3d打印与智能制造

第一篇：3d打印与智能制造

3D打印与快速制造实训工作站

当前，3D打印技术做为第三次工业革命的核心技术，在机械制造、建筑工程、文化创意等诸多产业领域得到广泛重视与应用。为满足这些产业对未来相关技术技能型人才的需求与储备，我们首先推出以跨学科、跨专业为特点的

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该实训工作站是在研究了多个专业的现有课程基础上，创新设计的综合性跨学科教学实训平台。平台内容包括硬件基础环境、软件支撑环境、教学平台管理系统等模块，以及教学资源库、精品课程示范体系、实训工作站专业管理队伍培训方案、企业实际工作流程仿真实训方案等功能。该实训工作站可以帮助技工类院校教师通过在教学实践中引入先进的设计制造技术，从而改革和创新“设计制造一体化人才”培养方案，创新开发新的精品课程，将企业岗位实训课程前置到学校中完成，从而达到提升学生的职业竞争力和就

业

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的

教

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。

(一)3D打印与快速制造实训工作站的用途

该实训工作站是在北京大学中国职业研究所的指导下，依据“从工作中来，到工作中去”的教学原则和ETPO智慧型实训教学模式，定向开发的企业仿真实训教学平台。ETPO智慧型实训教学模式由职业体验认知(Occupation)——岗位技能学习(Education)——仿真案例训练(Training)——真实项目开发(Project)——模拟企业实习(Occupation)五大流程组成，形成了一个完整的从职业认知开始，经过工学一体化训练，直至进入职场就业的实训教学循环系统，该系统可以很好的帮助学生缩小自身技能和企业岗有位效需性求之、

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。 。 该系统可以帮助教师在仿真模拟企业环境的过程中，完成工学一体化教学实践，从而增强课程的针对性、学校可以通过这一产教融合的教学实训平台，将企业岗位实训内容前置到学校中完成，为企业降低人才培养成本的同时，大大提高学生的核心职业能力与核心职业素养，从而达到提高就业率的办学目标。

(1理念

二、设计)硬，构

实

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。 硬件基础环境建设由实践体验区、教学互动区、仿真工作区、成果展示区组成，四大区域按照ETPO教学

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工

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流实践体验区

本区域由多种大型工业级3D打印机、3D扫描仪及相关设计分析软件组成。该区的功能是让学生通过参与工业级产品的实际生产过程，了解工业级3D打印设备的原理，构造，技术，及其在实际工作中所发挥的作用。从而

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业

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教学互动区

本区域由多点触摸互动教学系统组成。使学生通过对图像化元素的使用和数据库资源的调用，以及互动交流的方式，将自己的创意表达出来并与团队分享。该区域的功能在于通过丰富的真实案例示范教学，引导学生逐步提

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仿真工作区

本区域仿照机械制造类专业方向的企业真实工作流程设置工作岗位：工作站指导教师模拟项目经理、运用ETPO平台的项目和实习功能对学生进行指导，并对学生任务完成状况以企业标准进行正确性校验;学生模拟企业职员，完全按照企业的真实流程仿真操作，以此将学生顶岗实习的阶段前置到学校完成。经过这种仿真流程训练的学生，到企业工作后可以立刻进入工作状态。从而提升就业竞争力。

成果展示区

以地面及墙体整体设计为空间表达，按3D打印技术和应用领域分成多个展示小区，配备多媒体展示设备。该区域的功能在于把3D打印在工业各领域中的应用以实物或多媒体的方式展示给学生，以扩大学生对技术应用的知识面和产业视野。同时也展示学生自己动手设计并打印的优秀3D作品，以提高教学的趣味性和互动性，同

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上述4个区域串联完成职业技能的教学内容，同时，也充分应用智慧型实训教学模式和ETPO软件平台将理论学习(Education)的教学阶段，案例教学(Training)的教学阶段，参与实训项目(Occupation)的教学阶段，以及体验企业岗位实习(Occupation)的教学阶段有机结合在一起。

2、软

件

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撑

环

境

建

设

本工作站包含全套行业最流行的3D打印设计软件工具系统，其中包括40套欧特克公司的3D打印设计工具，以及惊蛰公司依据ETPO教学理论自主研发的配套的行业定制化教学软件工具包、3D模型处理软件，3D打印机操作软件等系列软件系统，可以充分满足教学实践的要求，保证实训工作站正常运转。

