3D打印技术的发展与前景分析（推荐5篇）

第一篇：3D打印技术的发展与前景分析

国内外3D打印技术的发展现状

一、“3D打印”技术

（一）基本原理。“3D打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速原型制造 ”(Rapid Prototyping & Manufacturing)，是80年代末90年代初在美国开发兴起的一项高新制造技术。【1】“3D打印”技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的，采用材料累加的新成型原理，直接由CAD 数据打印制成三维实体模型。快速成型系统就像是一台“立体打印机”，不需要传统的刀具、机床、夹具，便可快速而精密地制造出任意复杂形状的新产品样件、模具或模型。

【2】3D打印机原理很简单，每一层的打印过程分为两步，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，然后再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。完成后，要处理掉物品周围沾满的粉末，这是可以循环利用的，再涂上增强硬度的胶水。

“3D打印机”与传统打印机最大的区别在于耗材不同——后者使用墨粉，前者使用的则是一些可以发生固化反应的材料，如树脂、塑料、陶瓷、石膏、金属等等。例如：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。【3】汽车定制公司利用3D打印机为汽车爱好者提供专门的汽车部件。消费电子产品厂商用3D打印机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3D打印机来制造实习模型。博物馆用3D打印机复制真品，以避免参观者损毁真品，等等。

（二）发展前景及意义

【4】工业化最大的成就是通过机械化实现了规模化大生产。而我们今天的“3D打印”技术则将规模化大生产可能演变为若干个体，打破集约化生产的传统模式。只要一台3D打印机，我们就可以在家里生产任何我们需要的东西，而且可以不断变化款式、样式。如今，新的生产方式已经发生了重大改变，传统的生产制造业将面临一次重新“洗牌”。【5】随着各种打印材料（即制造原料）的研制成功，“3D打印”技术已经可以用于生产像珠宝、玩具、工具、厨房用品、衣服之类的东西，甚至可以直接打印人体骨骼、假肢、鲜肉，进行牙齿正畸和数字化种牙，有的还打印出了汽车、飞机零部件。未来我们的模具制造行业、机床行业、玩具行业、轻工产品行业或许都可能被淘汰出局，而取代他们的就是3D打印机。当然，这需要一个过程，10年或者20年，主要是人们适应和接受新事物的过程，也有产业自身完善成长的过程。

二、国内外“3D打印”技术及产业发展应用情况

（一）国内外产业发展情况。“3D打印”技术的历史由来已久。1986年，美国3D System公司推出了第一款工业化的“3D打印”设备，1990年开始销售，短短几年中，形成了巨大的市场，1994年底全球已达900台，到2008年年装机总数就已经达到6000台左右，以指数曲线在上升。【6】3D打印设备应用的方式有两种：一种是大企业为自己的产品开发服务，如美国三大汽车公司、麦道、IBM、Apple、丰田等都在应用；另一种方式为大学、研究所甚至六、七个人组织的服务机构以一台或数台成型机为中心，开展对中小企业的服务。目前，全球有两家3D打印机制造巨头，分别为Stratasys和3D System，均在美国纳斯达克上市，2011年营业收入分别为1.7亿美元和2.9亿美元。2011年全球3D打印市场规模17.1亿美元。不过，这一数字仅占全球制造市场的0.02%。

【7】我国从1994年开始研究“3D打印”，北京隆源公司于1995年成功研发了一台AFS激光快速成型机，随后华中科技大学也研制出了SLS快速成型机。目前国内依托高校成果，对“３D打印”设备进行产业化运作的公司实体主要有：北京殷华（依托于清华大学）、陕西恒通智能机器（依托西安交通大学）、湖北滨湖机电（依托华中科技大学）。这些公司都已实现了一定程度的产业化，部分公司生产的便携式桌面３Ｄ打印机的价格已具备国际竞争力，成功进入欧美市场。另外，一些中小企业成为国外“３D打印”设备的代理商，经销全套打印设备、成型软件和特种材料。【8】还有一些中小企业购买了国内外各类“３D打印”设备，专门为相关企业的研发、生产提供服务。其中，广东省工业设计中心、杭州先临快速成型技术有限公司等企业，设立了“３D打印”服务中心，发挥科技人才密集的优势，向国内外客户提供服务，取得了良好的经济效益。

目前,国内的“3D打印”主要集中在家电及电子消费品、建筑、教育、模具检测、医疗及牙科正畸、文化创意及文物修复、汽车及其他交通工具、航空航天等领域。据业内人士估计,3D打印机在国内企业级装机量在400台左右,2010年以来年增速均在70%左右,市场规模超过1亿元。

三、制约我国”3D打印”技术及产业发展应用遇到的瓶颈和问题

“3D打印”技术虽然已有近20年的发展历程，但产业发展仍存在很多困难。

一是认识不足。虽然3D打印机的发展已有数十年，但是对大多数普通人来说，目前“3D打印”技术还是一个新生事物，很多企业甚至从没听说过还有这种具有“神秘功能”的机器。

