解读3D打印技术与数控机床技术大全

第一篇：解读3D打印技术与数控机床技术大全

目前3D打印技术已经成为了一个非常热门的搜索词汇，虽然在目前它仍然处于起步阶段，但3D打印技术市场已经出现了势如破竹的前景，据《国际增材制造行业发展报告》统计，2011年，3D打印技术在全球的直接产值已经达到17.14亿美元，比前一年增长了29.1%。据预测，到2015年，其市场规模将达37亿美元。

3D打印技术作为制造业中的新秀力量，是一项革命性新型制造技术，它改变了通过对原材料进行切削、组装进行生产的加工模式，实现了随时、随地、按不同需要进行生产制造。

自从3D打印技术面世至今一直“绯闻”不断，业内很多人认为它会颠覆传统的制造业的生产模式，甚至有人预测在不久的将来3D打印技术将会取代目前的数控机床而一方独大。

确实，3D打印技术作为一种新兴的力量，具有目前的数控机床无法匹敌的长处，它的优点主要表现在以下几个方面：

1.理论上只要是电脑可以设计出来的造型，3D打印机都可以打印出来，消费者只要简单下载设计图，就可以在数小时内随心所欲地打印出自己所想要的任何东西，满足了人们的个性化需求;

2.由于3D打印技术采用的是增料的加工方式，相对于数控机床的减料加工就避免了对原材了的浪费，加工同样的一个东西，它的用料只有原来的1/3到1/2，这就降低了加工材料成本;

3.3D打印机的制造速度非常快，相对于数控机床速度上快了近3~4倍，尤其是在打印复杂造型的时候，这种优势更加明显。

但3D打印技术也不是万能魔盒，也有不尽如人意的地方，它的缺点只要表现在以下几个方面：

1.目前由于增材制造的材料的研发难度大的原因，导致3D打印的制造成本较高，一般达到每克10-100元;

2.制造效率不高，尤其在金属材料成形方面，大约每小时100-3000克。

3.在目前的情况下，3D打印技术还不是很成熟，所以它的制造精度尚不能与传统的超精度加工技术相提并论。

总之，就目前的情况看，3D打印技术是对切削、铸造、锻造、与焊接等传统制造技术的补充和完善，不可能完全替代传统的制造技术，在大批量制造等方面，高效低成本的传统减材料制造法更胜一筹!

但从另一个方面讲，3D打印技术和数控机床并不一定要拼个你死我活，若3D打印技术能融入机床领域，对数控机床来说，无疑是如虎添翼。不仅可以使生产制造效率提高，而且还可以完成许多制造难题，这也将会给数控机床带来一个跳跃式的发展!

一个真正理想的机床应该是客户想造什么就造什么，数控化程度极高，效率极高，而且价格适中，生产成本低，便于运输，集各种优点于一身，数控机床技术和3D打印技术互利双赢，相得益彰，也许这才是它们共同的春天!

中国机械工业联合会近日发布报告称，今年以来，机械工业运行延续了去年以来微弱回升的态势，但受成本上涨和产能过剩等因素的影响，整个行业仍难言大幅好转。预计全年仍将呈现温和回升之势。

在国内外经济下行压力依旧，行业运行形势较为严峻的大背景下，机械工业生产与产品进出口情况较好，呈现出平稳发展态势。

前4个月我国机械工业规模以上企业增加值同比增长9.1%，略高于去年同期水平；出货值增速持续回落，呈近两年较低水平；机械工业累计出口保持增长，进口降幅收窄；其中4月当月机械工业进口、出口增速均由负转正。

1~4月，机械工业累计实现进出口总额2031.12亿美元，同比下降0.31%，较1~3月降幅收窄2.07个百分点，其中出口1133.15亿美元，同比增长4.19%，增速较1~3月提高0.24个百分点；进口897.98亿美元，同比下降5.47%，降幅较1~3月收窄3.96个百分点，累计进出口贸易顺差235.17亿美元。

1~4月，在汇总的92种机械工业进出口产品中，累计进口同比增长的产品有35种，累计出口同比增长的产品有51种。其中累计进口最多的3种产品为汽车、汽车零件和四轮驱动轻型越野车。累计出口最多的3种产品为汽车零件、电线电缆和汽车。进口增速较上月回升较快的行业是农业机械、食品包装机械和其他民用机械行业，分别为51.45、39.65和23.47个百分点，增速均由负增长转为正增长。

固定资产投资实现两位数增长

报告显示，1~3月机械工业完成固定资产投资5853.9亿元，同比增长17.15%，比1~2月提高3.84个百分点，尽管如此，仍低于制造业与全社会投资增速。

该报告的统计结果进一步显示，在产品价格方面，被统计的142种机械产品中，有82种产品累计出厂价格同比下降，占比达到57.75%.2013年3月累计价格指数与2012年3月累计价格指数比较，有101种产品的价格指数水平降低。其中，回落幅度较大的产品有：农林牧渔专用仪器仪表，其他金属丝绳及其制品，电站锅炉、工业用汽轮机、组合机床、镗床、工业用衡器、塔类设备等回落超过8个百分点。产品回落品种之多、幅度之大，以前比较少见。但业内人士认为，通常第一季度价格波动都较大，未来价格走势如何，有待进一步观察。

除此之外，在中机联统计的119种主要产品中，1~4个月累计同比增长有65种，占全部上报产品品种的54.62%；有54种产品产量比去年减少。应收账款递增亏损面增大

报告披露，前4个月全国机械工业各项主要经济效益指标完成情况较为平稳，其中总资产贡献率为12.73%，较全国工业低0.22个百分点；流动资产周转率为1.95次，较全国工业慢0.46次；成本费用利润率为6.61%，较全国工业高0.87个百分点，主营业务收入利润率为6.12%，较全国工业高出0.82个百分点。

4月末，资本保值增值率114.41%，资产负债率为56.89%.1~4月全国机械工业企业主营业务收入58961.71亿元，同比增长12.75%，较上月提高0.87个百分点，较全国工业增速高0.9个百分点。截至4月末，全国机械工业企业流动资产合计90748.89亿元，同比增长10.7%，较上月提高0.59个百分点，其中应收账款27472.81亿元，同比增长13.95%.在中机联统计的13个行业中，除文化办公设备行业同比下降6.12%以外，其余12个行业应收账款同比均为增长，其中重型矿山机械行业增长最快，其次为农业机械行业，第三位是汽车行业。

1~4月，全国机械工业共汇总77612家企业，其中亏损企业14087家，亏损面18.15%.亏损企业亏损额累计达409.97亿元，较上月扩大64.94亿元，同比增加47.72亿元。从企业规模来看，在1744家大型企业中，亏损企业有327家，亏损面为18.75%，亏损额为119.26亿元，较上月增加22.36亿元；在9736家中型企业中，亏损企业有2246家，亏损面为23.07%，亏损额119.44亿元，较上月增加17.64亿元；在66132家小型企业中，亏损企业有11514家，亏损面为16.2%，亏损额171.28亿元，较上月增加24.95亿元。

机械工业固定资产投资增速的回落，以及库存、库存中的产成品持续低位增长，均反映出未来行业运行走势将比较平缓。金模机械网首席分析师罗百辉认为，总体来看，今年宏观经济环境比去年有所回暖，需求形势也略好于去年，预计今后几个月，机械行业将继续在目前较低水平上相对平稳运行，全年速度有望略高于去年。

数控切割机设备是我国国民经济的重要组成部分，也是我国外贸设备中的“明星设备”。就目前来看，不少企业虽然实力有所提升，却仍处于粗放式的经营模式中，导致利润空间狭小，不少企业发展受到束缚。

受下游机械加工等相关行业需求支撑，行业整体发展较快，规模也在不时壮大。但就目前来看，不少企业虽然实力有所提升，却仍处于粗放式的经营模式中。由于过度竞争，产品同质化严重，导致利润空间狭小，也让不少企业的发展受到束缚。

受全球金融环境影响，国内机械加工及上下游行业普遍表现不佳，有业内人士分析，持续性影响或将持续23年时间才可能有待好转，具体就数控切割机生产企业来看，又该如何应对此种局面？

从适用行业及企业来看，数控切割机重点发展范围在以下几个方面：

1、高速、精密数控车床，车削中心类及四轴以上联动的复合加工机床。主要满足航天、航空、仪器、仪表、电子信息和生物工程等产业的需要。

2、高速、高精度数控铣镗床及高速、高精度立卧式加工中心。主要满足汽车发动机缸体缸盖及航天航空、高新技术等行业大型复杂结构支架、壳体、箱体、轻金属材料零件和精密零件加工需求。