3、教学平台管理系统

提供专门开发的ETPO智慧型实训教学管理系统，是依据OETP智慧型教学模式开发的实训工作站软件平台管理系统。该系统支持OETP教学模式所包含的的职业体验认知(Occupation)——岗位技能学习(Education)——工作案例训练(Training)——真实项目开发(Project)——仿真岗位实习(Occupation)5个功能模块在实训工作站中的运转。提供从职业体验认知开始，经过实训教学训练，达到进入职场

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ETPO

4、

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智慧型实训教学管理系统

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为实训工作站专门开发的教学资源库，提供包含6门课程的教学示范课程包(大纲、教材，讲义，教学案例，习题);10个企业实际项目案例库;1000道针对教学知识点和专业技能点的评测题库。该教学资源库可以支持教师完成实训工作站中各精品课程的教学。同时该教学资源库也提供了接口，可以允许教师在教学实践过程中不断添加自主创新课程、以丰富教学资源并共享给其他教师使用。

5、实训

工

作

站

专

业

师

资

队

伍

培

养

为保证实训工作站的正常运行，我中心提供完整的实训工作站管理人员培训方案，包括系列培训课程：3D打印工作站管理规章制度培训，3D打印设备及材料运营维护培训，工作站岗位设置与分工培训，OETP智慧型实训教学系统使用培训，工作站区域功能使用与综合利用培训，精品实验课程教学示范培训等。

第二篇：3D打印——数字化制造趋势

0 前言：

“3D打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速成型技术”，也称为“增材制造技术”。这种技术是依据物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式，制成实物模型，甚至直接制造零件或模具，从而缩短产品研发周期、并缩减生产成本。3D打印是一片一片地打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。说得简单点，就是由点堆积成面，再由面堆积成实体。

3D打印的概念早在几十年前就已提出。上世纪70年代，随着3D辅助设计的兴起，设计师能在电脑软件中看到虚拟的三维物体，但要将这些物体用粘土、木头或是金属做成模型却非常不易，可以用费时费力费钱来形容。3D打印的出现，使平面变成立体的过程一下简单了很多，设计师的任何改动都可在几个小时后或一夜之间重新打印出来，而不用花上几周时间等着工厂把新模型制造出来，这样一来可以大大降低制作成本，节省产品开发成本。

1 国外3D打印发展现状

3D打印被用作《经济学人》杂志封面，主题为《看制造业新技术如何改变世界》，详细介绍了3D打印的历史和发展，可见人们对于3D打印成为一项可以改变世界的影响力日益关注。2010年8月11日，美国总统奥巴马签署了《美国制造业促进法案》，力图以此刺激本国出口并创造更多就业机会。奥巴马表示，制造业是美国经济复苏的重要动力，因此降低制造业成本、促进其就业是该法案的宗旨。而3D打印就成了其首选。2011年6月，美国总统奥巴马宣布一项新政策，并向3D打印产业支出5亿美元以提升美国在制造业上的领先地位。2012年7月17日，美国《外交政策》杂志网站发表题为《制造业的未来在美国而不在中国》，称“技术进步将使中国的制造业像过去20年里美国制造业那样迅速衰落”。

纽约另一家利用3D技术生产消费品的公司Quirky拥有20万的注册用户，他们在线搜集用户的创意，产品设计图纸，用3D打印机以最快的速度成型，再上传讨论，最终确定方案后批量生产。届时在线上和线下都会有销售，他们最成功的产品是一排可折叠的接线板，设计者常从一个创意就获得不少的收入，有的用户一年能赚几万美元。

而美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型，为演员量身定制可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具，在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中都有应用。

日本一家公司甚至推出了面向个人的“Baby复原服务”：只需提供婴儿在母亲肚子里的X光照片，他们便可以复原成三维图像后，打印出一个“肚子里的婴儿”模型作为纪念。

3D打印还能实现一些传统制造方式难以实现的复杂结构。2011年巴黎春夏时装展上，荷兰时尚设计师Iris van Herpen发布了他直接用3D打印机制作的立体服装，这些超太空感的服装由锦纶打印而成。

2 国内3D打印发展现状

从“天津2012夏季达沃斯论坛”到刚刚闭幕的“浙商新动力”论坛，都不约而同地提到了“3D打印”技术。被英国《经济学人》扣上“工业革命”帽子的3D打印也因此备受关注。日前，证券时报记者通过实地采访发现，3D打印技术在国内广泛应用尚需时日。

位居杭州下沙工业区的杭州先临三维科技股份有限公司号称是国内综合实力最强的3D打印公司，可以向客户提供快速三维扫描、快速制造、快速模具、三维测绘等服务。目前，先临三维拥有十几个型号的3D打印机，掌握六种生产工艺。不过，先临三维的现有设备主要来自欧美等国制造。一台从德国EOS公司引进的设备售价近400万元人民币，它是基于高性能材料(塑料与金属)的高端3D打印机。事实上，在经过近20年的研发，国内的3D打印设备也在不断取得突破，华中科技大学史玉升教授的研究团队开发的1.2米×1.2米的“立体打印机”，是目前世界上最大成形空间的快速制造装备，远远超过国外同类装备水平，并因此获得2011年国家技术发明二等奖。

