導(dǎo)語：如何才能寫好一篇3d打印技術(shù)，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。

篇1

原本以為打印只可能印在紙張等平面上的，又何來3d打印之說呢?其實(shí)，3D打印機(jī)跟傳統(tǒng)打印機(jī)―樣，是一種連接電腦并把電腦中信息輸出的設(shè)備(其工作方式與噴墨打印機(jī)也有些許相似)；最大的不同是，3D打印機(jī)輸出的是真實(shí)的物體模型。因此，人們形象地將其稱為“3D打印”。

3D打印對(duì)于普通商務(wù)用戶來說用處不大，但在工業(yè)設(shè)計(jì)或3D模型設(shè)計(jì)等特殊領(lǐng)域都能夠發(fā)揮極大的作用。我們知道，一款產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到投產(chǎn)之前會(huì)多次修改，而階段性的設(shè)計(jì)成果通常會(huì)被制成模型來確定效果。這時(shí)，再好的設(shè)計(jì)圖紙也不如一個(gè)真實(shí)的成品模型更有說服力?？上У氖?，傳統(tǒng)的模型制作方法成本高昂、耗時(shí)耗力且精度不高，因此快速成型技術(shù)成為設(shè)計(jì)行業(yè)的迫切需要。3D打印則是其中極具發(fā)展?jié)摿Φ目焖俪尚图夹g(shù)之一?，F(xiàn)在，讓我們從3D打印的發(fā)展說起，逐漸了解這一方興未艾的新技術(shù)，并設(shè)想它會(huì)給我們帶來什么樣的變化吧。

“快速成型”的迅猛發(fā)展催生“3D打印”

雖然在多數(shù)人看來3D打印還是一個(gè)新生事物，其實(shí)在二十年前3D打印設(shè)想已開始醞釀。

設(shè)計(jì)領(lǐng)域許多人都知道3D CAD(3D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))。從70年代誕生到現(xiàn)在，3D CAD經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為廣大設(shè)計(jì)人員的有力工具之一和很多設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要標(biāo)準(zhǔn)。而快速成型(RapidPrototyping，簡稱RP)技術(shù)幾乎與3D CAD的發(fā)展同步。換言之，前者其實(shí)就是后者發(fā)展的寫照，因?yàn)槿藗儚氖褂?D CAD的那天起就希望方便地將設(shè)計(jì)“轉(zhuǎn)化”為實(shí)物。

快速成型技術(shù)是一種由CAD數(shù)據(jù)通過成型設(shè)備以材料累加的方式制成實(shí)物模型的技術(shù)。這一成型過程不再需要傳統(tǒng)的刀具、夾具和機(jī)床就可以打造出任意形狀。它可以自動(dòng)、快速、直接和精確地將計(jì)算機(jī)中的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為模型，甚至直接制造零件或模具，從而有效地縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量并縮減生產(chǎn)成本。

RP在多年的發(fā)展中形成了多種流派，如SL(Stereo Lithography，立體光造型)、SLS(Selected Laser Sintering，選擇性激光燒結(jié))、3DP(Three Dimensional Printing，三維打印)及FDM(Fused DepositionModeling，熔融沉積制造)等。前兩種是基于激光或其它光源的成型技術(shù)，設(shè)備造價(jià)和制作模型成本都比較高昂，因此只在一些特殊領(lǐng)域有所應(yīng)用；而3DP~FDM則是基于原料噴射成型的技術(shù)，不需要昂貴的激光器，成本低了不少，因此成為RP行業(yè)中“最親民”的技術(shù)，近幾年大有普及之勢(由于都有近似噴墨打印機(jī)的工作方式，因此人們將它們稱為“3D打印機(jī)”)。下面我們就與3D打印機(jī)來一個(gè)近距離接觸。

好用不貴的3D打印

之前，3D打印離我們還很遙遠(yuǎn)，主要是受到以下三個(gè)因素影響：

成本太高，這是阻礙3D打印普及的最主要因素

太慢的3D打印速度

較低的打印精度

現(xiàn)在，這樣的局面即將被打破――基于快速成型技術(shù)的3D打印有了長足進(jìn)步，早先只有某些行業(yè)用戶用得起的3D打印機(jī)越來越多地出現(xiàn)在各種民用領(lǐng)域中。那么，3D打印機(jī)到底是如何實(shí)現(xiàn)的呢?

3D打印機(jī)是這樣工作的

傳統(tǒng)的加工手法與雕塑相似，通常是一整塊材料按照設(shè)計(jì)去除無用的部分，剩下的才是精華。而3D打印機(jī)采用分層加工、疊加成形方式來“造型”，會(huì)將設(shè)計(jì)品分為若干薄層，每次用原材料生成一個(gè)薄層，再通過逐層疊加獲得3D實(shí)體。從這點(diǎn)來看，它與噴墨打印機(jī)工作方法十分類似，3DP是一層層地印，而噴墨打印機(jī)是一條直線一條直線地噴，通過若干直線的疊加形成圖像，因此“3D打印機(jī)”的稱呼也就顯得十分貼切了口當(dāng)然原理相仿的3DP與FDM在實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)上還是存在較大差別，最終導(dǎo)致了產(chǎn)品的性質(zhì)和用途各不相同。

3DP

提到3DP，幾乎就是美國z Corporation司的代稱。早在1994年，幾個(gè)來自MIT(麻省理工學(xué)院)的科研和技術(shù)專家就發(fā)明了3DP技術(shù)并申請(qǐng)了專利。1997年，為了將3DP技術(shù)推向市場，Z Corporation公司正式成立。從那時(shí)起，Z Corporation就一直占據(jù)著3D打印機(jī)市場的半壁江山。

3DP工藝的原理是先由儲(chǔ)存桶送出一定量的原材料粉末，再用滾筒將粉末在加工平臺(tái)上推成薄薄一層，接著打印頭會(huì)噴出一種特殊膠水(黏著劑)，依照電腦模型切片后獲得的二維切片形狀黏著粉末并使其迅速固化。每噴完一層，加工平臺(tái)就會(huì)自動(dòng)下降―點(diǎn)，按照剛才的順序做幾次循環(huán)直到完成。這時(shí)只要掃除松散的外層粉末便可得到想要的實(shí)體模型。

這種技術(shù)的特點(diǎn)是成型速度快，制作成本低。它目前可以達(dá)到每小時(shí)25mm垂直高度的成型速度，每層厚度為0.089～0.203mm，最高分辨率600dpi。層厚度越薄分辨率越高，實(shí)體模型的精細(xì)度當(dāng)然就越高。而且，它能夠使用多種原材料(陶瓷顆粒都可以使用)可成型出具有軟質(zhì)PVC特性的模型。如果使用彩色原料，它甚至可以加工出24位彩色模型來。Z Corporadon的3D打印機(jī)也是目前唯一能夠打印彩色零件的快速成型設(shè)備。但3DP工藝制作出來的模型強(qiáng)度不高，主要用于外觀概念模型。

FDM

成立于1990年的美國Stratasys公司率先推出了基于FDM技術(shù)的快速成型機(jī)，并很快了基于FDM的Dimension系列3D打印機(jī)。由于’FDM技術(shù)有其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。適合汽車、家電、電動(dòng)工具、機(jī)械加工、精密鑄造及工藝品制作等領(lǐng)域使用，因此Stratasys的FDM快速成型機(jī)目前在全球RP市場已占有近半的比例。那么，F(xiàn)DM的優(yōu)勢何在呢?看完下文你就會(huì)對(duì)它有一個(gè)簡單的認(rèn)識(shí)?；贔DM的3D打印機(jī)是這樣工作的

CAD生成的模型數(shù)據(jù)先導(dǎo)入3D打印機(jī)的控制軟件，再經(jīng)其處理自動(dòng)生成支撐材料和加熱噴頭運(yùn)動(dòng)路徑。這時(shí)，加熱噴頭會(huì)在計(jì)算機(jī)的控制下根據(jù)產(chǎn)品零件的截面輪廓信息作平面運(yùn)動(dòng)，而熱塑性絲狀材料由供絲機(jī)構(gòu)送至加熱噴頭，并在噴頭中加熱和熔化成半液態(tài)后擠壓出來涂覆在相應(yīng)工作平臺(tái)上。待到快速冷卻后平臺(tái)上就會(huì)形成一層約0.1mm厚的薄片輪廓。這僅僅是完成了一層截面成型，接著工作臺(tái)會(huì)下降一定高度再進(jìn)行下一層的熔覆，通過周而復(fù)始地多層堆迭來形成三維實(shí)體。

這樣工作是不是看起來很慢?好在Stratasys公司的FDM打印機(jī)可以采用兩個(gè)噴頭同時(shí)造型，所以制作速度得到了大大提高。而且FDM工藝完成的模型“很干凈”――不會(huì)有產(chǎn)生毒氣和化學(xué)污染的危險(xiǎn)，使它可以安全地運(yùn)用于辦公環(huán)境。

FDM可以采用ABS(由丙烯腈、丁二 烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成)或PC(聚碳酸酯)等材料進(jìn)行制作。目前，F(xiàn)DM工藝在汽車、機(jī)械制造等行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，其主要原因在于FDM是唯一運(yùn)用工程材料快速成型的模型工藝。

主流3D打印機(jī)

在目前的3 D打印機(jī)行業(yè)中，ZCorporation和Stratasys兩家公司的產(chǎn)品占有絕大多數(shù)市場份額。

Z corporation的產(chǎn)品主要有ZPrinter310 Plus、ZPrinter 450和SpectrumZ510三種。除第一款為黑白打印機(jī)以外，其它兩款都具有彩色打印功能。而且Z Corporation的3D打印機(jī)能使用多種原材料，無需支撐結(jié)構(gòu)，但需要做浸洗等后期處理。

Dimension系列3D打印機(jī)是美國STRTASY公司的產(chǎn)品，分別是BST768、BST1200、SST768、SST1200以及Hite(Elite為該系列最新機(jī)型，精度最高，可以實(shí)現(xiàn)0.127mm層厚)。其中BST采用了剝離式技術(shù)，即手動(dòng)剝離成型后的支撐材料；而SST和Elite為水溶式技術(shù)，即模型上的支撐材料可用專門的溶液溶解掉，非常適合成型復(fù)雜模型。五款機(jī)型除了成型精度、成型尺寸圾支撐材料去除方式不同，其它性能基本相同。

3D打印在中國

我國XCRP技術(shù)也同樣有十分強(qiáng)烈的需求。自90年代初國內(nèi)就有多所高校開始自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的RP技術(shù)研發(fā)。清華大學(xué)主要研究RP方面的現(xiàn)代成型學(xué)理論、SSM分層實(shí)體制造、FDM工藝，并開展了基于SL工藝金屬模具的研究；華中科技大學(xué)研究LOM(分層實(shí)體制造)工藝，推出了HRP系列成型機(jī)和成型材料，西安交通大學(xué)開發(fā)出LPS和CPS系列的光固化成型系統(tǒng)及相應(yīng)樹脂，CPS系統(tǒng)采用紫外燈為光源，成型精度0.2mm。

但是相比RP技術(shù)領(lǐng)先的美國、日本等國家，國內(nèi)還沒有一款達(dá)到國際水平的3D打印機(jī)推向市場，只有部分有實(shí)力的企業(yè)和科研院到專業(yè)的RP或3D打印服務(wù)商那里租用3D打印機(jī)或者訂制模型。國內(nèi)RP技術(shù)在研究隊(duì)伍、資金投入和普及范圍等多方面還有很長的路要走。比較而言，港臺(tái)地區(qū)RP技術(shù)應(yīng)用更為廣泛。港臺(tái)地區(qū)相比內(nèi)地RP技術(shù)起步較早――很多高校、企業(yè)都有自己的3D打印設(shè)備。只不過，港臺(tái)地區(qū)RP技術(shù)的重點(diǎn)是應(yīng)用與推廣而并非自主研發(fā)。

3D打印的將來：另一場制造業(yè)革命?

