3d打印技術期末試題范文第1篇
一、3D打印工藝種類
如今打印工藝主要有這幾類：分層實體制造、熔融沉積制造、激光固化、選擇性激光粉末燒結。
（一）分層實體制造
分層實體制造又被稱為LOM工藝，它屬于增材制造里的重要部分，他所包含的技術有計算機、機械、數控、高分子材料等。由材料傳輸裝置、熱壓黏貼裝置、光學掃描儀、器、升降臺、控制系統組成。他的工作原理是LOM技術采用比較薄的材料進行加工。首先在薄層上涂一層熱熔膠。在進行處理時，通過熱壓輥對片材進行碾壓并加熱，讓上面的一層材料與下面成型的材料進行貼合，再通過CO2激光器在已經成型的層面上切割出上下兩部分對齊的格子;切割工序完成后，工作臺帶動已經冷凝成型的工件向下移動，與長條狀片材離開;上料裝置通過調動收料軸，使傳送帶進行移動，進而讓剛剛成型的一面傳送到加工區;工作臺開始工作;熱壓輥進入工作狀態，工件的層數不斷增加，激光切割機在行新的一面加工出新的輪廓。不斷重復這道工序直到零件成型。
（二）熔融沉積成形
此種工藝也被稱作FDM工藝，其工作原理是長條材料通過傳送裝置不停的送到加熱裝置(噴嘴)，計算機根據分層面的信息使噴嘴按照預定的速度和軌跡進行移動。熔化了的材料從噴嘴中被擠出來與下面一層材料粘合，被擠出的材料在空氣中冷卻成形，每形成一層噴嘴或工作臺都會上下移動一段距離。FDM工藝是由美國公司stratasys開發出來，他所使用的是聚合材料，這種材料具有價格低廉的特點。
（三）激光固化
這種工藝是采用液態光敏樹脂作為原料，其流程是首先通過SolidWorks設計出產品的外形，再進行切片處理，設計出掃描路徑，處理后的數據會存到打印系統里，再通過打印系統將數據傳輸到掃描器和升降臺，然后機器按照設計人員事先設計好的設計的軌跡將激光射到加工面上，從而形成一層固化層，再調整升降臺高度進行第二次固化。直到最后形成完整的零件。
（四）選擇性激光燒結
選擇性激光燒結又被稱作SLS，他主要通過激光的高溫照射進而對粉末狀的材料進行燒結，其工作原理是通過3D打印機對材料進行一層層的鋪平堆積然后進行一層層的燒結。工作流程為鋪粉軸先在機器內部對材料進行鋪平堆積，然后操作者根據材料的特性將要加熱的溫度數據輸入機器控制系統里，這樣可以更好的讓材料熔化，進而得到更好的均勻性的材料，最后得到滿足要求的零件，該項工藝最大的特點是可以對復合、單一的都可以進行打印，而且得到的產品力學性能比較好，塑性、韌性也要好一點，而且可以打印的材料選擇也比較廣泛。
選擇性激光燒結的設備主要有以下幾個部分組成：激光單元主要包括：激光發射器，鋪粉單元主要包括：粉末、粉末缸活塞、鋪粉輥，加熱單元包括電阻加熱器和熱電偶。
二、3D打印工藝的特點
(一)形狀設計方面不受限制
在傳統領制造領域里我們的制造技術生產的產品形狀非常有限，普通的機床只能生產圓狀零件，其他的一些復雜的形狀只能用鑄造來形成，然而鑄造成型的工件也有很大的缺陷，比如模具單一，再比如鑄造所用的材料就是鑄鐵，而鑄鐵的特性是硬度大，塑性、韌性差、強度不高。這些都是制約傳統制造工藝生產滿足要求的形狀復雜零件。
（二）工人技能培養成本低
在傳統制造工藝里我們需要投入很大的成本去培養一名合格的技術工人，比如一名車床工從實習到正式上崗再到比較熟練的掌握車床技術需要兩年的時間，然而如果3D打印解決目前的一些發展阻礙，那么我們的3D技術則會降低培養工人的成本，而且我們加工的零件精度會更高，而且3D打印技術會向著操作簡單的方向發展。
（三）減少廢棄副產品
3D打印技術與傳統工藝比較，3D打印工藝會節省很多的原材料，傳統制造工藝對材料加工的浪費非常之大，接近89%原材料會被丟棄，所以這是3D打印工藝特別明顯的優點，這種工藝特別適合對一些價格高昂的材料進行加工，如果打印材料得到改善那么3D打印工藝將有非常大的發展空間。
三、與傳統工藝相比較3D打印的缺陷與發展瓶頸
目前3D打印的產品大部分強度不足，在傳統工藝里一個零件的生產需要經過下料、鍛造，預備熱處理，機加工、如果是低碳鋼則需要進行滲碳再進行淬火最后進行低溫回火。中碳鋼加工過程是下料鍛造，預備熱處理(正火)，機加工，由于中碳鋼的綜合力學性能比較好，所以直接淬火加中溫回火。僅以這兩個例子我們看出一個材料在傳統工藝生產中要想得到可靠的性能需要進行鍛造和不同熱處理。
在3D打印技術對不銹鋼進行打印時通常采用的是選擇性激光粉末燒結，但是燒結的產品中會出現熱傳導不均勻產生較大應力材料中的空氣沒能及時排出而導致貫穿性裂紋，再比如給料不均勻會導致同一工件不同處致密度產生很大差異。再者激光選擇粉末性燒結技術原料來源是建立在粉末狀的金屬顆粒，然而在冶煉后的金屬都是大塊的固體金屬，如果想利用3D打印技術加工一個零件則需要將金屬粉碎并且顆粒的直徑還需要達到標準，這樣就大大損耗了更多的能源。
3D打印目前能夠解決的是成品的成分均勻性和致密度，直接得到想要的微觀結構的技術目前還停留在實驗室。想要在工業方面得到充分發展還需要很長的一段路要走。
摘要：3D打印技術已經步入日趨成熟的狀態，本文主要介紹3D打印技術的種類與優點，并在此基礎上將3D技術工藝與傳統技術工藝做對比并提出3D技術工藝的發展阻力。
關鍵詞：3D打印工藝,發展瓶頸,選擇性激光粉末,燒結
參考文獻
3d打印技術期末試題范文第2篇
關鍵詞：3D打??；核心技術；發展前景
引言
