论文3D打印技术现状与趋势，本文是研究现状有关论文写作技巧范文与发展趋势和3D打印技术和研究现状相关毕业论文怎么写.
摘 要 3D打印正在引发全球制造业革命性变革,该技术通过3D软件建模结合打印机成型,可以灵活地实现不同材料在任意空间上的增材制造,快速、精准地实现产品成型,大大节约原材料和缩短产品制造周期.文章综述了3D打印的几种典型成型技术,以及3D打印技术的应用情况和前景.
关键词 3D打印；增材制造；应用领域；发展趋势
中图分类号 TP3
文献标识码 A
文章编号 1674-6708（2018）204-0104-02
3D打印（Three Dimension Printing,简称3DP）是一种以数字模型为基础,通过数控系统将专用的打印原材料,通过层层打印堆积材料实现实体成型制造.3D打印也被通俗的称为分层制造、增材制造、快速成形或自由成形等.我国早在四五千年以前,就已经开始通过“等材制造”的途径冶铸青铜器皿.18世纪工业革命推动了各种机床的发展,并形成车、铣、刨、磨等工艺实现了材料的“减材制造”.3D打印技术起源于20世纪80年代,1986年美国科学家Charles Hull开发了第一台商业3D打印机并成立了3D Systems公司,开启了“增材制造”时代[1].经过短短几十年的发展,3D打印技术展现出独特的快速成型技术优势,在国内外掀起新一轮研究热潮.
1 几种典型的3D打印技术
3D打印技术根据成型原理不同所用的原材料以及应用行业也有所不同,目前应用较广的几种典型3D打印成型技术包括[2-3]：
1）熔融沉积打印技术（Fused Deposition Modeling,FDM）.熔融材料三维打印通过加热热塑性丝材至熔融态,经可控运动轨迹的喷头挤出并迅速固化打印材料,沿产品截面切片轮廓和规划的运动轨迹,层层打印叠加形成零件实体成型.FDM打印原材料一般是热塑性材料,如聚乳酸、聚碳酸酯高聚物、尼龙等.这种工艺发展极为迅速,不需要额外激光等高能融化材料,使用维护简单,成本较低.目前FDM系统在全球已安装3D设备中的份额最大.
2）3D打印技术（3D Printing,3DP）.3DP技术采用3D打印机,以粉末（如石膏粉末、陶瓷粉末、塑料粉末等）和粘结剂为基本成型要素,通过将粘结剂打印在平铺的粉末薄层上,以打印横截面数据在该层创建三维实体模型,随后工作台下降一个单位层厚,再重复下一层打印,逐层堆砌.采用这种技术打印可进行多色彩打印,模型样品所传递的信息较大,是目前最为成熟的彩色3D打印技术,其缺点是零件精度和强度偏低.
3）立体光固化成型技术（Stereo Lithogra
phy Appearance,SLA）.立体光固化成型法采用液态光敏树脂原料,其成型时先通过CAD设计出三维模型,并将模型进行切片处理,规划扫描路径,然后控制激光扫描器和升降台的运动轨迹,照射液态光敏树脂使其固化.SLA打印原材料为特定的光敏树脂,打印机及原材料均较贵,成型产品较脆,不易保存,但其打印精度高.主要用于打印小型模具、模型、戒指首饰等小部件.另有DLP激光成型技术和SLA技术相似,不同的是,它使用的固化光源为高分辨率的数字光处理器（DLP）投影仪,其成型时通过光源图案整层固化（面固化）液态光聚合物,而SLA技术依靠控制光源运动轨迹（线固化）固化,因此DLP打印效率更高.此类技术成型精度高,打印产品的精度和粗糙度可达到注塑成型工艺的质量.