“3D打印达到了人们对其期望值的顶峰。”从事3D打印机代理生意的徐鹏认为。事实上，大众对3D打印的了解仍然十分粗浅。

通过上述比较枯燥的技术解读可以得出3D打印相比传统制造的三个优势：第一，产品制造速度快，一次性完成而非分步优化;第二，制造出的产品形状想象空间更大，可以用软件做出传统制造不方便完成的形状;第三，产品修改成本小，只需要在软件中修改部分参数就可以快速制出相对应的新版本产品。但和传统制造方法相比，3D打印因客观条件的制约也存在诸多问题，比如可打印材质范围小、打印的精度低、用于打印的耗材费用较高等。 虽然3D打印的概念开始逐渐为人所知，但就目前的实际生产成果看，仍属于自90年代就开始普及的快速成型技术，而快速成型技术早已被涉及到产品原型设计制造的企业或高校所使用。快速成型机器在国内也并不是十分新鲜的玩意，除了引进国外的机型，国内一些高校也有自己研发的机子在国内外售卖。在我国，深圳、东莞、浙江也有众多企业涉足快速成型。

当新闻开始频频出现3D打印机能够打印飞机、汽车、鲜肉、鞋子和衣服时，大家仿佛觉得这个远在天边的神器如果能够进入自己的家门，就如同自家拥有了万能工厂。以该形象露面的3D打印机代替了现实中只能生产模具的快速成型机器进入了大众心中。但被忽略的事实是，这样的事例仍只是实验性项目，有人甚至将其称为“行为艺术”。

3D打印机目前的实际使用仍属于快速成型范畴，即为企业在生产正式的产品前提供产品原型的制造，业内也将这类原型称作手板。据统计，3D打印机生产的产品中80%依旧是产品原型，仅有20%是最终产品。

使用3D打印机制作模型的优点一方面是速度快，另一方面是可制作更灵活的形状。国外知名3D打印机Stratasys系列的国内代理商徐鹏介绍，一汽、上汽、北汽和西门子都是其客户。但该类3D打印机的价格从10万元到500万元之间，高昂的机器价格和材料费让购买者更多集中于大型企业和高校。

在模型生产领域，3D打印机相比传统制造仅占很小部分。其中可打印的原材料稀少是一个严重问题。目前可利用的原材料包括光敏树脂、尼龙、石膏和金属粉末等。不同种类的3D打印机可使用的原材料不同。对于价格稍便宜的3D打印机，可打印塑料模型，但坚硬度过低，精准度不高。更多企业想要金属类模型，但这种类型的打印机价格最低也需500万元。

虽然3D打印机技术近年来已取得不小的进步，比如材料增多、打印机和原材料价格逐渐下降，但从目前看，依旧是一项年轻的技术，在没有变得更加成熟和廉价前，并不会被企业大规模采用。3D打印技术咨询师泰瑞·沃尔斯(Terry Wohlers)预计3D打印市场将在今年达到21.4亿美元，远超去年的17.1亿美元。不过，这一数字仍然仅占全球制造市场0.02%。

伴随3D打印概念的兴起，从事快速成型和3D打印业务的本土公司受到了前所未有的关注。部分企业除了代理售卖国外的3D打印机，另一部分也在提供3D打印服务。铭展科技创始人金涛在2010年从游戏模型定制转向3D打印业务，通过购买国外机器以及和国内院校合作，为工业设计、产品设计、建筑行业等提供3D打印服务，但一年的销售收入也只能达到百万元，同地一家更大规模的3D打印公司也仅有千万元规模。金涛介绍，国内纯做3D打印业务的公司不超过十家。更多公司仍集中于快速成型业务。

对于大众而言，很多人并不能分清3D打印、快速成型和传统制造之间的区别。一些国内和快速成型、激光制造有关的公司受3D打印概念的追捧，8月和9月的股价都开始大幅上扬，如光韵达的公司股票就连续两日涨停。为此，公司发出澄清公告称，自己公司的激光技术属于“减成法”工艺，不同于3D打印技术的“加成法”工艺，二者的工艺原理不一样，公司最近一年不会开展3D打印技术方面的产品和服务。近日，有关3D打印概念开始呈现回归理性趋势，大部分公司股票回落。

