3d打印行業調研報告范文第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打印行業調研報告范文第2篇
“3D打印”是通俗的叫法，學術名稱為“快速成型技術”，也稱為“增材制造技術”。這種技術是依據物體的三維模型數據，通過成型設備以材料累加的方式，制成實物模型，甚至直接制造零件或模具，從而縮短產品研發周期、并縮減生產成本。3D打印是一片一片地打印，然后疊加到一起，成為一個立體物體。說得簡單點，就是由點堆積成面，再由面堆積成實體。
3D打印的概念早在幾十年前就已提出。上世紀70年代，隨著3D輔助設計的興起，設計師能在電腦軟件中看到虛擬的三維物體，但要將這些物體用粘土、木頭或是金屬做成模型卻非常不易，可以用費時費力費錢來形容。3D打印的出現，使平面變成立體的過程一下簡單了很多，設計師的任何改動都可在幾個小時后或一夜之間重新打印出來，而不用花上幾周時間等著工廠把新模型制造出來，這樣一來可以大大降低制作成本，節省產品開發成本。
1 國外3D打印發展現狀
3D打印被用作《經濟學人》雜志封面，主題為《看制造業新技術如何改變世界》，詳細介紹了3D打印的歷史和發展，可見人們對于3D打印成為一項可以改變世界的影響力日益關注。2010年8月11日，美國總統奧巴馬簽署了《美國制造業促進法案》，力圖以此刺激本國出口并創造更多就業機會。奧巴馬表示，制造業是美國經濟復蘇的重要動力，因此降低制造業成本、促進其就業是該法案的宗旨。而3D打印就成了其首選。2011年6月，美國總統奧巴馬宣布一項新政策，并向3D打印產業支出5億美元以提升美國在制造業上的領先地位。2012年7月17日，美國《外交政策》雜志網站發表題為《制造業的未來在美國而不在中國》，稱“技術進步將使中國的制造業像過去20年里美國制造業那樣迅速衰落”。
紐約另一家利用3D技術生產消費品的公司Quirky擁有20萬的注冊用戶，他們在線搜集用戶的創意，產品設計圖紙，用3D打印機以最快的速度成型，再上傳討論，最終確定方案后批量生產。屆時在線上和線下都會有銷售，他們最成功的產品是一排可折疊的接線板，設計者常從一個創意就獲得不少的收入，有的用戶一年能賺幾萬美元。
而美國加利福尼亞州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印機為電影特效片段制造3D模型和原型，為演員量身定制可以完全適合演員的臉、頸部和頭部的道具，在電影《侏羅紀公園》、《阿凡達》、《鋼鐵俠》以及《復仇者聯盟》中都有應用。
日本一家公司甚至推出了面向個人的“Baby復原服務”：只需提供嬰兒在母親肚子里的X光照片，他們便可以復原成三維圖像后，打印出一個“肚子里的嬰兒”模型作為紀念。
3D打印還能實現一些傳統制造方式難以實現的復雜結構。2011年巴黎春夏時裝展上，荷蘭時尚設計師Iris van Herpen發布了他直接用3D打印機制作的立體服裝，這些超太空感的服裝由錦綸打印而成。
2 國內3D打印發展現狀
從“天津2012夏季達沃斯論壇”到剛剛閉幕的“浙商新動力”論壇，都不約而同地提到了“3D打印”技術。被英國《經濟學人》扣上“工業革命”帽子的3D打印也因此備受關注。日前，證券時報記者通過實地采訪發現，3D打印技術在國內廣泛應用尚需時日。
位居杭州下沙工業區的杭州先臨三維科技股份有限公司號稱是國內綜合實力最強的3D打印公司，可以向客戶提供快速三維掃描、快速制造、快速模具、三維測繪等服務。目前，先臨三維擁有十幾個型號的3D打印機，掌握六種生產工藝。不過，先臨三維的現有設備主要來自歐美等國制造。一臺從德國EOS公司引進的設備售價近400萬元人民幣，它是基于高性能材料(塑料與金屬)的高端3D打印機。事實上，在經過近20年的研發，國內的3D打印設備也在不斷取得突破，華中科技大學史玉升教授的研究團隊開發的1.2米×1.2米的“立體打印機”，是目前世界上最大成形空間的快速制造裝備，遠遠超過國外同類裝備水平，并因此獲得2011年國家技術發明二等獎。
“3D打印達到了人們對其期望值的頂峰。”從事3D打印機代理生意的徐鵬認為。事實上，大眾對3D打印的了解仍然十分粗淺。
通過上述比較枯燥的技術解讀可以得出3D打印相比傳統制造的三個優勢：第一，產品制造速度快，一次性完成而非分步優化;第二，制造出的產品形狀想象空間更大，可以用軟件做出傳統制造不方便完成的形狀;第三，產品修改成本小，只需要在軟件中修改部分參數就可以快速制出相對應的新版本產品。但和傳統制造方法相比，3D打印因客觀條件的制約也存在諸多問題，比如可打印材質范圍小、打印的精度低、用于打印的耗材費用較高等。 雖然3D打印的概念開始逐漸為人所知，但就目前的實際生產成果看，仍屬于自90年代就開始普及的快速成型技術，而快速成型技術早已被涉及到產品原型設計制造的企業或高校所使用?？焖俪尚蜋C器在國內也并不是十分新鮮的玩意，除了引進國外的機型，國內一些高校也有自己研發的機子在國內外售賣。在我國，深圳、東莞、浙江也有眾多企業涉足快速成型。