隨著科技的進步，在工業制造領域中出現了一種革命性的技術，即3D打印技術，該技術是利用計算機軟件對產品的加工樣式進行立體化設計，然后通過3D打印設備中的固體材料將其打印出來，該技術不僅打印效率高，而且具備很高的打印精度，這使其能夠在工業制造、航空航天、建筑工程等諸多領域中廣泛應用。由此可見，在現代化信息技術、材料技術等多種新型技術的帶動下，3D打印技術的未來發展前景是非常廣闊的，而該技術作為一門新型的多學科交叉技術，需要各個領域共同努力來進行研發，才能使其核心技術真正被人們所掌握。
一、3D打印技術綜述
（一）3D打印的概念
3D打印技術是近些年來民用市場中出現的一個全新概念，其在專業領域中又被稱之為快速成形技術，該技術最早起源于上世紀八十年代，是以材料堆積法為基礎而研發的高新制造技術，是近些年來工業制造領域中一項具有革命性意義的新型技術，其涉及到分層制造技術、材料科學、數控技術、逆向工程技術等多項技術成果，該技術其是以三維數字模型作為打印基礎，并通過3D打印設備的運用，利用粉末狀的石膏、金屬、樹脂等可粘合材料，按照逐層打印的方式來對實物進行構造，該技術的打印精度極高，而且打印速度非?？?，最薄打印厚度甚至可以達到0.025mm，這使其在工業制造領域中有著其他制造技術所無法比擬的應用優勢。該技術能夠按照設計人員的設計思想來對零件或原型進行自動、快速、精確的制作，從而大大節約了制造成本，實現了對設計方案的高效化生產?？梢哉f，快速成形技術是通過三維CAD數據的運用，借助于快速成型機將材料按照逐層堆積的方式來制作成實體原型。
（三）3D打印的基本原理
對于3D打印技術的原理來說，其工作原理基本與傳統的打印機是相同的，其是將需要設計的產品參數轉化成相應的3D數據，然后利用3D打印設備將這些3D數據劃分到各個層中進行逐層分切，通過逐層構建的方式來對產品進行逐層打印。比如，在對塑料汽車產品進行制作時，需要在計算機中利用3D軟件制作一個包含汽車參數的3D模型，然后在3D打印設備中添加塑料可粘合材料，并由3D打印設備將其按照3D模型的各個層次進行逐層打印出來。在打印過程中，汽車3D模型會按照相應的層厚來切成很多片，通過對這些片進行依次打印，然后利用可粘合材料將這些片粘合在一起，即可制作出需要設計的汽車模型。
二、3D打印核心技術分析
（一）快速成形技術分析
在3D打印技術中，立體光固化成型技術便是其中一種核心技術，該技術的英文縮寫為SLA，SLA技術是采用具有特定強度和波長的激光束，使其能夠在光固化材料的表面進行聚焦，通過從點至線、從線至面的方式來凝固材料，以此構建這個層面的實體，然后利用升降臺在此層面的上部進行另一層面固化，通過這種逐層固化疊加的方式來構建三維實體。SLA技術在模具、模型制造中的應用廣泛，通過該技術能夠有效替代在產品制作時需要利用蠟模來進行鑄造。SLA技術具有較高的成形效率，在成形精度上也比較高，不過因為其所使用的樹脂固化材料在凝固時會因收縮而發生形變，因此對于某些精度要求極高的打印產品是難以滿足其制作要求的，因此需要采用光敏材料來進行改善，這也是SLA技術的未來發展趨勢。
（二）選擇性激光燒結技術
選擇性激光燒結技術也是3D打印技術中的核心技術之一，該技術的英文縮寫為SLS，SLS技術最早出現于1989年，并于1992年正式被應用于工業生產中，該技術是利用激光來對固體粉末進行有選擇的分層燒結，使固體粉末通過分層燒結的方式得以層層固化，并采用層層疊加的方式來打印出相應的零部件，該技術需要通過CAD軟件來構建產品的三維模型，并對產品數據進行相應的處理后，經過鋪粉、燒結和后處理等多個環節來完成整個打印過程。SLS技術相比于其他技術來說，在成型材料的來源上較為廣泛，無論是哪種成型材料，只要是能夠通過加熱來進行原子粘結，都可將其當作SLS技術的成型材料，目前SLS技術所使用的成型材料主要包括高分子、石蠟、陶瓷及金屬粉末等，正是因為SLS技術的成型材料種類眾多，因此能夠大大節約用料，能夠在多個領域中得以廣泛使用。
（三）分層實體制造技術
分層實體制造技術同樣是3D打印技術的核心技術之一，該技術的英文簡稱為LOM技術，這種技術是將片材作為原材料的，比如塑料、紙片、復合材料、薄膜等，都可以充當LOM技術的原材料。LOM技術是通過計算機中的激光切割系統來對產品的橫截面輪廓數據進行提取的，然后運用激光在紙上切割成產品的輪廓，在激光用紙的背面涂有一層熱熔膠，在產品輪廓被切割完畢后會利用熱粘壓設備將各個切割層進行粘合，然后再次進行切割，通過逐層切割與粘合的方式來打印出想要的三維實物。LOM技術具有良好的模型支撐性，而且制作成本較低、打印效率較高，不過需要進行前處理與后處理，而且對于內部中空的結構件來說是無法通過該技術進行打印的。
（四）熔積成型技術
熔積成型技術也是該3D打印技術的核心技術，該技術的英文縮寫為FDM技術，FDM技術的原料主要為絲狀材料，如塑料、石蠟、合金絲等，該技術通過電加熱來對絲狀材料進行加熱，在絲狀材料熔化以后將其輸送到噴頭中，然后利用計算機來控制噴頭進行平面運動，使熔融材料能夠按照特定的路徑進行涂覆，在此過程中熔融材料會重新凝固，進而使工件的上一層面成形后，噴頭高度會調高到下一層，然后繼續涂覆，直至各層均涂覆為止，通過熔融材料在各個層面中的堆積來形成三維工件，FDM技術具有污染小的應用優勢。
三、3D打印技術的發展前景
目前，3D打印技術已經廣泛應用于考古文物、醫學、建筑等各個領域，并引起了社會的高度關注，這也使3D打印技術在短短的幾年里發展速度異常迅猛。不過現階段對于3D打印技術的應用與研發仍舊處于初期階段，在核心技術研發速度上較為緩慢，而且在知識產權保護與產業規劃方面還有許多問題亟需解決。不過，隨著科技的進步，3D打印技術的發展速度必將越來越快，在制作精度提高的同時，還能使制作成本進一步的降低。而3D打印設備也將實現移動化、靈活化與便捷化，3D打印產品不僅能夠實現隨時隨地的生產與配送，用戶也能利用手機終端或智能機器人來完成產品的整個3D打印過程。