現(xiàn)在我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，要想3D打印全面普及，成本、打印精度、速度和原材料的多樣性等等都是現(xiàn)在的3D打印機(jī)必須不斷完善的項(xiàng)目。

第一，成本方面，在不久的將來3D打印機(jī)的價(jià)格會(huì)有大幅下降。一些較小規(guī)模的3D打印機(jī)制造商已經(jīng)開始推出―萬美元以下的3D打印機(jī)，例如Desktop Factory的4995美元打印機(jī)。還有一些愛好者從2006年開始也在研制“開源”的3D打印機(jī)。他們的目的是希望大家都來參與改良3D打印機(jī)，并最終促成低價(jià)3D打印機(jī)的誕生和普及。第二，開發(fā)更為多樣的3D打印材料。如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質(zhì)材料及其他方法難以制作的復(fù)合材料等。當(dāng)然還有金屬材料，直接金屬成型技術(shù)將會(huì)成為今后研究與應(yīng)用的又一個(gè)熱點(diǎn)。第三，提高3D打印的速度和效率。開拓并行、多材料制造的工藝方法，以便能夠直接面向產(chǎn)品制造。改善3D打印系統(tǒng)的可靠性、生產(chǎn)率和制作大件能力，尤其是提高成型件的精度、表面質(zhì)量、力學(xué)和物理性能。除此之外，還有許多新的成型方法與工藝會(huì)在未來應(yīng)用于3D打印機(jī)中。

在未來，3D打印機(jī)有可能走進(jìn)千家萬戶。有了它，你可以做許多現(xiàn)在看起來匪夷所思的事情，因?yàn)閺哪撤N角度來說，許多你想到的東西都能直接打印得到。

3D打印機(jī)將使工業(yè)設(shè)計(jì)人員可以隨時(shí)制作設(shè)計(jì)品的高度仿真模型，交給生產(chǎn)部門或用戶，然后根據(jù)反饋意見進(jìn)行進(jìn)一步修改。家居裝飾公司可以根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙呈現(xiàn)數(shù)個(gè)逼真、縮小的新家模型供你挑選。整形醫(yī)師采用特殊材料訂制整形所用的不同形狀的人造骨骼。這一切用3D打印機(jī)只需要很短時(shí)間就能完成。

篇2

如今網(wǎng)絡(luò)變得非常開放，已成為獲取信息的主要途徑，電視機(jī)、廣播和紙媒等傳統(tǒng)媒體在其面前都黯然失色。任何只要被人們接觸到的信息立刻會(huì)被高度傳揚(yáng)出去。

“解放者”是首支利用3D打印技術(shù)被廣泛制作的手槍。該型號(hào)手槍僅需使用商業(yè)3D打印機(jī)便可制造完成。制造說明由網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)士/無政府主義者制作，步驟非常詳細(xì)，甚至涵蓋了加入一片金屬的步驟，以避免觸犯美國的《不可探測武器法》（Undetectable Firearms Act of 1988）。無數(shù)個(gè)測試已經(jīng)證實(shí)，在裝配得當(dāng)?shù)那闆r下該武器可以發(fā)射至少一顆點(diǎn)38口徑的子彈。

無須置疑3D打印機(jī)的能力，未來只要能用CAD軟件畫出的東西都可以用3D打印機(jī)制作。這種技術(shù)的潛力不可估計(jì)，同樣破壞性的潛力幾乎遍布了每個(gè)行業(yè)。從醫(yī)學(xué)領(lǐng)域到制造業(yè)，在增強(qiáng)消費(fèi)者制造能力的同時(shí)也必將顛覆許多正常的自然規(guī)律。

然而，去除獲得致命武器過程中的阻力有可能會(huì)使這些功能性的手槍落在一些容易沖動(dòng)的人手中。有多少次你已經(jīng)達(dá)到了憤怒的狀態(tài)？那種憤怒是你覺得什么對(duì)你而言都沒有任何意義，你感覺幾乎要開始?xì)⒙玖恕．?dāng)殺人的想法占據(jù)著內(nèi)心，而你無法將自己的怒火平息在可控范圍內(nèi)時(shí)，你可能不應(yīng)該擁有槍支。

在美國有許多關(guān)于嚴(yán)格控制槍支立法的討論，現(xiàn)在集中在禁止有犯罪記錄和精神疾病的人擁有槍支。但是應(yīng)該如何對(duì)待那些平時(shí)很理性，但可能被憤怒逼得有殺人傾向的人呢？難道禁止獲得即興購買槍支的規(guī)定不是一個(gè)避免沖動(dòng)想法傷害到其他人甚至引發(fā)惡性犯罪的有效途徑嗎？如果按一個(gè)按鈕、組裝幾個(gè)零部件就能夠?qū)⒅旅募?dòng)情緒轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在的犯罪行為而引發(fā)更多的犯罪情緒呢？美國國務(wù)院似乎計(jì)劃將制作“解放者”的鏈接從網(wǎng)絡(luò)上移除。

在南非，3D打印已經(jīng)被用于為小孩制作用于替換的手部。甚至美國國家航空航天局（NASA）也已經(jīng)承認(rèn)了它的潛力，并且計(jì)劃制造一個(gè)零重力3D打印機(jī)，這部機(jī)器計(jì)劃在明年的某個(gè)時(shí)間帶入國際空間站。

伊恩·馬爾科姆博士表示，這種技術(shù)尚處于萌芽階段。信息自由的倡導(dǎo)者和槍支倡導(dǎo)者都主張保衛(wèi)“解放者”設(shè)計(jì)圖在網(wǎng)上的流通，這就像是一場有關(guān)互聯(lián)網(wǎng)自由的戰(zhàn)爭，他們主張所有的信息不應(yīng)該被審查，每個(gè)人都能夠輕易獲得。但是我們現(xiàn)在所討論的不是關(guān)閉非法提供下載資料的網(wǎng)站服務(wù)器，而是在談?wù)撋退劳?。槍支只為一個(gè)理由存在—射擊。

有些人指出可以用3D打印機(jī)的高價(jià)格來限制業(yè)余槍支販賣者的數(shù)量，但是如果有利可圖的話，多么高昂的價(jià)格也不再是障礙。高額的原材料成本和設(shè)備成本并沒有阻止工廠的存在。僅僅是因?yàn)橐獡碛凶杂傻臋?quán)利就去支持制造致命的武器嗎？我不確定，但就個(gè)人而言，我希望能夠完善3D打印技術(shù)，將其應(yīng)用于制造可替換的心臟瓣膜或是為發(fā)展中國家生產(chǎn)水凈化設(shè)備，而不是用于殺人。

篇3

一、3D打印技術(shù)創(chuàng)新取得新突破

在生物打印領(lǐng)域，西安交通大學(xué)開展的3D打印個(gè)性化人工假體制造研究與應(yīng)用獲得標(biāo)志性進(jìn)展，科研成果《個(gè)性化顱頷面骨替代物設(shè)計(jì)制造技術(shù)及應(yīng)用》通過國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)初評(píng)。西北工業(yè)大學(xué)研發(fā)的常溫直接成形生物陶瓷術(shù)前診斷模型、全骨支架模型等已經(jīng)在北醫(yī)三院、第四軍醫(yī)大學(xué)臨床應(yīng)用。

在非金屬打印領(lǐng)域，西安交通大學(xué)創(chuàng)新陶瓷材料3D打印成形工藝，實(shí)現(xiàn)了大型燃?xì)廨啓C(jī)空心渦輪葉片等復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷零件的快速制造；開發(fā)了高溫熔絲成形3D打印設(shè)備，可以有效打印纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、尼龍、聚醚醚酮等耐高溫材料制品；研發(fā)了大尺寸的燒結(jié)成形工藝及樣機(jī)，可以形成多種非金屬材料粉末燒結(jié)設(shè)備。

在金屬打印領(lǐng)域，西北工業(yè)大學(xué)研制出達(dá)到世界先進(jìn)水平的個(gè)性化金屬液滴微噴頭、壓電脈沖微噴頭及5軸聯(lián)動(dòng)金屬微滴打印設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了碳納米管漿料微滴的按需打印、直徑小于0.1mm的鋁均勻微滴可控噴射與打印，可快速制備超級(jí)微電容器、微電源、碳納米管晶體管以及微小復(fù)雜波導(dǎo)件、散熱件、嵌入式智能器件。西安光機(jī)所突破了可變焦的3D打印熔覆頭關(guān)鍵技術(shù)，研制出可用于成形中小型鈦（鋼）合金零件的同軸送粉式金屬3D打印機(jī)，可使打印效率提高3―5倍。西北有色金屬研究院成功開發(fā)了國內(nèi)首臺(tái)商業(yè)化的粉床電子束3D打印設(shè)備和新一代等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化制粉設(shè)備。

二、3D打印產(chǎn)業(yè)化態(tài)勢喜人

一是龍頭企業(yè)發(fā)展迅猛。截至2014年第三季度，西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司擁有相關(guān)發(fā)明專利達(dá)到35項(xiàng)，銷售收入已達(dá)1.02億元，全年銷售收入預(yù)期可達(dá)1.5億元、利潤3000多萬元，同比增長552%，成為目前國內(nèi)規(guī)模最大、技術(shù)實(shí)力最雄厚的金屬增材制造綜合服務(wù)商，并一舉奪得第三屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽先進(jìn)制造行業(yè)總決賽冠軍。陜西恒通智能機(jī)器有限公司進(jìn)入渭南高新區(qū)開展產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了3種機(jī)型的研發(fā)與上市，實(shí)現(xiàn)銷售收入6000多萬元。

二是產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)進(jìn)展順利。渭南高新區(qū)建成了全國第一家占地460畝的3D打印產(chǎn)業(yè)培育基地、全國第一個(gè)2.3萬平米的3D打印創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化器、全國第一只總規(guī)模2.5億元的3D打印創(chuàng)投基金，吸引了省內(nèi)外20多家相關(guān)企業(yè)和項(xiàng)目入駐，3D打印產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)格局初步形成。西安高新區(qū)規(guī)劃占地1000畝的3D打印產(chǎn)業(yè)園加快建設(shè)，園區(qū)主要路網(wǎng)的水、電、氣、道路施工已完成過半，首批700畝產(chǎn)業(yè)用地已逐步到位，一期2萬平米的孵化器、4.6萬平米的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)中試廠房已具備開工條件，已吸引10多個(gè)企業(yè)和項(xiàng)目入駐。

篇4

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品設(shè)計(jì) 3D打印技術(shù) 增材制造技術(shù)

中圖分類號(hào)：TB47

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2015）10-0082-02

工業(yè)和信息化部、國家發(fā)改委、財(cái)政部印發(fā)《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015-2016年）》，提出到2016年，初步建立較為完善的增材制造（又稱“3D打印”）產(chǎn)業(yè)體系。來自全球領(lǐng)先的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)第三方數(shù)據(jù)挖掘和整合營銷機(jī)構(gòu)iiMedia Research（艾媒咨詢）近日了《2015中國3D打印市場研究報(bào)告》3D打印技術(shù)席卷各行業(yè)領(lǐng)域，主要包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、醫(yī)療、教育、航天、考古、建筑和軍事等領(lǐng)域，3D打印技術(shù)將從實(shí)驗(yàn)室逐步走向市場應(yīng)用，而隨著技術(shù)的成熟，3D打印將會(huì)應(yīng)用在更多領(lǐng)域，改變著人們的生產(chǎn)生活方式。