3、重型、超重型数控机床类：数控落地铣镗床、重型数控龙门镗铣床和龙门加工中心、重型数控卧式车床及立式车床，数控重型滚齿机等，该类产品满足能源、航天航空、军工、舰船主机制造、重型机械制造、大型模具加工、汽轮机缸体等行业零件加工需求。

4、数控磨床类：数控超精密磨床、高速高精度曲轴磨床和凸轮轴磨床、各类高精高速专用磨床等，满足精密超精密加工需求。

5、数控电加工机床类：大型精密数控电火花成形机床、数控低速走丝电火花切割机床、精密小孔电加工机床等，主要满足大型和精密模具加工、精密零件加工、锥孔或异型孔加工及航天、航空等行业的特殊需求。

6、数控金属成形机床类：数控高速精密板材冲压设备、激光切割复合机、数控强力旋压机等，主要满足汽车、摩托车、电子信息产业、家电等行业板金批量高效生产需求及汽车轮毂及军工行业各种薄壁、高强度、高精度回转型零件加工需求。

7、数控专用机床及生产线：柔性加工自动生产线FMS/FMC）及各种专用数控机床，该类生产线是针对汽车、家电等行业加工缸体、缸盖、变速箱箱体等及多品种变批量壳体、箱体类零件加工需求。

由粗放经营向集约经营转轨，即改变低技术含量、低管理水平、低经济效益的方式，走向高技术含量、高资金含量、高管理水平、高经济素质、高经济效益的经营方式。

一、数控切割机床行业需“修炼内功”走集约型发展路线，首先需要做到要转变观念，树立久远发展的观念并制定可行的目标和计划。同时，数控切割机床企业需要从价格竞争中走出来，转向修炼内功“着重产品结构的优化、产品品质的提升、核心技术的掌握和创新以及企业品牌影响力的扩大。当然，这一系列转变需要企业进行较多的资金投入，对此，数控切割机床企业也需要根据自身情况，对未来的投入产出比作出科学的预估，从而有选择地投资，进行逐步过渡。

二、多元渠道提高经营效率集约化经营以提高效益为最终目标，走集约型发展路线，务必要向”低投入、高产出"经营目标而努力，这需要数控切割机床企业从多个方面来着手进行革新。一方面，企业需要不时提升企业管理水平，提高管理整体效能，合理优化部门结构，防止人力资源以及时间的浪费，同时优化企业内部竞争机制，提高员工的职业素质。

另一方面，数控切割机床企业无妨尝试高科技经营，大力发展计算机网络工程，通过办公工具的改良而提升经营效率。

三、数控切割机床企业集中化发展加强与供应链上下游企业的紧密联系，形成具有强大竞争力的集中性的数控切割机商圈，对于一些数控切割机床商户和企业来说，对其提升竞争力，扩大市场份额，具有重要意义。

第二篇：3D打印技术

3D打印技术

3D打印技术，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打印是一种“自下而上”分层添加材料实现快速产品制造的技术，具有制造成本低、生产周期短等明显优势，被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。

一、3D打印基本概念

传统的切割加工是利用刀具进行材料的切削去除，是一种“自上而下”的加工方式。这种加工方式是从已有的零件毛坯开始，逐渐去除材料实现成型，因此受到刀具能够达到的空间限制，一般很难制造出复杂的三维空间结构。

3D打印技术的成型原理与上述传统方法截然不同，采用材料逐层累加的方法制造实体零件，相对于传统切割加工技术，该方法是一种“自下而上”的制造方法，3D打印的实质是增量制造：“通过增材制造，从零件的电子、数字化描述直接到最终产品的过程”。因此3D打印技术具备两个本质特征：一是数字化模型直接驱动，将产品的数字化模型输入3D打印机，就能直接“输出”最终产品，实现快速制造，不需要制模或铸造；二是基于离散-堆积成型原理的逐层材料添加方式，可成型任意复杂空间结构，具有很高的柔性。

二、3D打印技术的优缺点。

优点：①不需要机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率；②通过摒弃传统的生产线，有效降低生产成本，大幅减少材料浪费；③可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让产品设计更加随心所欲；④可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品，与机器制造出的零件相比，打印出来的产品的重量要轻60%，并且同样坚固。

缺点：可打印的原材料少、打印精度低、速度较慢、打印成本高。

(3D打印原材料：工程塑料、光敏树脂、橡胶、金属、陶瓷等)

三、3D打印军事应用现状

（1）2012年，美国Sciaky公司的新型电子束3D打印技术取得重要突破，具备大型金属部件加工能力，美国国防部和洛克希德•马丁公司准备将其用于生产F-35战斗机的钛、钽、铬镍铁合金等高价值材料的高品质零部件，前期检测全部达到要求。

（2）3D Systems公司的激光熔融技术取得重要进展，美国空军将在此基础上开发用于打印F-35战斗机和其他武器系统的3D打印机。

（3）美国太空制造公司的太空3D打印技术的成熟度达到6级，具备在太空中的模型或样机演示能力，2012年11月获得NASA的第二阶段合同，进一步将技术成熟度提升到8级，完成实际系-2-统并通过试验和验证，最终具备应用于太空站维修、升级和延寿，载荷升级改进，硬件太空制造等方面的能力，2014年向国际空间站运送首台3D打印机。

（4）早在2002年，美国就开始将激光成型钛合金零件装上战机试验。但由于无法解决制造过程中钛合金变形、断裂等技术难题，美国始终只能生产小尺寸钛合金部件和对钛合金零件表面进行修复。近年，美国积极开展3D打印技术生产大型钛合金部件的研究。美国军方和军工企业正与3D Systems和Sciaky等3D打印技术公司合作，推进大尺寸钛合金3D打印技术在战斗机制造上的应用。

（5）2013年，美国开始使用3D打印技术批量生产喷气发动的燃料喷嘴。在3D打印技术应用于轻型物质制造方面，2013年，美国“固体概念”公司成功制造出世界上首支3D打印金属手枪，能够连续发射50发子弹并保持完好。

（6）维修方面，美国已开始部署基于3D打印技术的维修保障装备。2012年7月和2013年1月，美军部署了两个移动远征实验室，用于装备维修保障。此移动远征实验室是一个20英尺长的标准集装箱，可通过卡车或直升机运送至任何地点，利用3D打印机和计算机数字控制设备将铝、塑料和钢材等原材料加工成所需零部件。此举可以在战场快速生成需要的零部件，甚至快速设计和生产急需的装备，实现及时精确保障。此外，美国陆军开发了一种轻质便宜的3D打印机，可以放到背包中，用于在

-3-战场中快速、便宜地制造替换零件。

（7）我国的激光快速成型3D打印技术已达到世界领先水平。北京航空航天大学已掌握使用激光快速成型技术制造超过12平方米的复杂钛合金构件的技术，并成功应用于武器装备研制，相关成果“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成型技术”获2012国家技术发明奖一等奖。西北工业大学掌握了一次打印超过5米长的钛金属飞机部件的3D打印技术。

（8）我国是世界上唯一掌握钛合金大型主承力构件激光快速成型制造技术并工程应用的国家。北京航空航天大学和西北大学的3D打印技术已成功应用于多个国产航空项目的原型机制造。我国自主研发的大型客机C919的主风挡窗框、大中央翼根肋，正在设计的新型战斗机的钛合金主体结构均采用激光快速成型技术制造。

（9）据报道，歼-10飞机研发用了近10年时间，而运用3D打印技术后，我国在3年时间内就推出了舰载机歼-15，直接跨入第三代舰载战斗机方阵。在我国国防科技装备领域，目前，3D打印技术已被全面应用于歼-20隐形战斗机和歼-31第五代战斗机的研发中。有外媒惊呼，3D打印机正在制造空军发展的“中国速度”。

加快3D打印技术的发展与应用是弥补我国当前武器装备设计、制造与维修保障能力的不足，提升研发效率，降低制造成本，提高维修保障时效性与精度的有效途径。我国3D打印技术在钛-4-合金大型复杂整体构件激光成型等方向居于世界领先地位，但整体水平仍有很大的提升空间。应着眼武器装备长远发展，统筹规划，汇聚各方面力量推动3D打印技术的发展与应用，为实现“能打仗、打胜仗”的目标提供技术支撑。一是将3D打印技术作为我国制造业升级的关键，军民融合、整合资源，集全国之力进行发展；二是针对当前存在的问题，加强材料技术3D打印核心关键技术研究，改变我国核心关键设备受制于人的状况；三是积极探索3D打印技术在武器装备建设中的应用，以应用牵引技术发展方向与重点。