結語
總而言之，3D打印技術的出現，為我國制造領域帶來了革命性的影響，給人們的生產生活也帶來了巨大的便利，雖然我國對3D打印技術中核心技術的研發尚未真正成熟，距離3D打印技術的大規模應用還有一定的距離，但這項技術給世界帶來的改變卻是有目共睹的。相信隨著時間的推移，3D打印技術中的核心技術必將牢牢的掌握在我們的手里，進而使3D打印技術能夠在世界范圍內真正的大放異彩。
參考文獻：
[1]李昕. 3D打印技術及其應用綜述[J]. 鑿巖機械氣動工具，2014（04）：36-41.
[2]王子明，劉瑋. 3D打印技術及其在建筑領域的應用[J]. 混凝土世界，2015（01）：50-57.
[3]張云波，喬雯鈺，張鑫鑫，馬芳，翟蓮娜，顧哲明. 3D打印用高分子材料的研究與應用進展[J]. 上海塑料，2015（01）： 1-5.
作者簡介：唐之浪，女，漢族，1969.3，講師職稱，大學本科學歷，常德財經學校，從事3D打印，proE，機械制圖，caxa，UG方面的工作。
3d打印技術期末試題范文第3篇
3D打印技術(3D printing)，是快速成形技術的一種，它是一種數字模型文件為基礎，運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造物體的技術。3D打印技術出現在20世紀90年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等技術的最新快速成型裝置。
一、3D打印技術簡介
3D打印技術是指通過連續的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實體的技術，與傳統的去除材料加工技術不同，因此又稱為添加制造(AM，Additive Manufacturing)。作為一種綜合性應用技術，3D打印綜合了數字建模技術、機電控制技術、信息技術、材料科學與化學等諸多方面的前沿技術知識，具有很高的科技含量。3D打印機是3D打印的核心裝備。它是集機械、控制及計算機技術等為一體的復雜機電一體化系統，主要由高精度機械系統、數控系統、噴射系統和成型環境等子系統組成。此外，新型打印材料、打印工藝、設計與控制軟件等也是3D打印技術體系的重要組成部分。
目前，3D打印技術主要被應用于產品原型、模具制造以及藝術創作、珠寶制作等領域，替代這些領域傳統依賴的精細加工工藝。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外，在生物工程與醫學、建筑、服裝等領域，3D打印技術的引入也為創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，嘗試以活體細胞為“墨水”打印人體的組織和器官，是醫學領域具有重大意義的創新。
二、3D打印技術及產業國際國內發展現狀
(1) 國際情況
經過十多年的探索和發展，3D打印技術有了長足的進步，目前已經能夠在0.01mm的單層厚度上實現600dpi的精細分辨率。目前國際上較先進的產品可以實現每小時25mm厚度的垂直速率，并可實現24位色彩的彩色打印。
目前，在全球3D打印機行業，美國3D Systems和Stratasys兩家公司的產品占據了絕大多數市場份額。此外，在此領域具有較強技術實力和特色的企業/研發團隊還有美國的Fab@Home和Shapeways、英國的Reprap等。
3D Systems公司是全世界最大的快速成型設備開發公司。于2011年11月收購了3D打印技術的最早發明者和最初專利擁有者Z Corporation公司之后，3D Systems奠定了在3D打印領域的龍頭地位。Stratasys公司2010年與傳統打印行業巨頭惠普公司簽訂了OEM合作協議，生產HP品牌的3D打印機。繼2011年5月收購Solidscape公司之后，Stratasys又于2012年4月與以色列著名3D打印系統提供商Objet宣布合并。當前，國際3D打印機制造業正處于迅速的兼并與整合過程中，行業巨頭正在加速崛起。
目前在歐美發達國家，3D打印技術已經初步形成了成功的商用模式。如在消費電子業、航空業和汽車制造業等領域，3D打印技術可以以較低的成本、較高的效率生產小批量的定制部件，完成復雜而精細的造型。另外，3D打印技術獲得應用的領域是個性化消費品產業。如紐約一家創意消費品公司Quirky通過在線征集用戶的設計方案，以3D打印技術制成實物產品并通過電子市場銷售，每年能夠推出60種創新產品，年收入達到100萬美元。
(2) 國內情況
自20世紀90年代以來，國內多所高校開展了3D打印技術的自主研發。清華大學在現代成型學理論、分層實體制造、FDM工藝等方面都有一定的科研優勢;華中科技大學在分層實體制造工藝方面有優勢，并已推出了HRP系列成型機和成型材料;西安交通大學自主研制了三維打印機噴頭，并開發了光固化成型系統及相應成型材料，成型精度達到0.2mm;中國科技大學自行研制了八噴頭組合噴射裝置，有望在微制造、光電器件領域得到應用。但總體而言，國內3D打印技術研發水平與國外相比還有較大差距。