1 3D打印技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用

1.1 3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)又稱之為增材制造技術(shù)，是快速成型技術(shù)（RapidPrototyping Manufacturing）的一種，是以經(jīng)過智能處理后的3D數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合性材料，通過逐層增加材料的方式來構(gòu)造任意復(fù)雜物體的技術(shù)。3D打印是通過一層層堆積的方式，運(yùn)用“加法”的加工工藝來構(gòu)建形體，而傳統(tǒng)的切、削、車、銑、磨等是運(yùn)用“減法”的加工工藝。3D打印的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)制作模型依賴模型工依據(jù)圖紙制作每個(gè)零部件，然后組裝驗(yàn)證的復(fù)雜、漫長過程，3D打印技術(shù)解決了傳統(tǒng)加工工藝“伸不進(jìn)、夠不著”以及不能加工任意復(fù)雜的中空形體的難題。

1.2 3D打印技術(shù)的工作原理

3D打印是以三維數(shù)字模型為基礎(chǔ)，通過材料層層疊加的方式形成三維實(shí)體模型。3D打印機(jī)在三維數(shù)字模型文件指令的引導(dǎo)下，打印噴頭根據(jù)模型每層的橫截面的路徑軌跡，噴出固體粉末或熔融的液態(tài)材料形成一個(gè)X、Y軸的二維薄層面，第一層固化后，噴頭再次返回，在第一層的基礎(chǔ)上疊加出第二層，如此往復(fù)，最終通過N層的薄層累積形成三維實(shí)體模型。

3D打印技術(shù)的學(xué)名為“增材制造技術(shù)”，又稱“產(chǎn)品快速成型技術(shù)”是對(duì)3D打印機(jī)的工作原理做出的直白解釋?！霸霾摹笔侵?D打印通過原材料沉積或黏合為材料層以構(gòu)建成三維實(shí)體的打印方法，“制造”是指3D打印機(jī)通過某些殼測量、可重復(fù)、系統(tǒng)性的過程制造材料層。

1.3 3D打印的成型工藝

目前3D打印技術(shù)成型工藝中以SLA、SLS、FDM和3DP等發(fā)展得較為成熟。不同的工藝技術(shù)在所使用的材料和成型方式E有所不同，因此也都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)該領(lǐng)域的不同。

世界上第一臺(tái)3D打印機(jī)采用的就是SLA技術(shù)。

SLA全稱為光固化立體成型（Stereo Iithography Appearance）。SLA的工作原理（見圖1）：在容器里裝有透明、有黏性的液態(tài)光敏樹脂等材料，采用紫外激光束照射，按照數(shù)字模型轉(zhuǎn)換的路徑層面，使之快速固化、逐層成型。

SLS全稱為選擇性激光燒結(jié)（Selective Laser Sintering），該工藝屬于粉末、絲狀材料高能束燒結(jié)或熔化成型。SLS工作原理（見圖2）：利用粉末材料在激光照射下燒結(jié)成型。首先鋪粉輥筒在工作臺(tái)上均勻地鋪上一層粉末材料并刮平，然后模型文件的切片軌跡控制高強(qiáng)度的激光器，進(jìn)行有選擇地在該層截面上掃描，使固體粉末溫度升至熔點(diǎn)，然后燒結(jié)形成黏結(jié)；其次，粉末完成一個(gè)層面的后，工作臺(tái)下降一個(gè)層厚，鋪粉系統(tǒng)在鋪上新粉，激光束在進(jìn)行掃描燒結(jié)，如此往復(fù)，層層疊加，直到形成3D物體。

FDM全稱為：熔融沉積成形（Fused Deposition Modeling），該工藝屬于絲材基礎(chǔ)熱熔成型。FDM工作原理（見圖3）：將絲狀材料的熱塑性材料通過導(dǎo)管送入噴頭，在噴頭內(nèi)加熱熔化，通過噴頭下方的微細(xì)噴嘴擠壓噴出，隨后噴頭沿著一系列的水平、垂直軌道構(gòu)建一個(gè)層面的橫截面和輪廓，第一層打印完成后，打印的噴頭沿z軸會(huì)略微抬起，繼續(xù)熔絲沉積下一個(gè)層面，直到打印出整個(gè)實(shí)體模型。

2 3D打印技術(shù)革新產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法

近年來，3D打印技術(shù)由于其增材制造工藝的優(yōu)勢，越來越多地被用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)的流程中。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)建立在大規(guī)模生產(chǎn)方式上，然后又受限于規(guī)模經(jīng)濟(jì)的基本經(jīng)濟(jì)規(guī)律之中，所以導(dǎo)致設(shè)計(jì)師的許多創(chuàng)新理念束縛在制造技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、消費(fèi)價(jià)格以及企業(yè)的利潤等問題上。

產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)雖然具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，卻是以犧牲產(chǎn)品的多樣性為代價(jià)，實(shí)質(zhì)上已經(jīng)不能再適應(yīng)變化越來越快的市場需求和激烈的競爭。第一，大規(guī)模生產(chǎn)為了適應(yīng)規(guī)模經(jīng)濟(jì)的規(guī)律，增加企業(yè)的利潤，必須降低批量生產(chǎn)產(chǎn)品的價(jià)格，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品必須出售大量相同的產(chǎn)品才可以從中獲益，這意味著消費(fèi)者個(gè)性化需求的特點(diǎn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中難以實(shí)現(xiàn)；第二，大規(guī)模生產(chǎn)要依靠工廠和生產(chǎn)線，這就存在產(chǎn)品制造企業(yè)必須購買大規(guī)模的加工機(jī)器和配套場地，同時(shí)還必須雇用技術(shù)人員和工程師，從而可以保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)能夠成功地轉(zhuǎn)為實(shí)際的產(chǎn)品；第三，進(jìn)行批量生產(chǎn)的產(chǎn)品在制造的過程中會(huì)受到產(chǎn)品造型、結(jié)構(gòu)、材料和機(jī)器設(shè)備等的制約。相比較傳統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)制造，手工制造不需要投資建廠，也不需要雇用熟練的設(shè)計(jì)師、技術(shù)人員和工程師，但是如果一個(gè)新的設(shè)計(jì)理念在制作成產(chǎn)品后被證實(shí)存在致命缺陷，那么這個(gè)產(chǎn)品基本上被認(rèn)定為是失敗品，手工制造者得承受材料上和時(shí)間上的浪費(fèi)等，而且手工制造的缺點(diǎn)是不具備規(guī)?；a(chǎn)。

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大眾對(duì)多元化、個(gè)性化和多形態(tài)產(chǎn)品需求已經(jīng)成為現(xiàn)代消費(fèi)的發(fā)展趨勢，增材制造技術(shù)引領(lǐng)著批量制造模式向個(gè)性化制造模式的發(fā)展。相比較傳統(tǒng)減材的生產(chǎn)方式，3D打印的增材制造工藝能夠拓展設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新思維，使得設(shè)計(jì)師在產(chǎn)品初期的創(chuàng)造思維不受制約。設(shè)計(jì)師可以盡情地拓展想象空間，把在虛擬世界中創(chuàng)造“作品”帶到現(xiàn)實(shí)生活中進(jìn)行修改、完善和再創(chuàng)新，將設(shè)計(jì)圖紙快速成型使之具象化。產(chǎn)品的多樣化和個(gè)性化特征更加明顯，可以使得消費(fèi)者不再是被動(dòng)地接受產(chǎn)品，而是根據(jù)消費(fèi)者本身的個(gè)性以及實(shí)際需求對(duì)眾多個(gè)性化產(chǎn)品進(jìn)行挑選。

其次，通過3D打印出來的產(chǎn)品可以很好地作為設(shè)計(jì)交流媒介。產(chǎn)品虛擬概念模型通過3D打印機(jī)輸出實(shí)物模型，便于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中的每位成員以及客戶直觀體驗(yàn)，從而深入完善設(shè)計(jì)理念的表達(dá)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品研發(fā)過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)達(dá)到無縫對(duì)接的協(xié)同工作狀態(tài)。

再者，3D打印在產(chǎn)品的研發(fā)過程中，可以縮短產(chǎn)品成型的周期以及降低研發(fā)的成本。設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的缺陷，能夠在早期階段被析出并加以解決，最大限度地減少設(shè)計(jì)反復(fù)，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間。縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，也就提高了產(chǎn)品市場轉(zhuǎn)化的效率，增強(qiáng)了市場競爭力。同時(shí)，3D打印能夠快速進(jìn)行新產(chǎn)品進(jìn)行測試，以便于適應(yīng)不斷變化的市場需求，從而可以幫助新產(chǎn)品降低推向市場的風(fēng)險(xiǎn)和成本。

最后，3D打印還可以推進(jìn)體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)可以讓消費(fèi)者獲得新的技能，還可以讓消費(fèi)者在設(shè)計(jì)和制作過程中獲得滿足感。3D打印可以打破傳統(tǒng)沉悶的用戶體驗(yàn)，消費(fèi)者可以恨據(jù)自己的需求，進(jìn)行數(shù)字化三維建?；蛘攉@取開放的數(shù)字模型文件，使用3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化產(chǎn)品需求。這種體驗(yàn)式產(chǎn)品開發(fā)模式，將打破設(shè)計(jì)師和消費(fèi)者間的鴻溝，實(shí)現(xiàn)全民參與的“民主設(shè)計(jì)”新時(shí)代。所以將3D打印技術(shù)運(yùn)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，可以改變?cè)械囊?guī)模經(jīng)濟(jì)模式所帶來的束縛，轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計(jì)眾包的設(shè)計(jì)模式。

3 3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展望

傳統(tǒng)大規(guī)模機(jī)器生產(chǎn)具有高效優(yōu)勢，能夠降低生產(chǎn)成本，但由于規(guī)模經(jīng)濟(jì)的制約，產(chǎn)品的多樣性和定制性受到制約。相比較，手工制造雖然能輕松生產(chǎn)出個(gè)性化的產(chǎn)品，但滿足不了規(guī)?；?、批量化的需求。3D打印技術(shù)突破了以往制造中受眾多因素限制，如：在產(chǎn)品的造型形態(tài)上、功能上、機(jī)器設(shè)備上以及材料上等方面，它可以將精準(zhǔn)的數(shù)字技術(shù)、工廠的可重復(fù)性和工匠的設(shè)計(jì)自由結(jié)合在一起。

雖然3D打印已經(jīng)快速滲透到人們的生活中，改變著人們的生活方式，但也帶來了很多新的問題和挑戰(zhàn)。第一，三維數(shù)字化模型是3D打印機(jī)輸出的前提，三維設(shè)計(jì)軟件是構(gòu)建三維數(shù)字模型的方法之一。目前，眾多的三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)大眾而言，有一定的入門難度，往往依賴于專業(yè)的設(shè)計(jì)師，因此，三維軟件的簡易化、普及化是快速培養(yǎng)3D打印行業(yè)人才的重要因素之一。第二、優(yōu)化3D打印硬件技術(shù)，降低3D打印成本。3D打印技術(shù)早在20世紀(jì)80年代就出現(xiàn)，中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟將其稱作“19世紀(jì)的思想，20世紀(jì)的技術(shù)，21世紀(jì)的市場”。雖然3D打印在近幾年里得到了迅速發(fā)展，在不同行業(yè)發(fā)揮著重要的作用，但由于3D打印設(shè)備和使用成本上還處于比較昂貴的狀態(tài)，所以發(fā)展和提高3D打印的技術(shù)，研發(fā)“平民化”3D打印設(shè)備，是普及3D打印技術(shù)的重要因素之一。第三，目前3D打印多數(shù)使用PLA、ABS、光敏樹脂、尼龍等材料，而生物類材料和復(fù)合型類的材料都還在停留在實(shí)驗(yàn)室階段。因此，要拓展3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域，要不斷研發(fā)出新材料，形成多元化的3D打印材料。第四，3D打印的產(chǎn)品質(zhì)量以及打印物品的版權(quán)糾紛等問題亟待解決。目前MakerBot公司的Thingiverse和Google的3D模型庫都提供3D模型的下載，用戶只要登錄網(wǎng)址選擇適合的模型文件進(jìn)行下載，然后交給3D打印機(jī)進(jìn)行打印，便可以實(shí)現(xiàn)虛擬模型到實(shí)物模型的轉(zhuǎn)變，如果下載打印模型的為制造商，那就可以利用3D打印機(jī)進(jìn)行小批量生產(chǎn)和銷售，或者使用打印出來的實(shí)物模型進(jìn)行開模后并批量生產(chǎn)，就會(huì)出現(xiàn)所銷售產(chǎn)品的版權(quán)等問題。

