3d打印快速成型技术

3d打印快速成型技术（共6篇）

篇1：3d打印快速成型技术

3D打印快速成型技术及其应用

3D打印快速成型技术及其应用

摘要：本文介绍了3D打印技术的基本原理及其制造流程。通过一些实例说明了3D打印的应用主要是说明在现代军事方面的应用。

一．引言

3D打印（3D PRINTING）即3D打印技术，又3D打印制造是20世纪80年代才兴起的一门新兴的技术，是21世纪制造业最具影响的技术之一。随着计算机与网络技术的发展，信息高速公路加快了科技传播的速度，产品的生命周期越来越短，企业之间的竞争不再只是质量和成本上的竞争，而更重要的是产品上市时间的竞争。因此，通过计算机仿真和3D打印增加产品的信息量，以便更快的完成设计及其制造过程，将产品设计和制造过程的时间周期尽量缩短，防止投产后发现问题造成不可挽回的损失。

3D打印技术是由CAD模型直接驱动的快速制造复杂形状的三维实体的技术总称。简单的讲，3D打印制造技术就是快速制造新产品首版样件的技术，它可以在没有任何刀具、模具及工装夹具的情况下，快速直接的实现零件的单件生产。该技术突破了制造业的传统模式，特别适合于新产品的开发、单件或少批量产品试制等。它是机械工程、计算机CAD、电子技术、数控技术、激光 技术、材料科学等多学科相互渗透与交叉的产物。它可快速，准确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或零件，以便进行快速评估，修改及功能测试，从而大大缩短产品的研制周期，减少开发费用，加快新产品推向市场的进程。

自从美国3D公司在1987年推出世界上

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二．3D打印技术的简介

2.1 3D打印系统的工作原理和制造工艺

3D打印技术是一种逐层制造技术，它采用离散/堆积成型原理，其过程是：先得到所需零件的计算机三维曲面或实体模型；然后根据工艺要求，将其按一定厚度进行分层，将原来的三维模型变成二维平面信息，即离散过程；再将分层后的数据进行一定的处理，加入加工参数，产生数控代码；在微机控制下，数控系统以平面加工方式，有序地连续加工出每个薄层，并使它们自动粘接而成型，从而制造出所需产品的实物样件或成品，这就是材料的堆积过程。已知自由曲面CAD模型，如果使用传统的方法和数控机床进行加工，那么复杂的自由曲面，成本高，效率低。近年来，3D打印即广泛的被运用于工业生产中。各种3D打印技术的过程都包括CAD模型建立、生成STL文件格式、3D打印制作、模型分层切片和后置处理五个步骤，其制造过程如图1所示

（1）利用激光固化树脂材料的光造型法（Stereolithography）。光造型装置一直以美国3DSYSTEMS公司的ＳＬＡ型产品独占鳌头,并形成垄断市场。其工作原理如下：由激光器发出的紫外光,经光学系统汇集成一支细光束,该光束在计算机控制下有选择的扫描液体光敏树脂表面,利用光敏树脂遇紫外光凝固的机理,一层一层固化光敏树脂,每固化一层后,工作台下降一精确距离,并按新一层表面几何信息使激光扫描器对液面进行扫描,使新一层树脂固化并紧紧粘在前一层已固化的树脂上,如此反复,直至制作生成零件实体模型。激光立体造型制造精度目

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前可达±0.1ｍｍ,主要用作为产品提供样品和实验模型。此外,日本的帝人制机开发的SOLIFORM可直接制作注射成型模具和真空注塑模具。

（2）纸张叠层造型法。纸张叠层造型法目前以HELISYS公司开发的LOM装置应用最广。该装置采用专用滚筒纸,由加热辊筒使纸张加热联接,然后用激光将纸切断,待加热辊筒自动离开后,再由激光将纸张裁切成层面要求形状。

（3）熔融造型法熔融造型法（FDM）。以美国STRATASYS公司开发的产品FDM(FUSED DEPOSITION MODELLING)应用最为广泛。工作时,直接由计算机控制。喷头挤出热塑材料并按照层面几何信息逐层由下而上制作出实体模型。ＦＤＭ技术的最大特点是速度快(一般模型仅需几小时即可成型)、无污染,在原型开发和精铸蜡模等方面得到广泛应用。FDM生产可选成型材料种类较多，原材料费用低，因而的到广泛的应用。但是FDM也有其固有的缺点。精度低，热融制造中很难控制精度，难以制造结构复杂的构件，且材料的制造是处于熔点附近，因而构件的强度小，也不适合制造大型的制件，这些特点都限制了FDM的应用范围。

（4）热可塑造型法（SLS）。以DTM公司开发的选择性激光烧结即SLS(SELECTIVE LASER SINTERING)应用较多。该方法是用CO2激光熔融烧结树脂粉末的方式制作样件。工作时,由CO2激光器发出的光束在计算机控制下,根据几何形体各层横截面的几何信息对材料粉末进行扫描,激光扫描处粉末熔化并凝固在一起。然后,铺上一层新粉末,再用激光扫描烧结,如此反复,直至制成所需样件。

2.2 3D打印制造的优点

3D打印技术的加工特点:3D打印技术突破了“毛坯→切削→加工品”传统的零件加工模式,开创了不用刀具制作零件的先河,是一种利用的薄层叠加的加工方法。与传统的切削加工方法相比,3D打印加工至少具有以下优点:(1)可迅速制造出具有自由曲面和更为复杂形态的零件,如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，这些利用传统工艺很难加工的,从而大大降低了新产品的开发成本和开发周期。在时间尤其重要的今天，它可以为企业节省大量的研发时间。

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(2)它属于非接触加工,不需要切削加工所必需的刀具和夹具,无刀具磨损和切削力影响。只需要一套特定的设备，工序简单，没有传统加工的烦琐的工序。传统的加工中每一个工序都需要机床等复杂加工设备，且加工过程复杂，对操作人员的技术要求很高。

(3)无振动、噪声和切削废料。可以为企业节省宝贵的试制原料，简化生产。传统的制造中由于多是机械制造，噪音较大。且加工时边角料多。造成资源的浪费。

(4)可实现完全自动化生产。操作可以由电脑控制，无需人的过多干预。真正实现了自动化。

(5)加工效率高,能快速制作出产品实体模型及模具。精度高，生产的产品质量好。

(6)3D打印技术在产品开发中的关键作用和重要意义是很明显的，它不受复杂形状的限制，可迅速地将示于计算机屏幕上的设计变为进一步评估的实物。根据原型，可对设计的正确性、造型的合理性、可装配性和干涉性，进行具体的检验。通过原型的检验可使开发产品中的风险减到最底的限度。

