3d打印机

太空3d打印机

3D打印机（3D Printers）是一位名为恩里科·迪尼（Enrico Dini）的发明家设计的一种神奇的打印机，它不仅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品。

背景介绍

3D打印已经成为一种潮流，并开始广泛应用在设计领域，尤其是工业设计，数码产品开模等，可以在数小时内完成一个模具的打印，节约了很多产品到市场的开发时间。^[1]

3D 打印机可以用各种原料打印三维模型，使用3D 辅助设计软件，工程师设计出一个模型或原型之后，无论设计的是一所房子还是人工心脏瓣膜，之后通过相关公司生产的3D打印机进行打印，打印的原料可以是有机或者无机的的材料，例如橡胶、塑料、甚至是人体器官，不同的打印机厂商所提供的打印材质不同。

3d打印机

  

太空3d打印机

3D打印机（3D Printers）是一位名为恩里科·迪尼（Enrico Dini）的发明家设计的一种神奇的打印机，它不仅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品。

背景

3D打印已经成为一种潮流，并开始广泛应用在设计领域，尤其是工业设计，数码产品开模等，可以在数小时内完成一个模具的打印，节约了很多产品到市场的开发时间。^[1]

3D 打印机可以用各种原料打印三维模型，使用3D 辅助设计软件，工程师设计出一个模型或原型之后，无论设计的是一所房子还是人工心脏瓣膜，之后通过相关公司生产的3D打印机进行打印，打印的原料可以是有机或者无机的的材料，例如橡胶、塑料、甚至是人体器官，不同的打印机厂商所提供的打印材质不同。^[2]

发明伊始

三维打印机不仅使立体物品的造价降低，且激发了人们的想象力。未来三维打印机的应用将会更加广泛。

据报道，美国科学家近日发明了一种可打印出三维效果的打印机，并已将其成功

  可打印出塑料制成的固体制品

推向市场。普通打印机能打印一些报告等平面纸张资料。而这种最新发明的打印机打印出的都是塑料制成的固体制品，它不仅使立体物品的造价降低，且激发了人们的想象力。未来三维打印机的应用将会更加广泛。

在此之前，三维打印机数量很少，大多集中在“科学怪人”和电子产品爱好者手中。他们主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西。甚至有汽车专家打印出了汽车零部件，然后根据塑料模型去订制真正市面上买不到的零部件。

现在人们可以在一些电子产品商店购买到这类打印机，工厂也在进行直接销售。不过物以稀为贵，一套三维打印机的价格从一般的750美元到上等质量的27000美元不等。

科学家们表示，目前三维打印机的使用范围还很有限，不过在未来的某一天人们一定可以通过3D打印机打印出更实用的物品。

人体骨骼打印

据国外媒体报道，在不久的将来外科医生们或许就将可以在手术中现场利用打印设备打印出各种尺寸的骨骼用于临床使用^[3]。这种神奇的3D打印机现在已经被制造出来了，而用于替代真实人体骨骼的打印材料则正在紧锣密鼓地测试之中。

在实验室测试中，这种骨骼替代打印材料已经被证明可以支持人体骨骼细胞在其中生长，并且其有效性也已经在老鼠和兔子身上得到了验证。未来数年内，打印出的质量更好的骨骼替代品或将帮助外科手术医师进行骨骼损伤的修复，用于牙医诊所，甚至帮助骨质疏松症患者恢复健康。

3D打印技术最近迅速兴起，成为炙手可热的新型产业，它可以打印的立体产品种类正迅速增加。为了打印骨

3D打印机图片(20张)

骼材料，博斯和她的同事们使用了一台商业销售的ProMetal 3D打印机进行测试。这种3D打印机最初的设计目的是为了打印金属件。它会逐层喷洒塑料胶粒在一层粉末基底之上并逐层成型。每一层的厚度仅相当于人的头发丝宽度的一半。

这种骨骼支架的主要材料成分是磷酸钙，其中还额外添加了硅和锌以便增强其强度。当它被植入人体内之后可以暂时起到骨骼的支撑作用，并在此过程中帮助正常骨骼细胞生长发育并由此修复之前的损伤，随后这种材料可以在人体内自然溶解。

科学家们花费4年时间才找出这种材料的合适配方，其中涉及化学，材料学，生物学和工艺科学的诸多学科。^[4]