四、3D打印技术的实际应用

（一）开源3D打印枪支的例子

美国得克萨斯大学法律系的大二学生和一群自称分布式防御组织成员的朋友发起了一个项目，称为“维基武器项目”：设计出全球第一款可从网络下载蓝图的枪械，并能够完全利用RepRap这样的开源3D打印机制造出来，然后将之与世界共享。2012年7月，利用3D打印机制造的下机匣组装在一把实用的AR-15步枪上，试射了200发子弹，而下机匣部件未见任何磨损。下机匣尤其引起争议，因为法律上认定它是枪械的主体部件，其销售及分销是受到管制的。有了通过3D打印机制造的下机匣，枪械爱好者将能购买其他不受法律管制的部件并进行组装。2012年12月，对3D打印机出产的AR-15步枪进行了测试，在刚开始的测试射击中没有任何质量问题，但在第六次射击时，枪支三处

-5-涌现分裂。

美国得克萨斯州奥斯汀，科迪﹒威尔逊（法律系25岁学生）演示一支3D打印手枪，可发射一枚子弹。除击针为金属，枪支全部部件为塑料。开源打印枪支使得恐怖主义和社会安全问题变得更为复杂，可能导致枪支泛滥，在政界和民间引发忧虑，因此美国国会众议员史蒂夫﹒伊期雷尔近来呼吁禁止制造3D打印枪。

此外，美国得州“固体概念”3D打印公司设计制造的世界第一把3D打印金属手枪，有30个零件，已经成功射出了50发子弹。该公司打印手枪的目的不是真的为制造手枪，而是要显示3D打印技术在强度和精度方面的技术进步。

（二）3D打印无人飞行器的例子

3D打印技术以其快速成型的特点在产品开发与优化方面具有明显优势。英国南安普顿大学设计和试飞了世界上第一架打印的飞机，采用EOSINTP730尼龙激光烧结打印机。由英国利兹大学学生设计的翼展1.5m的无人机在航展亮相，通过3D打印技术优化结构和空气动力学性能，而用其他方法就很难并且代价昂贵。美国空军也正在应用3D打印机制造无人飞行器。

（三）3D打印隐身斗蓬的例子

DARPA资助的麻省理工学院的3D打印项目之一是梯度折射率透镜（石英）的3D打印。梯度折射率的光学折射率呈梯度变化，其中折射率沿轴向变化的梯度折射率透镜用于消像差；折射-6-率沿径向变化的梯度折射率光纤能够减少色散，用于提高传输信号的速率或通信容量。梯度折射率光学已经成为光学的新分支。隐身斗篷就是采用梯度折射率材料实现的，使入射光线在物体周围偏转并绕开实现隐身目的，是目前光学领域的一个热点，在国际光学权威期刊上多次相关论文。实现负折射率的唯一可能是通过超材料----一种人工材料，之所以具有特殊光或声波性能，不是因为其成分，而是因为其特殊结构，可用3D打印。

（四）3D打印弹头的例子

洛克希德马丁申请的打印弹头的专利，通过逐层添加熔融材料制造弹头结构，高能密度技术可以是激光、电子束、等离子体等，与高冷却速率结合制作均匀微结构，给料可以是丝状或粉末，添加过程中可变材料类型。

（五）3D扫描士兵制作修复假肢的例子

这也是美军计划的一个项目，在士兵投入战场之前对其进行三维扫描，用于3D打印符合士兵个人特性的修复假肢，以备服役期间伤残治疗之需。

（六）3D打印飞机零件的例子

飞机框架传统造工艺需要万吨级重型锻造装备、系列大型锻造模具等。传统制造工艺的材料加工量大，利用率低，加工周期长，成本高。

（七）医学辅助快速原型制造

例如，某患者颅底肿瘤位臵深，肿瘤与颈内动脉、视神经、-7-垂体柄等周边重要结构关系复杂，手术难度十分大。

湘雅医院神经外科，依据患者的CT和MRI（核磁共振）图像建立实际模型，用3D技术打印颅内复杂肿瘤原型，让医生在手术前充分了解脑内肿瘤部位周围组织的毗邻关系，在完整切除肿瘤的同时最大限度地保护肿瘤周围正常组织，降低了并发症和后遗症的发生率。2014年1月4日，手术成功。

（八）人体骨骼快速制造

2012年，生物打印技术的发明者之一，曼彻斯特大学教授Brian Derby在《科学》杂志上发表了综述，阐述了用打印技术生产细胞和组织结构的新进展，以及该技术用于再生医学的前景。Derby教授介绍了利用3D生物打印实验，制造多孔结构骨骼“脚手架”用于生长细胞，之后植入人体。这种“脚手架”包含数千微孔，其中注入造骨细胞。造骨细胞培育生长的同时，“脚手架”生物分解消失。目前世界各地都在对这一技术进行临床试验。

另一种成功的应用是制造钛合金骨骼支架，如3D打印下颚，又如瑞典的一个女孩通过3D打印髋骨移植，摆脱了轮椅。

（九）生物活体器官重造

生物打印(Bioprinting)是用计算机辅助转移工艺制造和装配活性与非活性材料成为给定的二维或三维组织，以生成生物工程结构，可用于再生药物、药理学和基本的细胞生物学研究。

3Ｄ生物打印技术利用类似喷墨打印机的技术，直接生成三-8-维生物组织，3D生物打印机有两个打印头，一个放臵最多达8万个人体细胞，被称为“生物墨”，另一个可打印“生物纸”所谓生物纸其实主要成分为水的凝胶，可用作细胞生物的支架3D生物打印机使用来自患者自己身体的细胞，所以不会产生排异反应。生物打印机与普通3D打印机的不同之处在于，它不是利用一层层的塑料，而是利用一层层的生物构造块，去制造真正的活体组织。

五、部分领域3D打印发展趋势

（一）工业3D打印

1、在生产流程和生产工艺环节对传统传统制造业的全面渗透和覆盖，特别是在铸造、模具行业广泛应用。

2、稳定性、精密度将会大幅提高，材料可以全面突破，成本大幅降低、打印速度将显著提高。

（二）生物3D打印

1、将不再局限打印牙齿、骨骼修复等方面，打印部分人器官将成为常态。

2、整体应用推广将取决于各个国家的政策支持程度。

3、复杂的细胞组织和器官打印还有很多技术难题需要突破。

（三）军事3D打印

1、将实现武器装备半成品制造、现场塑造和部署，根据周围环境和作战目标，优化调整设计参数，实现环境自适应，大大提高武器装备的环境适应能力、伪装效果和作战效能。

2、小批量制造成本低、速度快，显著降低武器装备特别是复杂武器装备的制造风险、缩短研发周期。

3、具备快速制造不同零部件的能力，可有效提升武器装备维修保障的实时性、精确性。

六、3D打印世界之最

世界最大3D打印机：图中这套巨无霸设备名为“big delta”，它高达12米，是专门为进行大型物体3D打印而建造的大型3D打印机。

世界最小3D打印机：这款全球最小的3D打印机名为XEOS，由德国工业设计师Stefan Reichert打造，它的长、宽、高分别为47cm、25cm、43cm，是目前世界上体积最小的3D打印机。

世界首款3D打印跑车：来自美国旧金山的Divergent Microfactories(DM)公司推出了世界上首款3D打印超级跑车“刀锋(Blade)”。整车质量仅为1400磅(约合0.64吨)，从静止加速到每小时60英里(96公里)仅用时两秒，轻松跻身顶尖超跑行列。

世界首架3D打印飞机：“SULSA”是一架使用3D打印机制造的小型无人驾驶飞机，翼展2米，最高时速可达100英里，还配备有微型自动驾驶系统，可用于巡航。这是世界上第一架“3D打印”飞机，日前已试飞成功。-12-

世界最小3D打印魔方：这款微型3D打印魔方来自俄罗斯的艺术家格里高列夫之手，堪称世界上最小的魔方，这个魔方的边长只有1厘米，打破了原为1.2厘米的世界纪录。

世界首款3D打印汽车：Urbee 2是世界上首款完全使用3D打印技术制造的汽车，该车配备三个车轮，动力为7马力（5kW），采用后轮驱动，电力驱动模式下Urbee 2的行驶里程可以达到64公里。

全球首座3D打印桥梁：由MX3D公司负责开发和设计、由Heijmans完成的全球首座3D打印桥梁坐落在在荷兰阿姆斯特丹运河上，这座桥梁将通过3D打印机器人来完成，并且由运河的一端慢慢向另一端完成，而并不像传统建桥方式那样两端同时进行。

世界首座3D打印办公楼：据俄罗斯今日电台网站6月30日报道，迪拜宣布将建造世界上首座3D打印办公楼。计划建造的3D打印办公楼为单层建筑，占地面积约为2000平方英尺(约185平方米)。它将被20英尺(约合6米)高的打印机层层打印出来，办公楼内部也是由3D打印而成。

