3D打印技术出现在20世纪90年代中期，是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置，可以把计算机上的蓝图变成实物，在成本、速度和精确度上都远胜于传统制造技术，是制造领域的一次技术革命。下面是小编为大家精心推荐的3D打印标准科技论文，希望能够对您有所帮助。

3D打印标准科技论文篇一

立体化的未来 3D打印的现状与未来

在过去的2012年，“3D打印”快速成为最热门的IT关键词，百度指数迅速蹿升，就在2013年3月初，百度指数逼近1万。其实早在2011年，3D打印市场规模为17.1亿美元，与传统打印和耗材市场超过千亿美元的市场相比，似乎还微不足道，美国纳斯达克上市的Stratasys和3D Systems两家公司，在2011年营业收入分别为1.7亿美元和2.9亿美元，进入2012年以来股票大幅上涨，快速成为引领3D打印市场的两大典型公司，而国内的3D打印概念股在过去的一年中也快速大幅上涨，成为2012年资本市场上的一匹“黑马”，甚至有知名的科技杂志预测3D打印将推动第三次工业革命。如果有读者好奇什么是3D打印呢?到底是什么让“3D打印机”如此火热呢?它距离我们的生活和工作有多远?本文可以说是解答这些问题的最好答案。

何为3D 打印

早在1986年，有科学家利用立体光刻技术将3D数字模型变成实物，随后，还有人发明了通过分层堆积特殊材料实现模型成型的技术，也就是我们常见的热熔技术。在学术上，3D打印并不陌生，在科研和工业上被称为“快速成型技术”，在许多高校的设计专业也都设有相关的学科，所以3D打印并非不陌生，也不新鲜，但是该技术进行市场化运作，现在才刚刚开始，而且由于材料技术的积累和发展，通过特定的控制系统，在专用平台上按照事先设计好的形状实现立体物品的成型。所以，“3D打印”是一个相对广义的概念。

从技术层面来看，“3D打印”是所有能将数字模型变成物理实物的技术总称，主流的3D打印技术有多种，比如热融技术、立体光刻技术、激光烧结技术，还有类似于喷墨技术的三维打印技术等，它们有着各自的特点和应用层面，比如热融技术是将特殊树脂或塑料加热融化，然后以分层的方式不断堆积，材料冷却后固化形成立体物品，表面相对粗糙，但是材料成本低廉，在模型设计和制造业有着广泛的应用。立体光刻技术是利用紫外线激光逐层扫描一种特殊化学成分的液体，液体发生固化，逐层建立立体模型，所用材料单一，不能进行多色成型，耗材成本高昂。选择性激光烧结技术可以加工金属等强度较高的材料，利用激光烧结粉末材料形成立体物品，所以成型后的物品表面粗超，需要后期加工才能使用，可以选择的材料范围较广。还有许多3D打印技术正在被研发，如果有一天人类打破材料的局限性，那么3D打印才有可能真正走进我们的生活。

目前，我们从国内外关于3D打印的新闻报道中得知，我们熟悉的树脂、陶瓷、金属、建筑材料还有食品，可以通过“3D打印”的方式实现个性物品的快速成型，在医学领域，也有研究人员利用“3D”打印的方式重建生物细胞组织和人体骨骼，由于材料技术在过去的大量积累，为“3D打印”在实际应用领域提供了广阔空间和巨大潜力。3D 打印技术不仅局限于制造业，个人用户也能成为3D打印机的重要市场空间。

3D打印令人激动的应用

目前，3D打印技术已经在多个领域进入应用阶段，包括制造业、设计业、建筑业、生物领域、医学领域、文物保护领域等。

传统的制造业，无论是零件还是成品，都是批量生产的，当客户有个性化需求的时候，制造成本就会大幅上升，而3D打印就是一个很好的个性化制造技术，能够根据不同客户的需求制造满足其需求的产品，所以，3D打印在制造业会发挥巨大作用。我们已知有公司利用3D打印技术生产液晶屏等产品。

在任何商品领域，大到宇宙飞船、飞机汽车，小到儿童玩具，所有人类需要的物品在设计过程中，设计人员需要进行不断的改进，而数字模型必需要通过实物模型进行测试和模拟，过去设计人员利用手模或者开模制作实物模型，相对时间长，或者成本较高，而3D打印技术正好能满足设计人员在设计过程中制作实物的需求。福特汽车、欧洲宇航局等已经为其设计人员配备了桌面级的3D打印机，帮助他们提高效率。

在建筑业，设计师的图纸变成模型非常复杂，需要花费的时间较长，一定程度上延长了设计周期，3D打印技术可以帮助设计师解决这一问题;另一方面，我们所见到的大多数建筑物是由钢筋、混凝土等材料通过大型机械和人工来实现建筑设计师的设计图。如果利用3D打印技术，未来的建筑可能会更加个性，而且只需通过拼装就能盖好房屋，减少人力支持和材料浪费。

而在医学和生物技术领域，据了解，一个人体心脏瓣膜，利用3D打印技术只需要10美元的高分子材料，大大降低了成本。另外有报道称有公司利用3D生物生长技术，将不同细胞细致的混合，进而生成人造肉，在生物领域，还有科学家利用3D技术将动物细胞加工形成器官，这是3D打印技术在生物领域的前沿应用。