當新聞開始頻頻出現3D打印機能夠打印飛機、汽車、鮮肉、鞋子和衣服時，大家仿佛覺得這個遠在天邊的神器如果能夠進入自己的家門，就如同自家擁有了萬能工廠。以該形象露面的3D打印機代替了現實中只能生產模具的快速成型機器進入了大眾心中。但被忽略的事實是，這樣的事例仍只是實驗性項目，有人甚至將其稱為“行為藝術”。
3D打印機目前的實際使用仍屬于快速成型范疇，即為企業在生產正式的產品前提供產品原型的制造，業內也將這類原型稱作手板。據統計，3D打印機生產的產品中80%依舊是產品原型，僅有20%是最終產品。
使用3D打印機制作模型的優點一方面是速度快，另一方面是可制作更靈活的形狀。國外知名3D打印機Stratasys系列的國內代理商徐鵬介紹，一汽、上汽、北汽和西門子都是其客戶。但該類3D打印機的價格從10萬元到500萬元之間，高昂的機器價格和材料費讓購買者更多集中于大型企業和高校。
在模型生產領域，3D打印機相比傳統制造僅占很小部分。其中可打印的原材料稀少是一個嚴重問題。目前可利用的原材料包括光敏樹脂、尼龍、石膏和金屬粉末等。不同種類的3D打印機可使用的原材料不同。對于價格稍便宜的3D打印機，可打印塑料模型，但堅硬度過低，精準度不高。更多企業想要金屬類模型，但這種類型的打印機價格最低也需500萬元。
雖然3D打印機技術近年來已取得不小的進步，比如材料增多、打印機和原材料價格逐漸下降，但從目前看，依舊是一項年輕的技術，在沒有變得更加成熟和廉價前，并不會被企業大規模采用。3D打印技術咨詢師泰瑞·沃爾斯(Terry Wohlers)預計3D打印市場將在今年達到21.4億美元，遠超去年的17.1億美元。不過，這一數字仍然僅占全球制造市場0.02%。
伴隨3D打印概念的興起，從事快速成型和3D打印業務的本土公司受到了前所未有的關注。部分企業除了代理售賣國外的3D打印機，另一部分也在提供3D打印服務。銘展科技創始人金濤在2010年從游戲模型定制轉向3D打印業務，通過購買國外機器以及和國內院校合作，為工業設計、產品設計、建筑行業等提供3D打印服務，但一年的銷售收入也只能達到百萬元，同地一家更大規模的3D打印公司也僅有千萬元規模。金濤介紹，國內純做3D打印業務的公司不超過十家。更多公司仍集中于快速成型業務。
對于大眾而言，很多人并不能分清3D打印、快速成型和傳統制造之間的區別。一些國內和快速成型、激光制造有關的公司受3D打印概念的追捧，8月和9月的股價都開始大幅上揚，如光韻達的公司股票就連續兩日漲停。為此，公司發出澄清公告稱，自己公司的激光技術屬于“減成法”工藝，不同于3D打印技術的“加成法”工藝，二者的工藝原理不一樣，公司最近一年不會開展3D打印技術方面的產品和服務。近日，有關3D打印概念開始呈現回歸理性趨勢，大部分公司股票回落。
3 原材料——3D打印的瓶頸
幾乎每一項新技術應用，都會經歷很長的市場培育期。3D打印技術雖然已有近20年的發展歷程，但仍存在缺陷。
耗材的局限性是3D打印不得不面對的現實。目前，3D打印的耗材非常有限，現有的市場上的耗材多為石膏、無機粉料、光敏樹脂、塑料等。如果真要“打印”房屋或汽車，光靠這些材料是遠遠不夠的。比如最重要的金屬構件，這恰恰是3D打印的軟肋。
耗材的缺乏，也直接關系到3D打印的價格。黃智拿著一件3D打印品對證券時報記者說，“這是一件飛機零部件，打印這種樣品的金屬粉末耗材一斤就要賣4萬元，所以3D打印樣品至少要賣2萬元。但是，如果采用傳統的工藝去工廠開模打樣，幾千元就可以做到。”
直接面向市場的先臨三維對耗材難題感受最深。因為價格的問題，他們很多客戶往往望而止步，除非在需求緊急的情況下。否則，客戶們還是通過傳統的方式。
成型精度和質量問題，也在困擾先臨三維。他們稱，由于3D打印工藝發展還不完善，特別是對快速成型軟件技術的研究還不成熟，目前快速成型零件的精度及表面質量大多不能滿足工程直接使用，不能作為功能性部件，只能做原型使用。
以Stratasys公司3D打印車為例，車子固然能“打印”出來了，但是否能在路上順利跑起來?使用壽命又有多長?從現有的技術來看，恐怕有點夠嗆：由于采用層層疊加的增材制造工藝，層和層之間的粘結再緊密，也無法和傳統模具整體澆鑄而成的零件相媲美，這意味著在一定外力條件下，“打印”的部件很可能會散架。
2004年成立至今，先臨三維年復合增長率在100%以上。“今年，先臨三維的營業收入應該會在7000萬元左右。”但是，過去的高速增長主要源自基數低，而且這7000萬元的收入，還包括前期的三維掃描。
4 數字化制造趨勢
個人3D打印機是3D打印技術普及的助推力量。以美國Makerbot公司推出的1299美元至2700美元的3D打印機為代表，相比幾萬甚至幾百萬美元工業級3D打印機，個人3D打印機親民的價格讓更多普通愛好者有機會親自動手做一些小玩意。自2009年公司成立，Makerbot賣出的3D打印機數已達到13000臺。當然，這臺設備也僅能做些玩偶模型或者浴簾環等結構簡單的小東西。對于更多人而言，購買的動機也僅是試著用一用。但創作的樂趣在于激發創造力。