三．3D打印技术在军事方面的应用

当前，3D打印技术在军事领域的应用主要是武器装备受损部件的维修和复杂结构件的生产。

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3D打印成型技术打印出的手枪及零部件

4．1武器装备受损部件维修

美国国防部曾采用激光近净成型进行受损零件现场维修，以及专用零件的小批量生产。安妮斯顿陆军基地采用激光近净成型成功维修M1艾布拉姆斯坦克的燃气涡轮。美国海军水下作战中心（NUWC）实施了快速制造与维修（RMR)计划，该计划采用选择性激光烧结，直接金属激光烧结、熔融堆积成型以及电子束。4．2武器装备复杂结构件生产

红石兵工厂的美国陆军航空与导弹研究开发与工程中心（AMRDEC）通过立体光刻成型技术、熔融沉积建模、分层制造、激光近净成型、选择性激光烧结等技术，进行设计验证和最优化研究。为了评估人机工程特性与性能，AMEDEC 采用立体光刻成型技术制造导弹控制操纵杆，避免了传统生产设备所需花费的大量时间和设备成本，降低了总生产成本，缩短了开发周期。美国国防部与工业界联合实施了采用类似立体光刻成型的方法合金结构件快速生产的项目，其生产效率比传统的铁合金加工工艺高80%。F-15猎鹰喷气式战斗机铁合金外挂架冀肋备件采用激光3D打印工艺，使零件的需求能够在2个月内得到快速满足，并最大限度保持飞机的可用性。正是由于这些优点，选择性激光烧结工艺被授予2003 年国防制造技术成就奖。使用3D打印技术制造UH-60直升机门把手，相比传统

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工艺节省了140万美元，从而验证了3D打印技术在成本方面具有一定优势。除了美国，欧洲宇航防务集团（EADS）的一个科研小组也致力于使用3D打印技术制造飞机的整个机翼。截止2011年3月研究者已使用该技术制造出了飞机起落架的支架和其它飞机零件。

四．结束语

最近两年，3D打印技术概念引起了国内外政府、军方、企业的高度重视，但其实3D打印技术已经发展有30余年。美国著名智库高德纳（Gartner）公司2012《高德纳新兴IT技术显示度周期特别报告》认为，3D打印技术正处于高循环曲线显示度顶点。预计该技术在未来2～5年内到达生产力成熟期。然而，通过分析发现，3D打印技术却很难取代传统制造工艺，在军事领域的应用主要集中在对受损部件的修复、复杂结构部件的生产以及小批量部件生产等方面，与传统制造工艺形成了较好的互补关系。例如，美国计划使用3D打印技术在太空空间站上制造空间站部件备件。因此，未来3D打印技术可能会在武器装备制造、航空航天中的一些特定领域有所应用，但大面积，全方位的替代传统工艺的可能性不大。

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参考文献

［1］颜永年，张人佶．快速制造技术的发展道路与发展趋势［J］．电加工与模具，2007，2：25-29 ［2］朱辉杰．融入载人航天精神的Dimension3D打印机———推动中国空间事业的持续发展［J］．CAD/CAM与制造业信息化，2011，8：58 ［3］张德胜．利用太阳能的三维打印线聚光光源和打印方法：中国，102886901A[p]．2013-01-23．

篇2：3d打印快速成型技术

3D打印技术之LSF（激光立体成型技术）编辑：oa161办公商城 激光立体成形技术（Laser Solid Forming，LSF）的基本原理是：首先在计算机中生成零件的三维CAD模型，然后将该模型按一定的厚度分层,切片.，即将零件的三维数据信息转换成一系列的二维轮廓信息，再采用激光熔覆的方法按照轮廓轨迹逐层堆积材料，最终形成三维实体零件或需进行少量加工的毛坯。图1显示了典型的LSF过程。LSF技术加工示意图 从LSF技术的原理来看，其成形思路与快速原型（Rapid Prototype, RP）技术完全一致，即采用全新的增材制造原理实现零件的成形。因此，它具有一些与RP技术相同的特点，如柔性好（无需专用工具和夹具）、高度集成、加工速度快等。此外，该技术还具有RP技术所不具备的一些优点： 1显著提高材料的力学和耐腐蚀性能。利用激光束与材料相互作用时的快速熔化和凝固过程，可以获得细小、均匀、致密的组织，消除成分偏析的不利影响，从而提高材料的力学和耐腐蚀性能。表1是几种材料的LSF件力学性能数据，从中可以看出，LSF件的力学性能已达到锻件标准。2制造速度快、节省材料、降低成本。LSF技术直接使用金属材料制作零件或近形件，后续的机械加工量很小，极大地节省了材料，同时省去了模具制造的周期和费用，从而大幅度缩短了零件的加工周期。尽管大功率激光加工本身的成本较高，但在航空航天领域高性能零件的制造中其综合成本仍然能够有较大幅度的降低。表2是LSF技术与传统铸造和锻造技术的综合比较，从中可以看出，该技术应用于航空用盘形零件时，其在材料利用率、研制周期、总成本等方面均优于铸造和锻造技术。3可在零件不同部位形成不同的成分和组织，合理控制零件的性能。从成形原理上讲，LSF技术是逐点堆积材料，因而可以很方便地在零件的不同部位获得不同的成分，特别是采用自动送粉熔覆的方式进行成形时，通过精确控制送粉器粉末输送流量，原则上可以在零件的任意部位获得所需要的成分，从而实现零件材质和性能的最佳搭配。这一点是传统的铸造和锻造等成形技术无法实现的。4可以很方便地加工一些高熔点、难加工的材料。由于激光束的能量密度很高，同时激光束与材料之间属于非接触加工，采用LSF技术成形制备那些熔点高、加工性能差的材料，如钨、钛、铌、钼和高温合金等，其难度与普通材料相同，因此该技术相比传统制备成形技术在这方面具有非常突出的优越性。

篇3：3d打印快速成型技术

3D (三维) 成型技术是一种采用可塑材料进行逐层或逐点积分累加的产品制造方法。一百年前即已有其思想雏形出现, 其中就包括利用分层方法制作三维地图模型的例子。其基本原理是根据“分层累积”方法, 收集到相关对象的三维结构信息, 将数据建模, 并进行层状分解, 按层形成各自的数据文件 (图1) , 即一系列的二维层面数据;然后根据不同成形工艺逆向建立加工路径;最后, 通过计算机辅助制造程序 (CAD) 按照预定的加工程序逐层制造成三维产品实体。

