時間：2023-09-20 18:19:22
導(dǎo)語：在3d打印技術(shù)與運用的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：3d打印技術(shù)；服裝設(shè)計；影響
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.243
1 前言
3D打印是以三維設(shè)計模型為基礎(chǔ)，經(jīng)過軟件分層離散與數(shù)控成形體系，運用激光束以及熱熔噴嘴等其它形式將陶瓷粉末、金屬粉末及塑料等其它較為獨特的材料實施逐層的累積黏結(jié)，最后通過疊加成形，以加工出實體的產(chǎn)品。
2 3D打印技術(shù)概述
當前，3D打印的核心技術(shù)大都把控在美國、歐洲以及日本其它發(fā)達國家的手中。在1990年之后，我們國家的多所高校逐漸對3D打印技術(shù)進行研究。經(jīng)過比較可知，我們國家3D打印技術(shù)的研發(fā)依然有著較多的路要走，差距較大。目前，3D打印技術(shù)大都應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域，急需在速度、精度、尺寸以及軟件研發(fā)等層面不斷創(chuàng)新。
3 3D打印技術(shù)對于服裝設(shè)計影響
3.1 3D打印技術(shù)對服裝材料的影響
傳統(tǒng)形式的服裝材料涵蓋了麻、棉、毛以及絲等等，經(jīng)過紡織成紗線，紗線再經(jīng)過針織又或是梭織而產(chǎn)生面料。在制造中間環(huán)節(jié)實施色彩的印染等。經(jīng)過不一樣粗細、不一樣結(jié)構(gòu)和材料紗線的互相融合，達到服裝面料的改變。然而3D打印服裝的出現(xiàn)，因為打印材料非常有限，當前并不具備能夠打印紡織面料的設(shè)施。當前所使用的3D打印材料大部分都是PLA與ABS塑料。運用環(huán)裝結(jié)構(gòu)來組成，具備較強的后現(xiàn)代主義風(fēng)格，其所體現(xiàn)出更加多的便是設(shè)計人員自身的設(shè)計理念，而非是日常生活所穿著的服裝。在已經(jīng)具有的3D打印服裝里面，其所使用的材料大部分均是塑料。設(shè)計人員把塑料設(shè)計為片狀又或是環(huán)狀的架構(gòu)，互相融合。若想加工出舒適合體的服裝，材料是最為重要的。
3.2 3D打印技術(shù)對服裝加工工藝的影響
在3D打印服裝成功設(shè)計以后，或許是一個較為完善的三維裁片，又會是無數(shù)個完全不一樣的三維裁片，其主要是按照服裝的類別而明確，往往能夠?qū)㈩I(lǐng)片、袖片以及口袋等獨立進行打印，同樣還能夠?qū)⒁恍┚哂刑厥庑Ч牟闷\用3D打印技術(shù)，然而其它的裁片依然采取傳統(tǒng)形式的二維樣板又或是在3D打印的基礎(chǔ)之上實施立體裁剪來達到。從加工環(huán)節(jié)來看，在服裝設(shè)計明確以后，需把三維文件轉(zhuǎn)變成合適的3D打印技術(shù)文件，此種類的文件能夠直接性的融入至所有的打印機之中，部門打印機同樣會接受SLC、PLY等類型的文件導(dǎo)入。在文件完全導(dǎo)入以后打印機便會自行進行分層處理同時打印出相應(yīng)的裁片又或是成衣。按照打印機尺寸的不一樣，整體設(shè)計、多個部件所茍恒的產(chǎn)品需實施一次性打印又或是分批進行打印，將所打印出的部件再實施縫合才可以獲得最后的成品。
3.3 3D打印技術(shù)對服裝個性化定制的影響
3D打印技術(shù)所具備的最大特征便是可以不斷的擴展設(shè)計人員的設(shè)計理念。采取3D打印技術(shù)，服裝設(shè)計人員不會再為傳統(tǒng)形式的裁剪沒有辦法達到自身的設(shè)計而煩惱，其只需在計算機軟件中繪制出本身的設(shè)計理念圖案，接著將所有后期的制作交由3D打印機完成便可。此種全新的制造工藝與傳統(tǒng)形式對比而言，其所具有的優(yōu)勢便是能夠達到私人化的服裝定制，設(shè)計人員能夠經(jīng)過掃描設(shè)施對顧客的身材實施三維求反，以此獲得量身定制的相應(yīng)模型，通過經(jīng)過3D打印機制造出極具個性的服裝。設(shè)計人員再也無需像之前那樣對顧客實施重復(fù)性的量體與較多次數(shù)的試衣便可以一次做完所有相關(guān)的工作，節(jié)約了大量的時間與費用。
3.4 3D打印技術(shù)對服裝顏色的影響
色彩是服裝設(shè)計最為主要的元素，其對服裝的風(fēng)格與潮流有著非常大的影響。與此同時，色彩同樣還是3D打印技術(shù)最為主要的要素。怎樣在3D打印環(huán)節(jié)精準的融入顏色，始終都是專家學(xué)者所探討的話題。為了能夠節(jié)省費用以及材料的限制，3D打印服裝大都是單一顏色的。
第一，水文轉(zhuǎn)印法。此技術(shù)被被大量的運用至各類材料里面，主要有頭盔染色、玩具公仔染色以及模型染色等等。然而此技術(shù)卻存在一定的約束。因為薄膜在下沉的具體環(huán)節(jié)會逐漸的延伸，水轉(zhuǎn)印法的精準程度相對較低。
第二，經(jīng)過粉末的相互融合又或是鋪設(shè)擠壓塑料。此種形式對于顏色的調(diào)控較為簡單，運用較多數(shù)量的噴頭整個不一樣顏色的原材料，又或是用不一樣材料的取代來達到顏色的相應(yīng)改變。此種形式?jīng)]有辦法達到服裝領(lǐng)域?qū)τ谏嗜找嬖鲩L的展示需求。
第三，像素噴墨法。此方式參考了2D打印。將噴墨一滴一滴的滴在物體表面，此墨滴便會即刻被紫外線所固化，變成固體。其可以使得人們能夠?qū)︻伾休^為準確的調(diào)控。然而這樣的形式需要有龐大的數(shù)據(jù)計算，墨滴的體積非常之小，一立方厘米的固體里面大致涵蓋了1800萬左右的墨滴。
4 3D打印技術(shù)在服裝設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展趨勢
3D打印技術(shù)具備一定的先導(dǎo)性，引起了科技界與時尚界的高度關(guān)注。我們國家的3D打印服裝發(fā)展速度較為緩慢，在意大利，已有設(shè)計人員專門為客戶提供3D服裝設(shè)計的下載服務(wù)，其便代表著只要人們擁有一個3D打印機，便能夠定制又或是設(shè)計出自身所獨有的服裝。當服裝加工企業(yè)與設(shè)計部T掌握了3D技術(shù)之后便能夠逐漸的調(diào)整同時精準的審核服裝的構(gòu)想，同時能夠在此環(huán)節(jié)降低成本費用，在一定程度上減少了服飾設(shè)計所需要的時間，使得企業(yè)能夠以穩(wěn)定的步伐持續(xù)性的開發(fā)出全新的產(chǎn)品。正是出于這樣的緣由，從服裝設(shè)計的品牌商、設(shè)計商以及加工商等均能夠借此來增強自身的綜合競爭力。
5 結(jié)語
伴隨3D打印技術(shù)的逐漸進步以及紡織材料的日益創(chuàng)新，再加之人體測量以及CAD等其它相關(guān)技術(shù)，服裝設(shè)計領(lǐng)域?qū)峁┩耆詣踊挠喼品?wù)。在未來，顧客所買到的并不再是現(xiàn)實的服裝成品，其所購買到的將會是應(yīng)用于3D打印的款式圖又或是打印所需要的材料，如此顧客經(jīng)過購買同時下載相應(yīng)的款式圖便能夠自行打印出自身所需要的商品。
參考文獻：
“在上班路上，每天經(jīng)過一家打印公司，之前在這家打印公司的窗戶上偶爾能看到招聘平面設(shè)計人員，但是近日再經(jīng)過這家店面的時候，發(fā)現(xiàn)變成了招聘3D設(shè)計人員。”張師傅這樣告訴記者。是的，這就是變化，從平面到立體，3D正引領(lǐng)著一場產(chǎn)業(yè)革命的到來。當然3D打印對于現(xiàn)在的企業(yè)而言，要么是天使，要么是魔鬼，但無論3D打印是“天使”，還是“魔鬼”，它至少已經(jīng)在股市上抒寫了一曲“神話”。在美國，兩家高科技公司——3DSystems和Stratesys股價在2012年的美國股市甚是搶眼。其中，在納斯達克上市的Stratesys漲幅達157.8%，在紐約證交所上市的3DSystems股價則增加了近2.5倍。在國內(nèi)，近期關(guān)于3D打印應(yīng)用的消息仍然層出不窮，包括通過3D打印打出類生物組織、機器人零部件等，同時有消息稱中國新一代戰(zhàn)機有望全球首個使用3D打印技術(shù)。
據(jù)Wind統(tǒng)計，截至目前，3D打印概念指數(shù)1376.39點，而2012年12月初時不足1000點，遠遠跑贏滬綜指。今年年初至今，3D打印指數(shù)累計漲幅24.72%，高居所有概念板塊漲幅榜首位。龍頭中航重機，昆明機床，海源機械，在今年短短一個月內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)了股價3%以上的逆市上漲。
3D打印的新紀元
所謂3D打印技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，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(gòu)造物體的技術(shù)。同時，3D打印機則出現(xiàn)在上世紀90年代中期，即一種利用光固化和紙層疊等技術(shù)的快速成型裝置。事實上，在過去的一年時間里，3D打印業(yè)界進入了高度活躍期，不僅僅在它的發(fā)源地美國以及一些歐洲發(fā)達國家，在中國，3D打印技術(shù)已經(jīng)蔓延至我們?nèi)粘Ｉ畹拿總€角落，從小朋友的“喜羊羊”牙刷和定制玩具到父母的立體婚紗照，再到爺爺奶奶的助聽器，3D打印技術(shù)讓每個人都感到了精細并從中受益。另外，3D打印還可廣泛應(yīng)用于輔助軍事技術(shù)研發(fā)。報道稱，在軍事領(lǐng)域，3D打印技術(shù)給裝備保障帶來的變化無疑是革命性的。在未來信息化戰(zhàn)場上，技術(shù)保障人員可隨時利用攜帶的3D打印機，直接把所需的部件一個一個地打印出來，裝配起來就可以讓武器裝備重新投入戰(zhàn)場。另外，3D打印還可廣泛應(yīng)用于輔助軍事技術(shù)研發(fā)。有專家預(yù)測，未來不僅小型槍支、簡單物資可實現(xiàn)打印，軍艦、飛機、坦克等大型、復(fù)雜的武器裝備，甚至食物、軍事基地等都可用3D打印機直接或間接“制造”出來。目前，美國軍方已使用3D打印技術(shù)輔助制造某型導(dǎo)彈彈出式點火器模型，并取得了良好的效果。