“我們并不是要用3D打印機打印所有的東西，數字制造時代的意義是我們可以在大規模生產和個性化生產之間進行選擇。”《連線》雜志點出了3D打印機的實質。傳統制造中，越復雜的產品如果需要改動的地方越多，意味著越高的成本。但在數字化制造中，這一切在改變。制作個性化的產品并不會花費更多額外的成本，讓產品更多樣、復雜和靈活變得簡單，因為只需要改動模型參數，另一個想要的產品就會出現。
由此看來，3D打印技術某種程度上已被過度神化了。正如凱文·凱利在《科技想要什么》一書中所指出的：“新技術的首版幾乎總是僅僅略微強于它想要取代的舊技術，對于新技術的將帶給使用者的麻煩和未知，僅有少數熱情的先驅傾向于做第一個吃螃蟹的人。” 凱文·凱利同時指出，隨著創新技術的改進，新技術的益處和先進程度將被前期用戶挑選出來展示給大家，同時不確定性減小，技術得以傳播。“但這樣的推廣既不是立刻發生的，也不穩定。”
4 總結
3D打印技術的確可以改變產品的開發、生產，但賦予3D打印“第三次工業革命”有點言過其實。單件小批量、個性化、及網絡社區化生產模式，決定了3D打印技術與傳統的鑄造建模技術，是一種相輔相成的關系。
3d打印行業調研報告范文第3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：
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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打印行業調研報告范文第4篇
班級： 姓名：
學號: 時間：2016年10月7日
一、3D打印技術興起
3D打印產業是工業制造領域新發展起來的技術，被譽為“具有業革命意義的制造技術”。運用3D打印技術的主要生產流程是先用計算機軟件設計出一個立體的加工樣式，再通過3D打印機用特制的固體材料進行打印。廣泛應用于工業制造、文化創意及數碼娛樂、航空航天、生物醫療、消費品、建筑工程、教育和個性化定制等領域。由此可見3D打印技術需要依托信息技術、精密儀器和科學材料等多個領域的技術，作為一項新興的多科學交叉的技術，必須在這些相關的領域投入相應的研發力量才能真正掌握其整個的核心技術。
二、簡介3D打印機
3D打印機英文 “3D Printers”，3D打印機這個名稱是近年該產品來針對民用市場而出現的一個新詞。其實在專業領域 他有另一個名稱快速成形技術?？焖俪尚渭夹g又稱快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，簡稱RPM)技術，誕生于20世紀80年代后期，是基于材料堆積法的一種高新制造技術，被認為是近年來制造領域的一個重大成果。它集機械工程、CAD、逆向工程技 術、分層制造技術、數控技術、材料科學、激光技術于一身，可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉變為具有一定功能的原型或直接制造零件，從而為零件原型制作、新設計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現手段。即，快速成形技術就是利用三維CAD的數據，通過快速成型機，將一層層的材料堆積成實體原型。
三、3D打印技術原理
說到它的原理，其實也并不不復雜，其運作原理和傳統打印機工作原理基本相同。傳統打印機是只要輕點電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數字文件便被傳送到一臺噴墨打印機上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像，而打印機 首先將物品轉化為一組3D數據，然后打印機開始逐層分切，針對分切的每一層構建，按層次打印。
例如我們制作一個塑料材質的蘋果，首先我們需要在電腦上使用3D軟件制作出一個蘋果的3D模型文件，然后把它轉換成3D打印機支持的文件格式。接下來需要給3D打印機放入塑料耗材，現在3D打印機就可以制作了。這個過程是不是像我們的平面打印機的操作呀!好下面說重點。打印系統在制作的時候會從這個蘋果3D模型底部開始切成很多片(多少片呢?這個要根據打印機的技術指標它所支持的“層厚”來決定。)也就是我們上面說的截面圖。最先開始制作的是蘋果模。
四、幾種主要的3D打印機技術
(一)SLA技術3D打印機
SLA是最早實用化的快速成形技術。SLA 是“Stereo lithography Appearance”的縮寫，即立體光固化成型法。用特定波長與強度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由點到線，由線到面順序凝固，完成一個層面的繪圖作業，然后升降臺在垂直方向移動一個層片的高度，再固化另一個層面。這樣層層疊加構成一個三維實體。