1.1传统3D成型技术概述

最早的3D快速成形的概念始于1978年, 其中较典型的工艺有:光固化快速成型 (SLA) 、叠层成型 (LOM) 、选择性激光烧结 (SLS) 、熔丝沉积制造 (FDM) 和3D打印 (3DP) 等。

光固化快速成型, 即:Stereo Lithography Apparatus (SLA) , 是1984年Charles W.Hull在UVP公司的支持下, 发明了一种“光固化成型”系统, 是以光固化树脂单体为原料, 采用紫外光辐射快速固化进行成型, 这是快速成型制造技术发展的一个里程碑[1]。其工作原理 (图2) 是由激光器发出的紫外光, 经聚焦为光束, 在程序控制下扫描辐射置于升降容器内的光敏树脂表面, 利用光辐射固化, 分层固化后, 再按新一层制造文件信息使新一层树脂固化, 依次重复直至生成完整三维实体模型[2]。其优点是:直接能得到实物件, 精度高、糙度较小;其缺点是:树脂固化过程中物理尺寸会发生蠕变, 需事先设计支撑, 固化后再去除。

叠层成形 (Laminated Object Manufacturing, LOM) 的方法是由M.Feygin提出, 并于1990年开发的一种快速成型方法[3]。该工艺装置采用专用滚筒, 加热使薄层材料加热粘结, 并采用激光裁切成各层面形状 (图3) 。LOM可制作大型零件和厚壁样件, 制作成本低廉、速度高, 并可简便地从分析设计构思直接成型为成品。其优点是:构形材料价格便宜, 尺寸精度较高, 制作效率高, 无需设计支撑;其缺点是:粗糙度高, 有明显的台阶纹, 成型件外表面需进行打磨抛光。

选择性激光烧结 (Selective Laser Sintering, SLS) 系1986由C.Deckard提出了, 并于1992年开发成功了第商业样机[4]。选择性烧结是利用高能激光烧结粉末材料成形的快速成形技术。以DTM公司开发的选择性激光烧结工艺较为成熟。该法利用CO2激光, 其发出的光束在程序控制下, 根据各层制造文件对粉末材料进行扫描烧结固化, 直至制成所需样件 (图4) 。其优点是:可直接得到塑料、陶瓷或金属件, 无需设计支撑, 造型精度高 (每层最小厚度可达0.07 mm) ;其缺点是:表面粗糙度高, 得到的材质工件, 需进行渗铜等后处理。

“熔丝沉积成型” (Fused Deposition Modeling, FDM) 工艺系1988年由Scott Crump在提出了, 并于1992年开发成功了样机。熔丝沉积成型工艺是将丝状材料加热熔化, 然后挤出成形[5]。美国Stratasys公司开发的工艺设计, 是液滴喷射采用呈线性排列的多个热喷头 (1) , 由程控挤出热塑性材料 (2) , 并按制造文件逐层固化成型于程控移动的承载平面 (3) 上面 (图5) 。热喷头喷射液滴的直径为0.076 mm, 分辨率可达300dpi。其优点是:成型直接, 材料利用率高;其缺点是:表面粗糙度高, 需要设置支撑。

1.2 3D打印成型技术概述

三维打印 (Three Dimensional Printing, 3DP) 系由E.Sachs等人1992年提出[6], 是根据喷墨打印机原理, 从喷嘴喷射出材料微滴, 按一定路径逐层固化成型。其方法是, 先根据实体3D扫描 (或设计) 得到的3D-CAD模型, 按照一定方法将该模型分割为一系列单元, 通常是在Z轴方向将分截成一定厚度的二维薄层, 由程序控制产生喷射指令, 逐层喷射固化堆砌后, 得三维实体的器件。3D打印成型技术具有如下优点:成型速度快 (是其它工艺的6倍以上) , 设备操作简单、适合办公室环境, 可实现彩色、多相实体结构成型;其缺点是:需要专门研发用于喷射的流体 (墨水) 。在快速建模, 医学模型制造、生物制药等领域, 显示出强大的发展潜力。其技术风格主要有2种, 即:粘结成形3D打印和光固化3D打印。

粘接3D打印工艺系1997年美国Z Corporation公司研发, 按照层面制造信息, 程控喷头在铺设的粉末材料上有选择性地喷射粘结剂, 固化形成截面层, 逐层堆砌形成三维产品 (图6) 。该技术的优点是成形速度快, 不需支撑结构, 缺点是模型精度和强度不高。但是在制药工业应用方面, 该技术比较容易生成多孔结构, 在药物可控释放上有显著的优势。

光固化3D打印系采用光敏材料, 将喷射技术成形和光固化的优点结合在一起 (图7) , 是目前所有三维打印方式中成形精度最高、成形效率最高的一种, 具有最好的发展前景。

1.3 3D打印设备及其发展趋势

3D打印成型过程中, 液滴被程序控制有选择地喷射在介质表面上, 3D打印成型过程中对液滴喷射的模式选择非常重要, 换而言之, 3D打印设备是基于喷墨技术的定向延伸。液滴喷射的研究最早可追溯至1878年, Lord Rayleigth最早研究了液滴的物理模型。目前, 主要有连续喷射和按需落下2种, 按需落下喷射又可分为如图8所示的压电式、热气泡式和电磁阀式等液滴喷射模式等分类[7]。3D打印设备发展具有以下趋势:气泡产生和液滴直径控制技术;喷头控制技术中控制更多喷嘴, 提高成型速度与精度;液滴落点精确定位研究;高速数据处理技术研究;喷头温度控制。

2 3D打印制造的应用领域

3D打印机与普通打印机工作原理基本相同, 打印机内装有液体或粉末等“墨水材料”, 通过电脑控制把材料一层一层叠加起来, 最终把计算机上的蓝图变成实物。这一技术与传统3D成型技术 (如LOM、SLS等) 中的去除材料加工技术完全不同, 大大节省了物料消耗和制造效率, 随着3D打印机的处理能力不断提升, 它开始在多个领域得到应用。2.1微器件制造

3D打印快速成形技术可以制造出具有多种复合材料、复杂形状的微型器件其加工精度能够达到0.01 mm, 相对于传统的二维平面微加工具有较大的技术优势。Jacobson等将5~7 nm的金和银纳米颗粒分散于a-松油醇中形成导电液, 以聚酮树脂为绝缘溶液, 在聚酰亚胺塑料上喷射出电感线圈、静电马达等微细结构[8]。Sirringhaus等利用3D打印快速成形技术, 控制喷射聚一聚苯乙烯磺酸自组装成源、漏和栅极, 制成了全聚合物场效应三极管[9]。Biehl和Danzebrink等研究使用光固化树脂来打印微型透镜[10]。Ishii等将光固化环氧树脂直接打印在光学器件上, 形成光学透镜的球面[11]。