對此有市場人士表示，長期來看，3D打印設(shè)備在醫(yī)療、文化藝術(shù)品等多個行業(yè)都會迎來更廣泛的應(yīng)用，其未來確實有可能引發(fā)一次“工業(yè)革命”，影響力在某種程度上甚至可以超過“物聯(lián)網(wǎng)”概念，3D打印概念股市效應(yīng)或?qū)?fù)制當年的“互聯(lián)網(wǎng)概念炒作浪潮”。
核心技術(shù)企業(yè)值得關(guān)注
事實上，作為一項較新的技術(shù)，3D打印的發(fā)展前景充滿了不確定風(fēng)險。但也有分析人士認為，3D打印產(chǎn)業(yè)鏈從最初的原材料處理、設(shè)備制造直到最后的打印應(yīng)用與服務(wù)，即使只有一小部分消費品通過3D打印的方式來制造，這也將是一個萬億規(guī)模的巨大市場。那么，哪些公司有望在3D打印機的發(fā)展過程中受益？
有市場人士認為，與3D打印機關(guān)聯(lián)性大的公司都有望受益，其中包括上游行業(yè)的企業(yè)，如激光制造公司、塑料公司等；也包括3D打印技術(shù)能為其創(chuàng)新提供良好條件的下游行業(yè)的公司，如服裝公司、汽車公司、船舶公司等；此外，還包括3D打印機制造公司，若3D打印技術(shù)在市場推廣，3D打印機制造公司將獲得巨額利潤。
首先，隨著3D打印技術(shù)的進步，可循環(huán)材料和多材料打印成為可能；其次，掃描技術(shù)和3D技術(shù)將共同提高實體世界和數(shù)字世界之間形態(tài)轉(zhuǎn)換的分辨率，我們可以掃描、編輯和復(fù)制實體對象，創(chuàng)建精確的副本或優(yōu)化元件。
2桌面3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
2.1桌面級與工業(yè)級3D打印的區(qū)別
2.1.1成形技術(shù)不同
目前桌面3D打印大多采用的是FDM（熔融沉積造型）技術(shù)，即FDM加熱頭把熱熔性材料加熱到半流體性質(zhì)的臨界狀態(tài)并擠出，在計算機控制下沿確定的二維幾何軌跡運動，凝固成輪廓形狀的薄層。當一層完成后，通過垂直升降系統(tǒng)進行下一層，這樣層層堆積粘結(jié)，自下而上就形成了一個三維實體。而工業(yè)級3D打印技術(shù)根據(jù)材料的不同采用的技術(shù)更加多變，除了FDM技術(shù)，主要還有SLA（光固化立體造型）；SLS（選擇性燒結(jié)）和3DP（三維打印）等技術(shù)。
2.1.2打印精度不同
一般而言，桌面3D打印采用的FDM技術(shù)最高精度為0.1mm，而工業(yè)3D打印所采用的SLA技術(shù)精度可達0.025mm，做到了微米級別。可以說，3D打印機的價格與其打印精度是成正比的。桌面3D打印機便攜化的尺寸和大眾化的價格在一定程度上限制了其打印精度，使桌面3D打印產(chǎn)品精度無法與工業(yè)級相媲美。然而，隨著技術(shù)的進步，桌面3D打印機也在成熟起來：全彩的、多功能的、專業(yè)的桌面級3D打印機不斷地出現(xiàn)。比如，頗受歡迎的桌面打印機Form1采用了逐層堆疊和光固化成型組合的技術(shù)而大大提升其打印產(chǎn)品的質(zhì)量，但其材料光敏樹脂較為昂貴。
2.1.3運用材料不同
雖然目前已經(jīng)有很多打印耗材出現(xiàn)在人們的視野中：塑料、金屬、尼龍等等，甚至食品或者醫(yī)學(xué)上的人體器官都通過3D打印的方式發(fā)揮自身的價值，但真正能夠普遍運用在桌面3D打印中使用的材料僅限于塑料，最常見的是ABS和PLA，這也在一定程度上限制了桌面3D打印產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。工業(yè)級的3D打印用材更廣，除了塑料，尼龍、金屬、陶瓷、樹脂等等的材料都在嘗試或者已經(jīng)成熟地被使用到制造中。
2.2桌面3D技術(shù)的材料特點
PLA（環(huán)保塑料）和ABS（工程塑料）是目前最為常見的兩種桌面3D打印耗材。針對幾個要素，筆者對它們進行了對比：
2.2.1綜合性能
PLA是一種環(huán)保再生材料，生物可降解，表面光澤，色彩鮮艷，氣味好聞。ABS呈亞光、無毒、具有刺鼻的氣味，但具很好的沖擊強度、化學(xué)穩(wěn)定性、抗腐蝕性；電性能良好、耐熱耐磨、機械加工性能好。
3適合桌面3D打印產(chǎn)品設(shè)計新思維
3.1“+”思維
“+”思維是指針對桌面3D打印的特點對設(shè)計的產(chǎn)品造型與結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，合理設(shè)計打印過程，提升產(chǎn)品的質(zhì)量。設(shè)計與打印時有以下幾點建議：
3.1.1做加法設(shè)計
3D打印是一種累加的成形技術(shù)，它要求設(shè)計師去用“+”的思維去創(chuàng)新、做設(shè)計。3D打印更適合一些累加、鏤空、扭曲、生長等復(fù)雜造型的產(chǎn)品。
3.1.2優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
盡可能避免大塊實體、平面的造型；同時由于桌面3D打印精度的限制，細節(jié)與薄壁結(jié)構(gòu)處理時要合理，以免打印失敗。
3.1.3合理選擇分層方向
分層方向即打印時產(chǎn)品生長的方向，如果分層方向選擇不當，會影響模型的表面質(zhì)量、強度、成形時間、支撐材料使用量以及剝離支撐的難易程度。選擇時遵循以下原則：
（1）表面質(zhì)量：水平面好于垂直面，垂直面好于斜面，重要的表面要選為上表面；
（2）精度：水平方向好于垂直方向，如圓孔軸線垂直工作臺可以提高圓的精度；
（3）強度：水平方向好于垂直方向，如強度高的方向設(shè)置為水平方向；
（4）支撐：支撐面積越小越好，支撐高度越低越好，但需避免投影面積小，高度高的支撐面出現(xiàn)。
3.2“-”思維
“-”思維是指減少打印過程中的影響因素，提升打印效率。
（1）減少臺階效應(yīng)：盡可能地使零件具有較少的斜面；以減少零件的臺階效應(yīng)。
（2）減少打印支撐：使零件具有較少的懸臂結(jié)構(gòu)；在設(shè)計時盡量確定好產(chǎn)品的打印方向，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減少或者避免支撐。
（3）減少打印時間：減少支撐和優(yōu)化結(jié)構(gòu)都可以減少打印時間。同時還要合理設(shè)計產(chǎn)品的尺寸。因為3D打印滿足所謂的“三次方增加規(guī)律”。如果我們需要2倍大的東西，我們就需要花8倍的時間和材料來打印。
4結(jié)語
關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；發(fā)展前景應(yīng)用；前景應(yīng)對政策
中圖分類號：TB
文獻標識碼：A
文章編號：1672―3198（2014）10―0193―01
3D打印技術(shù)作為快速成型領(lǐng)域的一種新型技術(shù)，目前正迅猛發(fā)展。國內(nèi)外專家一致認為，3D打印技術(shù)未來的發(fā)展將使大規(guī)模的個性化生產(chǎn)和復(fù)雜精密的零件批量生產(chǎn)成為可能，這將會帶來全球制造業(yè)的“第四次工業(yè)革命”。越來越多的新聞和媒體認為，3D打印產(chǎn)業(yè)將會是具有強大的競爭能力的新型產(chǎn)業(yè)。
13D打印技術(shù)的簡要介紹
3D打印是制造業(yè)領(lǐng)域正在迅速發(fā)展的一項新興技術(shù)，被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”。其生產(chǎn)過程主要是通過電腦軟件的3D建模或者是掃描出零件的3D圖片，設(shè)計出立體的加工樣式，然后通過3D打印設(shè)備，用樹脂、金屬粉、塑料粉、尼龍粉等固體材料逐層“打印”出產(chǎn)品。
3D打印技術(shù)是“增材”制造的主要實現(xiàn)形式。不同于傳統(tǒng)的“去除型”制造。3D打印技術(shù)運用的是“加法”而不是減法，通過對產(chǎn)品的逐層掃描，然后分成無數(shù)個厚度極小的截面，一層一層的堆疊起來，無需原胚和模具，就能直接根據(jù)計算機圖形數(shù)據(jù)，通過這樣的疊加材料的方法，能制造出內(nèi)部結(jié)構(gòu)相當復(fù)雜的產(chǎn)品。運用這種生產(chǎn)方式，能夠大大的簡化產(chǎn)品的制造過程，極大程度的縮短產(chǎn)品的制造周期，并能有效的提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本。
23D打印技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用
（1）航空航天：航空航天是3D打印技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的一個行業(yè)，眾所周知，航天航空所需的產(chǎn)品往往具有形狀復(fù)雜、批量小、零件規(guī)格差異大、可靠性要求高等特點，產(chǎn)品的生產(chǎn)是一個復(fù)雜而且精密的過程，通常需要反復(fù)的設(shè)計、測試和改進。如果用傳統(tǒng)制造業(yè)來完成的話，不僅耗資巨大，而且周期長。這些恰巧都是3D打印技術(shù)的特點，精密、成本低、生產(chǎn)周期短。因此，3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域?qū)邢喈斁薮蟮膽?yīng)用前景。
