tài)、粉末或?qū)嵭牟牧?，通過逐層凝固、熔化等“打印”的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。而提起數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)卻是鮮為人知的，該技術(shù)是將傳統(tǒng)醫(yī)療與數(shù)字化設(shè)計(jì)制造相結(jié)合形成的一門新興產(chǎn)業(yè)，與民生息息相關(guān)，必將在醫(yī)療行業(yè)掀起又一場(chǎng)革命性浪潮。

2013年，北京市委、市政府提出全面推進(jìn)北京市3D打印科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)培育的新要求，北京市科委提出《促進(jìn)北京市增材制造（3D）科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)培育的工作意見》，為此，北京工業(yè)大學(xué)成立了3D打印科技工作領(lǐng)導(dǎo)小組和專家聯(lián)合工作組，組建了“數(shù)字化醫(yī)療3D打印北京市國(guó)際科技合作基地中心”和“北京市數(shù)字化醫(yī)療3D打印工程技術(shù)研究中心”科研平臺(tái)，均獲得北京市科委正式批準(zhǔn)。他們以建立國(guó)內(nèi)首創(chuàng)和世界一流的“數(shù)字化醫(yī)療3D打印協(xié)同創(chuàng)新中心與服務(wù)平臺(tái)”為目標(biāo)，聯(lián)合國(guó)藥集團(tuán)、京城控股、北大口腔醫(yī)院等單位，牽頭成立了北京市數(shù)字化醫(yī)療3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，創(chuàng)新機(jī)制體制，加大投入，承擔(dān)了市科委重大項(xiàng)目，圍繞腫瘤靶標(biāo)治療、口腔種植、義齒、顱腦、頷面與各科手術(shù)，醫(yī)療輔具等5大應(yīng)用目標(biāo)開展工作。

為了給3D打印項(xiàng)目提供良好的科研環(huán)境，2013年12月，北京工業(yè)大學(xué)專門將學(xué)校新建的教學(xué)科研樓四層作為“3D打印中心”用房，面積近2000平方米。為了加快數(shù)字化醫(yī)療3D打印平臺(tái)建設(shè)，學(xué)校安排預(yù)算、購(gòu)置設(shè)備，目前已經(jīng)投入建設(shè)經(jīng)費(fèi)8000余萬元，并取得了重大的階段性成果，他們開發(fā)的數(shù)字化醫(yī)療3D打印模板導(dǎo)向技術(shù)在腫瘤醫(yī)院微創(chuàng)介入中心成功地為一名上頷囊癌患者實(shí)施了放射性粒子植入術(shù)，即組織間放療，受到社會(huì)高度關(guān)注。

在2013年和2014年舉辦的全國(guó)科技活動(dòng)周暨北京科技周活動(dòng)中，國(guó)務(wù)院副總理劉延?xùn)|，北京市委書記郭金龍，科技部長(zhǎng)萬鋼，北京市長(zhǎng)王安順等領(lǐng)導(dǎo)，聽取了北京工業(yè)大學(xué)校長(zhǎng)郭廣生、書記鄭吉春關(guān)于3D打印項(xiàng)目的介紹，并給予了肯定。這讓北京工業(yè)大學(xué)的課題研究團(tuán)隊(duì)成員更加充滿信心。

數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)的研究背景

關(guān)于數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)的研究背景，北京市數(shù)字化醫(yī)療3D打印國(guó)際合作交流基地主任、北京工業(yè)大學(xué)3D打印專家組副總工陳繼民教授給我們做了詳細(xì)介紹，他說，目前治療腫瘤的方法主要是放療、化療和手術(shù)治療，但這些方法都存在著治療效果不明顯、痛苦大、副作用大等缺點(diǎn)。另外，在放化療的過程中，除了殺死癌細(xì)胞，同時(shí)還會(huì)殺死好細(xì)胞，因?yàn)槟壳斑€沒有有效的方法來分辨細(xì)胞的好壞。為了解決這些問題，國(guó)外曾經(jīng)提出一個(gè)方案，即直接將放射性粒子植入到腫瘤體里面殺死癌細(xì)胞，而不是從外進(jìn)行照射，這樣能夠準(zhǔn)確的殺死壞細(xì)胞。于是，針對(duì)前列腺癌癥這種相對(duì)來說比較規(guī)則的腫瘤體，國(guó)外主要采用的是一種叫做影像導(dǎo)航的方法將放射粒子植入腫瘤內(nèi)部。所謂影像導(dǎo)航，就是通過超聲影像或CT掃描影像等觀察到腫瘤的位置，然后通過穿刺等方法一點(diǎn)點(diǎn)的將放射性粒子植入到腫瘤體里面去，從而達(dá)到殺死癌細(xì)胞的目的。這種方式最大的優(yōu)點(diǎn)就是它的準(zhǔn)確性，同時(shí)，由于前列腺的形狀比較規(guī)則，腫瘤的形狀一般也比較簡(jiǎn)單，因此，植入準(zhǔn)確性也高。據(jù)了解，目前國(guó)外70%的前列腺癌都是采用這種方法治療，這種方法又被稱為“內(nèi)放療”。