2.2复杂结构体制造

3D技术能够直观显示产品设计模型的三维外观和内部结构, 能够在线设计和在线显示, 使设计者能及时对产品的结构和设计思路进行修正, 降低生产风险。基于该方法的制造特点, 可以用3D打印机来制造复杂机械装配图 (图9) , 打印出的齿轮、轴承、杠杆、曲轴等零件都可以正常活动, 而空腔、沟槽等形态特征位置准确, 可以直接满足装配要求, 打印出的实体还可通过打磨、钻孔、内插、精饰电镀等方式进一步加工。同时所用材料不限于粉体、砂型等材料, 还可有弹性伸缩、复合、聚合等其他材料[12]。

2.3药物制剂

可以用于可控释放药物, 可实现多种材料复合成型;可实现微结构 (核-壳) 精细控制。如药物的缓控靶向释放;多次脉冲给药;一个制剂单位内实现组合用药等。制备条件温和, 对保证有机药物的活性具有重要的意义。可以在药剂学中开辟一类安全、方便、有效的新型快速给药技术和方法。目前已应用3D打印技术用于药物制剂的制备, 以模型药物进行口服制剂制备研究, 在材料筛选、剂型设计以及工艺优化等方面进行了研究。Katstra等采用3D打印工艺, 以乳糖作粉末, 用PVP和Tween20水溶液作粘结剂, 制备了缓释给药产品, 并从制造工艺方面进行了探索性研究[13]。

2.4医学组织工程

组织工程是应用工程学和生命科学原理生长出活的替代物, 用以修复、维持和改善人体组织和器官的功能。组织工程是结合了工程学以及自然科学为一体的综合性学科, 致力于发展生物材料以修复, 替代, 提高人体器官及其功能[14], 其三要素为:细胞、支架和生长信息。

2.4.1结构支架

结构支架是用于支撑组织成长为一个完整的组织的框架材料, 是组织工程三要素之一, 是目前3D打印技术研究的热点之一。3D打印骨骼成形首要解决的问题就是材料问题, 受材料的影响工艺会有所不同, 目前可供选择的材料范围较小。利用3D打印技术来成形金属钛支架材料, 用于整形外科移植手术, 其孔径大小可以控制调节, 各孔彼此互联, 以有效模拟多孔性骨骼的生物和机械性能。排异性较小, 它还能结合患者自身的细胞进行骨骼生长复制。

羟基磷灰石与生物体相容性较好, 常被利用于3D打印来成形支架材料, 可用于静脉血管移植用支架, 将其应用移植到老鼠身体血管中, 可成功供血四周组织[15]。Suwanprateeb等人通过3D打印技术制作羟磷灰石/双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯复合材料支架, 可将造骨细胞负载于这种支架材料表面, 得到正常生长的细胞形态[16]。2009年瑞士伯恩塞尔医院的C.Weinand利用3D打印技术成功复制出拇指骨, 并成功移植 (如图10) 。这使得外科医生能够利用病人骨头上自身的细胞复制一份相同骨头, 这在医学技术上获得了重大突破[17]。羟基磷灰石作为活性骨骼的材料, 自身不属于光固化材料和粘结性材料, 需加入光引发剂或粘结剂, 但这样可能会影响骨骼活性, 限制其临床应用。

2.4.2细胞载体

细胞生长专用的载体框架结构, 需要是与生命体相容、能够参与生命体代谢, 在一定时间内逐渐降解的专用材料, 体内不产生异物存留, 也无需考虑其寿命问题。它能创造一种生理微环境, 以利细胞的粘附、增殖和功能构建。Griffith等用3D打印技术, 采用PLGA粉末和盐的混合物为原料构建多孔细胞支架, 支架的孔径为45~150μm, 孔隙率为60%, 体外细胞培养试验和组织学试验发现肝细胞 (HCs) 成功地在该支架的外表面和孔内部大量黏附, 并生长良好[18]。

2.5细胞打印

细胞打印 (Cell Bioprinting) , 又叫3D生物打印机, 是一项“按需打印”活体器官, 包括血管和完整的器官的生物技术。该技术可克服传统组织工程的局限性, 即多种细胞和细胞外基质难以同时植入固体支架中;传统技术分辨率低, 难形成组织或器官内的血管。该技术所用打印机有2个打印头, 一个放置细胞, 被称为“生物墨”;另一个可打印“生物纸”其实质是水凝胶, 可用作细胞生长的载体。活体器官生物打印机使用来自患者自己身体的细胞, 所以不会产生排异反应。细胞打印技术正处于高速的时期。利用喷墨打印技术, 可形成了人的微脉管系统 (human microvasculature) , 证明了细胞打印技术构造血管化组织或器官的可行性[19]。还可打印出人微脉血管内皮细胞和纤维凝胶的混合体, 观测了细胞增殖和微脉管系统的形成[20]。3D打印技术已经赋予人体器官移植以新的内涵。美国马萨诸塞大学达特茅斯分院材料科学家保罗·卡尔弗特称, “该技术具有里程碑意义, 我们能够在一个喷墨打印机的表面上打印出各种类型的细胞, 而不会导致细胞死亡, 干细胞也是如此。成功地打印出细胞的三维结构, 甚至颜色亦从黑白发展成各种颜色。”

2.6化学芯片打印

王建、叶迎华等研究了光固化3D打印在制造化学芯片上的应用, 该技术以流体力学和快速成型技术为理论基础, 结合了光固化成型工艺和喷墨3D打印成型技术, 该技术把含能材料配制成紫外光固化油墨, 按照程序控制喷头的喷射, 在紫外光照射下快速固化成型[21]。Setti等运用3D打印技术将具有生物和电子功能的水基溶液制造出微型生物传感器[22]。

2.7快速制模

3D打印快速制模又可分为间接快速制模和直接快速制模。间接快速制模是指先用3D打印技术制作出原型件, 然后再翻制出模具。可经真空注型翻制出硅橡胶软模, 也可通过金属喷镀或电沉积处理加背衬得到模具;还可用3D打印技术制造出蜡质原型件, 得到熔蜡铸造的蜡模, 比如用3DP技术喷射粘结剂粘接陶瓷及金属粉末制得母模, 母模经烧结去除粘结剂后, 在高温下渗入低熔点金属, 得到可用于注射成形的金属模。直接快速制模是利用3D打印技术直接制造出实际需要的模具。使用粘接3D打印技术还可以实现直接快速制模, 美国Z Corporation公司开发出一种由铸造砂、石膏和添加剂组成的粉末材料, 这种粉末材料能成形出可直接浇铸低熔点金属的铸造模, 可应用于贵金属首饰行业。