綜觀上述，3D打印時(shí)代的到來，既要看到3D打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)也要看到它的不足，在理性分析3D打印的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，讓3D打印技術(shù)更好地為產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)服務(wù)。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，目前的3D打印技術(shù)的不足將會(huì)有所完善，三維打印技術(shù)打印出來的對(duì)象也將從外部的形狀發(fā)展到內(nèi)部結(jié)構(gòu)，最后發(fā)展為可以打印對(duì)象的高級(jí)功能和行為等方面，不再停留在打印對(duì)象外在造型的復(fù)制，而是進(jìn)一步滿足其在外觀、功能、情感等使用上的結(jié)合。未來3D打印技術(shù)也將通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)客戶與廠商的對(duì)接。如云平臺(tái)，3D打印云平臺(tái)的工作流程迎合時(shí)下點(diǎn)擊消費(fèi)速度與私人定制潮流，使消費(fèi)者根據(jù)自己的審美需求通過3D打印云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)定制化、個(gè)性化服務(wù)，輕松地讓自己的想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。創(chuàng)客者或者企業(yè)只需要有一臺(tái)3D打印機(jī)，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)進(jìn)行具體項(xiàng)目需求對(duì)接，完成線上客戶需求和線下客戶資源的進(jìn)一步交流以及后期的制造需求，全球的需求供應(yīng)鏈將被以零庫存的小制造商或個(gè)人所取代。企業(yè)也可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來尋求小的供應(yīng)鏈來達(dá)到縮短研發(fā)成本以及迅速檢測所研發(fā)產(chǎn)品是否合理等問題。

篇5

特約撰稿 支海波

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、數(shù)據(jù)庫、云平臺(tái)等信息化技術(shù)的發(fā)展，3D打?。ㄔ霾闹圃欤┻@一數(shù)字化智能制造技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展，它將信息、材料、生物控制等技術(shù)融合滲透并集成應(yīng)用，將對(duì)未來的制造業(yè)生產(chǎn)模式與人類生活方式產(chǎn)生重要影響，目前，3D打印（增材制造）已在航空航天、生物醫(yī)療、消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車、軍工、裝備制造、文化創(chuàng)意設(shè)計(jì)等域被大量應(yīng)用。

工業(yè)革命的歷史進(jìn)程表明：技術(shù)進(jìn)步是工業(yè)革命的源泉和驅(qū)動(dòng)力，工業(yè)革命會(huì)引起整個(gè)社會(huì)的巨大變革。如同蒸汽機(jī)、自動(dòng)化流水線引起的工業(yè)革命。3D打?。ㄔ霾闹圃欤┦恰?xiàng)將要改變世界的技術(shù)’，已引起全球關(guān)注。美國《時(shí)代周刊》將3D打?。ㄔ霾闹圃欤┝袨椤绹笤鲩L最快的工業(yè)’，英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志認(rèn)為它將‘與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起，推動(dòng)并實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命’。美國政府2012年提出振興美國制造業(yè)計(jì)劃中的首個(gè)啟動(dòng)項(xiàng)目就是3D打印（增材制造）。3D打印（增材制造）的發(fā)展象征著個(gè)性化制造模式的出現(xiàn)，人類將以新的方式合作進(jìn)行生產(chǎn)制造，制造過程和管理模式也將發(fā)生深刻變革，現(xiàn)有制造業(yè)格局必將被打破，隨著人們對(duì)3D打印技術(shù)的認(rèn)識(shí)程度不斷深入，技術(shù)瓶頸的逐步突破，其應(yīng)用也會(huì)越來越廣泛，新的工業(yè)革命也將伴隨著技術(shù)創(chuàng)新悄然來臨。

在新的工業(yè)革命的大背景以及南京戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的需求背景下，南京紫金（江寧）科技創(chuàng)業(yè)特別社區(qū)在江蘇省、南京市和江寧區(qū)各級(jí)政府的大力支持下，聯(lián)合西安交通大學(xué)，西北工業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、航空625所，中國航天科技集團(tuán)、中國航天科工集團(tuán)等一批高校和科研院所，大型企業(yè)，以國內(nèi)3D打印技術(shù)學(xué)科帶頭人、中國工程院院士盧秉恒教授為總牽頭人，以西北工業(yè)大學(xué)長江學(xué)者黃衛(wèi)東教授、西安交通大學(xué)長江學(xué)者李豫塵教授、清華大學(xué)孫偉教授、上海交通大學(xué)王成燾教授等國內(nèi)3D打印行業(yè)知名專家為技術(shù)核心，以南京紫金（江寧）科技創(chuàng)業(yè)特別社區(qū)的設(shè)施資源、專項(xiàng)扶持政策資源等為基礎(chǔ)，匯聚社會(huì)各方資源，成立了國內(nèi)最高水平、人才最集聚的“南京增材制造(3D打印)研究院”，同時(shí)匯聚了-批3D打印領(lǐng)域的企業(yè)，南京紫金（江寧）科技創(chuàng)業(yè)特別社區(qū)旨在以研究院為行業(yè)發(fā)展推動(dòng)的引擎，參照‘德國弗勞恩霍夫應(yīng)用技術(shù)研究院。模式運(yùn)作，官、產(chǎn)，學(xué)、研相結(jié)合，集’科技創(chuàng)新、技術(shù)服務(wù)、產(chǎn)業(yè)孵化、人才培養(yǎng)。四位于一體，以市場需求為導(dǎo)向，以提升國家制造業(yè)尤其是提升南京市的制造業(yè)的核心競爭力為根本目標(biāo)，匯聚吸納國內(nèi)外最優(yōu)秀創(chuàng)新人才，積極開展“3D打印技術(shù)、裝備及應(yīng)用”的科學(xué)研究并進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)業(yè)化毖栩院，力爭將南京紫金（江寧）科技創(chuàng)業(yè)特別社區(qū)建設(shè)成為中國3D打印（增材制造）領(lǐng)域最強(qiáng)的研究基地，打造國內(nèi)比較完整的3D打印（增材制造）產(chǎn)業(yè)鏈，成為中國3D打印（增材制造）技術(shù)創(chuàng)新的搖籃、研究成果產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的平臺(tái)，國內(nèi)最具水平的獨(dú)特的3D打印（增材制造）技術(shù)孵化器、國內(nèi)最完整的產(chǎn)業(yè)化示范基地以及高質(zhì)量的3D打印（增材制造）人才培訓(xùn)基地。

《改革與開放》雜志作為一家立足南京，面向江蘇，影B向全國的雜志，在新的產(chǎn)業(yè)革命和技術(shù)進(jìn)步的浪潮中，緊緊圍繞為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、企業(yè)技術(shù)進(jìn)步的主導(dǎo)方向，結(jié)合南京市的實(shí)際情況，特別推出本期‘發(fā)展3D打印技術(shù)助推產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)’專題策劃，目的就是希望能將符合南京市地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)需要的新興技術(shù)進(jìn)行宣傳，為南京市的政府部門抉策、企業(yè)的發(fā)展做一些微薄的貢獻(xiàn)。

篇6

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)數(shù)字模型現(xiàn)狀發(fā)展趨勢

中圖分類號(hào)：TP391.73

1986年，美國科學(xué)家查克赫爾開發(fā)了第一臺(tái)商業(yè)3D印刷機(jī)，此為3D打印技術(shù)誕生的標(biāo)志。但直到20世紀(jì)90年代才被關(guān)注，應(yīng)用也主要局限在制造業(yè)、航空業(yè)等領(lǐng)域，那時(shí)叫“快速成型”技術(shù)。直到2010年11月，世界上的第一輛由3D打印機(jī)打印而成的汽車Urbee問世，3D打印才引起廣泛關(guān)注。目前全球已有不少公司推出了個(gè)人3D打印機(jī)，它已在日常生活中開始普及。傳統(tǒng)制造技術(shù)可謂是“減材制造技術(shù)”，而3D打印則是“增材制造技術(shù)”，它具有制造成本低、生產(chǎn)周期短等明顯優(yōu)勢。因此，3D打印技術(shù)將與其他數(shù)字化模式一起，推動(dòng)第三次工業(yè)革命的進(jìn)一步發(fā)展。

一、3D打印技術(shù)簡介

3D打印是快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。

3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。3D打印機(jī)是這一技術(shù)應(yīng)用的核心設(shè)備。它與普通打印工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層一層地疊加起來，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。

目前，3D打印技術(shù)常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。它被逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶制作、工業(yè)設(shè)計(jì)、藝術(shù)創(chuàng)作、航空航天和地理信息系統(tǒng)等領(lǐng)域都有所應(yīng)用。除此以外，在醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、建筑設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，這一技術(shù)的引入也為創(chuàng)新開拓了廣闊的空間。如2010年澳大利亞Invetech公司和美國Organovo公司合作，嘗試以活體細(xì)胞為“墨水”打印人體的組織和器官，是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重大意義的創(chuàng)新。

二、3D打印所需的關(guān)鍵技術(shù)

3D打印需要依托多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，至少包括以下幾個(gè)方面：

首先，在信息技術(shù)方面，要有先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件及數(shù)字化工具，輔助設(shè)計(jì)人員制作出產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，并且根據(jù)模型自動(dòng)識(shí)別出打印的幾道工序，以方便自動(dòng)控制打印器材的走向。

其次，在精密機(jī)械方面，3D打印以“每層的疊加”為工作方式，因此，要生產(chǎn)高精度的產(chǎn)品，必須對(duì)打印設(shè)備的精準(zhǔn)程度、穩(wěn)定性有較高的要求，以確保疊加后的效果能符合人們的預(yù)期。

再次，在材料科學(xué)方面，用于3D打印的原材料比較特殊，要求必須能夠液態(tài)化、粉末化和絲化，在打印完成后又能重新結(jié)合起來，這一過程對(duì)于原材料具有合格的物理和化學(xué)性質(zhì)方面提出了比較高的要求。

三、我國3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，我國積極探索3D打印技術(shù)的研發(fā)，初步取得成效。自20世紀(jì)90年代初以來，清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等高校，在3D打印設(shè)備制造技術(shù)、3D打印材料技術(shù)、3D設(shè)計(jì)與成型軟件開發(fā)、3D打印工業(yè)應(yīng)用研究等方面，開展了積極的探索，并取得了一些關(guān)鍵性的突破。其中，激光直接加工金屬技術(shù)發(fā)展較快，已基本滿足特種零部件的機(jī)械性能，有望率先應(yīng)用于航天、航空設(shè)備制造；生物細(xì)胞3D打印技術(shù)取得顯著進(jìn)展，已可以制造立體的模擬生物組織，為我國生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尖端科學(xué)研究提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。而高校在技術(shù)研發(fā)過程中，通過專利授予和技術(shù)入股等方式成立公司，加快了3D打印技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化。目前，國內(nèi)涌現(xiàn)出數(shù)十家3D打印制造設(shè)備與服務(wù)企業(yè)，已初步形成小規(guī)模的產(chǎn)業(yè)市場。3D打印產(chǎn)業(yè)正成為投資熱點(diǎn)。不少原來從事數(shù)字化技術(shù)、材料技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)的企業(yè)紛紛考慮投資開發(fā)3D打印設(shè)備生產(chǎn)和服務(wù)。目前，中國已成為美國、日本、德國之后的3D打印設(shè)備擁有國。

