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快速成型3d打印原理技术论文 3d打印快速成型技术3D快速打印技术在近年来得到了快速发展，应用领域也在不断的增加。

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摘要：3D打印又称为增材制造，近年来得到了快速发展，应用领域不断增加。

本文对3D打印的原理及应用现状进行了分析，对3D打印在教学领域的应用模式进行了探讨。

关键词：3D打印;应用现状;教学领域1 引言3D打印，又称为增材制造，是快速成型技术的一种，被誉为“第三次工业革命的重要标志”，以其“制造灵活”和“节约原材料”的特点在制造业掀起了一股浪潮。

近年来，随着3D打印技术的逐步成熟、精确，打印材料种类的增加，打印价格的降低，3D打印得到了快速发展，应用领域不断增加，不仅在机械制造、国防军工、建筑等领域得到广泛应用，也逐渐进入了公众视野，走进学校、家庭、医院等大众熟悉的场所，在教育、生物医疗、玩具等行业也得到了广泛关注及应用，作为教育工作者，本文将在介绍3D打印的原理、优势、应用现状的基础上，重点探讨3D打印在教育领域的角色及应用模式。

2 3D打印概述2.1 3D打印原理3D打印(3D printing，又称三维打印)，是利用设计好的3D模型，通过3D打印机逐层增加塑料、粉末状金属等材料来制造三维产品的技术[1]。

一般来说，通过3D打印获得物品需要经历建模、分割、打印、后期处理等四个环节[2]，其中3D虚拟模型，可以是利用扫描设备获取物品的三维数据，并以数字化方式生成三维模型，或者是利用AutoCAD等工程或设计软件创建的3D模型，有些应用程序甚至可以使用普通的数码照片来制作3D模型，比如123D Catch[3]。

2.2 3D打印的优势与传统制造技术相比，3D打印不需事先制模，也不必铸造原型，大大缩短了产品的设计周期，减少了产品从研发到应用的时间，降低了企业因开模不当可能导致的高成本风险，使得特殊和复杂结构的模型的制作也变得相对简单，产品也更能凸显个性化。

另外，3D打印是增材制造，使用金属粉或其他材料，使部件从无到有制造出来，大大减少了原材料和能源的消耗，生产上实行了结构优化。

2.3 3D打印的应用现状近年来，3D打印得到了快速发展，几乎应用于各个领域。

在模具加工和机械制造领域，使用3D打印相对快速地进行模具的设计与定制，打印复杂形状的各种零件，打印具有足够强度的个性化几何造型的物件。

在航空航天、国防军工领域，3D打印应用于外形验证、关键零部件的原型制造、直接产品制造等方面。

如空客公司从打印飞机小部件开始，逐步发展，计划在2050年左右打印出整架飞机。

生物医疗领域，医学工作者利用3D打印技术打印出患者的心脏模型，缺损下颌骨模型，患者外伤性脑内血肿颅脑模型等，用于辅助诊断并制定术前手术方案，降低了手术难度，减少了手术时间，为患者带来了精准化的治疗。

人工椎体和人体气管软骨的打印让人体器官的3D 打印成为可能。

3D打印的处方药产品SPRITAM(左乙拉西坦)片剂可用于各种癫痫疾病的治疗。

建筑工程领域，3D打印建筑不需使用模板，打印的建筑物重量轻，强度大，时间短，产生的建筑垃圾及建筑粉尘少，且可以循环使用，绿色环保。

3D打印在首饰、食品、玩具和日常用品的设计和生产中也有广泛应用，可以很好地彰显用户的个性化特点和需求。

3D打印在太阳能电池板和特殊材料的制造方面的应用也有突破。

3 3D打印在教学领域的应用3D打印在教学方面的探索性活动也已经展开，并应用在数学、航空、电子、设计、机电工程、生物医学、天文等大部分学科中，取得了良好的教学效果。

基于3D打印的快速生成能力，使得数字化模型能快速转化为立体实物，借助立体实物的生成过程及使用可以提高教学效果，增强学生合作、设计、创新等能力。

3.1打印三维教具学具辅助教学在课程教学中，借助于多媒体教学手段，一些抽象的图像可以相对直观的显示出来，但针对的是群体，形成的是暂时的视觉感受，印象并不是很深刻，也不易理解。

借助3D打印，可以把数字化的图像转化成实物的教具和学具，每个同学都有机会亲手感受，而且还可以亲自设计、策划，无疑对知识点的理解，知识的掌握及应用有很大的促进作用。

比如：数学课可以打印出几何曲面、剖面立体实物;动画设计可以打印出3D人物，动物角色模型，且可以根据实效及时修改;语文课可以把要讲解的地域打印出来，如北京的胡同，同学们可以拿着模型理解胡同的特点，体验胡同文化，讲述胡同 __;机械制造课可以根据课程内容打印相关的零件、齿轮、连杆等。

3.2 实习实践过程中辅助创新设计职业学校实习实践教学活动较多，钳工实习、数控机床实习、电子电工实习、动画设计、物联网设计等，都需要借助相应的模型，并设计出一定的模型。

借助于3D打印，同学们对需要设计的模型有一个大体的认识，然后经过集体分组的讨论、设计、修改等过程，不仅能增加学生的学习兴趣，促进学生交互学习，协作学习，且能提高学生的设计水平、思维能力和实践能力。

比如在模具设计实习中，采用项目式教学法，应用3D打印，学生分组设计、分组打印，学生在亲眼目睹自己的设计零件打印成型的过程及成品后，学习兴趣大增，多次讨论修改的过程也大大提升学生的设计水平。