3 3D打印成型材料

3 D打印成型材料种类十分广泛, 根据物质类型来分, 可以是陶瓷 (如氧化铝、氧化锆、硅酸锆、碳化硅) 、金属、塑料、石膏、淀粉、或复合材料等。粉末材料的物质成分和比例对3D打印成形的精度、强度、表面质量以及成形过程的可靠性有着重要的影响。粉末成分配方是一个多元系统, 除了存在配方材料成分各自对制件性能的主要影响外, 还存在各个因素之间交互效应的影响, 是一个多因素、多水平的影响问题。

3.1 金属材料

Michaels等采用3D打印直接用于金属液滴喷射成形, 成功制造出具有复杂内流道的叶片和随形冷却流道的注射模等零件。其主要原理是, 将金属熔融成液态, 以超声波振动熔腔, 使喷嘴处产生液滴, 并以程序控制通过电场作用喷射出金属液滴, 逐层堆积得到金属零件[23]。美国Micro Fab公司的Cox等人将低熔点的金属熔化后, 通过控制压电晶体的振动来喷射金属液滴, 打印制作出了具有细微结构的印刷电路板[24]。

3.2 陶瓷材料

由于陶瓷粉末自身的可塑性较差, 成型性能主要依赖于粘接剂。根据对陶瓷粉末粘接方式的不同, 可将其成型方式分为以下几类: (1) 固化成型。可采用过氧类引发剂 (如过硫酸胺) 和催化剂 (如四甲基乙二胺) , 使陶瓷粉末固化成形;也可采用能与水作用的粘接剂, 如石膏、聚合物、水玻璃等。 (2) 胶体成型。以胶体二氧化硅为主要成分作为粘接溶液, 使陶瓷粉末粘接成型。此成形方式中, 需要进行酸催化, 如在陶瓷粉术中加入少量柠檬酸, 以引发粘接剂的固化反应。

美国麻省理工大学的Cima等研究了粘接3D打印成形的材料, 粘结剂是胶体二氧化硅, 粉末基体材料是三氧化二铝, 得到的成形件经高温烧结后制得陶瓷零件, 弯曲强度高达12.3~18.7 MPa, 可以用来制造陶瓷模具, 用于低熔点合金的铸造成形[25]。Yoo等也研究了二氧化锆增强三氧化二铝复合粉末作为粘接3D打印成形的基体粉末材料, 材料成形后得到的零件, 经过烧结处理后可制得一种梯度陶瓷材料[26]。Sun等将Ti3Si C2陶瓷粉应用于粘接3D打印成形的基体材料, 并对其成形过程及成形后的固体微结构进行了表征分析, 这种成形零件通过冷静压和烧结处理后可得到致密度大于99%的陶瓷制品[27]。Windle等研究了二氧化钛水溶液悬浮液、PZT陶瓷水溶液、配制成陶瓷墨水, 经过喷头喷射, 溶剂挥发, 通过烧结等后处理方法, 得到相应的陶瓷零件[28]。

3.3 石膏

石膏粉末具有成型速度快、成型精度高、强度好、价格低廉等优点。3D打印成型过程中, 采用逐层粘接的方式, 选择一定量的聚乙烯醇和羟乙基纤维素作为粘接剂, 少量的硫酸钙作为速凝剂, 少量二氧化硅作为分散剂, 达到良好的打印和固化效果。也可以聚乙烯毗咯烷酮作为粘接剂和增流剂, 降低溶液与喷嘴之间的摩擦力, 提高溶液的其流动性, 以粘接更厚的粉层;以少量乙二醇或甘油作湿润剂控制干燥速度, 防止堵塞喷头;以硫酸钾作为促凝剂, 加速石膏的水化;此外添加一定增溶剂、增流剂和表面活性剂等, 以增加粘接剂的溶解, 提高喷头的使用寿命, 调节溶液表面张力[29]。

3.4 高分子材料

3.4.1 结构材料

聚乳酸-聚乙醇酸共聚物、聚L-乳酸和淀粉等高分子材料具有很好的生物相容性, 因此被用于组织工程支架材料, 它们也经常通过3D打印来成形。Griffith等通过喷射粘接剂溶液到聚乳酸-聚乙醇酸共聚物和聚L-乳酸粉末上, 层层粘接, 得到具有微孔结构的组织工程支架[30]。Lam等通过3D打印直接喷射淀粉基高分子材料, 逐层堆积成形, 得到淀粉基的组织工程支架[31]。

光固化喷射材料即光敏树脂由齐聚物、单体、引发剂和其它助剂组成。其中齐聚物约10%-20%, 单体约10%-30%, 引发剂约1%-5%, 其它助剂约0.2%-10%。其中, 齐聚物成分包括:丙烯酸酯类齐聚物、环氧类齐聚物;单体成分包括:双键类单体, 阳离子类单体;引发剂成分包括:阳离子型光引发剂, 自由基型光引发剂;其它助剂包括:活性稀释剂、填料、流平剂、阻聚剂、光稳定剂、防沉降剂、表面活性剂、染料等) 。

以色列OBJET公司的光固化3D打印设备使用的是高分子光敏树脂, 即Full Cure系列丙烯酸酯基光敏树脂, Full Cure模型材料和支持性材料被放置在完全密封的材料盒中中提供, 这些材料在环境方面安全, 无需皮肤接触。材料的装载与卸载类似于打印机墨盒的流程。完全凝固的模型从托盘上取下即可进行搬运和触摸, 无需事后处理, 容易清除凝胶体状支持材料, 因此没有坚硬的边角, 模型曲面容易吸附油漆, 因此可以制作外观逼真的模型, 模型材料也可以进行加工、钻孔、镀铬或者用作模具, 容易在不同材料之间转换。Tango系列类橡胶光敏树脂材料, 有柔软的黑色材料、坚硬橡胶状的灰色材料和极限拉伸率达218%的材料。

3.4.2 支撑材料

相变蜡支撑材料是利用混合蜡在不同温度时固、液两相之间转变的原理, 当液态混合蜡喷射至指定位置时, 温度降至凝固点之下, 混合蜡由液态转变为固态, 起到支撑作用。

光固化支撑材料也是一种可光固化的聚合物树脂, 目前以色列Objet公司的光敏3D打印技术多采用这种支撑。其原理就是用于支撑的树脂从喷头喷射出来后, 经紫外线照射固化, 从而起到支撑作用。其优点是收缩率低, 提高可制品精度。