世界首辆3D打印摩托车：在今年的加州RAPID 2015展会上，出现了全球首辆全功能的3D打印摩托车。除了发动机、各种电子器件、传送带、制动系统及一些螺栓之外，这辆摩托车的其它部分全部都是用ABS塑料打印而成的，而且它可以承载两位成人骑手的重量。

世界最小的3D打印电钻：来自新西兰的技术宅Lance Abernethy做了一个全世界最小的电钻，关键是这个电钻是能用的。整个电钻的内部结构工作原理和普通电钻一模一样，唯一不同的是这个电钻的钻孔是毫米级的。

世界最大3D打印建筑结构：2015北京国际设计周，来自北京市侨福芳草地展区中庭空间的VULCAN，成为世界最大的建筑学意义上的三维打印构筑物，获吉尼斯世界纪录。

世界首台3D打印空调：近日，海尔集团在上海举办的世界家电博览会上展示了一款3D打印出来的空调。海尔宣称，这是世界上首款3D打印空调机。这款空调采用了可定制的3D打印部件，可以让消费者实现功能和装饰上的完美协调。该产品售价6395美元，至于产品的上市日期和定价等细节，海尔暂时还没有透露。

全球首款3D打印金属手枪：美国一家公司制造了全球首款3D金属手枪，而且已经成功发射了50发子弹，手枪的设计出自经典的1911式手枪，这是全球首支利用3D技术打印出来的金属枪。

世界首支3D打印步枪：枪械发烧友“HaveBlue”于2015年在其博客中公布了其3D打印步枪(A.22 步枪)的文档说明书（通过 AR15 论坛），文档中详细说明了打印经历和测试结果，成为首个成功打印出3D步枪并试枪成功的例子。

全球首个3打印酒店：菲律宾一家名为Lewis Grand Hotel（刘易斯大酒店）的四星级酒店宣称要3D打印世界上第一个商业建筑——别墅式酒店。里面的管道、家具、卫浴等生活设施也都是3D打印的，据说这是世界上首个3D打印酒店式别墅。目前这个项目没有完工，其3D打印机仍处于工作状态。

世界首枚3D打印火箭：新西兰一家名为Rocket Lab的私人航天公司开发出了世界上第一个3D打印的电池动力火箭Electron！堪称人类火箭技术发展史上的一大进步，其搭乘的Rutherford发动机的主要部件几乎都是3D打印制造的。

第三篇：3D打印技术

3D打印技术

基本概念

3D打印机出现在上世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。

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。

应用领域

汽车制造业,医疗

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“3D打印”火了 闽企跃跃欲试

一股“3D打印热”从美国股市传至国内A股市场，“3D打印技术”受到资本追捧；福建已有企业涉足该领域

国外艺术家用3D打印机“打印”出了一个小型3D城市，里面的建筑物非常精致（资料图）

东南网-海峡都市报8月31日讯（记者 林可 周锡银 文/图）将一项产品设计转化为3D数据，录入3D打印机，添加合适的“墨水”后，就能直接打印出实物——近日，一股“3D打印热”从美国股市传至国内A股市场，不少涉及3D打印领域的企业股价连创新高。

3D打印技术为何受到热捧？3D打印机如何使用，主要应用于哪些领域？普通居民现在能买到3D打印机吗？福建制造企业有没有掌握这一技术？带着这些问题，本报记者多方调查，为您揭开“3D打印”的面纱。

市场动向

有望改变制造业“3D打印”成资本宠儿 美国两家3D打印机生产商8月股价大幅上扬，这股“3D打印热”烧到国内A股市场，涉及3D打印领域的企业股价连创新高。由于3D打印需运用到激光技术，我省一些生产激光晶体元器件的上市企业，股价业有不小涨幅。

“3D打印”为何成为资本宠儿？据业内人士介绍，3D打印受到热捧，是因为该技术有望改变制造业形态。

据介绍，“激光3D打印”，又叫选择性激光烧结（SLS），即快速成型技术，其原理是将一项产品设计转化为3D数据，然后将这些数据录入3D打印机，使用合适的添加剂进行逐层打印，然后叠加到一起，成为实物。由于3D技术可自动、快速、直接、准确地将产品设计直接转化为实物，因此将有效缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本。3D打印技术在美国已经产业化，在国内也已起步。

受益“3D打印热”一闽企股票大涨

受益这轮“3D打印热”，福建上市公司——福晶科技的股价也有不小涨幅。前日，该公司股价涨停。据了解，公司主营业务属于光电子产业，是全球领先的非线性光学晶体与激光晶体元器件制造商。由于3D打印需要运用到激光技术，因此该公司股价上涨。

昨日，记者从南京、深圳等地3D打印机制造商处了解到，购买3D打印机的福建买家现在还不多。许多经销商表示，他们对3D打印的前景保持乐观态度。他们认为，由于掌握“3D打印”后，制造企业可有效缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本，作为制造业大省，福建加工制造类企业也需要掌握3D打印技术。

输入数据就可打印出实物

昨日，记者电话采访了国内一家3D打印机制造商——南京紫金立德公司。该公司销售代表介绍，他们公司的3D打印技术是以色列的，目前国内自主掌握3D打印技术的企业较少，能批量生产全套设备的大厂家也只有几个。蔡先生说，3D打印机是按照所使用的添加剂划分的，有塑胶的，也有金属的，而他们公司制造的3D打印机，使用的是pvc膜。据介绍，紫金立德制造的3D打印机，可将按照电脑里的3D数据，将pvc膜进行切割、叠置，然后烧结成实物。打印出的产品坚固耐用，可以在上面打孔、抛光。

据介绍，除“打印”茶壶等不太复杂的生活用品外，3D打印机还能“打印”齿轮、螺丝钉、涡轮增压零件等工业用品。

蔡先生告诉记者，目前，3D打印机主要用于工业设计、制造等领域。传统的制造技术，需要专门“开模”，时间周期长，单价高，而3D打印机的特点是，只要你提供产品设计及数据，过两三个小时，就能拿到实物，省时省力。

3D打印用的是“固态墨水”

据了解，3D打印机与普通打印机，最大的区别是“墨水”，3D打印机的“墨水”，也就是添加剂，从液态转成固态，如塑胶、硅、金属粉等。

目前的3D打印机，分堆叠法打印与烧结法打印，原理基本都是多层分片打印，而堆叠、烧结只是成型

技术的区别。堆叠法只能成型塑胶、硅之类的添加剂，对固化反应速度有要求，而烧结可以用激光的高温对金属添加剂进行处理加工。

“我们的打印机，主要通过打印喷头，按照3D图片，进行堆叠。”昨日，浙江一家3D企业市场部有关负责人陈女士告诉记者，3D打印首先要有一个设计图片，然后将文件录入，准备好打印需要的添加剂，就能够开始直接打印了，3D打印机通过打印喷嘴开始从打印底盘一层层堆叠，过不了几分钟，就能打印出实物成品。

便宜的3D打印机只要三千多元

3D打印机哪里有售？记者发现，福州市面上还并没有3D打印机专卖店，但3D打印机在部分购物网站有售，价钱在几千到几万元不等，最便宜当数个人打印机，定价在3000多元。

据了解，国内的3D打印机，按照打印机的喷头数量定价，比如，单喷头的3D打印机，要近4000元，双喷头的打印机则要7000多元。单喷头与多喷头的区别主要在于，在打印中，双喷头可以打印两个颜色的实物，而单喷头只能打印一个颜色的实物。

深圳一家3D打印机厂商的负责人刘先生表示，他们的打印机出口较多。陈女士也表示，他们公司的产品主要都是销往美国、澳大利亚等国家，国内需求还不够旺盛，主要是因为国内对3D打印机的认知、普及还不够高。

许小曙

湖南华曙高科技有限责任公司 总经理

许小曙，1990年毕业于美国科罗拉多矿业大学，获得博士学位。

早在1996年，就曾因在CH-46直升机相关研究项目中“史无前例的杰出工作”，荣获了被誉为“应用科学的诺贝尔奖”的“美国科学技术创新奖（R&D 100）”。该奖项用于奖励每年在世界范围内评选100个最杰出的科技成就，是世界应用科学中的最高奖项。

自1997年以来，在美国DTM公司和3D Systems公司工作12年，先后担任先进制造主管，软件开发总监及高级顾问等职务，是SLS SinterStation 2500+, Vanguard, HiQ and Pro 系列设备实现产业化过程的原创者之一。2011年4月，许博士被国际分层制造行业权威协会AMUG-Additive Manufacturing Users Group授予终身成就奖（“Dinosaur Award” ——恐龙奖）。该奖项用以表彰在SLS和SLA领域做出长期卓越贡献以及具有领导力的人士，全世界仅十余人获此殊荣。他在业内被认为是目前世界上最了解该技术的人，有“SLS之父”之美誉。