SLA技術主要用于制造多種模具、模型等;還可以在原料中通過加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密鑄造中的蠟模。SLA技術成形速度較快，精度較高，但由于樹脂固化過程中產生收縮，不可避免地會產生應力或引起形變。因此開發收縮小、固化快、強度高的光敏材料是其發展趨勢。
(二)SLS技術3D打印機
SLS(Selective Laser Sintering)選擇性激光燒結(以下簡稱 SLS)技術 。最初是由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的 Carlckard于1989年在其碩士論文中提出的。后美國DTM公司1992年推出了該工藝的商業化生產設備Sinter Sation。 選擇性激光燒結是采用激光有選擇地分層燒結固體粉末，并使燒結成型的固化層層層疊加生成所需形狀的零件。其整個工藝過程包括CAD模型的建立及數據處理、鋪粉、燒結以及后處理等。
與其它3D打印機技術相比，SLS最突出的優點在于它所使用的成型材料十分廣泛。從理論上說，任何加熱后能夠形成原子間粘結的粉末材料都可以作為SLS的成型材料。目前，可成功進行SLS成型加工的材料有石蠟、高分子、金屬、陶瓷粉末和它們的復合粉末材料。由于SLS成型材料品種多、用料節省、成型件性能分布廣泛、適合多種用途以及SLS無需設計和制造復 雜的支撐系統，所以SLS的應用越來越廣泛。
(三)LOM技術3D打印機
分層實體制造法(LOM———Laminated Object Manufacturing)，LOM又稱層疊法成形，它以片材(如紙片、塑料、薄膜或復合材料)為原材料。激光切割系統按照計算機提取的橫截面輪廓線數據，將背面涂有熱熔膠的紙用激光切割出工件的內外輪廓。切割完一層后，送料機構將新的一層紙疊加上去，利用熱粘壓裝置將已切割層粘合在一起，然后再進行切割，這樣一層層地切割、粘合，最終成為三維工件。
該技術的特點是工作可靠，模型支撐性好，成本低，效率高，缺點是前、后處理費時費力，且不能制造中空結構件。
(四)FDM技術3D打印機
熔積成型(FDM—Fused Deposition Modeling)法,該方法使用絲狀材料(石蠟、金屬、塑料、低熔點合金絲)為原料,利用電加熱方式將絲材加熱至略高于熔化溫度(約比熔點高1℃),在計算機的控制下,噴頭作x-y平面運動，將熔融的材料涂覆在工作臺上，冷卻后形成工件的一層截面，一層成形后，噴頭上移一層高度，進行下一層涂覆，這樣逐層堆積形成三維工件。該技術污染小。
五、3D打印技術優點
(一)制造快速
3D打印機技術是并行工程中進行復雜原型或者零件制造的有效手段,能使
產品設計和模具生產同步進行,從而提高企業研發效率，縮短產品設計周期，極0大的降低了新品開發的成本及風險，對于外形尺寸較小,異形的產品尤其適用。
(二)CAD/CAM技術的集成
設計制造一體化一直來說是現在的一個難點,計算機輔助工藝(CAPP)在現階段由于還無法與CAD、CAM完全的無縫對接，這也是制約制造業信息化一直以來的難點之一,而快速成型技術集成CAD、CAM、激光技術、數控技術、化工、材料工程等多項技術,使得設計制造一體化的概念完美實現。
(三)完全再現三維效果
經過快速成型制造完成的零部件，完全真實的再現三維造型，無論外表面的異形曲面還是內腔的異形孔，都可以真實準確的完成造型，基本上不再需要再借助外部設備進行修復。
(四)材料種類繁多
到目前為止，各類3D打印機設備上所使用的材料種類有很多，樹脂、尼龍、塑料、石蠟、紙以及金屬或陶瓷的粉末，基本上滿足了絕大多數產品對材料的機械性能需求。
(五)創造顯著的經濟效益
與傳統機械加工方式比較 ，開發成本上節約10倍以上，同樣，快速成型技術縮短了企業的產品開發周期 ，使的在新品開 發過程中出現反復修改設計方案的問題大大減少，也基本上消除了修改模具的問題，創造的經濟效益是顯而易見的。
六、3D打印技術未來發展的主要趨勢
3D快速成形技術除了與其他RP技術一樣,可以用于產品的概念原型與功能原型件制造外,3D快速成形技術還因其獨特的成形特點,使其在生物醫學工程、制藥工程和微型機電制造等領域有著廣闊的應用前景。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。
提升3D打印的速度、效率和精度，開拓并行打印、連續打印、大件打印、多材料打印的工藝方法，提高成品的表面質量、力學和物理性能，以實現直接面向產品的制造;開發更為多樣的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質材料及復合材料等，特別是金屬材料直接成型技術有可能成為今后研究與應用的又一個熱點;3D打印機的體積小型化、桌面化，成本更低廉，操作更簡便，更加適應分布化生產、設計與制造一體化的需求以及家庭日常應用的需求;軟件集成化，實現CAD/CAPP/RP的一體化，使設計軟件和生產控制軟 件能夠無縫對接，實現設計者直接聯網控制的遠程在線制造;拓展3D打印技術在生物醫學、建筑、車輛、服裝等更多行業領域的創造性應用。