3.5 淀粉基材料

用作3D打印的淀粉基材料主要成分为粘接剂、填充物、增强纤维以及成型添加剂等。其粘接剂采用水溶性粉末, 如水溶性聚合物、碳水化合物、糖、糖醇等。填充物可以粘接粉末、改善粉末的润湿性, 可选择低吸湿性与高粘接强度的材料, 不同颗粒直径的组合可以促进溶液渗透并保证合适的孔隙率。增强纤维用于提高制品强度, 易于被润湿, 常用增强纤维有:纤维素、石墨纤维等。卵磷脂液体可作为成形助剂。湿润剂可选择甘油, 也可用多元醇。适用的增流剂有异丙醇、水溶性聚合物等。Jacobs等报道以淀粉基材料为基料, 通过3D打印方式成型了外科心脏模型, 用于正式心脏手术前的模拟手术场合[32]。

4 3D打印制造的产业链

4.1 打印设备制造商

3D打印机是整个产业的基础, 随着产业的发展, 无论是个人用户使用的3D打印机还是制造业使用的工业3D打印机需求都会爆发。美国3D System公司是全球最大的3D打印机生产商, 而传统打印机巨头惠普也与Stratasys合作, 以Stratasys生产, 惠普贴牌的方式推出3D打印机。美国Z Cop公司、3D System、荷兰TNO、日本Riken Institute、以色列的Object Geometries公司以及德国BMT公司等都生产出自己研制的3D打印设备。

在中国市场目前尚未出现领军者, 国内3D打印机制造商仅有南京紫金立德、杭州铭展等极少数企业。南京紫金立德电子有限公司隶属于江苏紫金电子集团有限公司, 是一家中以合资企业, 主要从事桌面式三维快速成型机的生产、销售和提供相关服务, 现拥有年产2万台桌面式三维快速成型机的生产能力。

4.2 打印材料供应商

3D打印材料技术的发展直接决定了3D打印机能制造出多少类型东西, 以及打印出的产品能不能完全取代传统制造技术。更好的材料质量、匹配的打印方式将是材料制造商的追求目标。目前3D打印材料主要由打印服务商随机器进行专一供应, 随着技术的发展, 3D打印必然需要各种更高标准的材料, 为各类打印材料供应商提供巨大的市场空间。耗材的局限性是3D打印不得不面对的现实。耗材的缺乏, 也直接关系到3D打印的价格。一件飞机零部件, 打印这种样品的金属粉末耗材公斤就要卖4万元, 而如果采用传统的工艺去工厂开模打样, 几千元就可以做到。”

4.3 设计软件提供商

3D模型设计是3D打印的数据基础, 而模型设计工具的需求将是3D打印技术的推广的最大受益者。目前的3D建模软件使用复杂、价格昂贵, 普通用户无法承受。因此, 价廉物美、使用便捷的建模软件将会在未来的3D打印市场中占据重要的位置。

4.4 扫描设备提供商

3D数字扫描技术是一种基于人工智能领域计算机建模理论的高技术。该技术通过使用多台阵列照相机等光学传感器件模拟人眼或动物的复眼, 用电脑的三维重构算法模拟大脑, 将所摄制的图像数据重建为精确的三维模型, 包括物体的几何外形和表面色彩信息甚至材质信息。杭州先临三维科技是一家专业提供3D数字扫描技术综合解决方案的高科技企业。

4.5 打印服务提供商

个性化设计与生产是3D打印技术的最大特定, 因此个人消费是3D打印技术未来的最重要市场, 一些专业的3D打印服务商利用网络提供在线服务。美国3D打印服务商Shapeways借力社交网络使用户利用在线3D打印服务参与制造业。Shapeways的注册用户可将自己的产品设计创意上传到网站, 网站给出各种材料的价格, 用户就可以在线打印、展示, 并出售给其他用户。

5前景展望

5.1“中国制造”之机遇

目前国内的3D打印产业尚未完整形成, 与美国等发达国家差距较大。但是, 部分企业已经开始借助高校的研发力量进入该市场。为推动我国3D打印技术产业化、市场化进程, 中国3D打印技术产业联盟近期亦正式宣告成立。2012年10月由亚洲制造业协会组织召开的中国3D打印技术研讨会在北京国际饭店举行, 与会专家学者和企业家分别就“3D打印技术的现状与前景展望”、“3D打印技术与传统制造业结合”, “我国3D打印技术与国际差距”, “3D打印技术的技术障碍和应用”等议题展开深入研讨。

3D打印技术是一个朝阳产业, 是第三次工业革命的重要组成部分之一, 是传统制造技术与新材料的完美结合。当前, 中国的3D打印技术正处在初级发展阶段, 技术上距欧美等发达国家, 如美国3D公司, 以色列objet公司等国际巨头有相当的差距, 缺乏原创性、缺少具有自主知识产权的产品、成型材料的研发很薄弱;国人对3D打印技术的认知度还很低, 政府在3D打印技术的研发及产业化方面应该给予更多的政策支持和帮助。全球经济衰退之时就是新技术、新产业诞生之时, 我们要抢抓机遇, 促进3D打印技术在改造和提升传统制造业方面发挥引领作用。亚洲制造业协会目前正在规划亚洲先进制造业园区, 将把3D打印技术作为龙头产业来扶持, 并在近期加紧组建全国性的3D打印技术研发基地和产业示范基地。

5.2 4D打印制造技术

篇4：3D打印快速走向应用

三网融合加速彩电行业洗牌

近期，国务院印发了三网融合推广方案，加快在全国推进三网融合，推动广电网、电信网的双向进入，推动信息网络基础设施互联互通和资源共享。三网融合是指电信网、广播电视网、互联网三大网络业务范围趋于相同，这个概念最早在1998年出现，不过由于涉及广电、电信运行商等利益分配问题，三网融合一直难以推进。随着国家出台上述文件，三网融合破局在即，传统彩电终端企业将迎来剧烈的变革。

每百张电影票中55张为网售 三大电商争夺O2O超级入口

9月8日，百度公司创始人、董事长兼CEO李彦宏披露，中国每100张电影票当中有55张是从网上下单预订的，2%的餐馆订单也是网上下单，其渗透率均超过美国。

在“互联网+”的政策刺激下，O2O（线上到线下）正成为投资热门，各种外卖平台也成为阿里巴巴、腾讯和百度多家巨头争夺的新战场。

电力行业上半年业绩超预期

长期受煤价压抑的电力行业今年或将“翻身”。截至8月27日，A股35家电力上市公司已有24家披露中报业绩，24家电企上半年利润增速平均达30%，远超市场预期。分析人士指出，煤价下调1个百分点将增厚火电企业利润2.7个百分点。而年初至今，环渤海地区发热量5500大卡市场动力煤综合平均价格下降了27%。若照此测算，火电行业利润至少将增加五成。