當(dāng)然，目前我國3D打印產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，存在一些影響3D打印產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的問題。首先是缺乏宏觀規(guī)劃和引導(dǎo)。3D打印技術(shù)涉及的各大領(lǐng)域，也屬于新能源新技術(shù)的研發(fā)行列中年，但在我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、發(fā)展智能制造業(yè)、進(jìn)入創(chuàng)新型國家的相關(guān)規(guī)劃中，對(duì)3D打印這一交叉學(xué)科的技術(shù)總體規(guī)劃與重視不夠。其次，企業(yè)對(duì)技術(shù)研發(fā)投入顯得不足。我國雖已有幾家企業(yè)能自主制造3D打印設(shè)備，但企業(yè)規(guī)模普遍較小，研發(fā)力量不足。在加工流程穩(wěn)定性、工件支撐材料生成和處理、部分特種材料的制備技術(shù)等諸多具體環(huán)節(jié)，存在缺陷，難以完全滿足制造的需求。

四、3D打印技術(shù)未來的發(fā)展趨勢

3D打印技術(shù)將淘汰傳統(tǒng)生產(chǎn)線，縮短制作周期，大大減少生產(chǎn)廢料，所需原材料用量即將減少到原來的三分之一甚至更少。這一技術(shù)在節(jié)約成本，提高制作精密度的基礎(chǔ)上，還彌補(bǔ)了傳統(tǒng)制造的諸多不足。它將在民用市場迅速推廣，開啟制造業(yè)的新的歷史開端，并同時(shí)為印刷工業(yè)帶來機(jī)遇。

隨著智能制造的進(jìn)一步發(fā)展成熟，新的材料技術(shù)、控制技術(shù)和信息技術(shù)等不斷被廣泛應(yīng)用在制造I領(lǐng)域，3D打印技術(shù)也將被推動(dòng)式地發(fā)展。將來，3D打印技術(shù)的發(fā)展將體現(xiàn)出通用化、智能化和精密化等主要的趨勢。3D打印技術(shù)的速度和尺寸在不斷提高，其技術(shù)在不斷優(yōu)化，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)展，特別在圖形藝術(shù)領(lǐng)域，三維模型能夠更好地將制作者的想法意圖表達(dá)出來。一張圖可以勝于成百上千個(gè)文字的描述。專業(yè)人士堅(jiān)信，個(gè)性化或定制化的3D打印可以將一個(gè)所想象的三維模型很快呈現(xiàn)在眼前，能夠以最快的速度對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，增長的幅度將超出人們的想象?？傊?D打印技術(shù)將會(huì)極大地改變社會(huì)各種應(yīng)用的未來！

參考文獻(xiàn)：

1.劉欣靈.3D打印機(jī)及其工作原理[J].網(wǎng)絡(luò)與信息，2012，（2）.

篇7

關(guān)鍵詞：3D打??；技術(shù)；科技哲學(xué)

科學(xué)技術(shù)哲學(xué)是關(guān)于科學(xué)技術(shù)的哲學(xué)理論，是對(duì)科學(xué)技術(shù)的歷史成果和科學(xué)技術(shù)活動(dòng)的哲學(xué)反思。長期以來，由于歷史與現(xiàn)實(shí)的諸多原因，我們對(duì)于技術(shù)的發(fā)展更多關(guān)注的是“其然”，而不是“其所以然”。目前，新一輪工業(yè)革命正在醞釀之中，其中一些先進(jìn)國家非常具有代表性的做法，比如德國工業(yè)4.0、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、日本工業(yè)4.1J。為了可以在新的一輪工業(yè)革命中占得先機(jī)，我國也制定了“中國制造2025”戰(zhàn)略，加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃和宏觀部署，以智能制造為重點(diǎn)、發(fā)展高端制造，擬通過10年的努力，使中國進(jìn)入世界制造強(qiáng)國，提升我國對(duì)美、歐、日等先進(jìn)工業(yè)國家的戰(zhàn)略競爭力。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化智能制造的關(guān)鍵技術(shù)有人工智能、智能機(jī)器人、3D打印技術(shù)等，在新一輪工業(yè)革命中，3D打印必然將迎來自己的蓬勃發(fā)展期，迫切需要從哲學(xué)層面思考和回答大量的“所以然”問題。

一、3D打印技術(shù)的本質(zhì)

在科技哲學(xué)視野下研究3D打印技術(shù)，其技術(shù)本質(zhì)是我們必須要探討的最基本問題。“質(zhì)”是某一事物區(qū)別于其他事物的內(nèi)在規(guī)定性。“本質(zhì)是決定物質(zhì)體系發(fā)展的主要特征和趨向的一些深刻聯(lián)系、關(guān)系以及內(nèi)在規(guī)律的總和?！彼?，只有真正理解3D打印技術(shù)本質(zhì)，才能確切理解3D打印技術(shù)與人，技術(shù)與世界的本源關(guān)系，才能真正了解3D技術(shù)。

對(duì)于技術(shù)的本質(zhì)，我們很難用一句話概括出來。馬克思、恩格斯始終從普遍聯(lián)系、辨證發(fā)展的原理考察技術(shù)，把技術(shù)與生產(chǎn)密切結(jié)合起來，從生產(chǎn)力和它們之間的相互關(guān)系兩方面論述了技術(shù)的本質(zhì)。馬克思認(rèn)為，“技術(shù)是人的本質(zhì)力量的對(duì)象化的產(chǎn)物。它是人類征服自然和改造自然的勞動(dòng)手段，是一種生產(chǎn)力。”技術(shù)作為一種潛在的生產(chǎn)力，不僅使勞動(dòng)工具和設(shè)備得以改進(jìn)，擴(kuò)大了勞動(dòng)對(duì)象，而且還提高了勞動(dòng)者素質(zhì)，提升了勞動(dòng)生產(chǎn)率。從3D打印技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展來看，3D打印技術(shù)起步于20世紀(jì)80年代末，早些年該技術(shù)主要應(yīng)用于專業(yè)化的工業(yè)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展變更，其應(yīng)用領(lǐng)域得到不斷的擴(kuò)展與深化，直到上世紀(jì)90年代中期，3D打印技術(shù)開始逐漸進(jìn)入大眾的視野。

事實(shí)上，3D打印技術(shù)是一種利用三維模型數(shù)據(jù)，通過材料的逐層累加，將數(shù)字化電腦模型變成固態(tài)物體的一系列技術(shù)，可以大幅降低工裝模具需求，減少材料消耗，縮短制造時(shí)間，還可以成形常規(guī)方法無法實(shí)現(xiàn)的新穎零件和復(fù)雜結(jié)構(gòu)。由此可見，3D打印技術(shù)的發(fā)展將會(huì)深刻影響先進(jìn)制造業(yè)、工業(yè)設(shè)計(jì)業(yè)、生產(chǎn)業(yè)、文化創(chuàng)意業(yè)、電子商務(wù)業(yè)及制造業(yè)信息化工程。當(dāng)今，越來越多的產(chǎn)品可以不斷被3D打印技術(shù)出來，背后隱藏著諸多社會(huì)規(guī)律、經(jīng)濟(jì)規(guī)律和自然規(guī)律。從這個(gè)角度上看，3D打印技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展將會(huì)拓展人類視野，會(huì)是人類新的生產(chǎn)力性質(zhì)和水平的標(biāo)志。

綜上，3D打印技術(shù)是合目的性的自然物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律發(fā)展的產(chǎn)物，是主體要素和客體要素的統(tǒng)一，同時(shí)技術(shù)本身也經(jīng)歷了一個(gè)從潛在形態(tài)到現(xiàn)實(shí)形態(tài)的發(fā)展過程，體現(xiàn)了現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)力性質(zhì)和水平，完全符合技術(shù)的基本屬性。

二、3D打印技術(shù)發(fā)展的根本動(dòng)因

一般來說，制造技術(shù)的創(chuàng)新主要由材料、工藝裝備、軟件等基礎(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步而推動(dòng)。近年來，智能設(shè)備、高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步推動(dòng)了制造業(yè)向精益化、智能化、柔性化、敏捷化的方向創(chuàng)新發(fā)展，在多個(gè)領(lǐng)域掀起了制造模式的變革。一直以來，先進(jìn)裝備的發(fā)展對(duì)制造技術(shù)影響最廣泛的四個(gè)特征就是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜、先進(jìn)材料日益增加、研制周期日益緊迫、成本要求日益嚴(yán)格。由于傳統(tǒng)技術(shù)無法解決新的挑戰(zhàn)，因而制造技術(shù)創(chuàng)新的原則非常明確，那就是在制造的三個(gè)核心環(huán)節(jié)――成形、加工、裝配――中植入能夠改變現(xiàn)有模式的新方法、新手段、新設(shè)備，形成突破傳統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)領(lǐng)域，為先進(jìn)裝備創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)提供保障。目前，這些新的領(lǐng)域主要包括3D打印技術(shù)、復(fù)合材料非熱壓罐成形技術(shù)、自適應(yīng)加工技術(shù)、自主化裝配技術(shù)、智能人工增強(qiáng)技術(shù)。在過去的20年中，3D打印的技術(shù)創(chuàng)新可以稱之為利用最少量的因素影響整個(gè)經(jīng)濟(jì)體系，繼而成為全球化體系的。在這個(gè)過程中，現(xiàn)實(shí)需求是技術(shù)發(fā)展的前提與基礎(chǔ)。一旦有了需求，技術(shù)能否發(fā)展以及如何發(fā)展，則取決于技術(shù)自身的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，即技術(shù)能否滿足當(dāng)前及未來一個(gè)時(shí)期的現(xiàn)實(shí)需求。因此，可以說技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展驅(qū)動(dòng)的根本原因就在于事物自身內(nèi)部的矛盾性。

（一）設(shè)計(jì)自由度與制造可行性之間的矛盾

高性能產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，個(gè)性化、新穎設(shè)計(jì)的自由度越來越高，傳統(tǒng)減法式的制造工藝難以實(shí)現(xiàn)這些設(shè)計(jì)，對(duì)于設(shè)計(jì)與制造的要求也越來越高，拓?fù)鋬?yōu)化、薄壁輕質(zhì)結(jié)構(gòu)、復(fù)雜的三維形狀、革命性的微結(jié)構(gòu)、功能梯度材料結(jié)構(gòu)等復(fù)雜的設(shè)計(jì)和制造問題都對(duì)傳統(tǒng)制造方法提出了新的要求。以拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)與3D打印技術(shù)聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)形成過程中植入傳感器和布線，或者接合部件以節(jié)省時(shí)間和金錢、減少節(jié)點(diǎn)或者其他可能導(dǎo)致失效的接頭數(shù)目。為節(jié)約材料，自然界與工程界大量采用輕質(zhì)薄壁的結(jié)構(gòu)形式，作為發(fā)生沖擊碰撞等突發(fā)事件時(shí)的緩沖吸能結(jié)構(gòu)。同一產(chǎn)品由于服役環(huán)境不同，對(duì)于自身材料提出新的要求，可以沿某一維度呈現(xiàn)功能梯度變化，使材料的物理、化學(xué)和力學(xué)性能在空間上具有相應(yīng)梯度變化。上述的種種設(shè)計(jì)和制造問題，都是新時(shí)期產(chǎn)品發(fā)展過程中所必須面臨和解決的新問題，與之相應(yīng)的就是要求出現(xiàn)新的技術(shù)來解決這種矛盾。任何一N技術(shù)的發(fā)展與使用都是與其時(shí)代特征匹配，正是這種矛盾的沖突推動(dòng)了新技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