【參考文獻】：
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3d打印行業調研報告范文第5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：
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3d打印行業調研報告范文第6篇
Abstract： With the increasingly mature of 3D printing technology， as well as its application in various industries， how to popularize 3D printing and cultivate professional 3D printing talents for the society is an important task of the current school education. This paper analyzes 3D printing audience characteristics in different stages of teaching， sums up different teaching goals and teaching methods respectively for college， middle school and primary school， and puts forward a whole process of 3D printing teaching system and cultivation guidelines. Through the specific case， this paper points out that 3D printing could be included in the mainstream curriculum teaching practice to serve and enhance the level of existing teaching. Finally， this paper summarizes the problems and solutions of 3D printing teaching practice， provides theoretical guidance and practical advice for effectively carrying out 3D printing in every stage of the teaching.
關鍵詞：3D打印;技術創新;教學方法;人才培養
Key words： 3D printing;technological innovation;teaching methods;cultivation of talents
中圖分類號：G40-057 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311(2015)32-0178-04
0 引言
發達國家已經開始探索3D打印技術對教育的影響，并成立了相關的項目用以促進3D打印技術與教育的融合，從而培養出適應現代設計、制造潮流的人才，從而提高自身的競爭力。新媒體聯盟(New Media Consortium，NMC)在2013年地平線報告中提出，3D打印是未來四到五年內值得關注的新技術，它將帶來教學、學習和研究領域的創新[1]。英國教育部已經選取多所小學作為試點學校，設立相關的基金，為學校購買3D打印機，并對教師進行相關培訓，此外，還開設3D打印的相關課程作為學生的手工課。學生可以通過電腦建模，打印自己所喜歡的模型[2]。歐洲的一些國家也進行了3D打印的相關教學調研，如“未來教育與學習”(LIFE)項目，對歐洲7國的師生進行調研，以獲得3D教學對學生課堂的專心度和學習成績的影響[3]。希臘在兩所高校開始初步試驗將3D打印作為學習手段的教學方法[4]。美國STEM教育中的STARBASE Minnesota是對學生提供STEM訓練的教育項目。該項目通過引入3D打印的支持，使學生能通過CAD軟件自行設計相應課程的模型，并進行實際的測試和分析。該課程項目能極大地調動學生的積極性，使枯燥的數學分析亦能激發學生的興趣[1]。此外，還有一些職業學校的項目，如PlayMaker。該項目圍繞著3D打印技術這一核心的課程，學生可以設計、打印和驗證模型的物理理論。
