2022年第15届中小学NOC活动－3D打印培训学习体会

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今日参与市里的3D打印培训，3D打印这个词最早应当是前年在上海的一次培训中听到的，不过感觉与现现实生活还离得比较远，而且由于学校条件有限，学校也没有添置这样的设备，所以当时根本就没有专心，今日老师讲了许多关于3D打印的相关学问，下面与大家一起共享一下。

一、对3D打印技术的基本认知

3D打印是一种通过材料逐层添加制造三维物体的变革性、数字化增材制造技术，它将信息、材料、生物、掌握等技术融合渗透，将对将来制造业生产模式与人类生活方式产生重要影响。3D打印这种智能制造的规律轨迹是掌握物质的外形、掌握物质的构成和掌握行为，也就是实现物体在结构、材料和活性上的有机统一。

越来越多的迹象表明，3D打印技术已经从试验室和工厂渐渐走出来了，并且走进学校和家庭，与我们每个一般人的生活息息相关。这样会极大地冲击我们的工作方式，或者增加许多行业的生命力，也或者导致某些行业走向消亡。然而我们必需糊涂地意识到3D打印技术也会催生大量前所未有的行业和巨大机遇，我们必需牢牢的抓住机遇，由于第三次工业革命的序幕已经拉开。

二、3D打印机能做的10件事

目前3D印刷技术已深化到了各行各业，给人以耳目一新之感。3D印刷术被看作是信息时代印刷术的一次惊人的飞跃，有人将它与开启工业革命的蒸汽机相提并论。以下是美国媒体评出的3D打印机能做的10件事情。

1.艺术品

3D印刷能够创作出很多令人赞叹的艺术作品。这些作品假如用常规方法创作，要么非常困难，要么费时费劲，这里3D印刷就显现了其优势。3D打印技术可以最大程度还原艺术品的真实性，而且确保了制作过程的稳定性。

2.精密零件制造业

在诸多领域，3D印刷还只是一项不入主流的"花哨技术'，但在零件制造行业，这项技术正在完全取代传统制造技术。精确和一次成型对于许多精密零件来说，明显如生命般重要，3D打印技术恰好能天衣无缝地满意这些需求，这也使得它具备了传统工艺无法比拟的优势。

3.家庭装饰

如今家庭装饰都讲求共性，追求感官愉悦，这就给了3D印刷技术发挥的空间。现已有多家公司供应利用3D印刷技术制作共性装饰的服务，可以依据客户的要求制作出他们满足的各种装饰物。信任有一天，你也会在这里找到专属于自己的装饰品。

4.建筑业

意大利创造家恩里科迪尼创造了一台巨大的3D打印机，可以用沙子直接打印立体的建筑。有了这台机器，将来不搭脚手架，不需要工人，人们就能造房子。

印刷过程由一层薄薄的沙子开头，印刷机从喷嘴处喷出以镁为主要原料的粘合胶，这些粘合胶跟沙子结合并在印刷机对其施压后变成岩石。之后再放上一层薄薄的沙子，重复以上的操作，岩石层就会越来越厚，最终印刷成设计中所需要的构造物外形。成品可以是一座雕塑或整个大教堂。迪尼目前已经做成的试验品是一只布满空洞的蛋状建筑结构，他管它叫"放射馆'，这个简单的结构可以有力地证明和测试这一开创性的施工技术。

5.食品和服装

3D打印技术的诞生，为疯狂的服装设计师和美食制找到了灵感的出口。或许这项技术临时还不能给这两个行业带来什么有用性方面的转变，但却能关心设计师们制造出造型更奇怪，想象空间更大和趣味性更强的服装与食品。

6.人偶玩具

许多追星族和动漫迷都喜爱收集明星人偶和动漫手办。用传统方法制作的人偶玩具由于工序简单，导致价格昂贵，让一般人难以承受。现在市场上推出的zCorp3D打印机转变了这一点，只需要买回墨水、胶水、粉末等基本材料，粉丝就可以自己在家制作喜爱的人偶。