3D打印机原理

3D打印是添加剂制造技术的一种形式，在添加剂制造技术中三维对象是通过连续的物理层创建出来的。3D打印机相对于其他的添加剂制造技术而言，具有速度快，价格便宜，高易用性等优点。

3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统的去除材料加工技术完全不同。称之为“打印机”是参照了其技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。随着这项技术的不断进步，我们已经能够生产出与原型的外观、感觉和功能极为接近的3D模型。

说的简单一点，3D打印是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“切“成无数叠加的片，3D打印就是一片一片的打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。

使用3D打印机就像打印一封信：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二维图像。而在3D打印时，软件通过电脑辅助设计技术（CAD）完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。^[5]

 工作步骤

3D打印机工作步骤是这样的：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、

实际过程(6张)

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。^[1]

3D打印与激光成型技术一样，采用了分层加工、叠加成型来完成3D实体打印。每一层的打印过程分为两步，首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。然后是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，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。

 设计

20##年3月，一位名为恩里科·

3d打印机和打印物(19张)

迪尼（Enrico Dini ）的发明家设计出了一种神奇的3D打印机，它甚至可以“打印”出一幢完整的建筑。

据恩里科·迪尼介绍，这种打印机的原料主要是沙子。当打印机开始工作时，它的上千个喷嘴中会同时喷出沙子和一种镁基胶。这种特制的胶水会将沙子粘成像岩石一样坚固的固体，并形成特定的形状，然后只需要按照预先设定的形状一层层喷上这种材料，最终就可以“打印”一个完整的雕塑或者教堂建筑。

 特点

3D打印技术对于生产者来说，可大幅降低生产成本，提高原材料和能源的使用效率，减少对环境的影响，它还使消费者能根据自己的需求量身定制产品^[6]

3D打印机既不需要用纸，也不需要用墨，而是通过电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等一系列技术，使特定金属粉或者记忆材料熔化，并按照电子模型图的指示一层层重新叠加起来，最终把电子模型图变成实物。其优点是大大节省工业样品制作时间，且可以“打印”造型复杂的产品。因此许多专家认为，这种技术代表制造业发展新趋势。

 应用

3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。以色列的Objet公司认为，3D打印机^[7]需求量较大的行业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。

医疗行业。最近，一位83岁的老人由于患有慢性的骨头感染，因此换上了由3D打印机“打印”出来的下颚骨，这是世界上首位使用3D打印产品做人体骨骼的案例。

科学研究。美国德雷塞尔大学的研究人员通过对化石进行3D扫描，利用3D打印技术做出了适合研究的3D模型，不但保留了原化石所有的外在特征，同时还做了比例缩减，更适合研究。

产品原型。比如微软的3D模型打印车间，在产品设计出来之后，通过3D打印机打印出来模型，能够让设计制造部门更好的改良产品，打造出更出色的产品。

文物保护。博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害，同时复制品也能将艺术或文物的影响更多更远的人。最近史密森尼博物馆就因为原始的托马斯·杰弗逊要放在弗吉尼亚州展览，所以博物馆用了一个巨大的3D打印替代品放在了原来雕塑的位置。

建筑设计。在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美。完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。

制造业。制造业也需要很多3D打印产品，因为3D打印无论是在成本、速度和精确度上都要比传统制造好很多。而3D打印技术本身非常适合大规模生产，所以制造业利用3D技术能带来很多好处，甚至连质量控制都不再是个问题。

食品产业。没错，就是“打印”食品。研究人员已经开始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来，很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然，到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。

汽车制造业。不是说你的车是3D打印机打印出来的（当然或许有一天这也有可能），而是说汽车行业在进行安全性测试等工作时，会将一些非关键部件用3D打印的产品替代，在追求效率的同时降低成本。

配件、饰品。这是最广阔的一个市场。在未来不管是你的个性笔筒，还是有你半身浮雕的手机外壳，抑或是你和爱人拥有的世界上独一无二的戒指，都有可能是通过3D打印机打印出来的。甚至不用等到未来，现在就可以实现。

^[8]

前景

恩里科·迪尼称，他已经在和建筑大师诺曼·福斯特、阿尔塔空间公司等进行讨论，希望能设计出一种可以使用月球尘土的打印机，届时在月球上就可以使用这种打印机快速的建造出人类的月球基地。^[2]

预计2050年实现3D打印机制造飞机

欧洲飞机制造公司Airbus的设计师透露3D打印飞机打造计划，预计2050前达成。

据Forbes报导，此计划将使用机库般大小的3D打印机，制造飞机零件，Airbus的员工Bastian Schafer描述他的构想：此架飞机80米长，曲面机身由透明材质制成，乘客就感觉彷佛翱翔在云端中。