上半年B2C家电网购规模达1361亿元

8月12日，工信部下属中国电子信息产业发展研究院在 “第五届中国家电网购高峰论坛”上发布了《2015上半年中国家电网购分析报告》。报告显示，2015年上半年，我国B2C家电网购市场（含移动终端）规模达到1361亿元，同比增长64%，高出全国网上零售平均增速25个百分点。

发改委扶持十大领域物流重大工程建设

近日，国家发改委发布《关于加快实施现代物流重大工程的通知》，要求多措并举推动现代物流发展，重点引领企业开展包括多式联运工程、物流园区工程、农产品物流工程等在内的10个领域项目建设。

最严《食品安全法》10月正式施行

据报道，号称史上最严的《食品安全法》即将在2015年10月正式施行。较之旧法，新《食品安全法》在处罚方面愈加严厉，提高了罚款额度，引入了行政拘留，并设立了行业终身禁入制。

今年以来医药行业并购重组金额超千亿元

2015年依然是医药行业并购重组的大年。据同花顺数据统计显示，截止到8月13日，A股生物医药行业总计发生了308件并购重组事项，涉及金额超千亿元。其中正在进行中的并购重组事项达167件，有12件并购重组事件失败，129件并购重组事件已经完成。

明星代言遭禁 保健食品行业迎来洗牌

近日，国家工商总局就广告法8个配套部门规章向社会公开征求意见。值得注意的是，在《食品广告发布暂行规定（修订稿）》（征求意见稿）中，着重对保健食品广告进行了明确规范，并详细列举了“不得利用广告代言人作推荐、证明”等17类被禁止使用的内容。

体育O2O崭露头角

在“互联网 +”浪潮推动下，各个行业都在深度融合互联网发展，沐浴在政策红利之中的体育产业，也在挖掘产业的巨大市场空间。目前体育类O2O市场已成为体育产业的一个新热点，大量创业者不断涌入。不过，当下体育O2O项目发展也存在诸多痛点，用户基础沉淀、场馆整合难题等，这些都亟待解决。

医疗信息化将成十三五重点突破领域

医药卫生十三五规划已编制完成，其中医疗信息化成为重点突破领域，远程医疗、大数据分析等都将是医疗信息化建设的重点内容。此外，医疗信息化也成为各地政府医药卫生的重点推进项目。据了解，上市公司的医疗信息化战略正在快速推进。

史上最严《广告法》实施 保健食品“最受伤”

“产品好到违反广告法。”这句话成了近期微博微信上最火的一句话。禁止为保健食品代言、加大对虚假广告的处罚力度……被称为“史上最严”的新《广告法》于今年9月1日起正式实施，记者调查发现，新《广告法》对食品、日化行业的影响不容小觑，尤其是保健食品企业“最为受伤”。业内专家表示，新《广告法》在让企业不能大肆忽悠消费者的同时，可倒逼企业在产品营销上转型。

新能源汽车产量爆发式增长

篇5：3d打印快速成型技术

字数：2572

来源：环球市场 2017年11期

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摘要：3D打印技术是制造业领域正在迅速发展的一项新技术，其核心思想为增材制造。它以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体。它无需模具，产生极少的废料，有效缩短了加工周期，在非批量化生产中具有明显的成本和效率优势。3D打印技术在铸造行业中的引入推动了传统铸造成形技术的发展和革新，并迅速改变着铸造行业的面貌。

关键词：3D打印技术；快速铸造成形；应用3D打印技术概述

随着科学与生产技术的不断革新与发展，快速成型技术，尤其是3D打印技术逐渐在制造业中已经占据非常重要的地位，成为不可或缺的一种成形制造方法。在不久的未来，以个性化、数字化、网络化、定制化为突出特点的3D打印制造技术将推动第三次工业革命。

3D打印，又称作增材制造技术，是根据前期设计的CAD三维模型，借助计算机软件控制，在打印设备上逐层增加材料堆积成所需制品造型的一种快速成形制造技术。其运作原理和传统打印机工作原理基本相同。传统打印机是只要轻点电脑屏幕上的“打印”按钮，一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副2D图像。而3D打印机首先将物品转化为一组3D数据，然后打印机开始逐层分切，针对分切的每一层构建，按层次打印。其最大的技术优点是能简化制造程序，缩短产品研制周期，降低开发成本和风险。相比传统的制造工艺，应用3D打印技术节省原材料，用料只有原来的1/3到1/2，制造速度快了3～4倍。3D打印的铸造应用

2.1 3D打印技术在精铸模样制作中的应用

3D打印技术首先被应用于铸造模样的制作，尤其是熔模精铸中的模样制作。SLS、FDM、SLA技术均可用于蜡模的成形，但是由于获得的蜡模强度较低，在后续处理工序中易于破损，并不适合于薄壁件的铸造生产。为解决模样强度不足的问题，人们将成形所用的蜡料替换为其它类型材料，这样制备出的模样可以进行一定程度的加工以改善其表面光洁度，提高铸件的表面质量；但是此后又暴露出了新的问题，如基于非蜡模样制备的型壳容易开裂、脱模后残余灰分高等。

在早期采用3D打印技术获得模样的尝试中，型壳开裂在使用非蜡基模料的情况下非常常见，其原因是在去除模样的过程中，模样因受热膨胀而导致了型壳的开裂。为解决这一问题，3Dsystem公司采用了被称为QuickCast的成形方案，通过在制备模样时采用六角形、四方形或三角形的非实体打印模式，将模样内部材料重量减小95%，形成为内部疏松的树脂模样，这种结构可以在较低的温度下就软化并向模样内部溃缩，避免对型壳造成过大的应力，因而可降低型壳的开裂风险。需要注意的是，由于模样内部结构较为疏松，在涂挂工艺之前有必要在模样表面浸蜡并进行表面修整，以便获得平整的型壳内腔，进而浇注出较高质量的铸件。ZCorp公司则采用一种胶质淀粉原料Zp14进行3D打印，所获得的制件经浸蜡后涂挂耐火材料，以制备型壳并最终浇注零件。

2.2 3D打印技术在精铸蜡模压型制作中的应用

受打印周期的限制，模样的直接3D打印一般适用于单件或数件铸件的铸造生产。为了适应于较大批量的铸件需求，有研究者开始将3D打印技术应用于蜡模压型的制作，而后在通过所制作的压型来批量压制蜡模，以提高铸件的生产效率。

