3D打印课本

3D打印课本

本项目组制定了课程实施的五个阶段:

实施阶段内容安排内容描述虚实维度

通过例子掌握软件工具～初第一阶段案例学习虚拟模仿步形成空间思维构建。

通过拍摄实物照片～创建虚从实体,二维,到第二阶段拍照创建拟模型。虚拟

通过观察小型实物～构建虚从实体,三维,到第三阶段实物构建拟模型虚拟主题引导～学生搭建内心所第四阶段想象搭建从想象到虚拟想的物体。

通过想象～虚拟搭建～3D从想象～虚拟～到第五阶段虚实创造打印机～创造心中所想。实体创建

旨在让学生能够想得到～并能够虚拟构造出来～更能够“打印”出实体: 第一课 3D打印的基本概况

3D打印技术出现在20世纪90年代中期～实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同～打印机内装有液体或粉末等“打印材料”～与电脑连接后～通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来～最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。

日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品～而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同～只是打印材料有些不同～普通打印机的打印材料是墨水和纸张～而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”～是实实在在的原材料～打印机与电脑连接后～通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来～最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说～3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备～比如打印一个机器人、打印玩具车～

打印各种模型～甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理～因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为

3D立体打印技术。

3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式～并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。

打印过程

折叠三维设计

三维打印的设计过程是:先通过计算机建模软件建模～再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面～即切片～从而指导打印机逐层打印。

设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器～其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。

折叠切片处理

打印机通过读取文件中的横截面信息～用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来～再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。

打印机打出的截面的厚度,即Z方向,以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi,像素每英寸,或者微米来计算的。一般的厚度为100微米～即0.1毫米～也有部分打印机如ObjetConnex 系列还有三维 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天～根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将

时间缩短为数个小时～当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。

重要事件

折叠3D打印人造颅骨 2015年7月15日～称为“大头娃娃”的株洲3岁小女孩涵涵～在湖南省第二人民医院,湖南省脑科医院,成功接受了全球罕见的“全脑缩小整形“手术。历时17个多小时～她膨大的整个头盖骨被3D打印的颅骨所替代。

折叠首台“土豪金”概念汽车面世

2015年3月24日～中国首台3D打印概念汽车在海南

三亚3D打印汽车发布。据了解～这台概念汽车由三亚思

海三维技术有限公司开发研制～“土豪金”色车身部分是

运用复合材料3D打印而成～重约500公斤～其余为组装

配件～该车通过电力驱动。从设计到组装完成仅耗时一个

月～其中3D打印阶段仅耗时5天。

第二课 3D打印机的基本构造

3D打印时代已经来到什么是3D打印,举个简单的实例。假如你在虚拟游戏中看到一个喜欢的人物或者宠物～而你又没有办法得到他～如果你有他的三维模型～那么3D打印机可以帮助你实现梦想～给你打印一个与你提供的模型完全一样的人物或者宠物～这就是3D打印机。

3D打印机又叫三维立体打印机～也可以称之为快速成型机～它是用液体或粉状塑料制造物品～能制造从牙刷到凉鞋等许多家庭用品。目前3D打印机在建筑设

计、食品制作、微型模型、复杂结构、零配件、趣味模型等领域都已经有了一定的应用。

简单的3D打印原理

看了很多3D打印的视频和模型～你会被它神奇的克隆能力惊呆了～这太神奇了～完全是神奇的克隆机器嘛。这样的高科技到底是怎么工作的呢, 说起它的原理～它一点都不复杂～其运作原理和传统打印机工作原理基本相同～也是用喷头一点点“磨”出来的。只不过3D打印它的喷的不是墨水～而是液体或粉末等“打印材料”～利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来～最终把计算机上的蓝图变成实物。

下面我们就以Makerbot公司,这家公司的创始人之一Bre Pettis～曾经是一名普普通通的教师,的3D打印机为例来讲讲3D打印是怎么工作的。

它的工作这样的。使用CAD软件来创建物品～如果你有现成的模型也可以～比如动物模型、人物、或者微缩建筑等等。

然后通过SD卡或者USB优盘把它拷贝到3D打印机中～进行打印设置后～打印机就可以把它们打印出来～其工作结构分解图如下。

3D打印机的工作原理和传统打印机基本一样～都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成的～打印原理是一样的。3D打印机主要是在打印前在电脑上设计了一个完整的三维立体模型～然后在进行打印输出。