較之國外而言，國內3D打印的普及和教育仍處于起步的階段。國家當前十分重視3D打印技術和應用的發展，例如我國科技部已將3D打印技術納入國家863計劃，各地學校也開始進行有關3D打印課程的試點。
1 3D打印發展現狀以及學校教育的可行性
目前3D打印機的成本及其打印材料、質量、時間等都是制約3D 打印在學校教育中普及的因素。解決好這些瓶頸能更好地促進教學和研究的發展，為探索教學新方向提供有效的方法。
1.1 3D打印機成本 3D打印機的成本一直是制約3D打印發展的瓶頸。3D打印機的售價從幾千元到幾十萬元不等。為了降低3D打印機的成本，許多公司已經著手相對廉價的3D打印機的研發。據報道，有些公司已經開始搶占教育行業的市場，推銷千元以下的3D打印機。隨著3D打印機的成本進一步降低，其普及將不再是難題。
1.2 3D打印的材料 另一個制約3D打印普及的瓶頸是耗材。目前的3D打印可以支持多種打印材料，如熱塑性塑料、尼龍、合金、金屬粉末、石膏、陶瓷、可食用材料、光敏樹脂等。雖然3D打印支持多種類型的材料，但不同的材料需要相應打印設備的支持，此外打印材料的價格也并不便宜。目前的教學研究中使用較為普遍的是PLA(生物降解塑料聚乳酸，Polylactic Acid)材料和ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，Acrylonitrile Butadiene Styrene Acrylonitrile Butadiene Styrene)。一千克的PLA或ABS耗材的市場價格為60元左右。隨著材料的進一步改進和研發，生產技術的發展和生產廠商的增加，普通耗材的價格將慢慢降至教學可接受的范圍內。
1.3 3D打印的質量 在打印模型的過程中，有時會由于機器本身或環境的問題，導致打印的質量并不理想，成品率一般在30%-50%左右，甚至更低。其中廉價的3D打印機也是使成品率降低的原因。種種原因將不利于教學實踐和教學研究的使用。隨著3D打印技術將不斷改良和創新，打印質量會隨之而提高。
1.4 打印時間 打印時間長也是一個亟待解決的問題，現在的3D打印時間普遍偏長，阻礙了教學實踐以及教學研究的發展。據報道，現下最新研究的3D打印技術CLIP(Continuous Liquid Interface Production)的打印速度是舊式打印的幾十倍以上，其打印出的物體表面也十分光滑，完整。這項技術若能普及，將彌補3D打印時間長的缺點。
2 3D打印在不同教育群體中的教學分析與探討
在3D打印的教學上，學校應該在3D打印的課程進行細致、深入地規劃，推行多方向、多環節的主題學習。學生通過探索、想象、實踐等環節的學習后，將激發想象力以及提高學習效率與興趣。結合不同時期學生的學習方向，學生在各階段的進程和方向上都有所側重，進程如圖1所示。
2.1 小學教學 以“感性認識”與“培養想象力”作為小學教學的方向。這一階段的學生，發散思維力強，想象力豐富，活潑好動，接受新鮮事物的能力強。
結合以上的特點，每個小學單位至少配備一臺以上的3D打印機。設置的3D打印課程應該“淺入淺出”。所謂的“淺入”，就是用生動活潑、淺顯易懂的語言對3D打印的原理和3D打印機進行簡單的介紹，讓學生在感性上對3D打印有初步的認識，對打印原理、設備以及應用范圍有個大致的了解。“淺出”就是通過做些有趣味性、引發聯想、充分結合課程的簡單小實驗、小制作來加深學生對3D打印的認識和理解。此外，學校不能一味地使用強制性的考試、規范化的實驗對學生進行應試教育，而應使用更自由、輕松的教學方式以提高學生的興趣，使學生產生成就感，形成教學的良性循環[5]。3D打印課程的目的是將3D打印作為學生通往興趣愛好的一座“橋梁”，而非僅作為一門來自于課堂又終結于課堂的課程。
在教學上，可以根據學校自身的特點、專家的研究等設計小實驗、小制作。課程的核心必須是以拓展學生的思維、引導想象力為主，目的是要激發學生的想象力和興趣、培養其思維能力。
2.2 中學教學 以“想象力和實踐相結合”作為中學教學的方向。這一階段的學生，發散性思維的能力與接受新鮮事物的能力依然很強，有一定的知識基礎和邏輯思維能力。在小學階段，學生有異想天開、天馬行空的想法，在中學階段，開設的3D打印課程應該有意識地引導學生的想象力，將想象力與實踐結合。在數學、地理、生物等科目可以結合3D打印課程進行科目的交叉與融合。應該讓學生在已有的認識基礎上，加深對三維空間的理解，并且能簡單地掌握建模軟件如Auto CAD的操作，能進行簡單或者相對復雜的建模。