近年來，國內如深圳維示泰克、南京紫金立德、北京殷華、江蘇敦超等企業已實現了3D打印機的整機生產和銷售，這些企業共同的特點是由海外歸國團隊建立，規模較小，產品技術與國外廠商同類產品相比尚處于低端。目前，國產3D打印機在打印精度、打印速度、打印尺寸和軟件支持等方面還難以滿足商用的需求，技術水平有待進一步提升。在服務領域，我國東部發達城市已普遍有企業應用進口3D打印設備開展了商業化的快速成型服務，其服務范圍涉及到模具制作、樣品制作、輔助設計、文物復原等多個領域。與內地相比，我國港臺地區3D打印技術引入起步較早，應用更為廣泛，但港臺主要著重于技術應用，而非自主研發。
(3)3D打印產業的未來發展前景
根據國際快速制造行業權威報告《Wohlers Report 2011》發布的調查結果，全球3D打印產業產值在1988～2010年間保持著26.2%的年均增長速度。報告預期，3D打印產業未來仍將持續較快地增長，到2016年，包含設備制造和服務在內的產業總產值將達到31億美元，2020年將達到52億美元。
但3D打印技術要進一步擴展其產業應用空間，目前仍面臨著多方面的瓶頸和挑戰：一是成本方面，現有3D打印機造價仍普遍較為昂貴，給其進一步普及應用帶來了困難。二是打印材料方面，目前3D打印的成型材料多采用化學聚合物，選擇的局限性較大，成型品的物理特性較差，而且安全方面也存在一定隱患。三是精度、速度和效率方面，目前3D打印成品的精度還不盡人意，打印效率還遠不適應大規模生產的需求，而且受打印機工作原理的限制，打印精度與速度之間存在嚴重沖突。四是產業環境方面，3D打印技術的普及將使產品更容易被復制和擴散，制造業面對的盜版風險大增，現有知識產權保護機制難以適應產業未來發展的需求。
Gartner公司2011年發布的最新技術發展展望報告判斷：3D打印技術目前正在進入概念炒作的高峰階段，其技術還有待充分成熟，主流市場也有待進一步培育。Gartner公司研究人員認為，3D打印技術成熟到適應市場需求還將需要5～10年的時間。在這一較為漫長的發展過程中，產業可能會面臨增長期望落空、技術遭遇瓶頸以及投資撤離等風險。
總之，從中長期看來3D打印產業具有較為廣闊的發展前景，但目前產業距離成熟階段尚有較大距離，對于3D打印市場規模的短期發展不宜過分高估。因此，現階段產業界對3D打印領域的投入應以加強創新研發、技術引進和儲備為主，尤其要重視自主知識產權的建設和維護，爭取在未來的市場競爭中占據有利地位。如受到概念炒作影響，在技術尚未充分完善的現階段大規模投入產能擴張，則投資回報將面臨著較大的風險。
(4) 3D打印技術未來發展的主要趨勢
隨著智能制造的進一步發展成熟，新的信息技術、控制技術、材料技術等不斷被廣泛應用到制造領域，3D打印技術也將被推向更高的層面。未來，3D打印技術的發展將體現出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趨勢。
3d打印技術期末試題范文第4篇
關鍵詞：3D打印技術;發展現狀;發展前景;措施與制度; 正文：
3D打印，即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運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造物體的技術。 3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。3D打印機與普通打印機工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印機的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機內裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料，打印機與電腦連接后，通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。
3D打印技術分許多種，目前市場上的快速成型技術分為3DP 技術、熔融層積成型技術、立體平版印刷技術、激光燒結技術、激光成型技術和紫外線成型技術等等。3D技術該技術在珠寶、工業設計、建筑、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、軍事以及其他領域都有所應用?？上У氖悄壳盀橹挂恍└叨说拿裼?D打印技術仍然掌控在國外的幾家龍頭老大的公司里面，我國民間在3D打印技術的研發方面與國外有著很大的差距。不過好消息是據英國《簡氏防務周刊》網站2月24日報道，中國人民解放軍已研制出首幅使用3D打印技術的地形圖，另外我國早在2000年前后，中航激光技術團隊就已開始投入“3D激光焊接快速成型技術”研發，解決了多項世界技術難題、生產出結構復雜、尺寸達到4米量級、性能滿足主承力結構要求的產品。這些都可以說明了我國對3D打印技術的重視程度與投入程度，可惜的是，我國掌握的這些技術主要是在軍事方面，還無法投入工業的實際制造中。 3D打印快速成型技術的專利申請量趨勢分析搖通過專利申請的分析,可揭示3D打印技術領域的歷年專利申請及技術研況,從而掌握其技術發展趨勢及全局動態。對檢索到的國內外3D打印技術領域的專利申請量進行統計,結果見圖
國內自20世紀90年代初才開始涉足3D打印技術領域,從圖中可以看出,在1999年之前專利申請量較少,說明當時我國3D打印技術還處于時萌芽期,沒引起足夠的重視,是這也受到我國高科技技術人的缺乏以及3D打印技術研發成本高等方面的約束。2000-2007年間,專利申請量開始穩步增長,進入平穩增長期,2007年之后專利申請量快速增長,直到2011年國內申請量達到了20年來的最高峰,說明我國目前主要處在研發的快速成長階段。