（2）生物醫(yī)療：人造骨骼、牙齒、助聽器、假肢等。
（3）建筑設(shè)計：在建筑業(yè)里，工程師和設(shè)計師能夠使用3D打印設(shè)備制造建筑模型，這樣快速、成本低、環(huán)保，同時制作精美，能夠完全的符合設(shè)計者的要求，同時也能節(jié)省大量的材料。
（4）配件、飾品：這是離我們最近的一個行業(yè)，你可以讓顧客設(shè)計自己想要的產(chǎn)品的樣式、顏色、細節(jié)并“打印”出來，耗時少成本低，在這個崇尚個性的時代，DIY更能滿足顧客們的要求。
3D打印技術(shù)還能應(yīng)用在科學(xué)研究，產(chǎn)品原型，文物保護，食品產(chǎn)業(yè)，服裝設(shè)計等等領(lǐng)域。幾乎任何你能看到的東西都能用3D打印技術(shù)打印出來。如果任何現(xiàn)實手法難以實現(xiàn)的另類造型都可以被3D打印機“制造”出來，你的想象力是否被再次挑戰(zhàn)？
3對3D打印技術(shù)的思考及對策
古語有云：“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”誠然，3D打印技術(shù)已成世界技術(shù)革新之潮流，不可逆轉(zhuǎn)，3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展是推動我國由“工業(yè)大國”向“工業(yè)強國”轉(zhuǎn)變的重大機遇之一。如果我們不能占據(jù)在以3D打印制造技術(shù)的制高點，我國與發(fā)達國家的差距將進一步的拉大，特別是如今現(xiàn)有的傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)模式將很快被3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)取代。因此，我提出以下幾點建議：
我國作為全球制造業(yè)大國，把3D打印技術(shù)作為傳統(tǒng)制造業(yè)升級轉(zhuǎn)型的重頭戲，國家把3D打印產(chǎn)業(yè)放在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍者的地位。所以我國應(yīng)該加快國家3D打印產(chǎn)業(yè)的頂層設(shè)計和統(tǒng)籌規(guī)劃。加快研究和出臺國家3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，并在我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級、發(fā)展智能制造業(yè)的相關(guān)規(guī)劃中對涉及3D打印產(chǎn)業(yè)給予政策銜接。
其次，政府應(yīng)該制定符合我國國情的3D打印中長期發(fā)展戰(zhàn)略，讓從事3D打印產(chǎn)業(yè)的民營企業(yè)有充分的自主發(fā)展空間；發(fā)揮財稅杠桿力度，針對已有3D打印重點企業(yè)在降低制造成本、提高制造效率低和制造精度等方面給予研發(fā)補貼和稅費優(yōu)惠。加快3D打印技術(shù)的推廣應(yīng)用，加強與發(fā)達國家的技術(shù)合作，加強產(chǎn)學(xué)研的溝通和交流，盡快將商用3D打印機推向市場。
再次，將3D打印技術(shù)作為國防科技和重工業(yè)以及占有重要經(jīng)濟地位的產(chǎn)業(yè)的重要支撐發(fā)展技術(shù)之一。國家應(yīng)重點選擇在航空航天、汽車模具等領(lǐng)域進行3D打印技術(shù)的推廣應(yīng)用，加快推進產(chǎn)業(yè)化；將3D打印技術(shù)定位為生產(chǎn)業(yè)、工業(yè)設(shè)計、先進制造及制造業(yè)信息化工程的關(guān)鍵技術(shù)，將該產(chǎn)業(yè)納入優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品目錄。
最后，對于材料為王的3D打印產(chǎn)業(yè)來說，中國搶占該領(lǐng)域的經(jīng)濟科技最高點首選就是要從打印材料實現(xiàn)突破，而國家支持部分3D打印研發(fā)機構(gòu)和重點企業(yè)全球招聘材料科學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)軍人才和團隊是關(guān)鍵所在。
4總結(jié)
綜上所述，我們應(yīng)當充分認識3D打印技術(shù)引起社會形態(tài)變遷的可能性和巨大潛力。近幾年3D打印技術(shù)發(fā)展勢頭迅猛，國外對該技術(shù)在各個行業(yè)的應(yīng)用研究的投資力度也空前增大，我國應(yīng)該高瞻遠矚，及時把握好時代的節(jié)奏，積極有效的應(yīng)對好3D打印技術(shù)，使之為實現(xiàn)中國夢和中華民族的偉大復(fù)興而服務(wù)。
參考文獻
[1]王瑩雪.3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012，（08）.
關(guān)鍵詞：英國；3D打印技術(shù)；學(xué)科教學(xué)；創(chuàng)新設(shè)計；體驗式學(xué)習(xí)
[中圖分類號]G40-057 [文獻標識碼]A [論文編號]1009-8097（2015）04-0108-07 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2015.04.016
引言
3D打印技術(shù)以計算機輔助設(shè)計（CAD）軟件生成的或通過實體掃描設(shè)備掃描實物所獲得的數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過“積層造型法”逐層打印材料層創(chuàng)建物體，主要用于原型設(shè)計以及組件或產(chǎn)品地制造。3D打印技術(shù)實現(xiàn)了“設(shè)計即生產(chǎn)”的創(chuàng)想，具有快速生成的特點，不但能夠?qū)崿F(xiàn)從零件設(shè)計到整體設(shè)計的跨越，而且所“打印”的產(chǎn)品，較之傳統(tǒng)方法所生產(chǎn)的產(chǎn)品具有更強的穩(wěn)固性、更精密的結(jié)構(gòu)，支持更有創(chuàng)意的設(shè)計與生成，因此近年來在機械制造、生物醫(yī)藥、建筑設(shè)計、藝術(shù)創(chuàng)造等多個領(lǐng)域受到越來越多地關(guān)注。
雖然3D打印技術(shù)在上述多個領(lǐng)域的應(yīng)用受到關(guān)注，但目前針對3D打印技術(shù)在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域深入應(yīng)用的系統(tǒng)研究相對較少。英國教育部及相關(guān)組織機構(gòu)于2012-2013年實施了為期一年的探究3D打印技術(shù)在學(xué)科教學(xué)創(chuàng)新中的應(yīng)用，該項目不僅取得了實質(zhì)性教學(xué)應(yīng)用成果，而且推動了3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，為更多學(xué)校引進3D打印技術(shù)，變革教與學(xué)的模式起到示范與引領(lǐng)作用。本文結(jié)合英國3D打印技術(shù)教學(xué)應(yīng)用案例，深入分析3D打印技術(shù)在英國中小學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的目標指向、應(yīng)用效果及影響因素，探究3D打印技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用推廣時需要注意的問題，希望為學(xué)校教育引入3D打印技術(shù)提供一定的參考。
一、3D打印技術(shù)在英國中小學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的目標指向
1.指向提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維
基于對3D打印技術(shù)本身特性的把握，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可以作為動力激發(fā)工具和支持創(chuàng)新設(shè)計的技術(shù)工具應(yīng)用到教學(xué)活動中，促進學(xué)生學(xué)習(xí)主動性的提高和學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。
一方面，3D打印技術(shù)本身的功能特性以及對學(xué)習(xí)活動的支持作用決定了其作為技術(shù)支持工具對提升學(xué)生學(xué)習(xí)主動性有積極影響。首先，3D打印技術(shù)作為一種新型技術(shù)，其新穎性更加容易引起學(xué)生參與基于該技術(shù)的學(xué)習(xí)活動的好奇心和興趣，激發(fā)他們主動參與學(xué)習(xí)活動的動機。其次，3D打印技術(shù)的獨特功能一一快速打印模型或?qū)嵨铮С植⒓顚W(xué)生主動參與打印活動。學(xué)生可以利用3D打印機將自己的創(chuàng)新設(shè)計或想法以可視化方式呈現(xiàn)給教師和其他學(xué)習(xí)者，由此獲得的成就感，不僅會促使學(xué)生更加積極主動地參與學(xué)習(xí)活動，而且會激勵他們主動參與創(chuàng)新設(shè)計。第三，3D打印技術(shù)支持的學(xué)習(xí)活動有助于體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)活動主體主動參與學(xué)習(xí)的重要性和價值，進而促進學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)活動。基于3D打印技術(shù)的學(xué)習(xí)任務(wù)，需要學(xué)生主動分析打印任務(wù)、參與計劃與決策、參與創(chuàng)新設(shè)計原型，這種主體意識和被需要的感覺讓學(xué)生意識到自己在學(xué)習(xí)過程中的重要性和價值，促使學(xué)生更加的主動地參與到打印活動。