Airbus提出的概念型飞机具自我清洁功能，在20##年时已完成内建类神经网络、抗氧化空气，以及体热采集设备，Schafer在过去两年集合一群Airbus工业设计师团队，为了这概念而努力，他表示：「这个机会让我们能做些不一样的事」。

第二篇：浅析3D打印技术的发展前景及对策

浅析3D打印技术的发展前景和对策

摘要：3D打印技术，毋庸置疑，已成为可预见未来的核心技术革命之一，其发展之势如日中天，不可逆转。注目时局，高度重视3D打印技术的研发并稳步推进其试点运行将成为积极应对3D打印技术浪潮袭来的应有之态度及举措。

关键词：3D打印技术，发展前景，态度对策

引 言

众所周知，第一次工业革命和第二次工业革命分别以蒸汽机的发明和电气化的使用为标志，以其强大的生产力解放为基础，深刻地改变了西方资本主义国家甚至整个世界的面貌，有力地推动了世界现代化的历史进程。显而易见，科学技术是第一生产力，更是当今世界格局下各国综合国力比较的核心指标之一，可以说，最新最前沿的科学技术的掌握和最早应用推广，将是未来国家间竞争的重要体现和地位分水岭。那么，当下最值得关心注目的科学技术是什么呢？毫无争议，3D打印技术将占一重要席位且有愈演愈烈之势。

一、3D打印技术的扼要介绍

3D打印技术目前最为引人注目的当推3D打印机，鉴于此，本文将把3D打印机作为其技术典型来探讨。3D打印机诞生于20 世纪80 年代中期，是由美国科学家最早发明的。3D打印机是指利用3D打印技术生产出真实三维物体的一种设备，其基本原理是利用特殊的耗材( 胶水、树脂或粉末等)按照由电脑预先设计好的三维立体模型,通过黏结剂的沉积将每层粉末黏结成型,最终打印出3D实体。3D打印过程可分为两步，首先在需要成型的区域喷洒特殊的胶水，然后均匀喷洒粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，没有胶水的区域仍保持松散状态，重复这一过程直到实体模型被“打印”成型。由于其分层加工的过程与喷墨打印机十分相似，所以被称为“打印机”。[1]

二、3D打印技术的发展前景

正如著名的《经济学人》最近描述了3D打印技术的前景——这是一种新型的生产方式，能够促成第三次工业革命。根据研究3D打印机的前贤报告，可以从以下四个方面来一窥其势。未来5-10年，随着技术的不断进步及市场需求的扩大，3D打印机将呈现四个方面的发展趋势：（一）3D打印速度和效率将不断

提升。随着开拓并行、多材料制造工艺方法的采用，打印速度和效率有望获得更大提升;（二）3D打印材料更加多样化。随着先进材料的不断发展，智能材料、纳米材料、新型聚合材料、合成生物材料等将成为3D打印材料；（三）3D打印机价格大幅下降。一些较小规模的3D 打印机制造商已经开始推出一万美元以下的3D打印机。随着技术进步及推广应用，3D打印机的价格有望大幅下降。（四）3D打印机应用领域更加广泛。3D打印机诞生后，早期主要用于航空航天、机械、医疗、建筑等行业的模型制作。随着其进一步走向成熟，3D打印机已开始用来制造汽车、飞机等高科技含量零部件、皮肤、骨骼等活体组织。专家预计，在不久的将来，从鞋、眼镜到厨房用具、汽车等各种产品都可以用3D打印机生产出来。[2]

三、3D打印技术的革命意义

3D打印技术的发展前景如此之广阔，发展势头如此之强劲，那么其对现有的生产关系及模式有何影响呢？据社会科学家研究推测，3D 打印机的推广应用具有重要的革命性意义，主要体现在以下三个方面：（一）制造工艺的深刻变革。3D 打印的特点在于通过逐层堆积材料进行加工，而不是通过去除多余材料进行加工。因此，这项工艺也被称作“堆积制造”或“添加制造”。这改变了通过对原材料进行切削、组装进行生产的加工模式，节省了材料和加工时间，带来了制造工艺的深刻变革。（二）制造技术的重大飞跃。3D 打印技术是一种新兴的高科技技术，综合应用了CAD/CAM 技术、激光技术、光化学以及材料科学等诸多方面的技术和知识，3D 打印技术的不断成熟将推动包括新材料技术、智能制造技术和堆积制造技术实现大的飞跃。（三）制造模式的一次“革命”。3D打印作为一种新的加工工艺，将改变第二次工业革命产生的以装配生产线为代表的大规模生产方式，使产品生产向个性化、定制化转变，实现生产方式的根本变革。3D 打印机的推广应用将减少产品推向市场的时间，产品用户只要简单下载设计图在数小时内通过3D 打印将产品“打印”出来，从而不需要大规模生产线，不需要库存大量的零部件，不需要大量的工人。[3]