3 原材料——3D打印的瓶颈

几乎每一项新技术应用，都会经历很长的市场培育期。3D打印技术虽然已有近20年的发展历程，但仍存在缺陷。

耗材的局限性是3D打印不得不面对的现实。目前，3D打印的耗材非常有限，现有的市场上的耗材多为石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。如果真要“打印”房屋或汽车，光靠这些材料是远远不够的。比如最重要的金属构件，这恰恰是3D打印的软肋。

耗材的缺乏，也直接关系到3D打印的价格。黄智拿着一件3D打印品对证券时报记者说，“这是一件飞机零部件，打印这种样品的金属粉末耗材一斤就要卖4万元，所以3D打印样品至少要卖2万元。但是，如果采用传统的工艺去工厂开模打样，几千元就可以做到。”

直接面向市场的先临三维对耗材难题感受最深。因为价格的问题，他们很多客户往往望而止步，除非在需求紧急的情况下。否则，客户们还是通过传统的方式。

成型精度和质量问题，也在困扰先临三维。他们称，由于3D打印工艺发展还不完善，特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟，目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用，不能作为功能性部件，只能做原型使用。

以Stratasys公司3D打印车为例，车子固然能“打印”出来了，但是否能在路上顺利跑起来?使用寿命又有多长?从现有的技术来看，恐怕有点够呛：由于采用层层叠加的增材制造工艺，层和层之间的粘结再紧密，也无法和传统模具整体浇铸而成的零件相媲美，这意味着在一定外力条件下，“打印”的部件很可能会散架。

2004年成立至今，先临三维年复合增长率在100%以上。“今年，先临三维的营业收入应该会在7000万元左右。”但是，过去的高速增长主要源自基数低，而且这7000万元的收入，还包括前期的三维扫描。

4 数字化制造趋势

个人3D打印机是3D打印技术普及的助推力量。以美国Makerbot公司推出的1299美元至2700美元的3D打印机为代表，相比几万甚至几百万美元工业级3D打印机，个人3D打印机亲民的价格让更多普通爱好者有机会亲自动手做一些小玩意。自2009年公司成立，Makerbot卖出的3D打印机数已达到13000台。当然，这台设备也仅能做些玩偶模型或者浴帘环等结构简单的小东西。对于更多人而言，购买的动机也仅是试着用一用。但创作的乐趣在于激发创造力。

“我们并不是要用3D打印机打印所有的东西，数字制造时代的意义是我们可以在大规模生产和个性化生产之间进行选择。”《连线》杂志点出了3D打印机的实质。传统制造中，越复杂的产品如果需要改动的地方越多，意味着越高的成本。但在数字化制造中，这一切在改变。制作个性化的产品并不会花费更多额外的成本，让产品更多样、复杂和灵活变得简单，因为只需要改动模型参数，另一个想要的产品就会出现。

由此看来，3D打印技术某种程度上已被过度神化了。正如凯文·凯利在《科技想要什么》一书中所指出的：“新技术的首版几乎总是仅仅略微强于它想要取代的旧技术，对于新技术的将带给使用者的麻烦和未知，仅有少数热情的先驱倾向于做第一个吃螃蟹的人。” 凯文·凯利同时指出，随着创新技术的改进，新技术的益处和先进程度将被前期用户挑选出来展示给大家，同时不确定性减小，技术得以传播。“但这样的推广既不是立刻发生的，也不稳定。”

4 总结

3D打印技术的确可以改变产品的开发、生产，但赋予3D打印“第三次工业革命”有点言过其实。单件小批量、个性化、及网络社区化生产模式，决定了3D打印技术与传统的铸造建模技术，是一种相辅相成的关系。

日益受到热捧的3D打印机或许仍将享受一段时间的风光，但究竟其能否及何时真正改变我们的世界，仍是未知数。

第三篇：3D打印技术制造金刚石工具的可行性研究

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，经过20年的发展，3D打印技术已经取得极大的进步，并开始广泛应用在各个领域。3D打印的特点是即使是很复杂的东西都可以神奇般的制造出来，只要使用与模型相同的材质，就能打印出和模型几乎完全一样的东西，所以它是一种实实在在重要的制造技术。其他的制造技术即使经过了数十年的努力也不过还是在集合复杂度上略有进展——而3D打印技术却可以轻而易举的解决这个问题。金刚石工具作为现今最为有效的硬脆材料加工工具，被广泛用于民用建筑与土木工程、汽车工业、交通工业、地勘与国防工业等领域和其它现代高新技术领域，而且还逐渐开始应用于宝石、医疗器械和复合非金属硬脆材料等众多新领域，社会对金刚石工具的需求量正在逐年大幅增加[1]。因此，3D打印技术制造金刚石成为了一个新的研究方向。本文对3D打印技术制造金刚石工具的可行性进行了研究，以期为这方面的研究提供一些参考。