（二）研制周期與市場先機(jī)之間的矛盾

借助CAD軟件的數(shù)字化建模功能，3D打印技術(shù)可以直接將數(shù)字化模型利用3D打印機(jī)，制造出三維的部組件，極大縮短了研制周期，同時(shí)，這種數(shù)字化文檔還可以借助網(wǎng)絡(luò)傳遞，實(shí)現(xiàn)異地制造，快速占領(lǐng)有潛力市場。3D打印制造工藝流程短、全自動(dòng)、可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場制造，無需工裝模具，整體一次成型，直接制造更快速、更高效，設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期往往可以提升一倍，復(fù)雜、個(gè)性化產(chǎn)品研制周期漫長，在技術(shù)趨同的形勢下可以更快搶占市場先機(jī)。著眼于歷史的發(fā)展，正是由于技術(shù)的從簡單到復(fù)雜，從低效到高能，從單一到體系的發(fā)展，從而推動(dòng)了整個(gè)制造業(yè)的不斷發(fā)展、日臻完善。

（三）經(jīng)濟(jì)性盈虧的矛盾

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，3D打印技術(shù)可以優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提升復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完整性，同時(shí)還可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要，快速制作模型，檢驗(yàn)是否滿足用戶需求，避免重大設(shè)計(jì)更改和技術(shù)狀態(tài)變更；在制造過程中，不僅可以提高制造環(huán)節(jié)材料使用率，大幅縮短研制周期，降低生產(chǎn)成本。無論設(shè)計(jì)還是制造環(huán)節(jié)，材料利用率、研制周期、生產(chǎn)成本幾個(gè)要素平衡發(fā)展，都是制造業(yè)始終追求的目標(biāo)之一。傳統(tǒng)制造業(yè)可能在某一要素上可能具有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，但就綜合集成來講，3D打印技術(shù)還是具有其顯著經(jīng)濟(jì)特征的。

三、3D打印技術(shù)發(fā)展的條件

技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展一般都是在一定條件下發(fā)生的，大體應(yīng)該包含物質(zhì)條件、知識(shí)條件和人的條件，某種角度上說，這三方面因素缺一不可，3D打印技術(shù)概莫能外?，F(xiàn)代3D打印發(fā)展這幾十年，正是基于這些主客觀條件，呈現(xiàn)出有目的性的發(fā)展態(tài)勢，同時(shí)也關(guān)系到了技術(shù)的發(fā)展趨勢和發(fā)展速度。

3D打印技術(shù)已經(jīng)存在了幾十年，為什么迸發(fā)期沒有在過去，而是在現(xiàn)在發(fā)生？首先，3D打印技術(shù)不得不等待計(jì)算機(jī)處理能力、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的改善，現(xiàn)在幾乎任何人都可以制造、交換和使用3D打印的物品，但在20世紀(jì)80年代末和90年代初，當(dāng)?shù)谝淮?D打印機(jī)在市場上面世的時(shí)候，用于3D打印模型設(shè)計(jì)的個(gè)人計(jì)算機(jī)工作站造價(jià)十分昂貴，而且在互聯(lián)網(wǎng)上交互大量數(shù)據(jù)的想法也不現(xiàn)實(shí)。然后到了今天，許多智能手機(jī)和平板電腦都足夠強(qiáng)大到能夠設(shè)計(jì)和存儲(chǔ)復(fù)雜3D模型。高速互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，意味著在線存儲(chǔ)和交流3D模型不再是技術(shù)上的挑戰(zhàn)。第二，2D打印的世界先進(jìn)技術(shù)同樣幫助建立了3D打印革命的基礎(chǔ)。雖然3D打印不是以2D打印機(jī)為原型，但大部分還是類似于伺服電動(dòng)機(jī)和送料機(jī)制――激光、噴墨打印頭和電子控制器，硬件發(fā)展在過去20年里成為支持3D打印革命的必要條件。第三，3D打印的發(fā)展同樣需要等待自身的發(fā)展以及知識(shí)的儲(chǔ)備。一些低成本的3D打印機(jī)硬件要依靠那些使用早期3D打印機(jī)的愛好者通過創(chuàng)新模型的努力來完成。從某種意義上講，從最基本的3D打印技術(shù)發(fā)展到后來確實(shí)花了些時(shí)間，這些都是知識(shí)積累的過程。第四，促進(jìn)3D打印技術(shù)發(fā)展的原因是人類社會(huì)發(fā)展的數(shù)字化。十幾年前，人類上網(wǎng)很少，擁有數(shù)字通訊和數(shù)碼設(shè)備都很少，與之形成鮮明對(duì)比的是如今數(shù)十億人在使用互聯(lián)網(wǎng)，并且擁有數(shù)字音樂、照片和視頻，現(xiàn)在使用3D打印機(jī)在線數(shù)字資料制作成物理模型的熱情比3D打印機(jī)剛被發(fā)明出來時(shí)要高漲的多。第五，20世紀(jì)80年代末90年代初所申請(qǐng)的3D打印技術(shù)方面的一些專利已經(jīng)或即將到期，因此現(xiàn)在那些阻礙3D打印的法律障礙已經(jīng)越來越少了。

四、3D打印技術(shù)發(fā)展的普遍規(guī)律

唯物辯證法認(rèn)為，事物發(fā)展是有規(guī)律的，規(guī)律是可以認(rèn)識(shí)的，認(rèn)識(shí)對(duì)于實(shí)踐具有能動(dòng)作用。

（一）需要可能律，技術(shù)發(fā)展的外部條件

唯物辯證法關(guān)于“現(xiàn)實(shí)與可能”關(guān)系論述的具體運(yùn)用，揭示了裝備發(fā)展與其外部條件之間的客觀聯(lián)系，即需求牽引、技術(shù)推動(dòng)、經(jīng)濟(jì)支撐。3D打印技術(shù)在短短十余年取得舉世矚目的重大發(fā)展，在醫(yī)療健康、汽車工業(yè)、國防軍事、房屋建筑設(shè)計(jì)、其他消費(fèi)品等領(lǐng)域有著傲人的成績，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)牙科等領(lǐng)域的市場份額不斷增長，同時(shí)在大眾消費(fèi)的食品加工、服裝配飾、玩具制造等各領(lǐng)域也突飛猛進(jìn)。

技術(shù)的發(fā)展需要其他技術(shù)的配合與支撐。3D打印技術(shù)對(duì)信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、精密機(jī)械以及材料科學(xué)有著極其重要的依賴作用。歷史表明，技術(shù)發(fā)展重大突破的時(shí)候，總是產(chǎn)生于科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定水平，特別是出現(xiàn)了重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)或技術(shù)發(fā)明之后。與此同時(shí)，先進(jìn)技術(shù)的成長還需要投入龐大的人力、物力和財(cái)力予以支持。

（二）否定完善律，技術(shù)發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力

唯物辯證法“否定之否定規(guī)律”的具體運(yùn)用，揭示了技術(shù)發(fā)展與其內(nèi)部矛盾的客觀聯(lián)系，即技術(shù)自身的不斷否定與完善是推動(dòng)其發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力。如前所述，這種矛盾性表現(xiàn)為技術(shù)與現(xiàn)實(shí)需求之間的不完善，具體表現(xiàn)為復(fù)雜設(shè)計(jì)與制造的矛盾、敏捷高效制造的矛盾、以及綠色經(jīng)濟(jì)的矛盾，正是這些矛盾推動(dòng)了3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，使其由不完善變得較為完善，并趨于更加完善。當(dāng)然，制造業(yè)新的需求也是發(fā)展變化的，舊的矛盾解決了，新的矛盾還會(huì)產(chǎn)生，如此循環(huán)往復(fù)，推動(dòng)了事物螺旋式上升，使其進(jìn)入了更高級(jí)的發(fā)展階段。

（三）量變質(zhì)變律，技術(shù)發(fā)展的演進(jìn)規(guī)律

唯物辯證法“量變質(zhì)變規(guī)律”的具體運(yùn)用，揭示了裝備發(fā)展演進(jìn)的一般規(guī)律，即技術(shù)發(fā)展是漸進(jìn)式發(fā)展與創(chuàng)新性變革的辯證統(tǒng)一。技術(shù)發(fā)展是量變與質(zhì)變的互動(dòng)過程，表現(xiàn)為漸進(jìn)性發(fā)展與創(chuàng)新性變革交替進(jìn)行。漸進(jìn)性發(fā)展是一種革新，是對(duì)技術(shù)的逐步改善，是量變的積累；創(chuàng)新性變革是徹底的革命，是技術(shù)的質(zhì)變。量變是質(zhì)變的條件，質(zhì)變是量變積累到一定程度的最終結(jié)果。

美歐發(fā)展3D打印技術(shù)已經(jīng)跳出了制造本身，開始考慮顛覆當(dāng)前產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和材料開發(fā)流程上來，隨著增材制造在大型、復(fù)雜航空結(jié)構(gòu)件上應(yīng)用的技術(shù)成熟度和制造成熟度不斷提升，3D打印將成為航空領(lǐng)域主流制造技術(shù)，將航空產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念帶向更具顛覆性的未來。

3D打印技術(shù)應(yīng)該說是當(dāng)前正在進(jìn)行的第三次工業(yè)革命的重要組成部分，是當(dāng)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和新材料技術(shù)發(fā)展的“自然延伸”，鑒于其獨(dú)特的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，這項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)的研發(fā)也應(yīng)受到高度重視。但是未來還會(huì)遇到許多新問題、新困難，只要我們更加自覺地站在世界觀與方法論的高度分析問題、認(rèn)識(shí)問題。雖然不主張3D打印技術(shù)預(yù)示著新的工業(yè)革命的到恚但并不能因此忽視它的價(jià)值。隨著人類認(rèn)識(shí)的不斷深入和技術(shù)的不斷進(jìn)步，3D打印技術(shù)必將更加成熟，應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]Christopher Barnatt.3D打印正在到來的工業(yè)革命[M].北京：人民郵電出版社，2014.

篇8

3D打印技術(shù)正在推動(dòng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型是無可爭辯事實(shí)。日常工作涉及供應(yīng)鏈流程管理的專家們一定會(huì)認(rèn)同以下觀點(diǎn)：3D打印技術(shù)已經(jīng)改變了行業(yè)規(guī)則，并且有可能使得任何地方的任何人都具備制造產(chǎn)品和零部件的能力，只要他們擁有所需的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）文檔、一臺(tái) 3D打印機(jī)以及打印耗材（通常是粉末狀塑料、金屬等材料）。

我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到 3D打印技術(shù)改變各行業(yè)業(yè)務(wù)性質(zhì)的潛在能力，及其對(duì)企業(yè)和國家未來競爭力的可能影響。中國就是其中一個(gè)非常典型的例子。我們都知道，中國為了刺激和支持其 3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在南部城市長沙建立了一座產(chǎn)業(yè)園，目的就是要大力推動(dòng)中國制造業(yè)和 3D打印技術(shù)的發(fā)展。該產(chǎn)業(yè)園區(qū)是中國首個(gè) 3D打印技術(shù)創(chuàng)新中心，其初步目標(biāo)被設(shè)定為生產(chǎn) 100臺(tái) 3D打印機(jī)，并計(jì)劃至 2016年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量300臺(tái)。武漢和珠海緊隨其后，相繼宣布成立類似的技術(shù)中心的計(jì)劃。

亞太區(qū)其他國家也陸續(xù)開始著力發(fā)展這一新興技術(shù)。其中，新加坡政府計(jì)劃在未來 5年內(nèi)投資 5億美元，用來提高新加坡國內(nèi)的制造業(yè)水平，重點(diǎn)發(fā)展 3D打印技術(shù)。日本政府同樣宣布撥款 3，860萬美元的經(jīng)費(fèi)，投入各類 3D打印項(xiàng)目。全球數(shù)據(jù)信息公司 HIS消息稱，其中 80%的經(jīng)費(fèi)將用于研發(fā)能夠生產(chǎn)工業(yè)用金屬終端產(chǎn)品的 3D打印機(jī)。