四、3D打印技术的态度对策

3D打印技术发展前景看好，对社会大生产领域又将带来革命性的意义，那么作为孜孜追求实现中华民族伟大复兴的中国应当仁不让、毫不犹豫地接过这根

技术革命接力棒并奋而追之。古语有云：“知己知彼，百战不殆”诚然，3D打印技术已成世界技术革新之潮流，不可逆转，但首先还是得摸清它对我国是实质性影响，方能更有效地科学判断并理性制策。谈到影响，固然就得一分为二，即积极影响和负面作用。3D打印技术对我国之积极影响首先表现在为我国制造技术的赶超带来机遇。3D打印技术作为一项新兴技术，与其他成熟技术相比，无论在技术创新还是应用上，我国与发达国家之间的差距相对较小，可以在较短时间内缩短差距。其次体现为推动制造业服务化，加快制造业升级。3D打印的推广应用将带动包括3D设计服务、信息服务等生产性服务业的发展，给我国制造业升级带来新机遇。

其负面作用更是不容小觑，应认真分析对待。正如前述，3D打印机的技术特性决定了其不需要大规模生产线，不需要库存大量的零部件和工人劳动力。所以首当其冲的便是对我国劳动密集型产业可能带来巨大冲击。3D打印这一生产模式改变了过去大规模生产线的制造模式，所需工人将大幅减少，使得劳动力成本在生产成本中的比重降低，我国劳动力成本比较优势将进一步被削弱，这对当前以劳动密集型为主的我国制造业将带来较大冲击。另一方面则是可能进一步拉大与发达国家的差距。美欧等发达工业化国家在3D打印机行业处于领先地位，其产品在全球3D打印机行业占有绝大多数市场份额。我国虽然于20世纪90年代开始推进3D打印机的研发，但还主要停留在设计和样机开发，尚没有一款具有国际水平的3D打印机推向市场。如果不加快推进3D打印机的研发及推广应用，我国与发达国家的差距将进一步加大。

简要探讨了3D打印技术对我国的影响，那么应以何姿态去面对并处理好这些客观问题呢？笔者认为，为加快推进3D打印机的快速发展，我国应主要从三个方面着力推进：其一，应高度重视3D打印技术发展。我国应该高度重视3D打印技术可能带来的制造业革命，深入分析全球3D打印技术的发展趋势，研究建立3D打印机的基础理论和技术体系，制定符合我国国情的3D打印机中长期发展战略。其二，加大对3D打印机研发。建议将3D打印机纳入《智能制造装备发展专项》，加大研发投入力度，突破关键核心技术与工艺。加强与发达国家的技术合作，研究建立以现有的几家科研机构为主体，同类主要企业为载体的产业联盟，加强产学研的沟通与交流，尽快将商用打印机推向市场。其三，加快

3D打印机的推广应用和试点示范。选择高端汽车零部件、医疗等重点行业领域进行推广应用和试点示范，积极探索和积累3D打印机的运营和管理经验。[4]

综上所述，3D打印技术是方兴未艾的在可预见未来的核心技术革命之一，在全世界社会大生产领域内势必将引发深刻的革命性意义，我国应高瞻远瞩，及时果断地把握好时代气息，积极有效地应对好3D打印技术并使之为实现中国梦和中华民族的伟大复兴而服务。

参 考 文 献

[1] 刘欣灵,《3D打印机及其工作原理》,《网络与信息》,20xx年8月版

[2] 潘巍,《3D打印机：进入主流指日可待》,《微电脑世界》,20xx年12月版

[3] 汤敏,《3D打印机将极大冲击中国市场》,《上海企业》,20xx年1月10

[4] 同上

现 代 科 学 技 术 课 程 论 文

学院：马克思主义学院

专业：中国近现代史基本问题研究 姓名：徐文滔

学号：12121842109