许小曙博士2010年回到中国，成立湖南华曙高科技有限责任公司，研发和推广拥有中国自有知识产权的SLS设备，材料及相关服务。

王运赣

上海富奇凡机电科技有限公司 董事长、教授

王运赣，华中科技大学教授、博士生导师，上海富奇凡机电科技有限公司董事长，20世纪90年代初开始致力于快速成形技术的研发，主编出版了11本有关快速成形/3D打印技术的专著，拥有12项中国专利，所在公司已批量生产和销售具有自主知识产权的7种快速成形设备。

入门级开源3D打印机项目技术简介

更多内容前往：个人3D打印机小站

简介

三维立体打印的技术。三维立体打印机，也被称为快速成型打印机。它是利用普通打印机的原理，将打印机和计算机连接起来，把原料装入机身，通过计算机的控制，用激光注射器将原料一层一层累积起来，最后将计算机上的蓝图变成实物。

3D打印机在90年代中期就出现了。在过去十年里，它已经被设计师、工程师以及科学家用来制造一次性的机械产品以及模型。他们通过一层一层堆积的液体和粉末来生产物体。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；汽车定制公司也在利用这套设备为汽车爱好者提供专门的汽车部件；消费电子产品厂商用它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；医生用它来制造实习模型；博物馆用它复制真品，以避免参观者损毁真品。

但是，这套机器价格不菲，每套大约需要10万美元。最近几年，价格下降到约1.5万美元。如此昂贵的费用也只有大型公司才能负担。

本项目的目标是为了制造出价格在1000美元之内的桌面3D打印机，方便设计师，工程师，科技人员甚至是普通爱好者的使用。

市场前景

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。

3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。这项技术目前正迅猛发展,已越来越引起人们的广泛重视。

3D打印机在哪些领域使用有何用处3D打印技术作为一种高科技技术，综合应用了CAD/CAM技术、激光技术,光化学以及材料科学等绪多方面的技术和知识，让产品设计、建筑设计、工业设计、医疗用品设计等领域的设计者，第一时间方便轻松的获得全彩色实物模型，便于重新修定CAD设计模型,从而节省了为错误设计制造工艺装备的费用,并节省了研制时间。

随着技术的进步，现在3D打印机在电影动漫、气象、教育、外科医疗等领域都能发挥独特的作用。在教育领域，3D打印机能够将抽象概念带入现实世界，将学生的构思转变为他们可以捧在手中的真实立体彩色模型，令教学更为生动；在建筑领域，3D打印机能够为曲面异形建筑的重要精密构件快速制作精确模型，实现传统建筑模型制作无法达到的工艺水平；在工业生产领域，3D打印机可以为金属铸件直接打印模型、模型插件和图案；在地理空间领域，3D打印机可以轻松将GIS数据转化为三维地形及城市景观模型或沙盘；而在娱乐艺术领域，3D打印机还可根据电子游戏、三维动画以及其他创作产生的三维数据轻松制作自定义头像和雕像。

但如果要将3D打印机像电脑一样应用到我们普通消费者的生活中，还存在一些具体的问题：首先是购买成本问题，不同三维打印机的报价相差很大，但依旧徘徊在几万到几十万人民币，这个数字对家庭用户来说，不如去买套房子；其次是打印材料问题，3D打印机的成型材料多是采用化学聚合物，在这里，我们不仅仅是担心它的后期使用成本问题，而且如果要让它融入我们的家庭生活，那么这种材料是否安全将是一个很重要的参考因素。

不过我们还是期待，随着技术的不断进步，这些我们担心的问题都会迎刃而解，3D打印机会在未来像照相机、扫描仪一样进入千家万户，为我们的生活增添无穷乐趣。优势

我们拥有一套完整的实现低成本3D打印机的系统方案，该方案设计制造的3D打印机可以满足设计师，工程师，爱好者们的基本需要，并且在价格上大大低于昂贵的快速成型系统。能够实现每位设计师，爱好者或者是个人都能够拥有一台3D打印机的梦想。

技术规格

使用技术 FFF(熔融纤维制造)/热塑挤压

尺寸 500 mm(W)x 400 mm(D)x 360 mm(H)重量 7.0 kg 打印范围 200 mm(W)x 200 mm(D)x 140 mm(H)打印耗材原料 PLA,、HDPE、ABS等，使用3mm直径细丝 耗材价格 PLA:195元/kg，HDPE:97元/kg，ABS:150元/kg 打印速度 每小时构建实心物体为15.0 cm3(使用PLA测试, 其他材料都差不多)精度 喷嘴直径0.5毫米，最小打印2毫米的物体，定位精度0.1毫米，每层厚度0.3毫米

硬件部分 控制芯片

主板芯片 Arduino

上图所示的主板是整个系统的核心控制部件。其核心是一片Sanguino，它是一块Arduino兼容的主板由一块ATMEGA644P芯片驱动。

Arduino是源自意大利的一个开放源代码的硬件项目，该平台包括一片具备简单I/O功效的电路板以及一套程序开发环境。Arduino可以用来开发可独立运作、并具互动性的电子用品，或者也可以开发出与PC相连的周边装置，同时能在运作时与PC上的软件进行沟通。Arduino平台由两部分组成：硬件（包括微控制器、电路板等）和软件（编程接口和语言）。平台的两个部分都是开源的。如果需要，您可以下载 Arduino 的图表、购买需要的所有独立部件、切割电路板并从头开始制作一个电路板。

同样地，Arduino 旨在提供一个简单的界面和一个将所有功能集于一身的包，同时尝试提供其他优点： 低成本

可以从头开始构建便宜的 Arduino 板，并且预组装的组件十分便宜。Arduino Diecimila 花费大约 35 美元。跨平台软件

获得适用于 Microsoft Windows、Mac OS X 和 Linux 的 Arduino 软件。简单的语言

Arduino 开发人员尝试使语言可以被初学者轻松掌握，但是对于高级用户足够灵活。开放源码

Arduino 从上到下完全是开源的。如果需要构建或修改软件，您可以随意执行。此外，Arduino 的官方 Web 站点包含丰富的维基，其中的代码样例和示例都是免费共享的。

Arduino成本低功能强大的特点，满足了低成本3d打印机项目的需求，是理想选择。

该主板连接了所有的周边扩展，用来驱动整个3d打印机，其中包含了3个步进电机接口，还有四个RJ45接口用于连接挤压控制电路板，该电路板用于控制打印头，此外主板上还配备一个SD卡插槽及ATX电源接口。以下为该主板最新版本的电路原理图：

步进电机控制板

该电路板用于控制步进电机，通过两个极限开关来获得输入。基于Allegro A3982 步进电机驱动。此步进控制芯片价格和性能上都有相对的优势，满足3D打印机低成本和功能充足的特性。

以下为该电机驱动板最新版本的电路原理图：

打印头控制板

该电路板由PWM驱动板，DC电机驱动板，温度传感板，RS485接口和一块Arduino组合而成。该板用于控制在打印过程中的材料输出。以下为该打印头驱动板最新版本的电路原理图：

机械结构

整个设计结构包含了多种材料，以下为罗列的部件名称： 部件名称 备注

长棒 8mm直径，镀锌表面铁棒 轴承 皮带

挤压部件(打印头)螺丝、螺帽、五金、DIY扣件 轨道扣件 步进电机 NEMA 17 或 NEMA 14 PCB/集成电路

装配部件 3D打印制作，使用设计的3D数据

厚、薄钢板 4mm-6mm 厚，至少 42cm x 40cm 螺柱 轨道扣件

构造组件

使用3D设计软件将3D打印机上的各个部件进行设计，并使用快速成型技术来制作这些部件。部件罗列见下图：

由 3D打印服务 提供打印制作。

软件部分 控制系统固件 控制主板和打印头控制板为整个3D打印机系统的核心部分，两个控制芯片都采用开源Arduino硬件。可以通过Arduino平台方便的进行控制固件的编程和安装。

打印机软件

打印程序用于将设计好的STL格式文件转换成打印机可以读取的格式，并将该格式文件的数据信息传给打印机。打印机固件识别此格式3d数据信息，通过控制芯片来，进行打印输出。

我们使用一套通用的3D打印机程序与打印机固件进行交互通信，输入的文件格式现在仅支持STL，绝对多数的3D设计软件支持此格式的输出，因为设计师可以不需要使用额外的软件来输出需要制作的3D模型。