在中學教學中，學生已經學習到地理、物理、生物、化學等學科。在現階段的中學教學中，教學道具仍然匱乏，尤其在經濟不發達的地區，更是如此。教師基本無法使用道具進行演示，只能利用課件、播動畫和視頻來替代。學習知識不應該和活動情景分離而獨立抽象存在[5]，在情境中學習，與社會實踐活動結合起來的學習將有利于學習的橫向拓展和縱向深入。3D打印不受圖形限制，可以打印出結構復雜的教學模型，教師將內部認知結構可視化，化抽象為具體，化復雜為簡單[6]。理工科的課程中，實體化、可拆卸與裝配、可運動的教學道具更能激發學生的興趣和想象力。在制作個性化、非大批量的教學道具中，可以很好地利用3D打印的打印能力。
2.2.1 3D打印在地理課程中的應用 在地理課程的學習中，應用到大量的實體模型。實體模型能培養學生視空間能力，如教師可以打印出可運動的太陽系模型(其中包含可拆卸的太陽、水星、金星和地球等模型)，在不同節氣改變地球的位置;可以打印出不同時間段物體或現象的標志性狀態的模型;也可以打印出可拆卸的房屋模型，用以演示地震對房屋的破壞;或者打印天氣現象的運動模型，用以表現氣旋、冷鋒、暖鋒等天氣現象的運動;再比如使用模型層層分離的展示方式，展示不同地帶的地形地貌、山岳的形狀等。
通過打印圖2的恒星系統，如太陽系(組件均來自3D打印)。教師可以結合課本介紹太陽系，并且移動地球等行星，以及對節氣等知識點進行介紹。還可以從系統中拆卸地球模型，取出內部的每一層結構進行細致地講解，讓學生從宏觀到局部系統地了解太陽系的結構。通過實物化的可運動太陽系系統，可以使知識生動形象，加深學生的認識。
2.2.2 3D打印在物理課程的應用 在物理的課程學習中，物理的許多電路、定律皆可由3D打印模型演示。如對自由落體、胡可、彈性碰撞等定律進行驗證，或是合力的箭頭模型、同步衛星模型、地球模型、實驗電路模型的演示以及電阻、電容、電感等模型的類比演示等。同時，制作的3D模型可以與電子電路相結合，使模型能夠完成相應的演示功能，如模型的LED發光、自行水平移動、垂直移動和旋轉等。
通過打印如圖3設備(含打印的無蓋盒子、機械結構、排液管等，除了電壓表、電源以及導線外，其他結構均由3D打印而成)的零件，可以引導學生在宏觀上對電容有一個深刻的認識。在盒子里倒入導電液體，與電源、電壓表連成閉合電路后，旋轉可移動間距的旋鈕，調整盒子的間距，或者調整排液旋鈕，排出一定量液體，觀察電壓表的電壓示數變化。隨后教師可以通過聯系所學知識，解釋實驗現象。學生能調整盒子間距、導電液體的量、以及更換“電容”介質等進一步加深對電容的重要公式及相關知識的理解。3D打印類似的實驗裝置可以很好地應用于教學，不僅可以驗證理論的正確性，還能培養學生的動手能力，激發他們的想象力和興趣。只要有3D模型就能隨時打印并組裝，快捷且方便。
2.2.3 3D打印在生物課程中的應用
在生物課程的學習中，能應用到大量的實體模型。使用3D打印的技術，可以打印出可拆卸的細胞、細菌、病毒的結構模型、可拆卸的多肽鏈、多糖、蛋白質、核酸等大分子的化學球形結構模型或者可運動的細胞膜的結構模型。打印理解難度較大的細胞有絲和無絲分裂等模型可以很好地解決學生的理解問題。
通過打印出細胞模型，如圖4所示的半截面的植物細胞模型。3D打印出層1(細胞壁)、層2(細胞液)外殼以及各種不同的細胞器(使用不同顏色材料的打印，以增加細胞器的區分度)后，再組合起來。因為打印的難度不大，整體耗材少，所以可以打印出整班的數量。教師進行相關知識的講解前，可以把打印好的模型分發給所有的學生。學生除了能在課堂上結合老師的講解和課本的介紹，利用細胞的立體模型對植物細胞的知識進行深入了解外，課下還可以用模型做進一步的對照復習。通過拆卸細胞模型，可充分調動學生的視覺、觸覺等感官，加深其對知識的理解。
在中學階段，除了在課堂教學上使用結合3D打印的教學用具外，可以適度舉行涉及3D打印的競賽，競賽可以采用外觀設計、組合結構、教學用具創新等形式?？紤]到中學生的3D設計能力并沒有良好的基礎，因此學?；虮荣惻e辦方可以提供相關的模型給學生參考。如在機器人DIY競賽中，比賽舉辦方提供種類繁多的3D模型包，學生可以自行設計機器人的結構圖，并從模型包中取出相應的3D模型并打印，最后根據結構圖組裝起來。
2.3 大學教學 在目前的大學教學中，3D打印技術使用比較廣泛。涉及到實物的外觀、結構、機械、電路等的課程，皆可使用3D打印技術。除了在高等數學、大學物理、機械原理與設計、材料力學等基礎課或專業課程的教學中使用3D打印的教學模型外，也能在實驗、課程設計中使用3D打印。
隨著各專業學科的交叉與融合，以及3D打印技術的日益成熟，它與各相關學科的結合會越加緊密，其作為“橋梁”性質的實現方式會越來越重要。各高校的專業設置雖涉及到3D打印，但并沒有開設3D打印技術的相關課程，因此學生建模水平不高，設計出的成品與實際需求相距甚遠。
3D打印本科專業建設的核心是“創新、設計、建模”。由于3D打印的接口面廣，因此專業課設置要在不同方向上有所側重。要學習的課程分為公共基礎課、專業基礎課、專業課以及課程設計。公共基礎課包括高等數學、大學英語、大學物理、工程制圖、線性代數、機械原理及設計、電工電子技術等。鑒于目前缺少適用于大學教學的3D打印教材，在此僅提供基礎專業課的教學課程有：3D打印導論、3D打印原理、常規3D打印機的結構及組裝、3D打印基礎設計、3D建?；A與提高(使用目前流行的3DMAX、MAYA、Rhino等軟件進行學習與應用)等。