另一方面，為保證學(xué)生主動參與并有效進行學(xué)習(xí)活動，英國教育研究者認為在3D打印技術(shù)快速打印實物功能的支持下，學(xué)生可以將時間和精力集中在創(chuàng)新設(shè)計環(huán)節(jié)，有助于創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。創(chuàng)新啟于格物致知，創(chuàng)新思維啟于透徹地分析打印任務(wù)和豐富的實踐經(jīng)驗，是進行創(chuàng)新設(shè)計、打印出創(chuàng)新性個性化作品的基礎(chǔ)和源泉。學(xué)生通過主動參與創(chuàng)新設(shè)計、全面細致地分析打印任務(wù)，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，最終打印出個性化的作品。
2.指向探索新的教學(xué)方法
英國3D打印技術(shù)在學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用項目是在“人類可以通過制造和分享過程產(chǎn)生學(xué)習(xí)”理念指導(dǎo)下開展的學(xué)科教學(xué)創(chuàng)新探索項目。該理念的核心是“制造”和“分享”，強調(diào)在真實情境中通過體驗式學(xué)習(xí)與探究式學(xué)習(xí)是獲得知識并實現(xiàn)學(xué)以致用的有效方式。所以，教師借助3D打印技術(shù)可以為學(xué)生創(chuàng)建“體驗式學(xué)習(xí)中心”，這同時也是一個知識運用空間，學(xué)生需要主動參與到真實的實踐活動中，并通過親自動手操作獲得直接的學(xué)習(xí)體驗，提高解決問題的知識與技能水平。在3D打印技術(shù)支持下的體驗式學(xué)習(xí)中心從學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式上都有所突破。
“體驗式學(xué)習(xí)中心”的學(xué)習(xí)內(nèi)容可以是一個專題的探究學(xué)習(xí)，也可以是單一知識或問題的學(xué)習(xí)與探究，還可以僅是一個創(chuàng)意的實現(xiàn)，甚至是這三者的交叉融合。在專題探究學(xué)習(xí)活動中，教師需要給學(xué)生提供一個主題及其設(shè)計綱要，并期望學(xué)生能對該設(shè)計做出自己的選擇，主動的進行學(xué)習(xí)和探究。學(xué)生在專注于研究主題的同時，會自然地將3D打印機作為學(xué)習(xí)或探究內(nèi)容的一部分。針對后兩種學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生可以利用3D打印機將一個想法變成現(xiàn)實，將一個知識或問題以可視的打印作品呈現(xiàn)，有助于個性化和創(chuàng)新思維的發(fā)展。例如，沃特福德男子文法學(xué)校（Watford Grammar School for Boys）的學(xué)生打印出各種代數(shù)方程的3D圖形。
“體驗式學(xué)習(xí)中心”的學(xué)習(xí)方式可以是協(xié)作學(xué)習(xí)，也可以是自主學(xué)習(xí)，前者是實現(xiàn)“共享”理念的有效方式，而后者在實踐中已經(jīng)證實了3D打印技術(shù)對學(xué)生個性化學(xué)習(xí)起著重要的支持作用。在2012-2013年英國3D打印技術(shù)走進校園項目研究中發(fā)現(xiàn)：基于3D打印技術(shù)的自主學(xué)習(xí)能改善學(xué)習(xí)效果并伴隨產(chǎn)生其他更廣泛的利益。例如在物理和數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)中，教師非常希望能成功的使用打印機來促進學(xué)生思考、推理和理解學(xué)科教學(xué)知識，并且開展學(xué)生為主導(dǎo)的實驗。這種自主學(xué)習(xí)方式更大程度的將學(xué)習(xí)的主動權(quán)交付學(xué)生，讓學(xué)生在3D打印技術(shù)支持下進行自主學(xué)習(xí)，將知識學(xué)以致用。這種突破性的新教學(xué)方法，不僅有利于學(xué)生個性化發(fā)展，而且有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。
3D打印技術(shù)通過創(chuàng)造與設(shè)計這兩種技術(shù)使用方式為學(xué)生獲得并應(yīng)用知識提供可靠、便捷的技術(shù)支持，實踐了“設(shè)計是重點，生產(chǎn)不是問題”的新思想，在提升學(xué)生分析、設(shè)計、評估、實踐和創(chuàng)造能力、促進學(xué)生的分析性思維與創(chuàng)新性思維以及系統(tǒng)思維發(fā)展、提高現(xiàn)實中建造高質(zhì)量的工程提供保障并切實地實現(xiàn)了利用技術(shù)輔助工程設(shè)計等方面有重要實際意義。而且就如溫莎男子學(xué)校（The Windsor Boys’School）的DT負責(zé)人認為，熟悉3D打印設(shè)計流程（計劃、設(shè)計、制造和評估）的學(xué)生能夠利用3D打印機來縮短“制造”階段的時間，使打印機在“打印”產(chǎn)品時更快。這意味著學(xué)生可以將更多的時間和精力分配到產(chǎn)品的“設(shè)計”上，發(fā)展他們的創(chuàng)新思維。此外，目標指向中提到的“體驗式學(xué)習(xí)中心”，更多地發(fā)生在“設(shè)計與技術(shù)”學(xué)科教學(xué)過程中。
三、影響3D打印技術(shù)在英國中小學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的因素分析
通過對2012-2013年英國開展的3D打印技術(shù)進入學(xué)科教學(xué)項目的分析，總結(jié)出成功背后的影響因素有以下幾個：
1.教師對3D打印技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用持積極的態(tài)度
正如許多參與項目的老師說，他們只花幾個月的時間就能足夠熟練地使用打印機和相關(guān)軟件，并且能在教學(xué)中成功而自信地使用。在實踐教學(xué)中表明，自信的教師在使用3D打印技術(shù)時要比那些相對孤立且不能堅持解決委托或獲得持續(xù)支持的教師更得心應(yīng)手，因為他們有著對主題探究的熱情和敢于實驗與創(chuàng)新的膽量。正所謂“心之所向，身之所往”。當教師憧憬并相信3D打印技術(shù)具有促進教與學(xué)的潛能，便會致力于技術(shù)與教學(xué)的有效整合，探究創(chuàng)新教學(xué)方法，最終獲得成功的經(jīng)驗和有效的技術(shù)應(yīng)用策略。
2.教師與教學(xué)支持人員的通力協(xié)作
英國3D打印技術(shù)在中小學(xué)學(xué)科教學(xué)中應(yīng)用項目，是由教育部、物理學(xué)會、全國數(shù)學(xué)教師理事會（NCETM）、3D打印機廠商、學(xué)校等合作進行的。其合作的目的有三個：一是確保教學(xué)中所選擇的軟件是適合跨學(xué)校、跨科目的；二是提高各種資源的有效利用率，包括各學(xué)校的教9幣資源、技術(shù)資源；三是促進交流與共享技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗。技術(shù)與教學(xué)整合需要投入大量的時間、精力和人力。例如參與項目的Highworth女子文法學(xué)校有成功的案例，該校的DT老師和物理技術(shù)人員密切合作，共同設(shè)計一組可以通過金箔模擬阿爾法粒子的散射的設(shè)備。所以，教師與教學(xué)支持人員，包括專業(yè)技術(shù)人員、3D打印機廠商、同一學(xué)科或不同學(xué)科的教師之間的通力協(xié)作是推動探索技術(shù)促進學(xué)科教學(xué)的持續(xù)動力。
3.必要的軟硬件環(huán)境建設(shè)
（1）軟件
項目組織者和支持者為教師和學(xué)生提供使用設(shè)計軟件的專門培訓(xùn)，而且盡可能選擇容易上手且免費的設(shè)計軟件，比如很多學(xué)校選擇使用的免費Sketchup（草圖大師）。基于該類設(shè)計軟件的數(shù)字設(shè)計模型是3D打印機打印產(chǎn)品的源文件。該文件在打印輸出時，通常是一個.stl文件，然后送入第二層軟件并生成打印機指令（G code），該指令唯一指向于一個特定的打印機。.s3g文件格式的G代碼通過SD卡輸入打印機。打印項目中Makerware和復(fù)制因子G計劃通常被用于生成G代碼。數(shù)字設(shè)計模型可以從如Thingiverse等免費網(wǎng)站下載，這有助于入門打印機操作的學(xué)習(xí)。
（2）3D打印機