1.3D打印

3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种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的技术。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正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。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、强制以及其他领域都有所应用[2]。

3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。

3D打印技术本身并不复杂，关键是使用的耗材。3D耗材的扩展，决定了3D打印机的能力边界。然而就目前而言，3D打印的耗材并不广泛，主要有ABS塑料、PC工程塑料，以及金属粉末、木材、蜡、石膏粉等[3]。虽然3D打印机可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印， 但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外，3D打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持我们在日常生活中所接触到的各种各样的材料。目前，研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展，如掌握核心3D打印机技术的Objet公司，目前已经研究出可以使用的14种基本材料，并在此基础上混搭出107种材料。而两种或以上材料的混搭使用，使上色也成为现实。可以预见的是随着耗材的不断拓展，3D打印的应用会越来越广泛。

2.金刚石工具

金刚石工具是指用结合剂把金刚石(一般指人造金刚石)固结成一定形状、结构、尺寸，并用于加工的工具产品。广义地，金刚石研磨膏、滚压锯片、冷镶金刚石拉丝模、冷镶金刚石刀具、钎焊金刚石复合片刀具等，也都属于金刚石工具。

按照结合剂的不同，金刚石工具可分为以下几类：金属结合剂金刚石工具、电镀结合剂金刚石工具、树脂结合剂金刚石工具、陶瓷结合剂金刚石工具等[4]。金属结合剂工艺分为烧结、电镀和钎焊等几类。 1.金属结合剂金刚石工具

金属结合剂金刚石工具是以金刚石为切磨材料，以金属粉末为结合剂，利用粉末冶金的方法，经过压制成型、烧结以及必要的加工而成的一类制品。 2.电镀金属结合剂金刚石工具。

电镀金属结合剂金刚石工具是通过电镀的方法，经过金属电沉积过程，将一层至数层金刚石牢固地镶在金属基体上的一种制品。 3.树脂结合剂金刚石工具 树脂结合剂金刚石工具是以树脂粉为粘结材料，并加入填充材料，经过热压、硬化及机加工等工艺制成的、具有一定形状的金刚石磨削加工工具。 4.陶瓷结合剂金刚石工具

陶瓷结合剂金刚石工具是利用磨料(金刚石、碳化硅等)、玻料(硼酸、氧化锌、石英、云母等)、非玻料(粘土、A1：0，等)、着色剂(红色加Fe：0。、绿色加Cr20。等)、临时粘结剂(糊精、水玻璃、液体树脂等)混合物，经过成型、烧结、修整、修锐等制造工艺形成的一种金刚石磨削加工工具。

金刚石具有坚硬性，故制成的工具特别适合加工硬脆材料尤其非金属材料，如石材、墙地砖、玻璃、陶瓷、混凝土、耐火材料、磁性材料、半导体、宝石等;也可以用于加工有色金属、合金、木材，如铜、铝、硬质合金、淬火钢、铸铁、复合耐磨木板等。目前金刚石工具已广泛应用以建筑、建材、石油、地质、冶金、机械、电子、陶瓷、木材、汽车等工业。

3.3D打印技术制造金刚石工具的优缺点

利用3D打印技术制造金刚石工具在技术上已经能够实现，不同的金刚石工具可以运用不同的3D打印技术制造。本文以制造孕镶金刚石钻头为例，制造的整体过程如下：

1.三维设计

先通过计算机上的建模软件建立所需的金刚石钻头的模型，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。

2.切片处理

打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的合金材料将这些截面逐层地打印出来形成胎体，逐层打印时合理的加入金刚石颗粒。

3.激光烧结

为了能够使各层形成一个牢固的整体，在各层截面可以采用直接金属激光烧结的方式，从而制造出一个实体。

与传统的金刚石工具制造方法相比，3D打印技术制造金刚石工具有着极大的优点，也有着致命的缺点。

优点： 1. 制造复杂结构的金刚石工具不额外增加成本; 2. 制造金刚石工具时可以一步到位，不需多道工序; 3. 可以按需打印，零时间交付;

4. 一台3D打印机可以制造多种形状的产品; 5. 降低了对工人技能的要求。 缺点：

1. 成本高昂。3D打印所需的材料价格较高，3D打印机也较昂贵，致使成本高昂。

2. 质量达不到要求。由于3D打印制造的金刚石工具并非整体成型的，所以金刚石工具的力学物理性质达不到要求，使用时损坏率极高。 3. 难以量产。3D打印制造金刚石工具只能一个或几个同时制造，难以大批量生产。