經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，3D打印技術(shù)已演變成為一項(xiàng)切實(shí)可行且成本合理的技術(shù)，為制造業(yè)的革新鋪平了道路，而制造業(yè)是亞洲很多國家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展引擎。那么，對(duì)我們而言，這一切意味著什么呢？什么才是 3D打印技術(shù)真正的價(jià)值所在呢？

利用 3D打印技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能創(chuàng)新

數(shù)字化是現(xiàn)代制造業(yè)的成功關(guān)鍵，而其概念已不再是創(chuàng)建數(shù)字圖像那么簡單，相反，企業(yè)應(yīng)當(dāng)以數(shù)字化作為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的根本途徑。企業(yè)可以充分利用這些通常具有顛覆性意義的蛻變技術(shù)來增強(qiáng)自己的創(chuàng)新能力，以便在當(dāng)下復(fù)雜的產(chǎn)品和流程市場上繼續(xù)生存下去。

3D打印技術(shù)在某些階段所發(fā)揮的作用，如傳統(tǒng) PLM領(lǐng)域新產(chǎn)品研發(fā)流程中早期的創(chuàng)意構(gòu)思和設(shè)計(jì)階段，是變化最明顯的地方。很多制造企業(yè)在創(chuàng)新流程初期就采用 3D打印技術(shù)，用以深入了解客戶需求，為新產(chǎn)品研發(fā)構(gòu)思創(chuàng)見。與傳統(tǒng)制造和成型生產(chǎn)方式相比較，3D打印為高度定制化和為復(fù)雜設(shè)計(jì)減少成本提供了可能，降低了短期零件（short-run parts）和產(chǎn)品的間接生產(chǎn)成本。

對(duì)傳統(tǒng)制造企業(yè)而言，產(chǎn)品的形狀和模型越復(fù)雜，完成一項(xiàng)任務(wù)所需的成本越高、時(shí)間越長，因?yàn)槠渲猩婕按罅康哪＞吆蛷?fù)雜的加工作業(yè)。但 3D打印技術(shù)的不同之處在于，它能消除這些要求，讓用戶可以輕松打印所需物件。雖然 3D打印通常圍繞形狀或模型展開，但企業(yè)完全可以利用其實(shí)現(xiàn)更智能的創(chuàng)新，通過創(chuàng)建模型，然后再將模型與一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)相連。這樣一來，甚至在產(chǎn)品和流程實(shí)際建造完成之前，工程師和客戶就可以查看其性能狀況。而且通過評(píng)估性能數(shù)據(jù)，他們可以在實(shí)際進(jìn)行“3D打印”之前，進(jìn)行預(yù)測改進(jìn)性能及任何潛在風(fēng)險(xiǎn)。用戶識(shí)別出一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)之后，可以輕松地進(jìn)行改進(jìn)，避免不必要的風(fēng)險(xiǎn)。然后，用戶可以將從這些二次開發(fā)模型和仿真中獲得的預(yù)測結(jié)果與更好的版本進(jìn)行對(duì)比。與簡單地制作模型并將之打印出來相比，以上流程可以確保實(shí)現(xiàn)更好的產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。

任重道遠(yuǎn)

3D打印技術(shù)雖然好處多多、引人入勝，但有一個(gè)制造企業(yè)、律師以及政府部門才開始著手應(yīng)對(duì)的棘手問題，即3D打印的知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）問題。如果任何地方的任何人都可以利用 3D打印技術(shù)隨心所欲地進(jìn)行生產(chǎn)，那么企業(yè)、設(shè)計(jì)師及發(fā)明創(chuàng)作者該如何保護(hù)他們的知識(shí)產(chǎn)權(quán)呢？

版權(quán)或?qū)＠哪康氖潜Ｗo(hù)創(chuàng)造性工作，而對(duì)版權(quán)保護(hù)范圍及必要資質(zhì)的規(guī)定各個(gè)國家不盡相同。在一些地區(qū)，知識(shí)產(chǎn)權(quán)的侵權(quán)問題已經(jīng)彰顯，但現(xiàn)在似乎越來越多的突發(fā)案例與 3D打印技術(shù)有關(guān)。此項(xiàng)新技術(shù)的操作過程非常簡單，只需輕輕一點(diǎn)，任何人都可以在未經(jīng)授權(quán)的情況下，使用一份計(jì)算機(jī)文檔或一個(gè)實(shí)際物體的 3D掃描件打印出一個(gè)物件或復(fù)制一個(gè)受知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的物品。與以往相比，現(xiàn)在復(fù)制操作已變得異常簡單，但侵權(quán)問題的鑒別卻異常困難。制造業(yè)當(dāng)前所面臨的問題，與音樂產(chǎn)業(yè)在MP3文檔和互聯(lián)網(wǎng)下載文檔出現(xiàn)時(shí)所遇到的問題相似。

當(dāng)前我們所面臨的情況是：一方面我們承認(rèn)權(quán)利并非虛設(shè)，但另一方面我們?cè)谌绾螌?shí)施權(quán)利以及如何通過新業(yè)務(wù)模型打造具有吸引力的、可以避免侵權(quán)行為的方法等方面也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，對(duì)潛在問題的認(rèn)識(shí)對(duì)確保3D打印技術(shù)成為組織機(jī)構(gòu)下一個(gè)偉大發(fā)明而非下一個(gè)重大負(fù)擔(dān)有著極大的作用。

面向未來

篇9

【關(guān)鍵詞】產(chǎn)品設(shè)計(jì) 3D打印 應(yīng)用 優(yōu)勢

近年來，3D打印技術(shù)已經(jīng)成為一種潮流和熱門話題，并在產(chǎn)品設(shè)計(jì)，特別是數(shù)字化產(chǎn)品模型制造領(lǐng)域的應(yīng)用等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。其是一種快速成形技術(shù)（rapid prototyping），以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，并通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體。3D打印機(jī)是一種可以“打印”出真實(shí)的3D物體的設(shè)備，比如打印機(jī)器人、玩具車、各種模型，甚至是食物等。3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金和橡膠類。

一、現(xiàn)狀

（一）3D打印技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

3D打印關(guān)鍵技術(shù)主要掌握在美國、日本及歐洲一些國家（表1）。美國《2013沃勒斯報(bào)告》顯示，2012年全球3D打印市場（包括產(chǎn)品和服務(wù)）約為22億美元（約135億元人民幣），比2011年增長28.6%，預(yù)計(jì)至2017年，全國3D打印市場將達(dá)到60億美元的規(guī)模。就全球3D打印機(jī)的安裝量而言，美國比例最高約為38%，日本為9.7%，德國為9.4%，中國則為8.7%。

（二）3D打印國內(nèi)研究現(xiàn)狀

自上世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)高校相繼開展了3D打印技術(shù)的自主研發(fā)。其中，清華大學(xué)與北京殷華激光快速成型與模具技術(shù)有限公司合作，在現(xiàn)代成型學(xué)理論、分層實(shí)體制造、FDM工藝等方面建立了一定的科研優(yōu)勢。西安交通大學(xué)自主研制了三維打印機(jī)噴頭，并與陜西恒通智能機(jī)器有限公司合作開發(fā)了光固化成型系統(tǒng)及相應(yīng)成型材料，成型精度高達(dá)0.2mm。武漢東湖高新區(qū)建立了“中國首個(gè)3D打印工業(yè)園”；中國科技大學(xué)自行研制8噴頭組合噴射裝置，該設(shè)備有望在微制造、光電器件領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。

二、在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢

（一）3D打印拓展了設(shè)計(jì)人員的想象空間

在后工業(yè)時(shí)代，每個(gè)人都是設(shè)計(jì)師，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)師不再依靠自己的力量獨(dú)立設(shè)計(jì)，而是扮演設(shè)計(jì)組織者的角色，組織有效的設(shè)計(jì)平臺(tái)。3D打印是由計(jì)算機(jī)通過三維軟件進(jìn)行模型建造，并以STL的文件格式傳輸至3D打印機(jī)，3D打印機(jī)識(shí)別到片層截面，并完成文件輸出。截面是由多個(gè)三角形面來模擬所設(shè)計(jì)的物品的表面形態(tài)，三角形面越小，物體打印的越精細(xì)。此外，VRML、WRL也是經(jīng)常被使用的輸入文件格式。

設(shè)計(jì)師能夠?qū)Ｗ⒂诋a(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)意和功能創(chuàng)新，即所謂“設(shè)計(jì)即生產(chǎn)”。設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品形態(tài)的創(chuàng)作將更加揮灑自如，這是傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、手板模型制作等流程難以企及的。

（二）3D打印縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)到成型的周期

當(dāng)前，消費(fèi)者對(duì)新奇產(chǎn)品的需要和渴望遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于過去，3D打印等數(shù)碼技術(shù)可以幫助廠家應(yīng)對(duì)消費(fèi)者瞬息萬變的口味，設(shè)計(jì)師可以通過互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)開源平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，注重利基產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，進(jìn)入產(chǎn)品和經(jīng)營的長尾時(shí)代。3D打印更適合一些小規(guī)模制造，尤其是高端定制產(chǎn)品，比如零部件制造。雖然當(dāng)前打印制造材料仍然以塑料為主，但金屬材料肯定會(huì)在未來被運(yùn)用到3D打印中來?？梢灶A(yù)見，該技術(shù)將會(huì)在未來得到越來越廣泛的應(yīng)用。

（三）3D打印節(jié)省產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)的成本

市場需要產(chǎn)品以最快的速度更新?lián)Q代，但新產(chǎn)品生產(chǎn)出來后，若沒有銷路，則得不償失。開發(fā)一副模具要幾十萬，甚至幾百萬，而利用3D打印技術(shù)，可以把產(chǎn)品先開發(fā)出來，如果該產(chǎn)品符合技術(shù)要求和市場需求，再進(jìn)行模具開發(fā)，并進(jìn)行進(jìn)一步批量生產(chǎn)。此外，3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)模具制造技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)相互補(bǔ)充，而未來的制造領(lǐng)域中，3D打印機(jī)可完成30%的產(chǎn)品，而70%由模具制完成。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，3D打印產(chǎn)品不需要昂貴的模具實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)注塑，其所需的原材料和能源僅為傳統(tǒng)方式的1/10，還降低了企業(yè)因開模不當(dāng)造成的不必要損失和風(fēng)險(xiǎn)；3D打印可以制造曲面更復(fù)雜、造型更豐富的產(chǎn)品，可以為客戶定制個(gè)性化產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)“即想即得”；3D打印產(chǎn)品也可以遠(yuǎn)程傳輸文件并異地打印，減少運(yùn)輸費(fèi)用。3D打印的出現(xiàn)意義在于我們能夠制造自己的產(chǎn)品供其他人進(jìn)行消費(fèi)，人們的設(shè)計(jì)創(chuàng)造才能被盡情釋放，能夠滿足高層次的需要。

結(jié)語

長期來看，3D打印有著較廣泛的發(fā)展前景。3D打印技術(shù)的發(fā)展將推動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式發(fā)生變革，加快信息時(shí)代以大規(guī)模協(xié)同分享替代工業(yè)時(shí)代以資本專用性為特征的生產(chǎn)方式。

3D打印機(jī)不再只是傳統(tǒng)的專業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師制造產(chǎn)品手板模型的工具，而是大眾都可以使用的桌面制造工具，追求個(gè)性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)將在3D打印技術(shù)的應(yīng)用下變成現(xiàn)實(shí)。產(chǎn)品的造型、結(jié)構(gòu)將變得更有細(xì)節(jié)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程也將變?yōu)椴⑿械倪^程，產(chǎn)品設(shè)計(jì)依托于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)將更加開放，訂單式將是設(shè)計(jì)制造企業(yè)發(fā)展的未來方向。此外，需要強(qiáng)調(diào)的是，寄希望于通過3D打印技術(shù)徹底改變傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)方式是不現(xiàn)實(shí)的。