從英國3D打印技術(shù)應(yīng)用到學(xué)科教學(xué)的項目經(jīng)驗分享中可以看出，3D打印機的選擇關(guān)系著能否有效使用打印機并將其優(yōu)勢功能發(fā)揮到最大化。需要從以下幾點考慮：第一，要考慮3D打印機的使用者和使用目的。若是教師使用3D打印機打印教學(xué)模具，優(yōu)先考慮打印機的速度和質(zhì)量：若是學(xué)生利用該技術(shù)制作模型，則還需要考慮其易用性、耗材和成本。第二，要考慮打印機本身的一些因素，比如打印速度、打印機文件傳輸接口、與學(xué)校操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的兼容性以及質(zhì)量和售后支持等。第三，要重視打印機所置放位置和環(huán)境，防止拖拉或移動，避免要打印出來的物體出現(xiàn)干燥和翹曲等問題。所以，學(xué)校或者教師在選擇和使用3D打印機時需要全面且慎重考慮。
4.對應(yīng)用過程提供系統(tǒng)的支持
（1）來自學(xué)校管理層的支持
參與項目的大多數(shù)學(xué)校里的領(lǐng)導(dǎo)教師都是具備專業(yè)計算機輔助設(shè)計能力的設(shè)計與技術(shù)專家，他們通過“低干涉”管理讓學(xué)科教師更專注于技術(shù)使用方法和教學(xué)目標實現(xiàn)途徑，這不僅為學(xué)校師生提供財政支持以及他們創(chuàng)新使用3D打印機的視角，而且在鼓勵和支持教師使用新的、不熟悉的技術(shù)，組織并建立強大的人才團隊以及給學(xué)生傳授他們的技術(shù)知識等方面也起著積極作用。
（2）對應(yīng)用3D打印技術(shù)的教師團隊進行專門的培訓(xùn)
學(xué)校管理者與相關(guān)技術(shù)專家在學(xué)校引入3D打印技術(shù)后需要對校內(nèi)擬在教育教學(xué)中的應(yīng)用3D打印技術(shù)的教師進行專門的、系統(tǒng)的培訓(xùn)。培訓(xùn)初始期間，3D打印技術(shù)的使用輕松實現(xiàn)教師、技術(shù)工作人員和學(xué)生的一些大膽創(chuàng)新性想法，進而激發(fā)他們對技術(shù)持續(xù)探索的熱情。而且，跨部門在使用相關(guān)軟件時證明專門的培訓(xùn)和持續(xù)的支持對技術(shù)使用與推廣起著至關(guān)重要的作用，因為沒有經(jīng)驗的教師必須花一段時間來提高使用打印機和應(yīng)用設(shè)計軟件的能力。
培訓(xùn)課程一般包含為教師提供3D打印機項目基礎(chǔ)內(nèi)容和實踐機會，組織討論會分享使用3D打印機的經(jīng)驗想法等活動。此外，教師需要花費正常教學(xué)以外的時間和精力來鞏固編程技術(shù)和CAD專業(yè)技術(shù)，以保證熟練使用3D打印機并充分發(fā)揮3D打印機的功能。
四、結(jié)束語
制造業(yè)
在3D打印發(fā)展之初，其應(yīng)用僅局限在原型制作或工藝品打印。隨著3D打印技術(shù)的日趨成熟，在汽車、航空、醫(yī)療、教育、電子消費品等領(lǐng)域有了更為廣泛的應(yīng)用。其中3D打印在航空和汽車領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，而生物醫(yī)療則成為了最近3D打印研究的熱門領(lǐng)域。
汽車行業(yè)
汽車制造商可以算作是增材制造技術(shù)的最早使用者之一，過去幾十年汽車制造商多將3D打印技術(shù)應(yīng)用于小批量原型制造。最近幾年，各大汽車制造商開始加大3D打印技術(shù)使用步伐，向更高價值的應(yīng)用轉(zhuǎn)變，3D打印在汽車行業(yè)的應(yīng)用正在從用于最終檢查和設(shè)計驗證的相對簡單的概念模型，演進到用于測試車輛、發(fā)動機和平臺的功能性部件。目前，汽車行業(yè)是3D打印的原型零部件的主要生產(chǎn)者，每年汽車行業(yè)將生產(chǎn)超過10萬件原型零部件和添加制造的模具。
航空航天
3D打印技術(shù)特別是金屬直接快速成形工藝成為航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用熱點，其優(yōu)勢體現(xiàn)在生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)成本低、減重（輕量化）等方面。
由于航空航天設(shè)備所需要的零部件往往都是一些需要單件定制的小部件，如果運用傳統(tǒng)工藝制作勢必會存在制作周期過長、成本過高的問題。3D打印工藝制造速度快，成型后的近形件僅需少量后續(xù)機加工，可以顯著縮短零部件的生產(chǎn)周期，滿足對航空航天產(chǎn)品的快速響應(yīng)要求。3D打印加工過程的材料利用率很高，成形過程無需專用模具、工具和夾具，可以節(jié)省制造航空航天裝備零部件所需的昂貴原材料，顯著降低制造成本。
金屬零件直接成形時的快速凝固特征可提高零件的機械性能和耐腐蝕性，與傳統(tǒng)制造工藝相比，成形零件可在不損失塑性的情況下使強度得到較大提高。如由激光快速成型技術(shù)打造的一次成型鈦合金的承力能力比普通鍛造、焊接強上近30%。
同時，3D打印擁有良好的設(shè)計靈活性和加工柔性。3D打印工藝能夠?qū)崿F(xiàn)單一零件中材料成分的實時連續(xù)變化，使零件的不同部位具有不同成分和性能，是制造異質(zhì)材料（如功能梯度材料、復(fù)合材料等）的最佳工藝。航空航天裝備的零部件由于工作環(huán)境的特殊性通常對材料的性能和成分有著嚴格甚至苛刻的要求，大量試用各種高性能的難加工材料，而3D打印技術(shù)可以方便地采用高熔點、高硬度的高溫合金、鈦合金等難加工材料。
醫(yī)療行業(yè)
目前醫(yī)療行業(yè)3D打印技術(shù)的應(yīng)用主要有以下幾方面：一是無需留在體內(nèi)的醫(yī)療器械，包括醫(yī)療模型、診療器械、康復(fù)輔具、假肢、助聽器、手術(shù)導(dǎo)板等;二是個性化永久植入物，使用鈦合金、鈷鉻鉬合金、生物陶瓷和高分子聚合物等材料3D打印骨骼、軟骨、關(guān)節(jié)、牙齒等產(chǎn)品，通過手術(shù)植入人體;三是3D生物打印，即使用含細胞和生長因子的“生物墨水”，結(jié)合其他材料層層打印出產(chǎn)品，經(jīng)體外和體內(nèi)培育，形成有生理功能的組織結(jié)構(gòu)。
體外醫(yī)學(xué)模型
3D打印模擬器官可以用來檢測藥物效果，一方面有利于縮短臨床藥物研發(fā)周期，另一方面可以避免潛在的人體試驗損害，極大地節(jié)省新藥的研發(fā)費用。構(gòu)建3D 模型在手術(shù)設(shè)計、操作演練等方面具有廣闊的應(yīng)用前景和極高的應(yīng)用價值。器官或組織的3D 醫(yī)療模型，能夠?qū)⑵鞴倩蚪M織內(nèi)部構(gòu)造的細節(jié)逼真地顯示出來，使得醫(yī)學(xué)知識變得更加直觀明了。這種技術(shù)已在整復(fù)外科、口腔科、眼科等領(lǐng)域中的顱骨修復(fù)、下頜骨修復(fù)正形等方面發(fā)揮了積極作用。
3D打印通過復(fù)雜建模可造福外科手術(shù)。醫(yī)生在手術(shù)前可以在患者體外再現(xiàn)體內(nèi)實際模型，可以通過反復(fù)利用模型進行實驗分析，從而減少在真實手術(shù)中的效率和風(fēng)險。例如，北京阜外醫(yī)院主要將這一技術(shù)應(yīng)用在心血管介入手術(shù)方面，與比利時的3D 打印服務(wù)商Materialise 合作，在手術(shù)前提前模擬打印出心臟模型進行精準化訓(xùn)練，從而大大提升手術(shù)的成功率。這種方法對于先天心臟缺陷的嬰兒好處明顯，因為嬰兒的器官相對弱小，手術(shù)就必須有更充分的準備，也必須非常精細。
定制化醫(yī)療器械/組織工程
3D打印技術(shù)在助聽器、假肢制造、康復(fù)輔具、骨科手術(shù)個性化導(dǎo)板、人工關(guān)節(jié)、人工外耳和個性化種植牙等方面已得到了廣泛應(yīng)用。運用3D 打印技術(shù)設(shè)計和制作的助聽器可滿足個性化需求。利用3D 打印技術(shù)制造出的假肢也更加符合人體工學(xué)。應(yīng)用金屬打印制作的多孔鈦結(jié)構(gòu)，生物學(xué)表現(xiàn)特性更加合理，具有輕量化，更加符合人體工程學(xué)，從而克服了傳統(tǒng)制造工藝的限制。
傳統(tǒng)牙齒修復(fù)過程相對復(fù)雜，難以保證精度，返修率高、制作周期長。將3D打印技術(shù)運用到義齒修復(fù)中已經(jīng)成為牙科領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的技術(shù)，降低了義齒修復(fù)成本，縮短了制作周期。此外，3D 打印在骨科的應(yīng)用可實現(xiàn)低成本假肢打印。
人工器官和組織
3D 打印技術(shù)不僅能夠打印醫(yī)療模型、醫(yī)療器械，還可以根據(jù)患者需要打印出相應(yīng)的器官。
3D生物打印使用含細胞和生長因子的“生物墨水”，結(jié)合其他醫(yī)療材料層層打印出產(chǎn)品，經(jīng)體外和體內(nèi)培育，形成有生長能力功能的組織結(jié)構(gòu)。這項技術(shù)的推廣與使用有望解決全球面臨的移植組織或器官不足的難題。
美國圣迭戈Organovo將細胞用作“生物墨汁”，通過3D打印程序制成活性人體組織片，已成功打印出心肌組織、動脈血管等。愛丁堡赫瑞瓦特大學(xué)開發(fā)了一種基于瓣膜的雙噴嘴打印機，配有兩個“墨盒”，一個裝著浸在細胞培養(yǎng)基中的人體胚胎干細胞，另一個只有培養(yǎng)基。使用這一打印機可打印用于組織再生的首例人體胚胎干細胞以及其他活細胞的打印。所研發(fā)的3D 打印機通過控制實現(xiàn)精確打印速度和墨水流量。
藥劑
3D打印可制造靶向藥物運輸超微機器人。在人體內(nèi)精準運輸藥物的機器人可以用來提升太近微創(chuàng)手術(shù)、靶向用藥、遠程感應(yīng)和單細胞操控技術(shù)的效果和水平。
通過3D 打印技術(shù)實現(xiàn)的微型機器人被設(shè)計成“鞭毛”的類似物，這樣可以更好地被數(shù)字化操控，從而靈活地將藥物送達到人體各部。FDA 批準了美國Aprecia制藥公司首款采用3D打印技術(shù)制備的“左乙拉西坦速溶片”上市。這種藥采用Aprecia公司的ZipDose3D打印技術(shù)生產(chǎn)，內(nèi)部呈現(xiàn)多空狀，內(nèi)表面及高，可在短時間內(nèi)被很少的水融化，用分層打印制備藥物制劑取代傳統(tǒng)的壓片技術(shù)，使得含水流體將多層粉狀藥劑結(jié)合在一起。