该打印机软件使用Java，可以用于Windows, Mac, Linux 多平台。

打印机软件界面截图：

原料耗材 材料选择

材料 单价 规格

PLA 195元/kg 3mm细丝 HDPE 97元/kg 3mm细丝 ABS 150元/kg 3mm细丝

打印案例

下图为3D数据与打印结果的展示图：

Magicfirm MBot 3D打印机

耗材决定能力边界—3D打印技术原理

3D打印技术在原理上并不复杂。与传统制造业在材料上做减法不同，它奉行的是加法守则。要打印一个东西，你首先要有一张3D立体图，配套的软件会把这张图上的物体进行一系列数字切片，并将切片信息传送到打印机，打印喷头立刻启动，根据切片信息，一层层极薄地堆叠出立体物件。

在这一核心“秘笈”指导下，不同打印机有不同的流派打法，而使用的“墨水”则是其中的关键。

在北京北五环外永丰科技园的北京计算中心，一台售价160万元人民币的Objet3D打印机，已经在这里服务一年有余。这台双缸洗衣机大小的银灰色打印机，使用光敏树脂耗材，这是一种遇紫外线照射会立刻变硬的特殊材料，另外一种支撑材料也必不可少。在电脑的三维数据图像的控制下，打印机的六个喷头以16微米的厚度，一层层喷出液态材料，物体的部分使用光敏树脂，其余部分则喷出填充材料，每喷一层，就进行一次紫外线照射，液态材料随即变硬。

打印完成后，最初从打印机肚子里拿出的是一个立方体，需要再给它洗个澡，冲去填充材料，打印的东西就“水落石出”了。

Stratasys公司使用的则是一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是将一根粗的塑料绳，在喷头内熔化液体，一层层沉积塑料纤维成型。还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质，最常用的是石膏粉，粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷头喷出的液态粘合剂进行固化，或者用“激光烧结”，熔铸成指定形状。耗材的扩展，决定了3D打印机的能力边界。

受到耗材的限制，3D打印最初的应用主要局限在样品制作。汽车零部件制造商或齿科医生在完成一个产品设计时，往往需要用一台3D打印机在几个小时内打印出其设计的产品，反复修改后再投入到规模化的生产线制造，这种样品制作方式相比传统的模型制作极大地节约了时间和材料成本。

随着可供打印使用的耗材的不断拓展，3D打印也逐渐具备了制作成品的可能。这是3D打印技术一个质的飞跃，这种变化在最近两年才逐步发生。2011年，钛合金和不锈钢材料的使用，使波音公司开始用这种技术直接打印飞机机翼，当然这种打印机的体型和价格都在另一个层级上。

目前，仅Objet一家公司已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。这些材料的价格便宜的几百块（人民币）一公斤，最贵的要4万元左右。

打印手枪、药物、建筑—盘点2012十大3D打印产品

3D打印颠覆了人们创造东西的能力，让人们将自己的想法转化成电脑上的虚拟模型，将产品制造这项专利从企业领域交还到个人手中。设计癖网站带我们一起回顾过去一年中曾报道过的3D打印产品： 1、3D打印手枪

2、Replicator 2台式3D打印机

3、Go!SCAN 3D白光3D扫描仪

4、按需打印药物3D分子打印机

5、LAYWOO-D

6、MIT廉价专业3D打印机

7、voxeljet连续3D打印机

8、可打印建筑物的“喷石”3D打印机 9、3D打印砖

10、XEOS概念3D打印机

第四篇：3D技术报告3

3D技术的发展及前景

引 言

曾凭借《泰坦尼克号》创造过惊世票房记录的好莱坞重量级导演詹姆斯·卡梅隆，经过了14年的酝酿，耗资5亿美元历时四年拍制的科幻巨献《阿凡达》于2009年年底亮相。《阿凡达》在中国首映后,一场3D旋风瞬间席卷了中国大陆。《好莱坞记者报》曾这样评价过这部经典之作，“詹姆斯·卡梅隆证明了他的确是‘世界之王’，作为视觉特效技术大军、生物设计大军、动作捕捉大军、替身演员大军、舞蹈演员大军、演员大军、音乐和音响大军的总统帅，他用让人目瞪口呆的方式把科幻片带进21世纪，这就是《阿凡达》。”《阿凡达》与3D的经典碰撞已然成为动画影视行业的一个重要里程碑。3D技术的不断成熟对模型、陈列品、虚拟空间结合信息技术展示应用的开发,对3D设备与软件开发的纯技术推动,对游戏产业的吸引力,对动画影视3D行业的新发展都起到了不可估量的作用，3D将我们带进了一个全新的异世界。

一、3D技术的简介

3D是英文“Three Dimensions”的简称，中文是指三维、三个维度、三个坐标，即有长、有宽、有高，换句话说，就是立体的，是相对于只有长和宽的平面（2D）而言。我们本来就生活在四维的立体空间中（加一个时间维），我们的眼睛和身体感知到的这个世界都是三维立体的（时间是虚构的），并且具有丰富的色彩、光泽、表面、材质等等外观质感，以及巧妙而错综复杂的内部结构和时空动态的运动关系；我们对这世界的任何发现和创造的原始冲动都是三维的。在人类漫长的历史进程中，由于局于技术条件的限制，无法简便、直接、快捷地用直观三维的方式来描述这个三维的世界，只能在沙土、羊皮、纸张的二维平面上，用影像表达和传递对这个世界的认识和创造，人们发明了平面投影和透视等方法，并基于纸张平面形成了抽象的2D平面文明体系，因此整个人类的全部历史，都可以说是基于纸张平面的2D文明，直到上个世纪电脑与网络的诞生，才为3D技术的种子开垦了一片温暖适宜的土壤；在这之前中国四大发明造纸术、印刷术曾经为全人类的2D文明发挥了极其重要的作用。

随着互联网的迅速发展和普及，基于电脑和互联网的数字化技术被不断运用到我们的生活和生产中，我们到处都能见到电脑制作的数字化的3D模型、动画与仿真。近些年3D技术也在不断的完善和取得巨大的突破，3D的消费和使用，如通过3D技术做出来的游戏、电影、手机等等，更已经成为了普通大众工作和生活中的一部分，3D让我们回归一个看似虚拟但却是真实的立体世界。3D技术的应用普及，有面向影视动画、动漫、游戏等视觉表现类的文化艺术类产品的开发和制作，有面向汽车、飞机、家电、家具等实物物质产品的设计和生产，也有面向人与环境交互的虚拟现实的仿真和摸拟 等。具体讲包括：3D软件行业、3D硬件行业、数字娱乐行业、制造业、建筑业、虚拟现实、地理信息GIS、3D互联网等等。

3D技术是推进工业化发展的重要数信资源，是促进产业升级和自主创新的推动力，是工业界与文化创意产业广泛应用的基础性、战略性工具技术，嵌入到了现代工业与文化创意产业的整个流程，包括工业设计、工程设计、模具设计、数控编程、仿真分析、虚拟现实、展览展示、3D立体画、教育训练等，是各国争夺行业至高点的竞争焦点。统计表明，在现代工业产品开发生产过程中，70% 错误在设计阶段已经产生，而80%的错误往往在生产或是更后续的阶段才被发现并进行修正。3D的突出优势在于能最大化的对产品进行仿真设计和用户沟通，尽可能早地将错误和需求变更解决在设计阶段，使产品开发周期缩短、生产成本降低，提升企业市场竞争优势。在西方发达国家，3D已成为产品设计、制造、管理、市场、服务、消费等的创新基础和新的竞争高地；而掌握最前沿3D技术，也为他们把控产业链、获取巨额利润提供了依托。目前全球近80%的飞机与50%的汽车，使用法国达索系统的3D软件设计制造;欧特克更是在3D数字娱乐等众多领域引领全球创新走向。

二、3D技术的专有技术名词解释 1、3D游戏，是使用空间立体计算技术实现操作的游戏。从编程实现角度来说游戏基础模型（游戏的人物，场景，基础地形）是使用三维立体模型实现的，游戏的人物角色控制是使用空间立体编程算法实现的，那么就把这种游戏称作3D游戏。2、3D电视，是三维立体影像电视的简称。它利用人的双眼观察物体的角度略有差异，因此能够辨别物体远近，产生立体的视觉这个原理，把左右眼所看到的影像分离，从而令用户无需借助立体眼镜即可裸眼体验立体感觉。3、3D动画，是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一新兴技术。三维动画软件在计算机中首先建立一个虚拟的世界，设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立模型以及场景，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数，最后按要求为模型赋上特定的材质，并打上灯光。当这一切完成后就可以让计算机自动运算，生成最后的画面。