4. 精度较低。很多金刚石工具对精度的要求很高，而现今常用的3D打印技术精度只能达到0.1毫米，难以达到要求。

因为以上的几个缺点，所以以现在的3D打印技术只能造出少量可看不可用的金刚石工具。

4.结论

3D打印技术制造金刚石工具是难以应用于大量生产，而且受材料的限制，可以生产的产品很少，即使生产出来的产品，质量也难以保证。但随着3D打印技术的进步，3D打印技术制造金刚石工具终将实现。尽管如此，3D打印技术制造金刚石工具也更适合一些小规模制造，尤其是高端的定制化产品，而非大批量的生产中。

参考文献

[1] 金刚石工具.泉州众志金刚石工具有限公司 [引用日期2013-06-3]. [2] 全球首款3D打印金属手枪问世 成功发射50枚子弹.新华网 .2013-11-9 [引用日期2013-11-9]. [3] 蔡雯. 3D打印全靠有米下锅. 科学24小时，2013, 7. [4] 张绍和.金刚石与金刚石工具.长沙：南大学出版社，2005.

第四篇：3D打印技术的发展与前景分析

国内外3D打印技术的发展现状

一、“3D打印”技术

(一)基本原理。“3D打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速原型制造 ”(Rapid Prototyping & Manufacturing)，是80年代末90年代初在美国开发兴起的一项高新制造技术。【1】“3D打印”技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的，采用材料累加的新成型原理，直接由CAD 数据打印制成三维实体模型。快速成型系统就像是一台“立体打印机”，不需要传统的刀具、机床、夹具，便可快速而精密地制造出任意复杂形状的新产品样件、模具或模型。

【2】3D打印机原理很简单，每一层的打印过程分为两步，先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散，然后再喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被打印成型。完成后，要处理掉物品周围沾满的粉末，这是可以循环利用的，再涂上增强硬度的胶水。

“3D打印机”与传统打印机最大的区别在于耗材不同——后者使用墨粉，前者使用的则是一些可以发生固化反应的材料，如树脂、塑料、陶瓷、石膏、金属等等。例如：助听器生产部门利用3D打印机扫描患者的耳朵轮廓后复制出合适的助听器。【3】汽车定制公司利用3D打印机为汽车爱好者提供专门的汽车部件。消费电子产品厂商用3D打印机来完成对产品功能的设计，以避免在大规模生产后修改设计。医生用3D打印机来制造实习模型。博物馆用3D打印机复制真品，以避免参观者损毁真品，等等。

(二)发展前景及意义

【4】工业化最大的成就是通过机械化实现了规模化大生产。而我们今天的“3D打印”技术则将规模化大生产可能演变为若干个体，打破集约化生产的传统模式。只要一台3D打印机，我们就可以在家里生产任何我们需要的东西，而且可以不断变化款式、样式。如今，新的生产方式已经发生了重大改变，传统的生产制造业将面临一次重新“洗牌”。【5】随着各种打印材料(即制造原料)的研制成功，“3D打印”技术已经可以用于生产像珠宝、玩具、工具、厨房用品、衣服之类的东西，甚至可以直接打印人体骨骼、假肢、鲜肉，进行牙齿正畸和数字化种牙，有的还打印出了汽车、飞机零部件。未来我们的模具制造行业、机床行业、玩具行业、轻工产品行业或许都可能被淘汰出局，而取代他们的就是3D打印机。当然，这需要一个过程，10年或者20年，主要是人们适应和接受新事物的过程，也有产业自身完善成长的过程。

二、国内外“3D打印”技术及产业发展应用情况

(一)国内外产业发展情况。“3D打印”技术的历史由来已久。1986年，美国3D System公司推出了第一款工业化的“3D打印”设备，1990年开始销售，短短几年中，形成了巨大的市场，1994年底全球已达900台，到2008年年装机总数就已经达到6000台左右，以指数曲线在上升。【6】3D打印设备应用的方式有两种：一种是大企业为自己的产品开发服务，如美国三大汽车公司、麦道、IBM、Apple、丰田等都在应用;另一种方式为大学、研究所甚至

六、七个人组织的服务机构以一台或数台成型机为中心，开展对中小企业的服务。目前，全球有两家3D打印机制造巨头，分别为Stratasys和3D System，均在美国纳斯达克上市，2011年营业收入分别为1.7亿美元和2.9亿美元。2011年全球3D打印市场规模17.1亿美元。不过，这一数字仅占全球制造市场的0.02%。