如今，古代文物由于自然因素和人为因素受到严重破坏，文物工作组通过影像技术获取文物数据信息，然后利用3D打印机重建文物模型，以便更好的研究，在文物保护中有着非常大的价值。相信看过电影《十二生肖》的朋友，就会知道3D打印机是如何复制文物的。

3D打印的现状

目前，美国在3D打印的技术和应用有着领先优势，而且美国也是3D打印最大的市场，美国总统奥巴马在两次公开演讲中多次提到3D打印技术，鼓励学习新技术，创造更多就业，重振美国经济。美国3D打印技术和打印设备供应商在资本市场上也获得较大的推动力。奥巴马在国情咨文当中的讲话曾经提到：“现在有我们可以做的事情。这些事情可以加速这一潮流。去年，我们在俄亥俄州的杨斯敦创造了第一个制造业革新中心。一个曾经的百叶窗式库房变成了一个艺术实验室。在那里，新工人在学习3D打印技术。这种技术可以革新我们制作几乎任何东西的方法。没有理由这个在其他城镇不能发生。”

3D打印在亚洲又是什么情况呢?2012年底日本出现了首家3D打印体验馆，随后在中国西安市有一家类似苹果零售店的3D打印体验店开张，2个月之前，一个拥有不同类型的3D打印硬件设备和个性化服务的3D打印体验馆在北京开馆。中国对新技术和新商业模式的跟进非常迅速，没有丝毫犹豫。在中国，从2012年下半年至今，许多有着工业背景、材料技术、控制技术、电子技术的公司先后投入研发3D打印技术，在资本市场上，3D打印概念股在过去的半年中一路飘红，在一段时间内引跑股市。

工业级3D打印机与民用级3D打印机在许多方面有着较大的差异，包括成型精度、材料强度、模型尺寸等方面，3D打印机在飞机、汽车的设计和研发中已经开始崭露头角;不少行业的商品研发中，也利用3D打印机进行模型制作，从而加快设计的效率，降低模型研发成本，对于个人而言，也有不少模型爱好者利用3D打印机打印自己设计的模型。不同技术、不同应用的3D打印机售价差距也非常大，桌面级的产品售价在1万～3万人民币左右，而昂贵的高端3D打印机售价几十万甚至上百万，不同的用户需求根据自身的需求来进行对应的选择。

随着桌面级3D打印机的上市，3D打印已经与越来越多的个人和中小型公司关系密切，我们可以利用这些小型化的3D打印机制作个性化的模型。在国内，太尔时代的UP!桌面3D打印机在高校教学、科研和设计领域有着较高的知名度，而美国MakerBot 的桌面3D打印机也开始在国内市场上销售，特殊的PLA材料在可塑性等方面表现更好。然而3D打印在金属材料加工方面还无法替代精度更高的数控机床。

亲身感受3D打印机

笔者试用过的桌面3D打印机有两款，一款是来自太尔时代的UP!，一款是来自美国的MakerBot Replicator2，前者为国内品牌，售价9999元，体积小巧，结构简单，采用三轴联动控制打印头的移动，成型尺寸为140mm×140mm×140mm，尺寸并不大，成型平台底板需要加热，采用了ABS塑料作为材料，打印头工作温度在260摄氏度左右，打印层厚0.15mm～0.4mm，在软件内可以调整模型的大小与位置，直接连接电脑就可以使用，驱动软件有中文汉化，在使用之前需要对打印机进行初始化以及调平成型平台。

MakerBot在国际上名气较大，亮相于CES2011，Replicator 2是MakerBot旗下第二代桌面3D打印机，国内行货售价在2.5万元左右，改进了一代产品的许多不足。Replicator 2外观拥有很强的科技感，主要由黑色的外壳、可变色的LED灯、热融打印头、三轴步进电机、无需加热的成型平台组成，支持脱机打印，用户使用与其匹配的MakerWare软件，就可以对STL 模型文件进行设置和调整，然后导出.x3g文件，复制到SD卡中，插入到打印机读卡器上，就可以脱机打印了，比较简单，虽然MakerWare还没有汉化，但是交互界面非常简单，用户能够轻松使用。MakerBot Replicator2相比太尔时代的UP!，打印模型尺寸要更大，为28.5cm×15.3cm×15.5cm，采用了PLA材料，强度更高，可塑性强，相比之下，成本也比ABS塑料要高。目前我们常见的是透明色、蓝色、红色等单色材料，但是据了解，MakerBot在材料方面已经研发出了不同色系的PLA，比如半透明色系、金属色系等，目前还没有在国内上市。与太尔UP!打印机相同的是，打印3D模型可以自动构建支撑，避免模型细节出现问题。

这两款桌面级的3D打印机比较具有代表性，一款为国产品牌，一款外国品牌，在制作模型方面，细节上的差异主要由材料的差异组成，然而在易用性方面，MakerBot更甚一筹，然而在成本、体积以及可调节方面，UP!也有一定的优势。

3D打印的未来

3D打印能够在许多领域中找到合适的应用方式，然而整个商业模式和产品链仍然需要完善，无论是技术还是产品，可提升空间仍然较大，目前来看，3D打印的产业链主要由硬件设备供应商、材料供应商、模型软件供应商和3D打印服务商组成，美国市场产业链相对完善，国内3D打印的发展仍然处于初期，在技术和材料以及服务方面仍然有较大的差距，但是国内对3D打印技术的跟进速度却非常快，也就是说，随着市场的发展，中国3D打印技术与发达国家之间的距离会逐渐缩短。