7.犯罪现场重建

不是全部的**都会有福尔摩斯那样强大的推理力量，遇到错综简单的案情，他们常常要重建犯罪现场来关心推理。想很快地把现场海量的物品，如椅子、沙发、台灯等复原出来，最简洁的方法不是用沙盘，而是用3D打印机。在美剧《犯罪现场调查》(CSI)中，3D印刷技术已经派上了用场，在真实的案情侦测中也能见到这项技术的应用。

8.珠宝

珠宝商是最早"试吃'3D印刷术这只"螃蟹'的先锋之一。他们将这种技术引入到了珠宝制作中去，简洁地说就是"石蜡变珠宝'。在一种被称为"熔模铸造'的工艺里，技术人员用3D打印机将石蜡"打印'出想要的饰品外形。用石膏在石蜡模具四周加固，然后把熔融的金属倒进模具里，石蜡就会溶化掉，熔融的金属凝固，变成想要外形。最终经过打磨和抛光，一件精致的首饰就完成啦。

9.医学

3D印刷能做花哨的东西，也能做有用的东西，这些东西甚至能挽救生命。在进行简单的手术前，外科医生已经开头利用3D打印机"打印'身体部位以供参考。3D打印机也能够为受伤的病人制作移植用骨头。这种技术将来还可能用于"打印'移植用器官。

10.产品原型

产品研发中的原型设计是目前应用3D印刷技术最多的领域。利用这种技术可以很便利地制造出产品原型，供技术人员测试之用。这就比传统用模型创建原型的方法省了不少钱，也便利了许多。

三、3D打印技术在建筑行业的应用

详细到建筑领域，虽然目前国内3D打印还只能制造模型，但3D打印实体建筑领域的优势却不容小觑。3D打印自由成型的特性，让建筑师在设计时能够突破常规，解放思想，更有助于实现建筑与艺术的融合。且由于3D打印建筑可以一次性整体成型，相比起传统建筑由成千上万个砖、混凝土、钢筋等多个"零件'拼接而成，3D打印建筑的强度和抗震性能都得到极大提高。而和传统建筑相同的强度下，3D建筑还可以通过优化结构的方式节约材料，从而实现降低成本。通过试验，我们可以知道采纳3D打印建筑比传统建筑方式至少可以节约30%以上的材料。在节约材料的同时，内部结构还可以依据需求结合声学、力学等原理做到最优化，所以它的壁厚可以做得很薄，现在常规的建筑一般是24厘米宽度，打印建筑可以做到18厘米甚至更薄，同时强度和保温性能丝毫不会减弱。

虽然3D打印拥有很多传统建筑方式不具备的优势，但是目前在实体建筑打印方面还有以下难题：

(1)传统的建筑设计更多是面对功能及施工工艺的要求去做，但是3D打印的设计就完全不同，3D打印建筑的材料大部分是特种混凝土，很难有钢筋、石材，这就要求在设计时要考虑材料的特性。并且由于3D打印施工是用喷头或者立体喷头输送材料，设计还要符合受力和机器成型的特点。除此之外舒适性、平安性以及相关建筑标准等问题也不容忽视，因此目前现有的建筑设计系统几乎都不能直接搬来运用，必需要重新建立一套符合3D打印要求的建筑设计体系。

(2)建筑打印需要精度与自动化，相当于是把现在的自动机床和建筑机械结合起来，实现建筑打印的机器手。这对于我国的制造工业，尤其是大型机床的制造工业是个很大的挑战。

(3)3D打印的速度很快，对材料凝固时间要求特别短，传统的建筑材料难以满意需求，需要特地讨论开发，目前还只限于在试验室中使用。

四、关于3D打印技术的几点思索

张瑞敏说："3D打印从表面上看是颠覆了产品的制造方式，但从本质上看却是传统产业面对的挑战和机遇。从某种意义上说，3D打印对某些企业而言，要么是天使，要么是魔鬼'。不管是天使还是魔鬼，3D打印技术代表了制造技术进展的前沿方向，大到国家层面，小到企业层面甚至个人层面，都要提前筹划，紧跟进展浪潮。国家要