但是，“內(nèi)放療”仍存在很多問題，首先，每個(gè)放射性粒子殺死癌細(xì)胞的范圍是有限的，比如說，如果用碘125的放射性粒子，這樣的粒子只有芝麻粒大小，那么大一點(diǎn)點(diǎn)的粒子僅能夠殺死周圍大概一點(diǎn)幾到兩厘米之間的腫瘤;另外，每個(gè)人的腫瘤形狀和大小都不一樣，那到底需要多少顆這樣的粒子、如何排布這些粒子才能把所有的腫瘤都?xì)⑺滥?？這就需要有一套準(zhǔn)確的計(jì)算方法，可以根據(jù)腫瘤的大小和形狀，計(jì)算出來一顆腫瘤大概需要多少顆這樣的放射性粒子，這樣就能將放射性粒子分布到腫瘤體里面，從而殺死腫瘤，同時(shí)對(duì)周圍正常的組織幾乎不產(chǎn)生任何影響或者說將影響降到最小。雖然這種“內(nèi)放療”方案很早就提出過，但是由于腫瘤形狀不規(guī)則，如何將粒子正好按照醫(yī)生的設(shè)想分布到腫瘤體中仍是最大的難題，所以這種治療方法提出來以后并沒有得到大規(guī)模的推廣。

為了打破這一技術(shù)瓶頸，2013年7月以來，北京工業(yè)大學(xué)與北京市科委、中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)等企業(yè)和醫(yī)院經(jīng)過多次交流和探討，提出運(yùn)用3D打印這一創(chuàng)新技術(shù)，并共同形成了“數(shù)字化醫(yī)療3D打印關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用協(xié)同創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展計(jì)劃”，從而開始了數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)的研究開發(fā)。

數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)治療腫瘤的原理及臨床實(shí)踐

陳繼民教授介紹說，數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)治療腫瘤是將傳統(tǒng)醫(yī)療與數(shù)字化設(shè)計(jì)制造相結(jié)合產(chǎn)生的，其治病原理和國(guó)外提出的方法是一樣的，主要是通過計(jì)算得知?dú)⑺酪粋€(gè)腫瘤需要多少顆放射性粒子，然后采用3D打印的方法打印出一個(gè)手術(shù)導(dǎo)板。所謂手術(shù)導(dǎo)板實(shí)際上類似一個(gè)輔助的醫(yī)療器械工具，這種輔助工具是按照病人腫瘤的形狀和大小做出一個(gè)導(dǎo)向模，這樣，當(dāng)醫(yī)生在做放射性粒子植入的時(shí)候，就可以按照這個(gè)導(dǎo)向模很準(zhǔn)確地將放射性粒子植進(jìn)去，這是最初的設(shè)想。

2014年，北京工業(yè)大學(xué)承擔(dān)的“3D打印腫瘤醫(yī)療導(dǎo)板成型裝備及檢測(cè)設(shè)備工程樣機(jī)研制”項(xiàng)目取得突破性進(jìn)展，并將其開發(fā)的數(shù)字化醫(yī)療3D打印模板導(dǎo)向技術(shù)在腫瘤醫(yī)院微創(chuàng)介入中心應(yīng)用，成功為一名上頜面腫瘤患者實(shí)施了放射性粒子植入術(shù)，即組織間放療。陳繼民說，所謂頜面腫瘤就是腫瘤長(zhǎng)在臉部，如果用手術(shù)的方法把腫瘤挖掉，整個(gè)臉就會(huì)完全變形，而且那是一位女性患者，已經(jīng)失去了手術(shù)的時(shí)機(jī)，其本人也不愿意做手術(shù)。因此，他們給這位患者實(shí)施了數(shù)字化醫(yī)療3D打印輔助“內(nèi)放療”技術(shù)治療。他們首先用CT掃描了腫瘤的形狀，掃描完后進(jìn)行三維重建，這時(shí)頭蓋骨的形狀就出來了，當(dāng)時(shí)患者的腫瘤長(zhǎng)在眼睛附近，長(zhǎng)了腫瘤以后使臉部發(fā)生了很大的變形。因此，他們首先根據(jù)腫瘤大小和形狀設(shè)計(jì)好醫(yī)療導(dǎo)板，然后通過3D打印技術(shù)將導(dǎo)板打印出來，再根據(jù)導(dǎo)板的形狀進(jìn)行模擬，根據(jù)計(jì)算結(jié)果運(yùn)用穿刺手術(shù)的方法將一個(gè)很小的放射性粒子直接穿進(jìn)去，并把它布置在腫瘤的范圍里面。在手術(shù)期間，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的方向一個(gè)個(gè)把放射性粒子植到腫瘤體里面，這整個(gè)過程都是用3D打印技術(shù)來完成的，他們用這種方式，真正實(shí)現(xiàn)了“靶標(biāo)治療”，取得了良好的效果。