4）选区激光烧结/熔融技术（Selective Laser Sintering/Melting,SLS/SLM）.选区激光烧结/熔融技术采用粉末为打印材料,打印过程中,平铺的粉末通过控制高能激光融化规划区域的材料,选择性地融化、烧结材料使之固化,打印完一层再铺粉打印下一层,通过这种过程循环,粉末层层熔融堆积成三维实体.另外,电子束融化技术（Electron Bean Melting,EBM）与SLS/SLM成型技术类似,不同的是,该技术通过高能电子束加热融化材料.这2种技术成型原理均较复杂,成型条件设备及材料成本高,打印材料可以是尼龙、蜡、陶瓷、金属等,其打印产品成型精度高,力学性能好,在航空航天、生物医疗器械等领域具有广泛应用.
2 3D打印技术的应用
目前3D打印技术在工业、医疗、建筑、消费品等诸多领域均有较好的应用,传统制造经常导致一些部件无法制造或者制造成本很高,生产周期很长,但使用3D打印技术可以带来更大的自由度,因此,在很多领域得到了广泛应用[4].
1）工业领域.在工业领域,3D打印机可以打印出汽车、航天等需要的零件,有效地避免了传统零部件研测高投入和长耗时的弊端.如以航空工业燃机叶片为例,该叶片拥有十分复杂的内部冷却结构,如果采用常规的流程一般需要2年的时间去设计、开发及测试新款燃机叶片,但通过3D打印我们可以缩短减少90%的原型制作时间.此外在工业制造领域,产品概念设计、快速原型制作、产品功能评估,产品模具制造等均可应用3D打印技术辅助制造.目前铸造领域已有应用3D打印砂型,汽车轮胎模具通过3D打印技术制造等.
2）医疗领域.医疗领域是目前3D打印技术应用主要包括：模型制造；手术导板及矫正假肢设计制造；仿生个性化植入体制造；含细胞生物打印活体器件以及活体器官；药物筛选模型等.目前在骨科中,已有部分3D打印个性化植入体产品获得了临床批准应用.2013年3月11日,牛津性能材料公司宣布,他们使用特殊聚醚酮酮PEKK材料3D打印头骨植入物获得了美国食物和药物管理局（FDA）的批准.2015年11月施乐辉基于CONCELOC技术的REDAPT修正髋臼全孔杯获得了FDA准入.2016年3月10日,全球知名骨科植入产品公司史赛克（Stryker）宣布,该公司开发的3D打印后路腰椎间融合器获得FDA批准,并于2016年上市.2015年由北大三医院和爱康医疗公司合作研发的3D打印人工髋关节产品成为我国首个获CFDA批准的3D打印植入物.
3）建筑领域.建筑领域里,工程师已经开始应用3D打印技术进行建筑模型设计,甚至直接建造,这种方法建筑成本低、建造速度快,材料利用率高.打印建筑与一般的3D打印原理相似,不过原料换成了水泥和玻璃纤维等.2014年4月,上海张江高新青浦园区内技术人员通过打印技术,直接打印出10幢3D建筑,这些建筑的墙体是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”,经一台大型3D打印机打印层层叠加构建,据悉10幢小屋的打印建造仅仅花费数天时间,而传统建筑途径可能需要上月的时间修建.
4）消费品领域.在消费品领域,许多文化创意和娱乐产品,以及玩具等往往具有复杂的形状和造型,对材料、外形以及色彩表达要求高.传统的制造模式费时费钱,应用3D打印技术则可事半功倍.据报道科幻电影《阿凡达》中的部分道具正是运用3D打印设计制作的.此外,珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意DIY作品的设计和制造应用持续增长,许多小工具、小玩具甚至小零食都可以由3D打印机直接打印出来.
3 3D打印技术的挑战和前景
尽管3D打印技术目前如火如荼,但是其技术依然面临诸多挑战,例如,其挑战之一在于开发各类3D打印原材料.3D打印的原材料较为特殊,必须能够适应各种打印成型工艺,便于液化、丝化、粉末化制备打印材料,经打印过程后又能重新固化结合.特别是对于医疗器械专用材料,大多需要进行严格的生物学评价,以防止各类生物性风险发生.打印原材料客观上影响和制约着3D打印技术的推广和发展.挑战之二是3D打印缺欠行业标准.例如在医疗器械领域,3D打印医用材料需要进行制定相应的标准,但目前我国尚未没有相关标准可参考.挑战之三是产品技术链尚未完全形成.当前3D打印各个行业中的应用尚处于规模小、合作少、产值低的状态,如何进行跨界整合（包括产品建模设计、打印材料、打印设备、销售、技术维护等）,并形成完整的产品开发应用技术链是3D打印技术推广的重要问题.