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篇10

關(guān)鍵詞：3D掃描;3D打印;定格動(dòng)畫;新變革

中圖分類號(hào)：TP316 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2014）12-00-02

0 引 言

3D掃描、3D打印 技術(shù)作為一種新興技術(shù)，席卷全球，將成為全新的產(chǎn)業(yè)革命。隨著3D掃描、3D 打印技術(shù)的成熟發(fā)展，其應(yīng)用也滲透到工作、生活的各個(gè)領(lǐng)域，尤其融入動(dòng)畫藝術(shù)的重要分支之一――定格動(dòng)畫中，完善了定格動(dòng)畫，把現(xiàn)代科技和手工藝完美結(jié)合，產(chǎn)生了積極的創(chuàng)新性變革作用。

1 3D掃描、3D打印技術(shù)及其工作原理

1.1 3D掃描技術(shù)及其工作原理

3D掃描技術(shù)則是利用三維掃描儀，用來偵測并分析物體及環(huán)境的形狀、構(gòu)造與外觀數(shù)據(jù)。采集的數(shù)據(jù)信息用于三維模型重塑計(jì)算，從而構(gòu)建虛擬的數(shù)字模型（如圖1）。而傳統(tǒng)的掃描是掃描平面的對(duì)象，如照片、文本頁面、照相底片等。

圖1 3D掃描產(chǎn)品外觀圖

3D掃描技術(shù)的工作原理：通過激光器和鏡頭掃描對(duì)象，記錄掃描對(duì)象切面的距離數(shù)據(jù)并組合成一個(gè)三維模型，并在終端設(shè)備中顯示。

1.2 3D打印技術(shù)及其工作原理

3D打印技術(shù)也稱“快速成形技術(shù)”， 是以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將打印耗材，如金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成立體型，最終將數(shù)字三維模型打印成實(shí)物產(chǎn)品。

圖2 3D打印產(chǎn)品外觀圖

3D打印技術(shù)的工作原理：根據(jù)需求選好打印材料，并將數(shù)字三維模型數(shù)據(jù)輸入到3D打印機(jī)中，設(shè)備會(huì)按照模型數(shù)據(jù)以層層疊加的方式將模型打印成實(shí)物。3D打印機(jī)和2D打印機(jī)的區(qū)別在于多了一個(gè)維度，實(shí)現(xiàn)噴頭與介質(zhì)之間的移動(dòng)。

2 3D掃描、3D打印技術(shù)與定格動(dòng)畫的結(jié)合

3D掃描技術(shù)是3D打印技術(shù)的一個(gè)衍生。因?yàn)橐恍o法構(gòu)建的復(fù)雜物體模型，會(huì)導(dǎo)致3D打印受阻，也會(huì)占用大量的時(shí)間、耗費(fèi)大量的精力。它通過將實(shí)物的立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字模型，通過軟件編輯就能將復(fù)雜的模型簡單構(gòu)造出來。

定格動(dòng)畫（stop-motion Animation）與手繪動(dòng)畫、電腦動(dòng)畫共同構(gòu)成了現(xiàn)代動(dòng)畫的三大門類。定格動(dòng)畫是通過逐格地拍攝動(dòng)畫師用模型定位的實(shí)體對(duì)象，一一副畫面拍好后，再由動(dòng)畫師將對(duì)象稍作移動(dòng)，拍下一個(gè)鏡頭，每次只拍攝一幀，使之連續(xù)放映，從而產(chǎn)生仿佛活了一般的鏡頭。手工技術(shù)往往要經(jīng)過復(fù)雜的手工工序，通過不斷的再加工，花費(fèi)大量的時(shí)間才能制作完成。所以傳統(tǒng)定格動(dòng)畫的周期相對(duì)較長，工序復(fù)雜，在空間的轉(zhuǎn)換上顯得力不從心。然而當(dāng)3D掃描、3D打印技術(shù)與定格動(dòng)畫完美結(jié)合，就能彌補(bǔ)其劣勢，突出其優(yōu)勢。在科技快速發(fā)展的今天，運(yùn)用3D掃描、3D打印技術(shù)的精確性和方便性，借助功能強(qiáng)大的各類設(shè)備和軟件，即可達(dá)到理想的效果。首先用3D掃描技術(shù)全方位掃描現(xiàn)實(shí)物體，獲得物體或景物的三維模型、材質(zhì)，同時(shí)捕捉物體的真實(shí)動(dòng)態(tài)，再利用計(jì)算機(jī)軟件加以變化、組合，改造現(xiàn)實(shí)世界中的物體，最后打印出符合情景的動(dòng)畫模型和場景。目前相對(duì)流行的三維軟件設(shè)計(jì)的圖形都可以導(dǎo)入打印設(shè)備進(jìn)行打印，使得原本繁雜的手工工序得到了簡化，如圖3、圖4所示。

圖3 傳統(tǒng)定格動(dòng)畫工作流程

圖4 偶形布景設(shè)計(jì)制作環(huán)節(jié)融入全新的3D采集

及3D打印技術(shù)

定格動(dòng)畫與3D掃描與3D打印技術(shù)的完美結(jié)合，使傳統(tǒng)定格動(dòng)畫得到了升華和完善，既彌補(bǔ)了定格動(dòng)畫制作的復(fù)雜性，也最大限度地保持了其樸實(shí)的逼真性。

3 3D掃描、3D打印技術(shù)結(jié)合定格動(dòng)畫帶來的新變革

在現(xiàn)代科技的高速發(fā)展下，3D掃描、3D打印技術(shù)結(jié)合定格動(dòng)畫，必將帶來的新變革。

3.1 節(jié)約成本，縮繁為減

就傳統(tǒng)定格而言，角色、場景制作越精良，工序就越復(fù)雜，相應(yīng)的制作成也就本越高。而加入3D打印技術(shù)制作，并配合傳統(tǒng)手工藝技術(shù)的定格動(dòng)畫，反而簡化普通人制作產(chǎn)品的流程，縮減了成本。因?yàn)橐揽?D掃描、3D打印技術(shù)的支撐，加上計(jì)算機(jī)軟件的生成，就可以省去損耗素材的成本，創(chuàng)建出本需要很多工序、人力、財(cái)力、物力，形狀各異、復(fù)雜的定格動(dòng)畫的角色、場景。

3.2 提高效率，優(yōu)化創(chuàng)作

在定格動(dòng)畫的整體創(chuàng)作中，無一不體現(xiàn)創(chuàng)建符合情節(jié)需要的模型的重要性。傳統(tǒng)定格動(dòng)畫中角色如果在一個(gè)或幾個(gè)場景中出現(xiàn)就需要反復(fù)翻制人偶、場景等素材，期間要經(jīng)過復(fù)雜的手工工序，不斷的再加工，花費(fèi)大量的的時(shí)間才能制作完成。同樣的運(yùn)用3D掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)的定格動(dòng)畫將數(shù)字精度擴(kuò)展到實(shí)體世界，通過3D掃描儀獲得的計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字模型，在三維軟件中復(fù)制、編輯對(duì)象，進(jìn)行的細(xì)節(jié)調(diào)整和實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)建精確的副本或優(yōu)化原件。所以如果能將3D掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)配合使用， 就能輕松完成許多小型復(fù)雜物體的制作工作，也不必等待好由工廠生產(chǎn)原型產(chǎn)品的時(shí)間，極大節(jié)約了時(shí)間與精力，提高了工作效率，能夠更好更輕易地構(gòu)建精細(xì)而細(xì)膩的動(dòng)畫角色、動(dòng)畫場景。

3.3 完善材質(zhì)，提高真實(shí)感

在定格動(dòng)畫電影制作中，人物造型、道具、角色動(dòng)作甚至是故事情節(jié)設(shè)計(jì)，都離不開對(duì)材料材質(zhì)的選擇，而傳統(tǒng)定格動(dòng)畫材質(zhì)通過攝影機(jī)拍攝卻無法完美呈現(xiàn)，尤其在立體感表現(xiàn)方面欠佳，而運(yùn)用3D掃描技術(shù)對(duì)模型材質(zhì)進(jìn)行掃描后，經(jīng)過數(shù)字修正，再使用多種 “印材料”對(duì)角色和場景不同區(qū)域進(jìn)行3D實(shí)物打印，既保留了材料材質(zhì)的原始屬性，修正后又使得材質(zhì)細(xì)節(jié)更加精準(zhǔn)、完真。實(shí)物成型后，再采用逐幀拍攝，將諸多靜態(tài)畫面制作成動(dòng)態(tài)影像，給觀影者營造極佳的影像體驗(yàn)效果，更能有效表達(dá)創(chuàng)作者的創(chuàng)意與智慧。

3.4 連接手工藝和科技，豐富效果

眾所周知，傳統(tǒng)定格動(dòng)畫的制偶、制景是以實(shí)物搭建，如泡沫、塑料、沙子、鹽、鋁鐵、玻璃、線團(tuán)、泥、陶、紙、木、竹、塑料，蠟、硅膠、布料等，全片各角色、場景及道具不僅要精細(xì)選材，且要精細(xì)制作，傳統(tǒng)手工制作藝術(shù)形式貫穿于整個(gè)定格動(dòng)畫的創(chuàng)作中。手工技術(shù)源于生活，融合了民間群眾智慧，具有原始樸素的特質(zhì)。80屆奧斯卡金像獎(jiǎng)最佳動(dòng)畫短片獎(jiǎng)的定格動(dòng)畫《彼特與狼》，為了呈現(xiàn)影片細(xì)膩逼真的效果，就采用了相當(dāng)純熟的手工技術(shù)，如用白色的駝羊毛來表現(xiàn)老人蓬松的發(fā)須，用半透明的矽和顏料混合制成人物的皮膚，更為了達(dá)到濕潤而有神韻的眼睛而在眼球上涂抹甘油并刻畫細(xì)致的脈絡(luò)紋理。動(dòng)畫師們整合了這些天然的材料使整部影片在真實(shí)與藝術(shù)中找到和諧統(tǒng)一。

在科技快速發(fā)展的今天，通過先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)突破傳統(tǒng)工藝瓶頸的制約。用3D掃描技術(shù)全方位掃描實(shí)物，獲得景物三維模型及材質(zhì)，同時(shí)捕捉景物的動(dòng)態(tài)參數(shù)，再通過調(diào)節(jié)參數(shù)加以變化、組合，將虛擬景像隨心所欲融入創(chuàng)意思想，最后打印出符合情景的動(dòng)畫模型和場景，而實(shí)現(xiàn)快捷、精準(zhǔn)，更加豐富的表現(xiàn)效果，實(shí)現(xiàn)定格動(dòng)畫的多元化發(fā)展，如在定格動(dòng)畫中增強(qiáng)傳統(tǒng)手工藝元素，如借鑒民間藝術(shù)中的皮影、剪紙、木偶等，將豐富定格動(dòng)畫的藝術(shù)表現(xiàn)效果。

4 結(jié) 語

定格動(dòng)畫擁有經(jīng)久不衰的藝術(shù)魅力，它不僅繼承了傳統(tǒng)技藝，還在不斷完善自身的同時(shí)也不斷汲取各種先進(jìn)技術(shù)的長處。所以我們應(yīng)該充分發(fā)揮定格動(dòng)畫的優(yōu)勢，革新動(dòng)畫語言，支持動(dòng)畫業(yè)的全新發(fā)展。在動(dòng)畫技術(shù)日新月異，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，與3D掃描、3D打印技術(shù)結(jié)合的定格動(dòng)畫揭開了動(dòng)畫新篇章.

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