學生自行選擇不同行業方向的專業課，如動漫、機械、建筑、汽車、首飾等。以首飾專業課為例，它涉及到首飾設計、加工工藝、創意設計以及結構美學等課程。在選擇相應的方向后，應增加該行業的相關知識的課程，以提高學生的基礎。公共基礎課、專業基礎課作為學習基礎，專業課則作為所學知識的綜合運用。課程由淺至深，逐層遞進和深入，最終促使學生掌握創新、應用的技能。教師在教授專業課時應注重引導學生的創新思維能力、發散思維能力，在實驗、課程設計上應設計彈性大的題目。
至此，可以通過表1總結出小、中、大學不同學習階段學生特點、教學基礎、教學目標和教學內容。
3 教學實踐中的問題與建議
3D打印在本質上是多媒體技術的延伸，是虛擬現實技術的延伸，它拓展了人的感覺和知覺，促進了人的思維能力的進一步發展，它與教學的融合勢在必行[7]。
目前，3D打印在教學實踐中存在諸多問題或空白，拓寬教學實踐的各環節將促使3D打印與教學實踐進一步的融合與發展。以下提出相關的建議。
3.1 學校安裝相關配套的3D打印機 目前大多數學校沒有配備相關配套的3D打印機，而3D打印機是進行教學、研究的基礎設備。如果教學條件允許，還可以配備相關的外圍設備，如3D Camega、KinectDIY等專業3D掃描儀。此外政府可以出臺相關的政策，為大中小學配備3D打印機及相關設備。據了解，我國政府計劃將在兩年內為全國四十萬所小學安裝3D打印機，用于學校的教學和研究。未來可能會在大、中學推行進一步的相關政策。
3.2 編撰規范化的教材 3D打印技術雖然不是一門新興的技術，發展的時間也相應的比較長，但目前的教學中仍然缺少內容豐富、案例經典的教材作為教學的參考。因此可編寫適合大中小學使用的3D打印技術的書籍作為教學的材料。但不強制要求各學校必須采用，學校也可以自行編寫符合自身教學要求的教材。規范化教材編寫的主要出發點是用于規范化的教學。
3.3 對教師進行培訓 3D打印教師應該在技術和教學設計等層面進行學習和提高，做好領路人的角色。課程設計應該圍繞“切合實際、拓展思維和激發想象力”的目的。在中小學教師的培訓上，培訓人員除了教授相應的3D打印原理、機械結構、耗材等知識外，應該將重點放在培訓教師對學生的思維與想象力進行引導的方法和技巧上。培訓大學和職校教師，應該使其“各習所長”，即在他們的專業方面，針對性地教授不同專業的結構、建模、耗材、支撐等方面的知識和經驗，輔以典例為佳。
3.4 相關競賽設計 在各類大中小學競賽中，學生往往只能使用舉辦方所提供的配套組件進行組裝和二次開發，這在很大的程度上阻礙和限制了學生想法的表達，不利于學生在實踐中自由發揮和拓展。3D打印能很好地提供解決方案，學生可以根據自己的想法設計并打印出相應的模型，并組裝在自己的參賽作品中。此外，為了使3D打印能更好地與教學、實踐等融合，可以舉行不同主題的比賽。競技類型，如機器人足球、機器人籃球、機器人搏擊比賽、競速、花樣飛行、搶奪比賽等;解決任務型，如智能輔助;開拓思維型，如組合聯動結構。也可以舉行開拓參賽團隊思維的比賽，設計并打印出新穎、獨特、具有創造性的機器人零部件、外殼、骨架等。鼓勵比賽優秀的作品進行進一步的研發。這樣的比賽除了能促進3D打印的技術更新和發展外，還能拓展學生對控制芯片的編程、機械結構、模擬電路的認識。
3.5 成立相關委員會 目前的3D打印并沒有很好地納入規范化的組織和管理中，成立相關的委員會是行之有效的方法。通過成立相關委員會，創立評選制度，可以支持大中小學的學生對感興趣的方向進行創新?？梢酝ㄟ^評選項目提供必要的資金，并配給相應的指導老師。再者，如果學生能夠靠自身的能力切實改進了3D打印的技術，并有相應的展示方式，通過委員會的審核后，可報銷其費用，并給予相應的獎勵。
3.6 其他 授課老師引領學生發揮想象力，記錄下他們對3D打印的想法(學習方法、技術的改進)等，將想法在大中小學校的網絡共享平臺上進行匯總，讓不同的想法互相“碰撞”。也可以邀請相關方面的專家來校演講，或是組織學生到政府、公司等開設的3D打印展區進行參觀，使學生能接觸到3D打印行業的新方向，了解3D打印的最新進展。
4 總結
重視3D打印，就是要發揮一切積極的因素，使3D打印的課程和實踐在學校教學中進行交叉與融合，不斷循環發展。在3D打印教學的創新中，可以結合現在的在線教育、大數據等新技術，不斷挖掘3D打印在課程教學的潛能和優勢。在建設3D打印課程的體系中，需要多方協調和政策的支持，才能形成良好的教學和研究的氛圍。
未來3D打印在教學、研究、設計、制造等方向的應用和實踐將會進一步的深入和發展，它將以其獨特的方式影響著人們生活的方方面面。
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