三、3D技术的优劣

1.色差式3D技术

优点：（1）成像原理简单，早期被应用较多

（2）成本低廉，眼镜便宜 缺点：（1）3D效果较差

（2）画面边缘容易偏色 2.偏光式3D技术: 优点：易佩戴，眼镜成本低

缺点：（1）贴附偏光膜，需要更高的背光亮度才能保证3D画面鲜明，提高了电视功耗。

（2）2D画质有损失（PR Film 黑条现象）。

（3）3D画面隔行显示分辨率减半，播放3D 1080P电影只有540p。前后观看距离有严格限制，前后低于2米画面重影。上下低于10度画面重影。左右超过70度3D效果锐减。

3.快门式3D技术: 优点：（1）不用贴附3D偏光膜，杜绝2D画面损失和3D画面损失。

（2）（PR film 黑条现象）不用增加背光亮度，低碳低功耗。（3）可视角度不受限制，前后，上下，左右任何角度都能随意观看。换角度观看3D效果损失较少。

缺点：（1）戴上眼镜之后，会存在亮度衰减。

（2）快门3D眼镜在正视电灯等光源观看时因为快门技术开合现象原因会产生轻微闪烁，但是在观看3D影像时不会有任何闪烁感。（3）快门式3D眼镜因为控制芯片和液晶片的支持来实现3D效果，所以售价相对较贵，并且需要电源供电。

4.裸眼式3D 技术：

优点：裸眼式3D 技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚。

缺点：分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足，目前仅用在大型的公共场所。

5.光屏障式（Barrier）3D技术：

优点：与既有的LCD液晶工艺兼容，因此在量产性和成本上较具优势。缺点：画面亮度低，分辨率会随着显示器在同一时间播出影像的增加呈反比降低。

6.柱状透镜(Lenticular Lens)3D技术: 优点：3D技术显示效果更好，亮度不受到影响.缺点：相关制造与现有LCD液晶工艺不兼容，需要投资新的设备和生产线.7.指向光源（Directional Backlight）3D技术： 优点：分辨率、透光率方面能保证，不会影响既有的设计架构，3D显示效果出色.缺点：技术尚在开发，产品不成熟。

四、3D技术的发展局限 1、3D市场无比混乱

无比混乱的市场可以说是3D市场目前面临最大的难题。作为一种新型的显示技术，3D技术目前正处于蓬勃发展的阶段，但是整个3D行业却无统一标准，不仅消费者晕头转向，有些厂商的技术人员也为之头疼。就在笔者撰写此文的时候，也为众多说法不一的3D技术为之挠头。如果想让整个市场取得革命性的突破，那么制定相关的3D行业标准也就成了迫在眉睫的事情。在3D内容制作、媒介传输、信号接口、显示解码等诸多环节均建议相应的规范，让厂商在生产研发之时有章可循，也还消费者一个明明白白。2、3D使部分观众眩晕

大部分观众看完《阿凡达》都连声叫好，但是我们也不应忽视部分因为3D版《阿凡达》而出现眼干、眼痛、头晕、恶心等症状的观众，据报道还有观众观影后突发急性青光眼。据笔者了解，目前已经有不少专业眼科医生建议青光眼、屈光不正、眼肌有问题的观众放弃观看3D版《阿凡达》。3D画面是虚实交汇的，这些动感的虚画面会让人们聚焦眼球很困难，长时间观看很容易出现头晕、头痛。另外，电影院内光线比较暗，观众瞳孔自然就会放大，另外3D画面对于眼睛刺激性也特别大，眼压也会随之升高，出现眼干、眼痛等症状。3、3D资源稀少

想看1080p高清视频？网上随便一搜便琳琅满目。但是3D内容呢？虽然支持3D的游戏已经多达百款，但是每年在影院放映的3D电影还寥寥无几，其他诸如3D图片等资源更是为数稀少，在这种情况下，消费者又有什么理由耗费数倍的价钱去购买一款“华而不实”的产品呢？对于3D产品厂商来说，从行业长远的发展来看，将全部热情扑在产品的研发推广毫无疑问是错误的。作为普通的消费者，笔者只有亲身体验震撼逼真的3D效果，并且了 6 解到市 场中充斥着为数甚多的3D资源才会选购3D显示设备，相信有着这样想法的也不止笔者一位。

4、大多3D产品不支持1080p全高清

也许在一两年后，此问题便以得到彻底解决，但是从目前的情况来不支持1080p全高清的3D设备还是占据了大部分的市场。好不容易才感受到了1080p的清晰逼真，现在却让我为3D而选择放弃，相信没有几位消费者会答应。好在3D技术经过10余年的发展，终于在近些年突破了这一瓶颈，大多已能够支持1080p内容。可以预见的是，以后的大屏幕3D显示设备均兼容1080p高清，二者缺一不可。

5、戴3D眼镜有诸多不便

戴3D眼镜不方便的问题是针对眼镜式3D技术而言的，但是在目前市场中，裸眼式3D产品寥寥无几，大众消费者默认为3D技术都是需要戴眼镜的。话题再回到《阿凡达》上来，据部分媒体报道，在《阿凡达》热映期间，各种3D眼镜在淘宝上销售创造了新高峰，看来人们对电影院电影的舒适度、大小、效果等还是有很多担心。经过几十年的历程，3D技术取得了迅猛的发展。当然，对于我们这些普通消费者来说，也没必要了解如此繁杂的3D技术，我们需要的只是效果更出色，实现难度更低，价格更低廉的3D显示产品而已。尽管3D电视和电影还没有普及，但研究者们已经在开发下一代3D技术了。他们的奋斗目标是：可裸眼观看的三维显示器和可虚拟触摸、操作的3D图像。这里我们主要阐述裸眼式三维显示，即自由立体显示技术，不需要佩戴立体眼镜等附属设备的3D显示技术。

五、3D技术前景及总结

随着经济的发展、科技的进步、人们的生活水平不断提高，对与人们密切相关的影像领域提出了更高的需求。就目前移动终端市场来看，“智能化”无疑是未来最核心的发展趋势，而3D技术的应用就像是“锦上添花”，这对于喜好超前消费、猎奇心理强的消费者而言，提供了更多的选择。3D显示技术和普通消费者的距离已经越来越近，它不再是行业用户的专利。在三星和优派均推出遊戏性3D显示器后，人们可以将3D显示器搬到卧室内，而不用和其他人一起挤在电影院中观看。凭借着身临其境的立体画面，3D显示 7 器对高端遊戏玩家而言拥有极大的吸引力。除了针对个人用户外，3D显示器同样适合于商用以及科研，如展示分子结构模型、军事目标、文物艺术品展示、会展、大企业形象展示等各领域发挥其独特的作用。相信随着3D技术进一步成熟，我们今后会在生活的各个领域中看到3D显示设备的身影。传统的体现二维关系的平面画已远不能适应市场需求，事物的发展规律总是由低级向高级发展，平面影像经历了由黑白到彩色已必然从平面发展到立体。立体影像制品的出现，不仅满足了人们对文化艺术更高层次的追求，同时也拓展了人们的视野。打印工业、机械工业、印刷工业的快速发展为立体影像制品走进千家万户成为可能。先进的立体制图技术，高质量、低成本的立体影像制品，广阔的应用范围，超大的市场容量，使其能够产生不可估量的经济和社会效益。

总结3D技术在今后社会上的发展前景，它的处境，与2004年前后的液晶技术十分相似。那时的液晶技术，不足之处十分明显，首先是价格昂贵。大部分家庭认为这项技术所支撑的费用过于庞大。基于液晶电视既往成长经历，我们基本可以判断，3D技术的发展轨迹将与之相似。

但是我相信，和液晶技术一样，这些问题都是新产品成长过程中的问题，有望在未来几年间彻底解决。实际上，经过前些年的市场培育与消费者启蒙，3D技术的概念已经被大多数消费者所接受。以此同时，作为我们普通受众，我们一定要积极响应国家发展战略性新兴产业的号召，抢占经济科技制高点，避免今后出现受制于人的情况。而开发商也应该积极抓住这次难得的3D产业发展的大好机会，利用3D技术创造出更多有创意的影视文化精品，丰富人民群众的精神文化生活。

3D电影在全球掀起的狂潮大家都有目共睹。近几年来，它的快速发展也让我们看见了3D技术的前景，在第一部3D电影在影院上映开始，接二连三的技术改革也不断搬上荧屏。3D电影的发展之路总是跌宕起伏，但是却没有几个时期称得上是黄金期。一方面是3D电影有很多艺术水准的确不高、自降身价，另一方面3D技术的局限性依然很大，还达不到他们对电影高品质的要求。可以说，新技术、新概念的出现，让电影爱好者非常期待，但片源却成为发展的主要问题，高昂的制作成本，应对的是小众的电影市场，让很多电影投资商望而却步。所以我国在3D电影方面还得下功夫，去不断完 善现存的问题。