從國內外趨勢線上反映的總體態勢看,我國與國外技術發展差距近10年,處在不同的發展時期。這與研發者的學術敏銳、研發模式及國家層面的重視有關。因此,我國需加強政策扶持,加大研發投入,不斷進行技術研發創新,逐步向產業化邁進,縮小與國外的差距
此外，環掃國內，桌面式3D打印市場基本處于仿制國外技術資源的階段，擁有自主研發技術的公司并不多。值得關注的是，開源策略發生了變化，這對于國內多數的品牌3D打印機仿制者來說并不算是什么好消息，而逐步走向自主研發的道路也是必然的趨勢。雖然這場變化基本在多數仿制者的意料之中，但是其發生時間卻要比預期快很多。除此之外，我們國內用戶與海外用戶在對產品的態度也有著完全相反的態度：國內用戶更為講究實際和效果。在歐美地區，多數用戶購買桌面式3D打印機是源自于個人興趣，而國內用戶主要是以工作為主。這也就是說，國內用戶更加注重3D打印機的效果和穩定性，因此對于產品的小毛病都會嗤之以鼻。目前3D打印出來的成品在外觀和尺寸上比從傳統制造行業流程走出來的產品要差不少，國內3D打印制造商仍然需要不斷的提高打印精準度，甚至加入打磨功能。
3D打印技術在國內沒能夠有大發展的另一個原因在于，國內3D行業“小而散”的局面影響了產業的推廣。目前，我國在3D快速成型技術上的設備、材料及應用領域與國外尚有差距，而活體組織打印是未來重要方向發展3D打印技術。
其實由上圖可以看出我國其實起步并不晚。這方面的研究在上世紀80年代末就已開始，研究力量集中在西安交通大學、華中科技大學和清華大學等高校。 目前，這3所高校仍是我國3D打印技術的研究重地，其中西安交通大學側重研究光固化技術，華中科技大學的優勢在于激光粉末燒結技術，而清華大學則側重塑料堆積技術。我國生產的3D打印機裝備功能已經接近國際先進水平，兩者的差距主要體現在裝備的可靠性和材料研發上。“部分3D打印機的關鍵器件需從國外進口，而用國產零件生產的打印機穩定性不夠。”此外，我國在材料質量和品種上還遠不如美國、德國豐富，許多研發的實驗材料也需要進口。這些方面也導致國內對3D打印技術的研發成本大大的提高了，也是阻礙我國推廣此項技術的絆腳石。
據華中科技大學材料科學與工程學院教授史玉升說，國內與國外雖然還有不小差距，但3D打印技術已經算是我國制造行業與國外先進水平差距很少的技術之一，部分領域幾乎同步，在某些方面還具有自身特色和一定的優勢。北京航空航天大學的王華明教授曾打印出世界上最大的鈦合金復雜構件，產品整體性能遠超鍛件。值得再次提起的是我國的“3D激光焊接快速成型技術”已經是超越了美日，在國際上也是領先的水平。
目前不僅是在我國，在國際上3D打印技術也面臨著一系列的問題：首先是缺乏宏觀規劃和引導。3D打印技術涉及的各大領域，也屬于新能源新技術的研發行列中年，但在在我國工業轉型升級、發展智能制造業、進入創新型國家的相關規劃中，對3D打印這一交叉學科的技術總體規劃與重視不夠。此外，企業對技術研發投入也明顯不足。我國雖已有幾家企業能自主制造3D打印設備，但企業規模普遍較小，研發力量不足。在加工流程穩定性、工件支撐材料生成和處理、部分特種材料的制備技術等諸多具體環節，存在較大缺陷，難以完全滿足產品制造的需求，而占據3D打印產業主導地位的美國3Dsystems、stratasys等公司，每年都投入1000多萬美元研發新技術，研發投入占銷售收入的10%左右。兩家公司不僅研發設備、材料和軟件，而且以簽約開發、直接購買等方式，獲得大量來自企業外部的相關細分技術、專利，已掌握一批關鍵核心技術。還有就是缺乏教育培訓和社會推廣。目前，企業購置3D打印設備的數量非常有限，應用范圍狹窄。在機械、材料、信息技術等工程學科的教學課程體系中，缺乏與3D打印相關的必修環節，3D打印停留在部分學生的課外興趣研究層面。
為了在這場潮流中奪得先機，推動我國3D打印技術產業化、市場化進程，加快與國際間的對話交流，促進3D打印技術與傳統制造技術的有機結合，由亞洲制造業協會聯合華中科技大學、北京航空航天大學、清華大學等權威科研機構和3D行業領先企業共同發起的中國3D打印技術產業聯盟于2012年10月15日在北京宣告成立。中國3D打印技術聯盟是全球首家3D打印產業聯盟，標志著我國從事3D打印技術的科研機構和企業從此改變單打獨斗的不利局面，有利于盡快建立行業標準，集中展示我國3D打印技術的良好形象，也便于加強與政府間或國際間的廣泛交流。
中國3D打印技術產業聯盟秘書長羅軍表示未來3至5年是發展關鍵時期，工業級打印將成主要市場。據羅軍估計，產業聯盟成立后，國內3D行業統一了抱團發展的思想，未來3年內有望達到百億產值。而市場缺口打開后，國內3D打印技術市場規模將保持至少一倍以上的增長速度，有可能成為世界3D打印的中心。
結論：
發展3D打印產業,可以提升我國工業領域的產品開發水平,提高工業設計能力;可以生產復雜、特殊、個性化的產品,有助于攻克技術難關;可以形成新的經濟增長點,促進就業。面對新的生產方式變革和發達國家大力推進的"再工業化戰略",我國也應高度重視3D打印等新型數字化制造技術的研發和產業化,加大人才培養、市場培育和應用推廣的力度,努力在數字化革命和智能制造的"機會窗口"前取得3D打印產業發展主動權。 參考文獻：
(1)作者：王德花,馬筱舒 《需求引領 創新驅動——3D打印發展現狀及政策建議》 2014年08期