主要企業(yè)
3D 打印的核心專利大多被設(shè)備廠商掌握，因此在整個產(chǎn)業(yè)鏈中設(shè)備廠商占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著專利陸續(xù)到期，設(shè)備廠商的地位必然會受到?jīng)_擊。近年來，3D 打印行業(yè)整合加劇，其中以3D Systems 和Stratasys 的整合路徑最具代表性。3DSystems 采取上下游并購路徑，并購對象包括服務(wù)商、軟件公司、材料和設(shè)備廠商。Stratasys 的整合路徑以橫向整合為主，如與Objet 的合并和收購MakerBot。通過一系列的整合，設(shè)備企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合方案提供商，加強了對產(chǎn)業(yè)鏈的整體掌控能力。
全球3D 打印兩大巨頭3D Systems 和Stratasys 生產(chǎn)了全球半數(shù)以上的打印機，并在近幾年通過兼并收購其他3D 打印企業(yè)不斷擴大規(guī)模。另外，一些企業(yè)（如EOS、Envisiontec 等）在各自擅長的領(lǐng)域也有突出表現(xiàn)。除了這些企業(yè)，市場上還有許多提供3D 打印服務(wù)的中小型企業(yè)。
3D Systems
3D Systems公司由3D 打印技術(shù)的發(fā)明者查爾斯?赫爾成立于1986年，位于美國南卡羅來納州羅克希爾，以立體光固化成型技術(shù)（SLA）起家。在此后的二十幾年中依靠基礎(chǔ)專利的優(yōu)勢，通過并購形成了覆蓋打印材料、打印設(shè)備和打印服務(wù)領(lǐng)域的全產(chǎn)業(yè)模式。
近年來3D Systems已經(jīng)逐漸擺脫了業(yè)績虧損的狀況，進入了盈利增長時期。自2009年以來，公司營業(yè)收入均保持20%以上的增速，2014 年，公司營業(yè)收入達到6.54 億美元，凈利潤達到0.18 億美元。目前在全球范圍內(nèi)擁有近900 名員工。
在外延并購方面，3D Systems動作頻頻。在過去的四年中，3D Systems公司已經(jīng)收購了超過45家公司，總金額達到5.2億美元。2014年，公司通過收購Cimatron、Simbionix、LayerWise、Laser Reproductins 等公司開始進軍仿真、航空航天以及醫(yī)療等領(lǐng)域。2015 年3D Systems 收購了無錫易維，加緊了其在中國3D 打印市場的布局。另外，通過收購Bits from Bytes（一家普及型打印設(shè)備提供商），3D Systems也成為消費者使用的個人系統(tǒng)的領(lǐng)先供應(yīng)商，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于教育等領(lǐng)域。
3D Systems 是全球領(lǐng)先的3D 打印解決方案提供商。3D Systems 提供不同種類的產(chǎn)品。個人產(chǎn)品如Cube、BfB、RapMan 系列，入門級專業(yè)打印機V-Flash，專業(yè)打印機Projet 和Zprinter，以及基于SLA、SLS、SLM 技術(shù)的工業(yè)用打印機等。其技術(shù)優(yōu)勢包括概念建模、快速原型設(shè)計及制造等。3D Systems 提供7 種3D 打印解決方案，包括光固化快速成形和激光燒結(jié)、聚合物成型以及用于個人打印機技術(shù)FDM等。公司在3D 打印領(lǐng)域擁有超過1100 項專利，材料包括塑料、蠟、尼龍、金屬等100 多種材料。
3D Systems產(chǎn)品和服務(wù)的一個重要發(fā)展是其“創(chuàng)作工具”。3D Systems 率先引入了基于網(wǎng)絡(luò)和基于軟件的工具來簡化3D 產(chǎn)品的創(chuàng)造。通過對Vidar 的收購，3D Systems 成為創(chuàng)建三維數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像的領(lǐng)導(dǎo)者。同樣的，通過對My Robot Nation 的收購，公司迅速打入消費產(chǎn)品領(lǐng)域。
3D Systems經(jīng)營兩個按需生產(chǎn)零件服務(wù)：ProParts 和Quickparts。在按需打印方面，3D Systems 提供Quickparts 和ProParts 服務(wù)。3D Proparts 是一家提供快速成型制造和服務(wù)的企業(yè)，其服務(wù)包括定制支持和項目管理等，于2009 年被3D Systems 收購。QuickParts于2011年2月被3D Systems收購，是一個小批量的生產(chǎn)商。
Stratasys
Stratasys由Scott Crump于1989年在美國明尼蘇達州成立，并于1994年在納斯達克上市。Stratasys專注于熔融沉積成型（FDM）技術(shù)的研究及開發(fā)，并成功打造出Dimension、uPrint 和Fortus 三個品牌。其中，Dimension憑借高性價比，成為全球最暢銷的3D打印機系列之一。與3D Systems 相同，Stratasys的營業(yè)收入也在近年來保持快速增長，2014年公司營業(yè)收入達到7.5億美元。
Stratasys 在近4 年來的并購浪潮中同樣大動作頻出，如以14 億美元收購以色列3D 打印系統(tǒng)提供商Object 公司;以4 億美元收購桌面級3D 打印設(shè)備生產(chǎn)商MakerBot;1 億美元收購CAD 設(shè)計師社區(qū)Grabcad。隨著各類企業(yè)的并購，Stratasys的3D打印領(lǐng)域全產(chǎn)業(yè)鏈在不斷完善。
Stratasys主要經(jīng)營3D打印設(shè)備和打印材料，這兩項合計占其收入的85%。公司的3D打印設(shè)備包括理念系列、設(shè)計系列和生產(chǎn)系列三個級別，同時公司還制造專門用于牙科的3D 打印機。在打印材料領(lǐng)域，現(xiàn)在能夠生產(chǎn)超過130種的打印材料，其中包括100種的光聚物和10多種的熱塑性塑料打印材料。
ExOne
Exone也是3D打印全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，成立于2012年，使用麻省理工學(xué)院提供的粉末噴墨三維打印（Inkjet3DP）。主要提供兩種打印機，分別使用沙子和金屬材料，可以完成較大尺寸產(chǎn)品的制作。該公司的3D 印刷機器能夠制造壓鑄模具和特種石英砂、陶瓷的鑄造產(chǎn)品。
Exone 公司共有兩個系列的產(chǎn)品，分別是S 系列和M 系列。S 系列的產(chǎn)品主要用于工業(yè)生產(chǎn)，生產(chǎn)澆鑄所用的鑄型，代表性的產(chǎn)品有S Max、S Print。M 系列的3D 打印機主要用于直接打印可以使用的零件或是終端產(chǎn)品，代表性產(chǎn)品為M Flex 和M Lab。前三者都是工業(yè)用打印機，M Lab 是科研人員專用的打印機，屬于專業(yè)用途。
Exone 主要的客戶集中在航天、汽車、重型設(shè)備、能源等行業(yè)。該公司還提供耗材和零件、服務(wù)、培訓(xùn)和技術(shù)支持，通過位于美國、德國、日本的生產(chǎn)服務(wù)中心（PSCs）來對其客戶進行生產(chǎn)前合作與定制服務(wù)。
RepRap
RepRap 是一種三維打印機原型機，它具有一定程度的自我復(fù)制能力，能夠打印出大部分其自身的（塑料）組件。RepRap 是（replicating rapid prototyper）的縮寫。
這種原型機從軟件到硬件各種資料都是免費和開源的，都在自由軟件協(xié)議GNU 通用公共許可證GPL 之下。
至目前為止，RepRap 項目已經(jīng)了四個版本的3D 立體打印機：2007 年3 月“達爾文”（Darwin），2009 年10 月“孟德爾”（Mendel），2010 年“Prusa Mendel”和“赫胥黎”（Huxley）。開發(fā)者采用了著名生物學(xué)家們的名字來命名，是因為“RepRap 就是復(fù)制和進化”。
由于機器具有自我復(fù)制能力，能廉價地傳播RepRap 給個人和社區(qū)，使他們能夠創(chuàng)建或下載來自互聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜的產(chǎn)品，而不需要昂貴的工業(yè)設(shè)施。
Arcam
瑞典Arcam公司成立于1997年，在斯德哥爾摩證券交易所上市，公司是唯一使用電子光束溶解法（EBM）技術(shù)的增量制造公司，2003年3月第一臺EBM S12機器上市，隨后推出基于EBM技術(shù)的改進機型。
Arcam為市場提供EBM 的完整生產(chǎn)鏈，包括打印機、系統(tǒng)服務(wù)和金屬粉末銷售。Arcam還與美國DiSanto 技術(shù)公司合作，致力于骨科植入物（Orthopedic Implants）市場。OI 產(chǎn)業(yè)可分為三部分：重構(gòu)、外傷手術(shù)和脊柱手術(shù)。
目前，Arcam上市的打印機有Arcam A2X、Arcam Q10、Arcam Q20，Arcam A2X主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，應(yīng)用材料是鈦和鋁化鈦;Arcam Q10 則是針對于OI 市場，而Arcam Q20 則是在前者基礎(chǔ)上，加大制造空間以適應(yīng)在航空航天上的應(yīng)用，二者均具備有電子槍、e LayerQamTM 系統(tǒng)。