而在3D电视那块，我们不难发现，在未来的3D电视发展过程中，裸眼3D必定占领了一席之地。以前的3D电影必须借助那个怪怪的眼镜才能达到效果，实在是不过瘾。而且，眼镜很重，让大多数观众表示很不舒服。针对业内发出“3D技术是否是电视未来发展的主流方向、消费者是否需要3D电视”的质疑。家电业内专家刘步尘明确表示，看3D电视就好像“感觉我在电视中”，这正是3D电视的魅力所在，也是3D电视生命力强大的根基，3D电视必将成为电视未来发展的主流方向。

但随着3D技术的不断精进，搬进家庭客厅的3D电视机，将不再存在着这些让人扫兴的毛病。无论是主动快门式3D技术还是不闪式3D技术，都需要佩戴眼镜观看，争论孰优孰劣没有意义，裸眼3D技术让这些都将成为浮云，只有裸眼式3D技术才是王道。

3D除了在电视和电影外，3D的绘画和游戏也在涵盖在3D技术中间，而且有着举足轻重的作用。3D壁画使得公众的反应只能是目瞪口呆，人们都纷纷表示：“对于这种可以用‘骗局’形容的视觉奇观，全世界的人几乎都乐在其中，享受眼中看到的一切。” 首先，绘画如其他人所说，确实是一门需要技术的活，但是他们说得不全，这同时也是一门艺术，需要丰富的想象力和创造力。绘画是艺术行业，不是技术行业。而3D游戏对全世界的游戏爱好者，更是一场视觉盛宴。游戏画面十分逼真，立体感很强。吸引大家的同时，也肯定了3D正在慢慢走进我们现实生活的想法。

综合以上的技术，目前所提出的各种方式都仍有其优缺点，但随着时间的进步，这些问题也渐渐的被解决，正如当初的彩色显示器代替了黑白显示器，液晶显示器代替CRT显示器一样，随着显示技术的革新，没有辅助设备的三维显示技术代替平面显示技术将是必然趋势。随着科技的不断发展，相信3D技术会越来越完善，同时给人们提供更美好的视听享受。

我们应该肯定3D技术在未来一段期间内的发展前景，但我们也要接受现实。就拿电影来说，我国在3D电影方面仍处于起步阶段，相关技术于国外相较还是存在很大差距的。而我们中国电影发展遇到的瓶颈，不是一朝一夕能够解决的，与此同时，我们要考虑的东西还要深入到各个方面。比如3D技术走进我们生活的利弊以及发展路途中可能会遇到的困境。此时，我 们应该更多的去反思，去学习，去寻求根源，或许我们缺乏的不仅仅是技术层面的东西，更多的应该是信仰，上升到一个民族的信仰。中国3D技术正逐步迈入了多方合作、共求发展的阶段。在中国立体视像产业联盟的大力推动下，通过多元化的合作，正在逐步完善中国3D整体产业链的各个环节。处于整个产业链的上游、中游和下游的设备制造商和内容提供商都开始发挥自主创新优势，瞄准3D市场的美好前景，积极研发新产品、新技术、新方案，抢先占领中国3D消费市场。

尾 言

正如时代华纳公司的副总裁艾尔沃斯所言，3D技术将是这个世纪的一大盛事。他表示：“很多人都已经表示，对这块3D市场很感兴趣。更重要一点，3D节目的内容更加多元化以及更具真实感，必定会吸引更多观众。”

刘步尘分析说：“我们生活在五彩缤纷的世界，于是彩色电视诞生了；我们生活的世界真实而又细腻，于是高清数字电视诞生了；我们生活的世界是三维立体的，于是3D电视诞生了。3D电视的诞生，实际上是人类视觉需求与科技发展高度融合的产物。正因如此，我们得出了一个无可置疑的结论：3D电视代表了电视的未来。”

3D不仅是未来的趋势，而且3D取代2D在不久的将来就会实现。虽然现在3D仍然面临这样那样的问题，但是它带给消费者的感官体验是永远让人难以割舍的，而厂商应该做的，自然就是提升这种3D体验、降低3D普及带来的成本压力。虽说技术的提升那是要有一个相当漫长的过程的，但是一项技术能得以走向全球，这些，都值得世人等待。

第五篇：3D打印技术学习心得

“3D打印与激光再制造技术”学习心得

一、对3D打印技术的基本认知

3D打印就是将计算机中设计的三维模型分层，得到许多二维平面图形，再利用各种材质的粉末或熔融的塑料或其它材料逐层打印这些二维图形，堆叠成为三维实体。作为3D打印技术包括了三维模型的建模、机械及其自动控制（机电一体化）、模型分层并转化为打印指令代码软件等技术。

不远的将来，我们完全可以用电脑把自己想要的东西设计出来，然后进行三维打印，就像我们现在可以在线编辑文档一样。通过电子设计文件或设计蓝图，3D打印技术将会把数字信息转化为实体物品。当然，这还不是3D打印的全部，3D打印最具魔力的地方是，它将给材料科学、生物科学带来翻天覆地的变化，最终的结果是科学技术和创新呈现爆发式的变革。

3D打印最直接的效益，就是对材料行业的拉动，随着3D产业规模的扩大，必将推动材料行业的不断变革。

3D打印机本是一种相对粗陋的机器，从工厂诞生，然后走进了家庭、企业、学校、厨房、医院、甚至时尚T台。但是一旦将3D打印机与当今发达的数字技术相结合，奇迹就发生了。再加上互联网的普及以及微小而成本低廉的电子电路的广泛使用，在材料科学和生物技术取得日新月异进步的今天，3D打印应用前景简直令人不可想象！

二、3D打印在我公司的应用前景

我们*****公司是一家叉车制造企业，每年都会进行不间断的新产

品研发。在这个过程中，3D扫描和3D打印技术有着良好的应用前景。譬如叉车的后配重由众多复杂曲面连接而成，设计上极为困难。有了3D激光扫描仪，我们可以从市场上采购造型优美的后配重成品，采用逆向工程技术进行3D扫描后,适当修型再转化为3D图纸为我所用。修改后配重也可用3D打印机做出样品，供领导决策时使用。这种3D模型外观上、结构上与设计实体完全一致，非常直观，有助于公司领导快速决策。因此3D打印技术的成功应用，必将加快我公司产品研发进度，缩短产品研发周期，提高市场响应能力！

三、3D打印技术应用的局限性

3D打印结合了智能制造技术、自动控制技术和新材料技术，确实具备了引领第三次工业革命的有利条件，但是3D打印技术的大规模工业化应用还存在诸多限制。首先3D打印的材料品种单一，价格也过于昂贵，用于打印样品则可，用于批量生产则经济上决不可行；其次从效率上来说，采用3D打印技术工艺生产一个零件还是过于浪费时间了；其三，3D打印零部件的内在质量可靠性仍然存疑。采用金属粉末加上激光烧结和激光熔覆技术打印的零部件，其内在金属结构与采用现代冶金技术生产的零部件，在组织的致密性、结合的紧密性方面差距很大，影响3D打印零部件的结构强度。因此3D打印技术现阶段真正的实际应用，仅仅在产品研发过程的样品制造、工业生产中的砂型制造、生物医学上的器官仿生等方面较为成熟。那些3D技术打印的裙子、鞋子不过是艺术家自娱自乐的哗众取宠罢了。至于劳心费力的捣鼓出一个3D打印的水果，除了追求标新立异之外没有

任何现实意义！

四、对我国发展3D产业技术的几点思考

3D技术产业化发展有其局限性，存在诸多急需突破的技术瓶颈，能否真正引领第三次工业革命浪潮尚无定论。但3D 打印毕竟是代表制造技术发展方向的前沿技术，从国家层面还是要提前谋划、提前布局、紧密跟踪。首先，要从小学阶段开始在学校普及3D打印知识教育，让孩子们从小接触3D打印技术，有利于培养他们的动手能力和创新精神。桌面级3D打印机价格已经非常便宜，完全具备全面推广条件。其次，着力培养大型3D打印和扫描技术企业，组建3D产业技术国家队，壮大企业实力，参与国际竞争。目前我国3D制造企业规模偏小，实力不强，大多数在破产的边缘苦苦挣扎，很难与国外的大公司展开真正意义上的竞争，因此政府主导的资源整合已经刻不容缓。第三、必须走产学研结合之路，占领3D打印技术的制高点。无论是3D打印还是3D扫描技术都涉及到众多高新技术领域，只有走产学研结合、联合自强之路，才能在未来的3D技术市场上占有一席之地。第四，加大政策引导力度。政府应制定政策，对那些具备产品研发能力和一定市场影响力，但现阶段经济效益不彰的企业，从税收减免、研发资助、财政补贴、贷款担保等方面给予扶持，帮他们做大做强。

2014年6月17日