(2)作者：王忠宏，李揚帆，張曼茵《中國3D打印產業的現狀及發展思路》2013年01期
(3)作者：劉紅光，楊倩，劉桂鋒，劉瓊《國內外3D打印快速成型技術的專利情報分析》2013年06期
(4)作者：Ji De Zhang，Shu Fang Wang,Yan Hui Luan《Analysis of 3D Printing Technology in China - Taking Avic Heavy Machinery Co.,Ltd (600765) as an Example》
(5)作者：Jianzhong Cha,Shuo-Yan Chou,Josip，Stjepandi&cacute,Richard Curran,Wensheng Xu,Na Qi,Xun Zhang,Guofu Yin《Opportunities and Challenges of Industrial Design Brought by 3D Printing Technology》2014年
(6)作者：楊永強，葉梓恒，王迪，宋長輝，劉洋《3D打印設備國內產業化可行性分析》華南理工大學機械與汽車工程學院——2013年08期
(7)人民日報—— 2013-05-31——《我國3D打印與世界先進水平有哪些差距?》
(8)中研網——2014/12/19——《分析：我國必須盡快掌握3D打印核心技術》 (9)百度百科——《3D打印技術》http://baike.baidu.com/link?url=GayNxtuH-1JTQ6rK9-EX8bBYYQGYsmMX7WIRXB9rPwvH9nIL5OjNIFFpIYHE9WM-VRtTTtIW4dnEi3vmpTtBa7OgHybf3bUUftPpL9fQ17dL9A0W8dlWY69M874f9M91f4tonL4Mz16qg9_G2dGWqWwO_3epngC20n2p6zWS8JoMUf5WU6b-OC2ag0fMqU1x (10)作者： 王忠宏，李揚帆《3D打印產業的實際態勢、困境擺脫與可能走向》 國務院發展研究中心產業經濟部，清華大學經濟管理學院——2013年08期
3d打印技術期末試題范文第5篇
3D打印技術誕生于上世紀80年代, 1984年3D打印之父Chuck Hull發明了第一臺3D打印機用來制造一些簡單、小型的模型, 但是直到20世紀90年代才真正得以應用, 但也只在工程、建筑、制造業和航空航天的模型設計領域, 準確地說即“快速成型”技術。2010年11月, 世界第一輛由3D打外印機打印而成的汽車Urbee的出現, 才將3D打印引向了金屬結構件的直接制造。
文章從3D打印技術的概念開始, 透過對其核心原理即增材制造法的闡述, 清晰地展現了3D打印的全過程, 而對其中關鍵的三種技術給予了詳細的解說;而基于打印材料的不同, 成型的產品變得五花八門, 從而為我們打開了3D打印的一扇窗, 發現其應用變得豐富多彩, 前景非凡。
文章更通過一個小物件的制作過程, 完整說明了從3DMAX建模到連3D打印機打印成型, 再現了3D打印機在立體模型制作中的應用。
1 3D打印技術
3D打印技術是基于增材制造法原理的一種高新技術, 是快速成型技術的一種, 它是一種以數字模型文件為基礎, 運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造物體的技術。
減材制造 (subtractive manufacturing, SM) 采用傳統的加工機床和工具、模具對毛坯件進行切削打磨等工作最終形成工件的制造方法, 如圖1 (a) 所示。
增材制造 (additive manufacturing, AM) 是不同于減材制造的一種新型制造方法。出現于20世紀80年代, 按照美國材料與試驗協會 (American Society for Testing and Materials, ASTM) 國際標準組織F42增材制造技術委員會 (ASTM International Technical Committee F42on Additive Manufacturing Technologies) 的定義, 增材制造是根據3D CAD模型數據, 通常用材料的層層連接來制作物體的工藝 (a process of joining materials to make objects from 3D model data, usually layer upon layer) , 如圖1 (b) 所示。其核心是將所需成形工件的復雜3D形體通過切片處理轉化為簡單的2D截面的組合, 在計算機控制的增材制造裝備上直接成形3D工件。[1]
a) 減材制造b) 增材制造
1.1 原理
3D打印運作原理和傳統打印機工作原理基本相同, 也是用噴頭一點點“磨”出來的。只不過3D打印噴的不是墨水, 而是液體或粉末等“打印材料”, 采取原料加層方法形成3D物體, 每次打印一層材料只有0.1mm-0.2mm厚, 與傳統打印機相比, 3D打印機多了一維, 即Z軸, 通過X-Y-Z軸的運動, 將原料逐層堆積出3D實物即利用光固化和紙層疊等技術的快速成型裝置, 通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來, 最終把計算機上的藍圖變成實物, 如圖2所示。
3D打印技術大致有熔融塑料成型法、光敏樹脂成型法和激光粉末成型法。