压型的3D打印制备分为直接打印和间接获得两种方式。压型的直接获得意味着通过3D打印直接制备出压型，所制得的压型再用于压制一定批量的蜡模。直接金属激光烧结（DMLS）、激光净形制造（LENS）技术均被成功地应用于压型的3D打印[6，7]，以满足快速将中等或较大批量铸件快速推向市场的需求。一些情况下，人们通过3D打印首先获得母模，然后使用母模翻制压型，即间接获得用于压制蜡模的压型。室温固化硅橡胶制模、环氧树脂制模、喷涂金属制模等技术都被成功应用于压型的间接3D打印制造。以采用室温固化硅橡胶制模工艺的精密铸造为例，其工艺实施过程如图5所示，蜡模的制备需要通过如下步骤来完成：（a）建立铸件的CAD模型；（b）采用SLA方法制备光固化模样；（c）翻制RTV硅橡胶压型；（d）压制蜡模。所压制的蜡模经修整、组合后，即可进行涂挂制备型壳，完成后续的精铸流程。工艺适用性评估表明，当铸件需求量在数十个的量级时，这一工艺具有较佳的适用性。

2.3 3D打印技术在铸型制作中的应用

3D打印技术也被应用于陶瓷型壳的直接成形。1993年，位于美国加州的Soligen Technology公司在麻省理工学院发展的3DPAM技术基础上，搭建了直接型壳制作铸造系统（DSPC），直接制备出包含内部芯子的陶瓷型壳，减少了传统熔模精铸中蜡模压制组合、制壳脱蜡等繁琐工序。该DSPC系统通过多个喷头喷射硅溶胶的方式将刚玉粉末粘结起来，未被粘接的刚玉粉被移除，从而获得型壳，所制备的型壳在进行高温焙烧以建立足够的机械强度后，即可进行金属液的浇注。DSPC系统可以用于实现任意形状的零件生产，同时也可适用于包括铜、铝、不锈钢、工具钢、钴铬合金在内的多种不同金属材料的铸件获取，铸件的生产周期可由传统熔模精铸的数周缩减至2-3天，目前这一系统已经被用于制造铸件原型及小批量的全功能铸件生产。

3D打印技术也正在改变砂型铸造工艺流程现状。在传统的砂型铸造生产过程中，需要熟练的技术工人依据图纸或模样来制作砂型，造型、制芯等工序往往耗费大量人力和时间。通过引入3D打印技术，这種局面也正在得到改变———人们已经可以通过3D打印技术快速制备所需的砂型结构，从而缩短造型工艺周期，减少对熟练技术工人的依赖。结语

篇6：3d打印快速成型技术

摘 要：本文探讨运用任务驱动法进行教学，让学生更快、更牢地学会“零件快速成型――3D打印”，并以“槽轮机构拨盘快速成型”为例进行了论述分析。

关键词：3D打印 任务驱动法 零件3D打印方案

3D打印作为一门新开设的课程，如何让学生尽快掌握这门技术，并能够加以运用，这对教师的教学方法提出了较高的要求。为此，笔者结合以往教学经验，运用任务驱动法进行教学，以“槽轮机构拨盘快速成型”任务为例进行教学探讨。

一、槽轮机构拨盘快速成型任务设置

本课程是在学生已经学习了Solidworks、UG等三维立体造型软件的基础上，通过“任务驱动法”培养学生独立完成从测绘到建立三位数字模型，再到利用3D打印机打印出一个可以使用的零件的能力，使学生能够在今后走上工作岗位后解决类似问题。

1.任务的确定

教学中使用的槽轮机构教具，由于长时间使用，其拨盘上的圆柱销断裂，无法带动槽轮转动，需要更换新的拨盘零件。本任务就是制作槽轮机构拨盘零件。

2.任务的提出

学生在规定时间内用3D打印机打印出一个拨盘零件，并且安装到槽轮机构中，使槽轮机构的运转恢复正常。

3.研究任务，制订方案，创建零件模型

首先回顾零件快速成型法的加工过程，如图所示。然后将学生分成若干小组，各小组各自独立进行零件测绘、在电脑上利用solidworks创建零件的三维模型（数字模型）并根据任务要求制订零件3D打印方案，要根据零件的打印质量、打印速度以及材料的用量和支撑材料是否容易移除等因素，合理设置打印参数。要求既要速度快，又要保证零件质量，符合设计要求。

图 零件快速成型法的加工过程

二、任务实施

各组完成制订零件3D打印方案后，根据自己的方案，用3D打印机打印拨盘零件。

在打印零件过程中，要不断强调3D打印的注意事项，并利用多媒体演示一些由于不当做法造成的不良后果。如：UP打印软件仅支持STL和UP3格式的文件；在模型布局时，模型应尽量靠近打印平台中心区域，否则打印时模型边缘会翘曲；在打印时，应尽量使打印机远离气流，防止气流对打印质量造成影响；要先把模型撤下打印平台，再移除，否则会使整个平台弯曲；在喷嘴和打印平台温度较高时，要严禁用手直接触摸等等。

三、任务交流

在完成打印后，教师请每组派一位同学上前演示零件模型的创建过程以及制订3D打印方案参数的依据，展示本组的打印作品，并把它安装到槽轮机构中，进行工作演示。

在教学中，有的小组片面追求打印速度，减少打印时间，结果在参数设置上考虑不全面，虽然速度比较快，但是打出的拨盘强度较低。在安装槽轮机构后，拨盘零件一受力就会发生塑性变形，造成槽轮机构无法使用。

笔者借此机会进一步指出合理设置打印参数的重要性。在设置打印参数时要综合考虑各种因素，结合其他课程所学的知识，针对具体要求，寻找最佳打印参数。

四、任务评价

各组学生根据任务完成任务的情况，进行自评、小组评议；不同小组之间根据任务完成评价表进行互评。学生填写《任务完成评价表》。

《任务完成评价表》主要包括以下几项内容：能否设计合理方案；能否正确测绘零件并创建零件数字三维模型；作品是否外表平整光洁；能否完成零件替代，并达到使用要求；能否遵守安全操作规程；是否有团队协作精神；是否学习积极主动，不怕困难等个人项目和组间互评项目。

五、任务总结

教师根据各组完成任务的情况加以点评，指出各自的优缺点，强调应根据零件使用要求来确定打印质量、打印速度，要考虑材料的用量等因素，合理设置打印参数。

利用“任务驱动法”进行教学，可以使学生在学中做、做中学，趁热打铁，及时应用所学知识来解决实际问题，从而极大地提高学生学习兴趣。同时，当学生在动手过程中出现问题时，教师可以及时加以指导，使学生更加加深印象，防止今后出现类似问题。