【7】我国从1994年开始研究“3D打印”，北京隆源公司于1995年成功研发了一台AFS激光快速成型机，随后华中科技大学也研制出了SLS快速成型机。目前国内依托高校成果，对“3D打印”设备进行产业化运作的公司实体主要有：北京殷华(依托于清华大学)、陕西恒通智能机器(依托西安交通大学)、湖北滨湖机电(依托华中科技大学)。这些公司都已实现了一定程度的产业化，部分公司生产的便携式桌面3D打印机的价格已具备国际竞争力，成功进入欧美市场。另外，一些中小企业成为国外“3D打印”设备的代理商，经销全套打印设备、成型软件和特种材料。【8】还有一些中小企业购买了国内外各类“3D打印”设备，专门为相关企业的研发、生产提供服务。其中，广东省工业设计中心、杭州先临快速成型技术有限公司等企业，设立了“3D打印”服务中心，发挥科技人才密集的优势，向国内外客户提供服务，取得了良好的经济效益。

目前,国内的“3D打印”主要集中在家电及电子消费品、建筑、教育、模具检测、医疗及牙科正畸、文化创意及文物修复、汽车及其他交通工具、航空航天等领域。据业内人士估计,3D打印机在国内企业级装机量在400台左右,2010年以来年增速均在70%左右,市场规模超过1亿元。

三、制约我国”3D打印”技术及产业发展应用遇到的瓶颈和问题

“3D打印”技术虽然已有近20年的发展历程，但产业发展仍存在很多困难。

一是认识不足。虽然3D打印机的发展已有数十年，但是对大多数普通人来说，目前“3D打印”技术还是一个新生事物，很多企业甚至从没听说过还有这种具有“神秘功能”的机器。

二是价格不菲。目前，“3D打印”的耗材非常有限，主要是石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等，消费类的“3D打印”主要应用的材料为ABS和POA的塑料，不能完全满足工业领域的需求。【9】工业应用的“3D打印”耗材，特别是金属粉末类耗材，价格非常昂贵，这是制约国内企业使用“3D打印”技术的原因之一。比如一件飞机零部件，打印这种样品的金属粉末耗材一斤卖价4万元，3D打印样品至少要卖2万元，而如果采用传统的工艺去工厂开模打样，仅需几千元。【10】目前的3D打印机除了用来满足个人设计师和普通爱好者的个人3D打印机之外，其他的工业用3D打印机均价格不菲，每套大概需要十万美元左右，精度高的甚至达到120万美元。

三是工艺尚不完善。【11】由于“3D打印”工艺发展还不完善，特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟，目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用，不能作为功能性部件，只能做原型使用。

四、加快我国“3D打印”技术及产业发展应用的对策

【12】发展“3D打印”产业，可以提升我国工业领域的产品开发水平，同时有助于攻克技术难关，并且容易形成新的经济增长点，促进就业。

参考文献：

[1]第三次工业革命[J].经济学人(英)，2012-4-21. [2]王雪莹.3D打印技术与产业发展的前景分析[A].中国高新技术企业，2012. [3]王红霖.3D打印技术制造业发展新趋势.新兴产业，2012. [4]同晓荣，盛仲飙.数据转换算法在喷绘机打印中的应用[J].价值工程，2011(33). [5]盛仲飙，同晓荣.BP神经网络在曲线拟合中的应用[J].科学技术与工程，2011(28). [6]任晓刚.数字签名在医院电子病历中的应用研究[J].信息技术，2013(01). [7]任晓刚，孔庆梅.后全运会时期高校体育场馆运营模式的探索研究[J].辽宁行政学院学报，2013(04). [8]付宏，任晓刚.微博传播对社会舆论扩散的影响[J].新闻战线，2013(04). [9]范新龙，张华.基于AJAX技术的监考系统的研究与实现[J].计算机应用与软件，2011(09). [10]张华，刘晓婷，贺耀祖，赵婉霞.实现精确打印方法探讨[J].价值工程，2011(36). [11]李金凤，王象刚.大学生打工利弊谈[J].科技信息(科学教研)，2007(11). [12]吕国栋，孟令文.混凝土防腐蚀技术在桥涵工程上的应用[J].中国西部科技(学术)，2007(07).