(1) 熔融塑料成型法。3D打印機通過擠壓不斷流出的熱塑性塑料, 這種材料在離開打印噴頭的時候迅速凝固成型。
(2) 光敏樹脂成型法。3D打印機通過使一種不常見的被稱作“感光性樹脂”的液體變固體從而形成物體層, 這種液體暴露于激光或其他光源中時會變硬。一些有光聚功能的3D打印機在液態的感光樹脂罐中使其形成物體層。有些3D打印機噴射出一個單獨的液體層, 然后在下一層被打印出來之前利用紫外線光使之形成固態。一些基于后者打印技術的3D打印機可以混合許多不同的感光樹脂, 并將它們同時變成固態, 所以這些打印機可以打印一件由不同材質組在的多材料模型。
(3) 激光粉末成型法。3D打印硬件通過逐層粘合一種不常見的精細粉末來制作模型, 這種“顆粒狀材料的粘合”既可以通過噴射液體膠水或粘合每一粉末層達到, 又可以通過激光或其他熱源來熔化粉末顆粒來形成。
1.2 應用前景[2]
1.2.1 產品設計物理化
它可以加快“概念模型”的創建速度, 以物理形態展示出來, 便于設計者在設計過程中提前對其進行觀察和處理。
1.2.2 直接數字化制造DDM
使用3D打印制造出最終產品或部分零件, 同樣也可以實現大規模個性定制產品, 還可以低成本生產一次性產品或小批量組件, 因為啟動生產都不需要工具。
1.2.3 數字存儲和運輸
比如你想給遠方的朋友寄個東西, 你可以一改以往用快遞的方法郵寄物件, 而直接發一個數字文件, 讓對方用3D打印機打出來。
1.2.4 商業改革
實體店主要是存放一些相對小范圍的非定制商品, 零售商安裝了高端的3D打印機, 他們可以根據無限的數字模型清單按需打印定制的商品, 而且永遠不會缺貨。
1.2.5 器官再生
3D打印機可以通過一層一層地剝離活細胞層而形成活體組織, 這種生物打印機可以培養患者自身的細胞, 用3D打印技術形成可替代的皮膚或器官, 這在改變某些醫學領域方面有著巨大潛力。生物打印先行者們認為這將在20年內實現, 那么人們將不再需要器官捐贈, 同時皮膚移植也將成為歷史。
2 應用實例
以下是一個筆筒的制作實例。首先利用3DMAX制作了筆筒模型, 然后運用3D打印機將它打印出來。
2.1 3DMAX建模
運用3DMAX建模時的關鍵步驟是:
(1) 重置場景, 將單位設置成“毫米”?！緞摻ā俊緢A】, 在頂視圖中創建一個圓對象, 設置半徑值。
(2) 切換到【修改】命令面板, 在修改器列表中【擠出】修改器, 設置【數量】數值框的值和分段數, 取消【封口末梢】復選框, 效果如圖3所示。
(3) 在修改器列表中選擇【編輯網格】修改器, 按下4鍵, 然后按住【Ctrl】鍵的同時選擇不需要的多邊形, 按下【Delete】鍵將其刪除, 效果如圖4所示。
(4) 在修改器列表中選擇【扭曲】修改器, 設置【角度】數值, 扭曲軸為Z軸, 效果如圖5所示。
(5) 在修改器列表中選擇【殼】修改, 設置【內部量】數值和【外部量】數值, 效果如圖6所示。
(6) 在修改器列表中選擇【網格平滑】修改器, 設置迭代次數的數值框的值為3, 使模型的表面更加光滑, 效果如圖7所示。
(7) 3D打印文件的通用格式“.stl”, [3]記住完工后一定另存為stl格式。
2.2 模型打印
有兩種方式可以將模型打印出來, 一種是電腦連接3D打印機打印, 一種是SD卡脫機打印。
(1) 電腦連接3D打印機打印。首先下載所用打印機的模型切片軟件, 筆者所用的是cura, 打開軟件將模型文件導入, 并調整填充度, 模型尺寸和模型位置等。調好以后即可點擊“print”開始打印。
(2) SD卡脫機打印。脫機打印需要用切片軟件把模型的相關參數調整好, 并保存為gcode文件。之后把gcode文件放入SD卡中, 把SD卡插入打印機顯示屏后面的插槽中, 開啟機器, 通過操作桿選擇“print from SD”, 在第二級菜單中選擇剛剛保存好的gcode文件, 機器即開始打印。
2.3 成果
采用3D打印機Maker Bot, 如圖8所示。使用打印材料PLA (Polylactic acid) 即生物降解塑料聚乳酸, 如圖8所示。聚乳酸也稱為聚丙交酯, 屬于聚脂家族, 是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物, 原料來源充分而且再生, 主要以玉米、木薯等為原料。聚乳酸的生產過程無污染, 而且產品可以生物降解, 實現在自然界中的循環, 是理想的綠色高分子材料。[4]
文章中所打印出的實物如圖9所示, 是其中的白色帶孔圓筒。
3 結語
3D打印技術的出現和快速發展, 伴隨著打印材料日益豐富和日趨便宜, 將會在各行各業引起廣泛應用:預示著工業上會產生一個新的革命, 許多的產品部件將不再按傳統的方式被沖壓或澆鑄出來;建筑設計上也將不再是紙面上的圖型原版, 而是全方位立體的實際呈現, 將虛擬與現實緊密結合起來;在醫用上, 假牙、膝蓋骨、股骨頭的制作;等等。汽車制造行業、教育、消費行業、娛樂游戲及電影業也將受到非常大的影響。
文章僅僅對3D打印做了一個簡單的介紹和應用, 有極大的局限性和不完整性, 有待更深入一步的研究。
參考文獻
[1]王運贛, 王宜.3D打印技術[M].武漢:武漢華中科技大學出版社, 2014:1-2.
[2]Christopher Barnatt.3D打印正在到來的革命[M].韓穎, 趙俐譯, 譯.北京:人民郵電出版社, 2014:5-12.
[3]Brian Evans.解析3D打印機:3D打印機的科學與藝術[M].程晨, 譯.北京:機械工業出版社, 2013:176-177.