相比传统制造方式,3D打印技术具有独特的技术优势：1）可有效缩短新产品的开发周期；2）实现特殊的设计和精准制造改善产品性能；3）快捷简便灵活的生产模式.据市场研究公司IQ4IResearch & Consultancy发布的分析报告称,到2022年,3D打印仅在全球医疗领域中将达到38.9亿美元（约合257亿人民币）.英国《经济学人》2012年将3D打印技术誉为“第三次工业革命的重要标志之一”,并称之为“制造业未来的趋势”.美国《时代》周刊将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”.因此,3D打印有望引领全球制造业产生革命性变革,相关产业具有光明的发展前景.
4 结论
3D打印技术根据成型技术不同对应有不同的打印原料和设备.3D打印技术目前已广泛应用于工业、航天航空、医疗、建筑及日常消费品等诸多领域,其中航天航空产品以及医疗产品本身具有较为特殊的设计要求,并具有较好的产品附加值,因此该领域方向是未来3D打印技术的一个重点发展领域.
参考文献
[1]黄健,姜山.3D打印技术将掀起“第三次工业革命”[J].新材料产业,2013（1）：62-67．
[2]周长春,王科峰,肖占文,等．3D打印技术在生物医学工程中的研究及应用[J].科技创新及应用,2014（21）：41-42．
[3]Huang,S.H.,Liu,P.et.al.Additive manufacturing and its societal impact：a literature review[J].Int J Adv Manuf Technol.2012,67（5-8）：1191-1203.
[4]Guo,N.,Leu,M.C.Additive manufacturing：technology,applications and research needs.Front Mech Eng.2013,8（3）：215-243.
作者简介：刘嘉和,成都七中.
徐铭作,成都七中.
何懿琳,成都七中.
董子恒,成都七中.
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参考文献：
1、 虚拟现实和3D打印技术在非遗保护中的应用 非物质文化遗产保护即为推进我国民间宝贵文化的传承、发展,有着极高的经济价值、文化价值,有别于传统文化保护 由于非遗的特殊情况,不易于博物馆收藏、呈现,所以我国鲜有针对非遗展示的民间艺术博物馆 近年来,.
2、 三迪时空：以3D打印技术赋能传统产业 符合全球顶级飞机制造商波音和空客公司产品要求的飞机座椅扶手组件、传统工艺根本无法完成的自带随形冷却流道的汽车金属模具,在短短数月之内就以3D 打印的方式制造出来,圆满提交给客户 总部位于青岛的国内3D.
3、 3D打印技术与其应用分析 摘 要 随着科学技术的不断发展,3D 打印技术走进人们的生活中,改变着人们的生产生活方式,受到社会各界的关注 3D 打印是一种快速成型的技术,建立在二维平面的基础上,利用空间叠加的方式,在三维空间制作.
4、 3D打印技术 摘要3D打印技术是世界第三次技术革命具有代表性的一种技术,其发展逐渐受到投资界以及工业界的重视 本研究首先对3D技术进行详细介绍,接下来介绍了该技术具备的诸多优点 最后,对3D技术现阶段存在的问题进行.
5、 首饰行业常见的3D打印技术 大家通常认为3D打印技术是近些年才兴起的,但实际上许多珠宝企业早在十几年前就开始用上了“3D喷蜡机”、“3D树脂机”…… 3D打印技术以其特有的优势很好.
6、 3D打印技术的最新应用 随着材料、效率这两大瓶颈的逐渐突破,3D 打印将不再是未来制造业、服务业和消费领域的配角,甚至可能像智能手机一样,成为不可或缺的标配3D打印技术是基于离散—堆积的成形原理,以数字模型文件为.