關(guān)于這次與內(nèi)蒙古醫(yī)院合作的臨床實(shí)踐已經(jīng)有了相應(yīng)的臨床報(bào)告，如果想要進(jìn)一步推廣這一數(shù)字化醫(yī)療3D打印新技術(shù)，必須得到國(guó)家藥監(jiān)局的批準(zhǔn)，取得注冊(cè)醫(yī)療許可證。還需要在不同的醫(yī)院做臨床實(shí)驗(yàn)，臨床實(shí)驗(yàn)后要把實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果經(jīng)過專家評(píng)估并認(rèn)可后才能進(jìn)行推廣。目前，該技術(shù)的推廣工作正在進(jìn)行中，并不斷和其他醫(yī)院合作，在進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)。陳繼民表示，只有真正的將該技術(shù)推廣出去，才能真正造福于民，并推動(dòng)醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展。

宣傳推廣創(chuàng)新醫(yī)療技術(shù)，利國(guó)利民

從理論上來說，除了可以治療頜面腫瘤，這種數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)對(duì)任何腫瘤都有效，而且這種手術(shù)并不是非常大的手術(shù)，屬于微創(chuàng)手術(shù)，因?yàn)樗怯么┐痰姆椒ǎ从煤芗?xì)的銀針一點(diǎn)點(diǎn)的穿進(jìn)去，然后把放射性粒子一點(diǎn)點(diǎn)的植入進(jìn)去，同時(shí)在每根針上標(biāo)記一個(gè)刻度，當(dāng)銀針進(jìn)到五厘米或者三厘米深度時(shí)，也就是腫瘤的位置，這個(gè)針就把粒子固定在那里，從而殺死癌細(xì)胞，完成整個(gè)手術(shù)過程。

與傳統(tǒng)治療腫瘤的方法相比，數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)簡(jiǎn)單易行，準(zhǔn)確率高，沒有副作用，患者痛苦小，經(jīng)濟(jì)壓力小，是醫(yī)學(xué)界的一大創(chuàng)新技術(shù)。說到3D打印，在醫(yī)療上早已有過應(yīng)用，陳繼民教授說，以前他們是將該技術(shù)應(yīng)用到牙齒上，我們都知道，每個(gè)人的牙齒不一樣，因此如果要做義齒就一定是個(gè)性化的。這就與治療腫瘤一樣，因?yàn)槊總€(gè)人的腫瘤也不太一樣，也只能用這種個(gè)性化的方法來實(shí)現(xiàn)治療目的，所以這種技術(shù)的發(fā)展前景非常廣闊。

陳繼民教授還表示，北京工業(yè)大學(xué)目前開展的這一醫(yī)療項(xiàng)目得到了北京市科委的大力支持，他介紹說，北京市科委在3D打印方面目前主要專注于三個(gè)方向，一個(gè)方向是屬于航空航天領(lǐng)域的，主要是做大型構(gòu)件及零部件等，通過3D打印直接打印出來;一個(gè)方向是屬于文化創(chuàng)意和個(gè)人消費(fèi)，主要是3D設(shè)計(jì)和打印個(gè)性化時(shí)尚的產(chǎn)品，還有一個(gè)大的方向是醫(yī)療衛(wèi)生和健康領(lǐng)域，這一領(lǐng)域由北京工業(yè)大學(xué)蔣毅堅(jiān)教授領(lǐng)銜;目前已經(jīng)正式啟動(dòng)了數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)治療腫瘤項(xiàng)目，這必將在醫(yī)療領(lǐng)域引起極大的關(guān)注。

與此同時(shí)，他們還瞄準(zhǔn)醫(yī)用導(dǎo)板3D打印設(shè)備市場(chǎng)，研發(fā)出了基于DLP技術(shù)的面曝光3D打印機(jī)――北思客BESK，陳繼民教授解釋說，北思客代表著北京工業(yè)大學(xué)的一群有理想、有信念的的研究人員，他們要做國(guó)內(nèi)最好BEST的3D打印機(jī)，致力于發(fā)展我國(guó)數(shù)字化醫(yī)療3D打印事業(yè)，希望早日能將這一技術(shù)造福于民。