3d打印技術期末試題范文第6篇
關鍵詞：3D打印技術;應用;發展分析
1 3D打印技術簡介
3D打印技術是一種快速成型技術，它以數字模型文件作為基礎，運用可粘合材料，通過逐層打印的方式構造物體[1]。當前3D打印技術主要應用于藝術創作、珠寶制作等領域。然而隨著技術的發展，生物工程、醫學、建筑等領域也越來越多的使用3D打印技術，為科技創新添加了新的活力。
與傳統的工業制造業相比，3D打印技術有著無可替代的優勢，這使得在當前高科技產業日新月異的今天，3D打印技術能在信息化社會中占有一席之地。3D打印技術有著以下特點：(1)生產效率極高。3D打印技術通過材料的層層推擠與疊加，在電腦數據的操控下堆砌成需要生產的物品，這與傳統工業對原材料的剪裁制造完全不同。不僅省去了繁重的修整零部件工序，該大大增加了原材料的利用率，大幅降低生產成本，提高生產效率;(2)復雜零件可一次成型。傳統工業在生產的過程中，需要經過模具設計、生產、修整等階段，并在制作過程中對原材料進行鍛造、打磨等加工，最終制作成復雜的產品。其生產周期長，生產工序繁瑣，人力資源消耗大。而3D打印技術縮短了所有中間過程，它的模具通過電腦制作，產品根據電腦生成的設計圖紙直接一次性打印完成，能夠更加便捷、準確的制作出復雜產品，極大縮短了生產和設計周期。(3)可以滿足不同消費者需要。傳統工業注重批量化生產，3D打印技術則更能激發人的想象力，滿足產品設計者和消費者的個性化需求。3D打印技術生產的產品不再千篇一律，而是獨一無二。這將開創傳統工業從批量制造到批量定制的華麗轉變。
2 3D打印技術的發展現狀
盡管3D打印技術將對傳統制造業產生翻天覆地的影響，但我們還是應當注意，目前3D打印技術的發展仍受到許多因素的制約。具體問題有：(1)3D打印技術對打印材料的要求較高。3D打印技術特殊的產品制造手段，成為了其發展的雙刃劍[2]。一方面高效的生產方式促進了效率的提高，另一方面則對生產材料有著很高的要求。3D打印所使用的材料不僅要能夠被“打印”，而且“打印”出的產品必須滿足技術要求。因此在現階段，3D打印技術可供選擇的材料較少，這成為了制約3D打印技術發展的主要原因。以目前的材料科學發展情況，可成為3D打印技術的材料主要為工程塑料、部分金屬材料等，然而這些材料都是專門為3D打印技術所研發，與傳統工業的生產材料還有著較大差距。(2)3D打印技術受支撐技術限制。3D打印缺乏支撐性技術，是制約自身進一步發展的另一個重要原因。舉例來說，包括打印產品速度過慢，打印出的產品精度不高等。這都從側面反映出當前3D打印技術的發展仍處于較低的水平。(3)3D打印技術缺乏嚴格的技術規范。由于3D打印技術才剛剛起步，行業內部缺乏明確的、可執行的、有效地條款，造成了目前3D打印技術在打印材料的選擇上缺乏統一規范，這也阻礙了3D打印技術的進一步發展。(4)3D打印技術在短時間內仍難以取代傳統制造業。雖然相較于傳統制造業，3D打印技術有著無可比擬的優勢，然而在大規模批量制造及成本控制方面，目前3D打印技術由于各方面的限制，難以匹敵傳統制造業;(5)國內3D打印材料不足。我國目前3D打印技術還遠未形成完善的產業鏈，因此僅有少數企業能提供高質量的3D打印材料，難以滿足當前國內3D打印技術發展的需要。大量的原料需要依靠進口，導致我國3D打印技術在推廣和應用領域受到諸多限制。
3 促進我國3D打印技術發展的對策
與歐美等發達國家相比，我國的3D打印技術仍有著一定的差距，而要在全球的科技發展浪潮中縮短與國外的差距，這絕非易事。除了政府要在政策面鼓勵3D打印技術的發展之外，還要做到各行業的通力協作。
3.1 加強政府對3D打印技術發展的支持力度
政府是高新技術發展的統籌與規劃者。3D打印技術有著廣闊的市場前景，因此政府應當從政策完善、資金支持、人才培養、法律保護等多個方面[3]。主要包括：強化宏觀調控，制定3D打印行業規范;加大財政撥款，為3D打印企業提供稅收等財政優惠;鼓勵高校設立3D打印技術專業，培養3D打印技術方面的人才;完善相關法律法規，保護3D打印技術的只是產權;強化社會監督，重視對3D打印技術可能引發的社會問題，嚴格控制3D打印材料的購買渠道。通過以上政策面的手段，加大對3D打印技術發展的投入，促進我國3D打印技術發展邁上新臺階。
3.2 增強創新能力
創新是企業乃至國家不斷向前發展的動力源泉。只有強大的創新能力，才能保證企業、社會在日益激烈的競爭漩渦中生存下來。首先，要促進3D打印技術的理論創新。及時掌握全球3D打印技術的發展動向，加強3D打印技術同電子、醫學、物理等學科的交流，為拓展3D打印的材料制造帶來新的活力。其次，建立3D打印技術信息交流平臺，以高校、科研所、企業研究成果作為基礎，加強高新科研機構之間的交流，實現完美的科學研究機制。
3.3 完善3D打印技術產業鏈
促進我國3D打印產業技術聯盟的形成，定期開展3D打印技術產業相關研討會，鼓勵高校、科研單位、相關企業的參與，早日實現3D打印產業鏈上下流資源的整合。各方針對3D打印技術材料研究，加大資金、人力的投入，鼓勵企業將非金屬材料應用于3D打印技術之中。同時，各高校與研究機構充分發揮自身技術資源優勢，通過與企業資金資源全面整合，形成3D打印產業的產品設計，軟件開發，材料創新、產品宣傳等完整的產業鏈。
3.4 普及3D打印產品的應用
通過開展3D打印產品博覽會作品等方式，將3D打印技術推廣到中小學校，對少年兒童開展3D打印的教育宣傳，普及3D打印技術的知識，激發他們對3D打印技術的興趣。選取生物醫療、工業設計等領域，有目的、有計劃地將3D打印技術進行推廣應用，積極促進3D打印技術理論與應用的同步發展[4]。
3.5 加強國際間3D打印技術的交流
根據我國對3D打印市場的實際需要，通過高校、研究所等平臺，積極開展通歐美發達國家的3D打印技術的國際交流，形成高校與高校之間、研究機構與研究機構之間的合作關系，互相吸取發展經驗，深化合作，共同促進3D打印技術的進一步發展。
4 結束語
隨著各個學科研究的不斷深入，3D打印技術的發展勢必將進入新的層面。作為最具創新力的技術之一，3D打印技術正在以自身獨特的優勢，受到全世界的關注。3D打印技術當前還處于較低水平，其內在的經濟、社會等方面的價值亟待人們進一步挖掘。文章對我國3D打印技術的未來發展趨勢提出了一些建議，希望能對未來3D打印技術的推廣和應用做出貢獻。
參考文獻
[1]張曼.3D打印技術及其應用發展研究[J].電子世界，2013，13：7-8.
[2]江洪，康學萍.3D打印技術的發展分析[J].新材料產業，2013，10：30-35.
[3]王博.淺談3D打印技術的發展與應用[J].機電技術，2014，5：158-160.
[4]孫建明，童澤平，殷志平.3D打印技術的市場應用及發展前景分析[J].現代商貿工業，2014，18：81-82.