第五篇：智慧树2018 3D打印技术与应用

1 【单选题】(1分) 3D打印最早出现的是以下哪一种技术(C)

A. SLA B. FDM C. LOM D. 3DP 正确

2 【单选题】(1分) 使用SLS 3D打印原型件后过程将液态金属物质浸入多孔的SLS坯体的孔隙内的工艺是( A)

A. 浸渍

B. 热等静压烧结

C. 熔浸

D. 高温烧结 正确 3 【单选题】(1分) 最早的3D打印技术出现在什么时候( B )

A. 十九世纪初

B. 二十世纪初

C. 二十世纪末

D. 二十世纪八十年代 正确

4 【单选题】(1分) 各种各样的3D打印机中，精度最高、效率最高、售价也相对最高的是(D)

A. 个人级3D打印机

B. 专业级3D打印机

C. 桌面级3D打印机

D. 工业级3D打印机 正确 5 【单选题】(1分) 以下不是3D打印技术需要解决的问题是( B )

A. 3D 打印的耗材

B. 增加产品应用领域

C. 3D 打印机的操作技能

D. 知识产权的保护 1 【单选题】(1分) LOM技术最早是用于什么领域(B )

A. 医学影像

B. 立体地图

C. 建筑

D. 航空航天 正确

2 【单选题】(1分) SLA技术使用的原材料是(A) A. 光敏树脂

B. 粉末材料

C. 高分子材料

D. 金属材料 正确

3 【单选题】(1分) FDM技术的成型原理是(B )

A. 叠层实体制造

B. 熔融挤出成型

C. 立体光固化成型

D. 选择性激光烧结 正确

4 【单选题】(1分) 3DP技术使用的原材料是( D)

A. 光敏树脂

B. 金属材料 C. 高分子材料

D. 粉末材料 正确

5 【单选题】(1分) SLS技术最重要的是使用领域是( C)

A. 高分子材料成型

B. 树脂材料成型

C. 金属材料成型

D. 薄片材料成型 1 【单选题】(1分) 3D打印模型是是什么格式(

B)

A. RAD B. STL C. LED D. SAL 2 【单选题】(1分) 单击新建图标后，如何开启新的零件文件( A ) A. 选择一个零件模板

B. 选择一个装配体模板

C. 选择一个工程图模板 3 【单选题】(1分) 选择所需的草图基准面后，如何打开草图(A )

A. 在草图工具栏上单击草图图标

B. 在草图工具栏上双击草图图标 4 【单选题】(1分) 零件的第一个特征是什么特征( C )

A. 旋转特征

B. 拉伸特征

C. 基体特征 5 【单选题】(1分) 如何改变草图尺寸数值( A )

A. 双击尺寸，在修改对话框中输入新数值

B. 删除后重新绘制 6 【多选题】(1分) 那种关系不能添加到草图的几何关系中( ABC )

A. 垂直

B. 共线

C. 水平 1 【单选题】(1分) 以下是SLA技术特有的后处理技术是( D )

A. 取出成型件

B. 去除支撑

C. 后固化成型件

D. 排出未固化的光敏树脂 2 【单选题】(1分) FDM 3D打印技术成型件的后处理过程中最关键的步骤是(C )

A. 涂覆成型件

B. 打磨成型件

C. 去除支撑部分

D. 取出成型件 3 【单选题】(1分) 3DP 打印技术的后处理步骤的第一步是(C )

A. 固化 B. 静置

C. 除粉

D. 涂覆 4 【单选题】(1分) 目前FDM常用的支撑材料是(D)

A. 金属

B. PLA C. 粉末材料

D. 水溶性材料 5 【单选题】(1分) SLA原型的变形量中由于后固化收缩产生的比例是(D )

A. 5%~10% B. 70%~90% C. 20%~50% D. 25%~40% 1 【单选题】(1分) 以下不是促进3D打印技术在医疗领域应用的方法是(A )

A. 严格控制产品成本

B. 加强计算机辅助设计人才的培养

C. 鼓励发展拥有自主知识产权的3D打印机和专用配套材料

D. 建立清晰的回报预期 2 【单选题】(1分) 3D打印技术在建筑行业的应用中，目前使用最广泛的领域是(C)

A. 建筑机械的生产

B. 整体建筑物的建造

C. 建筑装饰品和建筑模型的生产

D. 建筑材料的生产 3 【单选题】(1分) 创新是以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化过程。以下不是创新三层含义的是( A)

A. 抛弃旧概念

B. 更新

C. 变化

D. 创造新的东西 4 【单选题】(1分) 3D打印技术在医疗领域应用的四个层次特点中不包括以下哪个( D)

A. 金属3D打印、活性细胞、蛋白及其他细胞外基质

B. 无生物相容性要求的材料

C. 具有生物相容性，且可以降解的材料

D. 无有生物相容性，且非降解的材料 5 【单选题】(1分) 以下哪种3D打印技术在金属增材制造中使用最多C A. FDM B. 3DP C. SLS D. SLA