其他
關(guān)鍵詞：云計算；醫(yī)學(xué)教育；3D打印；STL；WebGL；模型管理系統(tǒng)
中圖分類號：TP393 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2017）01-0034-02近年來，3D打印技術(shù)獲得迅速發(fā)展，受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注，美國科學(xué)家將3D打印產(chǎn)業(yè)列為“美國十大增長最快的工業(yè)”之一[1]，一部分科學(xué)家甚至宣稱3D打印技術(shù)將帶來“第三次工業(yè)革命”[2]。目前3D打印技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域更是如此， 3D打印技術(shù)正應(yīng)用于打印醫(yī)學(xué)模型、打印人工骨骼、打印生物器官、打印牙齒、打印可控釋放藥物、整形美容等方面 [3]。與此同時，基于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的增加、使用和交付模式的擁有強大的計算能力的云計算技術(shù)也給3D打印技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。云計算在網(wǎng)格計算的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，是先進計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的計算模型，具有超強運算能力和海量數(shù)據(jù)存儲能力。建立基于云計算的醫(yī)學(xué)教育3D打印模型管理系統(tǒng)，既可以為醫(yī)學(xué)教育提供教學(xué)用3D模型展示和學(xué)習(xí)的空間，也可以為相關(guān)從業(yè)人員提供技術(shù)交流、STL文件存儲和的平臺，能夠為醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)的教育提供良好的技術(shù)支持，也能夠滿足相關(guān)教師和科研人員的部分科研需求。
一、3D打印模型管理系統(tǒng)云環(huán)境構(gòu)建
相對于傳統(tǒng)服務(wù)器，云服務(wù)器具有更好的穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)可靠性更高；具備更強的彈性，可自由配置硬件資源；更高的安全性，云服務(wù)商會提供全面防護；更低的成本，無需專門運維人員；更佳的易用性，云服務(wù)商提供了多種操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。因此很容易構(gòu)建適用于醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域3D打印模型管理系統(tǒng)的云環(huán)境。
本文以百度云服務(wù)器BCC（Baidu Cloud Compute）為例說明3D打印模型管理系統(tǒng)的云環(huán)境構(gòu)建過程。登錄百度開放云官網(wǎng)購買百度彈性云服務(wù)，這是一種處理能力可彈性伸縮的計算服務(wù)器，購買時要根據(jù)實際需求指定CPU、內(nèi)存、公網(wǎng)帶寬、鏡像類型、操作系統(tǒng)、CDS磁盤、臨時數(shù)據(jù)盤的規(guī)格。BCC提供兩種計費方式，包年包月方式：可選1-12個月的包月服務(wù)或1到3年的包年服務(wù)，采用預(yù)付費方式；按需計費方式：根據(jù)實際使用量，按分鐘計時計費并扣費，需提前向賬戶充值。接下來創(chuàng)建BBC實例，在官網(wǎng)云服務(wù)器BCC實例列表界面設(shè)置BBC實例名稱、ID、區(qū)域、配置信息等內(nèi)容，其中臨時數(shù)據(jù)盤和CDS云磁盤可根據(jù)需求x擇。確認所有配置并成功付款后，系統(tǒng)將在后臺進行云服務(wù)器的創(chuàng)建。點擊“管理控制臺”即可進入“實例列表”界面管理和查看創(chuàng)建好的云服務(wù)器實例。
二、醫(yī)學(xué)教育3D打印模型管理系統(tǒng)需求分析
1.功能需求分析
醫(yī)學(xué)教育3D打印模型應(yīng)提供后臺管理功能，管理員通過登錄后臺對系統(tǒng)進行管理，包括管理模型管理、用戶管理、供求區(qū)管理和留言管理等；系統(tǒng)同時提供前臺功能，所有用戶均可通過瀏覽器訪問前臺頁面，注冊用戶登錄系統(tǒng)后可上傳3D打印模型文件或在供求區(qū)回復(fù)主題；3D化外觀展示功能，認證教師、注冊學(xué)生和科研人員可通過登錄系統(tǒng)平臺直接觀看3D模型全方位細節(jié)展示。
2.性能需求分析
因為主要面向非計算機專業(yè)的醫(yī)學(xué)教師和醫(yī)學(xué)生提供服務(wù)，系統(tǒng)應(yīng)提供良好的用戶易用性和系統(tǒng)安全性。其中易用性體現(xiàn)在用戶對系統(tǒng)的熟悉速度和使用感受上，前者由前臺設(shè)計保障，后者由云服務(wù)器的處理性能提供；系統(tǒng)安全性體現(xiàn)在環(huán)境安全和數(shù)據(jù)安全方面，其中百度云服務(wù)器BCC提供的云安全BSS（Baidu Security Service）和云監(jiān)控BCM（Baidu Cloud Monitor）可以提供DDoS防護、云服務(wù)器防護、Web漏洞監(jiān)測等服務(wù)保障環(huán)境安全，云服務(wù)器提供的快照功能和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫備份功能則可以保障數(shù)據(jù)安全。
3.技術(shù)可行性分析
醫(yī)學(xué)教育3D打印模型管理系統(tǒng)需采用的主要技術(shù)有HTML5技術(shù)、WebGL技術(shù)、Ajax技術(shù)等，其中HTML5、Ajax技術(shù)已經(jīng)非常成熟[4]，WebGL技術(shù)是功能強大且完全免費的Web3D技術(shù)[5]，由OpenGL和JavaScript結(jié)合產(chǎn)生，能在很多不同的設(shè)備上運行，比如個人電腦、平板電腦和智能手機等，這些技術(shù)的運用保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和擴展性。
三、醫(yī)學(xué)教育3D打印模型管理系統(tǒng)設(shè)計
為了應(yīng)對不同寬度的顯示器和手持終端，系統(tǒng)前端設(shè)計采用自適應(yīng)網(wǎng)頁設(shè)計模式（Responsive Web Design），這也可以保障后期手機APP開發(fā)的方便性；系統(tǒng)后臺設(shè)置獨立的管理員登陸接口，管理員設(shè)置多個帳號多種權(quán)限，每個管理員設(shè)置獨立帳號和密碼；數(shù)據(jù)庫設(shè)計考慮到系統(tǒng)涉及大量數(shù)據(jù)模型，采用開源的MySQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，遵循GNU通用公共許可證下各種專有協(xié)議。其中系統(tǒng)前端結(jié)構(gòu)如圖1所示，前端分為5個子模塊，包括“首頁、模型庫、供求區(qū)、實物展示、注冊&登錄”。
其中――
首頁：提供各種頁面下的返回首頁功能。
模型庫：提供解剖類、組胚類和其他STL模型3D效果展示功能。
供求區(qū)：供認證教師、注冊學(xué)生和科研人員和查看STL模型需求和轉(zhuǎn)讓信息，認證教師、注冊學(xué)生和科研人員還可在需求和轉(zhuǎn)讓信息下方回復(fù)消息和添加評論。
實物展示：管理員、認證教師、注冊學(xué)生和科研人員可以在該模塊下3D打印好的實物文字、圖片、視頻等信息。
注冊&登陸：提供教師、學(xué)生和其他用戶注冊功能，已注冊用戶可以在此登陸系統(tǒng)。
醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域3D打印模型管理系統(tǒng)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)WebGL是javascript與openGL ES2.0結(jié)合的產(chǎn)物，它提供了底層的繪制和計算函數(shù)，通過experimental-webgl來利用底層顯卡加速圖形繪制，這些繪制信息會被傳遞給GPU進行處理，從而得到最終的繪制結(jié)果。系統(tǒng)中應(yīng)用WebGL繪制的效果如圖2所示。
四、總結(jié)與展望
本文研究的基于云計算環(huán)境的醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的3D打印模型管理系統(tǒng)，在系統(tǒng)中應(yīng)用了WebGL技術(shù)，系統(tǒng)的3D打印模型資源庫為教師、學(xué)生和科研人員提供了全方位觀看并控制3D打印模型姿態(tài)的功能，能夠更好的展示3D打印模型的全部細節(jié)，并提供了上傳和下載STL模型文件功能，為醫(yī)學(xué)教育教學(xué)和相關(guān)領(lǐng)域科研提供了一個功能強大的平臺，能夠有效地促進行業(yè)交流與醫(yī)學(xué)教育科研領(lǐng)域中3D打印技術(shù)的研究和應(yīng)用。
參考文獻：
[1]黃健，姜山.3D打印技術(shù)將掀起“第三次工業(yè)革命”[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2013（1）：62-67.