在CAD课程实践环节中，使用3D打印机，可以根据教学需要来设计教学内容，对学生的设计作品3D打印出来进行评比并组装，不仅使学生熟练掌握设计软件建模的基本思路和流程，而且对如何从设计作品到具体的实物的生成有一个明确的认识，有利于日后学生进一步的学习和发展。

3.3 就业创业指导近年来，大学毕业生人数急剧增加，就业压力增大，国家大力提倡大学生创业，整个社会也兴起了一股自主创业的热潮。

对于职业学校的学生来说，有一定的专业知识，有较强的动手操作能力，有创业的热情与激情。

借助于3D打印设备，创业指导老师可以指导学生创办创意设计3D打印工作室，利用所学的专业知识，设计出相关产品并打印出来进行销售，同时也可为社会客户提供DIY服务，收取一定的培训费和制作费，也可以在校企合作的基础上为合作企业提供设计和3D打印服务。

通过3D打印的上述创业实践活动，加深学生对专业知识的巩固、对设计过程的了解，并培养创新创业意识和能力。

3.4 图书馆应用图书馆引入3D打印服务是图书馆从文献服务走向创新服务的途径。

国外很多图书馆都开展3D打印服务，国内的综合图书馆，如上海图书馆、苏州图书馆也开展3D打印服务，高校中的上海交通大学图书馆也开展3D打印服务，并且通过举办3D打印设计大赛积极推广此项服务，通过比赛普及3D打印知识，让同学们了解3D打印前沿科技，启发学生们用创新思维发现问题、智慧解决问题。

学校图书馆可以配备一两台3D打印机，并在保证健康和安全的基础上，充分考虑费用、提交步骤、等待和筛选时间等、制定详细的3D打印制度或政策，并鼓励学生打印原创作品，以发挥学生的专业特长，激发学生的创造力和想象力。

4 结束语3D打印正从工业领域，走向各个应用领域。

不久的将来，也会像电脑、手机、互联网一样进入我们的社会和每个家庭。

教育工作者应积极利用这项新技术，促进教学模式和教学活动的创新，更好地提高教学质量和教学效果，提高学生的实践能力和创新水平。

__[1] 张飞相. 3D打印技术的发展现状及其商业模式研究[J]. 新闻传播， xx(2)： 51-53.[2] 李青，王青. 3D打印―一种新兴的学习技术[J]. 远程教育杂志xx(4)：29-35.摘要：近年来，3D打印市场如火如荼，在工业设计领域将发挥巨大的作用，尤其是在产品制造方面。

随着3D打印技术的出现和普及，必将会冲击以模具制造为主的产业结构，优化产业链条。

文章通过对比3D打印成型技术与传统模具制造技术的优缺点，客观地分析了3D打印成型技术对模具制造技术的冲击。

关键词：3D打印;模具制造;冲击1 概述3D打印技术(增材制造技术)是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，将材料逐层堆积制造出实物的新兴制造技术。

常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。

3D打印技术综合了信息技术、数字建模技术、机电控制技术、材料科学与化学等诸多领域的前沿技术，被誉为“第三次工业革命”的核心技术。

传统的模具制造技术是在接单后还需对接单项目进行评审，在确定了开发要求及工艺路线后，开始模具设计。

加工之前需要按照设计的图纸备料。

接着是粗加工，最后是试模验证。

其加工流程如图1所示。

采用传统的模具制造技术制造加工出一个合格的模具所需要的人力、物力较多，生产时间也较长。

2 3D打印制造模具的优点3D打印成型技术与传统模具制造业的最大区别在产品成型的过程上。

在传统的模具制造业中，模具制造一般需要经过开模具、铸造或锻造、切割、部件组装等过程成型。

而3D打印则免去了那些复杂的过程，不用模具，一次成型。

可以节约很多成本。

还可以克服一些传统制造上无法达成的设计，从而制作出更复杂的结构模具。

2.1 模具生产周期缩短3D打印模具缩短了整个产品开发周期，并成为驱动创新的源头。

在以往，由于考虑到还需要投入大量资金制造新的模具，公司有时会选择推迟或放弃产品的设计更新。

通过降低模具的生产准备时间，以及使现有的设计工具能够快速更新，3D打印使企业能够承受得起模具更加频繁的更换和改善。

它能够使模具设计周期跟得上产品设计周期的步伐。

2.2 模具设计的改进为终端产品增加了更多的功能性通常，金属3D打印的特殊冶金方式能够改善金属微观结构，并能产生完全致密的打印部件，与那些锻造或铸造的材料(取决于热处理和测试方向)相比，其机械和物理性能一样或更好。

增材制造为工程师带来了无限的选择以改进模具的设计。

此外，它能够整合复杂的产品功能，使高功能性的终端产品制造速度更快、产品的缺陷更少。

3D打印可以实现任意形状的冷却通道，以确保实现随形冷却，更加优化且均匀，最终导致更高质量的零件和较低的废品率。

2.3 定制模具帮助实现最终产品的定制化更短的生产周期、制造更为复杂几何形状、以及降低最终制造成本的能力，使得企业能够制造大量的个性化工具来支持定制部件的制造。

3D打印模具非常利于定制化生产，比如医疗设备和医疗行业，它能够为外科医生提供3D打印的个性化器械，比如，外科手术导板和工具，使他们能够改善手术效果，减少手术时间。

3 3D打印成型技术对模具制造技术的冲击工业产品的更新换代非常快，一个新产品生产出来后，如果没有销路，那就得不偿失。

传统模具制造技术开发一套模具需要几十万，甚至几百万元。

而利用3D打印技术，可以把产品先开发出来，直接打印。

使用3D打印技术的优势在于可以大大缩短生产的周期、节约生产成本。

比如，一套手机模具，采用传统的制造技术，须经过大约12个工作日才能完成，有时还会造成材料的浪费。