[2]鄧啟文，陳強，郭繼周等.3D打印技術(shù)對武器裝備發(fā)展的影響[J].國防科技，2014（8）：63-66.
[3]姜杰，茱莉婭，楊建飛，等.3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用與展望[J].機械設(shè)計與制造工程，2014（11）：5-9.
這個項目是由澳大利亞蒙納士大學(xué)和Amaero 工程公司合作開發(fā)研究的，至今已經(jīng)兩年有余。據(jù)悉，這個項目已經(jīng)引起了包括空客、波音公司在內(nèi)的世界大型航空巨頭的注意，他們相信，未來飛機發(fā)展的趨勢將會與3D 打印機密切相關(guān)。事實上，3D 打印噴氣發(fā)動機技術(shù)也會給正在緩慢衰落的傳統(tǒng)汽車制造業(yè)帶來新的活力，新的制造產(chǎn)業(yè)即將誕生，既簡化了生產(chǎn)工序，又帶來了新的工作崗位，還重新激發(fā)了制造業(yè)的生機和活力。如果設(shè)想成功的話，這無疑是一場新的工業(yè)革命。
3D 打印技術(shù)出現(xiàn)在20 世紀90 年代，投入到航空領(lǐng)域也是很久之前就已經(jīng)有過的事情了，早在2011 年8 月，南安普頓大學(xué)的工程師們就開發(fā)出了世界上第一架3D 打印的飛機。不過，澳大利亞科學(xué)家將3D 打印機技術(shù)引入到噴氣發(fā)動機領(lǐng)域，在全世界范圍內(nèi)而言，還屬于技術(shù)性難題。這項技術(shù)的難點在于，3D 打印機復(fù)制出來的飛機徒有其形，卻不能飛行，而3D 打印噴氣發(fā)動機技術(shù)將切實的考慮投入到日常生活中去。澳大利亞的工程師們已經(jīng)確認，預(yù)計將在未來一年內(nèi)對打印的引擎部件用行測試，并計劃在兩到三年之內(nèi)將其用作商業(yè)用途。通過3D 打印，飛機零部件的制造時間可以從三個月降低到只要6 天。不過，澳大利亞出產(chǎn)的這臺3D 打印的噴氣發(fā)動機并不是像它們宣傳的那樣是世界首例。2014年8 月份，新西蘭的工程師格里. 漢密爾頓就通過3D 打印機制造出一款能夠正常產(chǎn)生推力的噴氣發(fā)動機。這名工程師將制作的全部過程都做成了相關(guān)視頻，在了網(wǎng)絡(luò)上，引起了網(wǎng)民追捧的熱潮。不過，令人遺憾的是，由于噴氣發(fā)動機的制作涉及很高水平的工業(yè)制造，新西蘭的工程師無法搜集起打印噴氣發(fā)動機所需的全部原料，只能以普通的PLA 原料代替，所以他制作的發(fā)動機，雖然能夠產(chǎn)生一定的動能，卻不能真正的運用到現(xiàn)實生活中去。
對澳大利亞科研組來說，這也是目前3D 打印噴氣發(fā)動機技術(shù)的最大難題。眾所周知，3D 打印技術(shù)是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用混合型粘合材料，通過逐層打印的方式來產(chǎn)生實物的。其中，粘合材料以怎樣的比例來進行混合，是個最大的難題。科學(xué)家們要想制作出真正的能夠運用于日常生活中的噴氣發(fā)動機，必須通過大量的試驗來進行論證。
關(guān)鍵詞 3D打印 傳統(tǒng)打印 3D模具
一、過程原理
每一層的打印過程分為兩步，首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結(jié)，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環(huán)利用。
二、3D打印過程
打印耗材由傳統(tǒng)的墨水、紙張轉(zhuǎn)變?yōu)槟z水、粉末，當然膠水和粉末都是經(jīng)過處理的特殊材料，不僅對固化反應(yīng)速度有要求，對于模型強度以及“打印”分辨率都有直接影響。3D打印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)600dpi分辨率，每層厚度只有0.01毫米，即使模型表面有文字或圖片也能夠清晰打印。受到噴打印原理的限制，打印速度勢必不會很快，較先進的產(chǎn)品可以實現(xiàn)每小時25毫米高度的垂直速率，相比早期產(chǎn)品有10倍提升，而且可以利用有色膠水實現(xiàn)彩色打印，色彩深度高達24位。
三、優(yōu)勢
1、制造復(fù)雜物品不增加成本。就傳統(tǒng)制造而言，物體形狀越復(fù)雜，制造成本越高。對3D打印機而言，制造形狀復(fù)雜的物品成本不增加，制造一個華麗的形狀復(fù)雜的物品并不比打印一個簡單的方塊消耗更多的時間、技能或成本。
2、產(chǎn)品多樣化。不增加成本一臺3D打印機可以打印許多形狀，它可以像工匠一樣每次都做出不同形狀的物品。3D打印省去了培訓(xùn)機械師或購置新設(shè)備的成本，一臺3D打印機只需要不同的數(shù)字設(shè)計藍圖和一批新的原材料。
3、無須組裝。3D打印能使部件一體化成型。傳統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)建立在組裝基礎(chǔ)上。3D打印機通過分層制造可以不需要組裝。省略組裝就縮短了供應(yīng)鏈，節(jié)省在勞動力和運輸方面的花費。
4、零時間交付。3D打印機可以按需打印。即時生產(chǎn)減少了企業(yè)的實物庫存，企業(yè)可以根據(jù)客戶訂單使用3D打印機制造出特別的或定制的產(chǎn)品滿足客戶需求，所以新的商業(yè)模式將成為可能。如果人們所需的物品按需就近生產(chǎn)，零時間交付式生產(chǎn)能最大限度地減少長途運輸?shù)某杀尽?/p>
5、設(shè)計空間無限。傳統(tǒng)制造技術(shù)和工匠制造的產(chǎn)品形狀有限，制造形狀的能力受制于所使用的工具。例如，傳統(tǒng)的木制車床只能制造圓形物品，軋機只能加工用銑刀組裝的部件，制模機僅能制造模鑄形狀。3D打印機可以突破這些局限，開辟巨大的設(shè)計空間，甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形狀。
6、減少廢棄副產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的金屬制造技術(shù)相比，3D打印機制造金屬時產(chǎn)生較少的副產(chǎn)品。傳統(tǒng)金屬加工的浪費量驚人，90%的金屬原材料被丟棄在工廠車間里。3D打印制造金屬時浪費量減少。隨著打印材料的進步，“凈成形”制造可能成為更環(huán)保的加工方式。
7、材料無限組合。對當今的制造機器而言，將不同原材料結(jié)合成單一產(chǎn)品是件難事，因為傳統(tǒng)的制造機器在切割或模具成型過程中不能輕易地將多種原材料融合在一起。隨著多種材料3D打印技術(shù)的發(fā)展，我們有能力將不同原材料融合在一起。以前無法混合的原料混合后將形成新的材料，這些材料色調(diào)種類繁多，具有獨特的屬性或功能。
四、應(yīng)用狀況
3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域也在隨著技術(shù)進步而不斷擴展。美國科學(xué)家已經(jīng)研發(fā)出了能打印皮膚、軟骨、骨頭和身體其他器官的三維“生物打印機”。人們還使用3D打印來制造雕塑并修復(fù)雕塑，制造由塑料和聚合物制成的三維物體并打印出了實品。
近年來，我國也積極探索3D打印技術(shù)的研發(fā)，初步取得成效。在3D打印設(shè)備制造技術(shù)、3D打印材料技術(shù)、3D設(shè)計與成型軟件開發(fā)等研究方面，開展了積極的探索。其中，激光直接加工金屬技術(shù)發(fā)展較快，基本滿足特種零部件的機械性能要求。在傳統(tǒng)的戰(zhàn)斗機制造流程當中，飛機的3D模型設(shè)計好后，需要進行長期的投入來制造水壓成型設(shè)備，而使用3D打印制造技術(shù)后，零件的成型速度、應(yīng)用速度得以大幅度提高。
參考文獻：
[1]許廷濤.3D打印技術(shù)――產(chǎn)品設(shè)計新思維[J].電腦與電信，2012（9）.
[2]王忠宏，李，張曼茵.中國3D打印產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展思路[J].經(jīng)濟縱橫，2013（1）.