二是价格不菲。目前，“3D打印”的耗材非常有限，主要是石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等，消费类的“3D打印”主要应用的材料为ABS和POA的塑料，不能完全满足工业领域的需求。【9】工业应用的“3D打印”耗材，特别是金属粉末类耗材，价格非常昂贵，这是制约国内企业使用“3D打印”技术的原因之一。比如一件飞机零部件，打印这种样品的金属粉末耗材一斤卖价4万元，3D打印样品至少要卖2万元，而如果采用传统的工艺去工厂开模打样，仅需几千元。【10】目前的3D打印机除了用来满足个人设计师和普通爱好者的个人3D打印机之外，其他的工业用3D打印机均价格不菲，每套大概需要十万美元左右，精度高的甚至达到120万美元。

三是工艺尚不完善。【11】由于“3D打印”工艺发展还不完善，特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟，目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用，不能作为功能性部件，只能做原型使用。

四、加快我国“3D打印”技术及产业发展应用的对策

【12】发展“3D打印”产业，可以提升我国工业领域的产品开发水平，同时有助于攻克技术难关，并且容易形成新的经济增长点，促进就业。

参考文献：

[1]第三次工业革命[J].经济学人（英），2012-4-21.[2]王雪莹.3D打印技术与产业发展的前景分析[A].中国高新技术企业，2012.[3]王红霖.3D打印技术制造业发展新趋势.新兴产业，2012.[4]同晓荣，盛仲飙.数据转换算法在喷绘机打印中的应用[J].价值工程，2011（33）.[5]盛仲飙，同晓荣.BP神经网络在曲线拟合中的应用[J].科学技术与工程，2011（28）.[6]任晓刚.数字签名在医院电子病历中的应用研究[J].信息技术，2013（01）.[7]任晓刚，孔庆梅.后全运会时期高校体育场馆运营模式的探索研究[J].辽宁行政学院学报，2013（04）.[8]付宏，任晓刚.微博传播对社会舆论扩散的影响[J].新闻战线，2013（04）.[9]范新龙，张华.基于AJAX技术的监考系统的研究与实现[J].计算机应用与软件，2011（09）.[10]张华，刘晓婷，贺耀祖，赵婉霞.实现精确打印方法探讨[J].价值工程，2011（36）.[11]李金凤，王象刚.大学生打工利弊谈[J].科技信息（科学教研），2007（11）.[12]吕国栋，孟令文.混凝土防腐蚀技术在桥涵工程上的应用[J].中国西部科技（学术），2007（07）.

第二篇：中国沼气发电技术发展现状与前景展望

摘要：本文通过对中国沼气利用现状和沼气发电工程市场前景的调查与分析，描述了沼气发电技术发展现状及其能源利用市场潜力，对影响沼气发电商品化和市场化的社会经济因素和主要障碍进行了分析评价，并提出了一些对策和措施。

关键词：沼气 工程 发电

1、引言

生物质能是来源于太阳能的一种可再生能源，具有资源丰富、含碳量低的特点，加之在其生长过程中吸收大气中的C02，因而用新技术开发利用生物质能不仅有助于减轻温室效应和生态良性循环，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成为解决能源与环境问题的重要途径。

随着对环境的日益重视，人们开始利用各种方式来减少工农业生产对环境的破坏。近十几年来，在各级政府有关部门和企业的帮助协调下，用于处理畜禽粪便及各种生产、生活污水的大中型沼气工程纷纷上马，至1998年底，我国已建成大中型沼气工程742处，年产沼气量为16393.94万立方米；垃圾填埋法产生沼气是处理城市垃圾的主要方式之一，具有简单易行和费用较低的特点，同时还可回收能源，正受到世界各国的普遍欢迎。目前，全世界共建成4817座垃圾填埋场，每年可回收沼气51.42亿立方米。

沼气是一种具有较高热值的可燃气体，与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料，传统上大多利用沼气进行取暖、炊事和照明，随着沼气产量的不断增加，如何更高效地利用沼气，成为摆在我们面前的一项课题。

2、沼气发电技术进展状况

沼气燃烧发电是随着沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它将沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能，是有效利用沼气的一种重要方式。目前用于沼气发电的设备主要有内燃机和汽轮机。

国外用于沼气发电的内燃机主要使用Otto发动机和Diesel发动机，其单位重量的功率约为27 kW／T。汽轮机中燃气发动机和蒸汽发动机均有使用，燃气发动机的优点是单位重量的功率大，一般为70～140kW／T；蒸汽发动机一般为10kW／T。国外沼气发电机组主要用于垃圾填埋场的沼气处理工艺中。目前，美国在沼气发电领域有许多成熟的技术和工程，处于世界领先水平。现有61个填埋场使用内燃机发电，加上使用汽轮机发电的装机，总容量已达340兆瓦；欧洲用于沼气发电的内燃机，较大的单机容量在0.4～2兆瓦，填埋沼气的发电效率约为1.68～2kWh／m3。

我国开展沼气发电领域的研究始于八十年代初，1998年全国沼气发电量为1,055，160kWh。在此期间，先后有一些科研机构进行过沼气发动机的改装和提高热效率方面的研究工作。我国的沼气发动机主要为两类，即双燃料式和全烧式。目前，对“沼气一柴油”双燃料发动机的研究开发工作较多。如：中国农机研究院与四川绵阳新华内燃机厂共同研制开发的S195—1型双燃料发动机：上海新中动力机厂研制的20／27G双燃料机等。成都科技大学等单位还对双燃料机的调速、供气系统以及提高热效率等方面进行过研究。潍坊柴油机厂研制出功率为120 kW的6160A一3型全烧式沼气发动机，贵州柴油机厂和四川农业机械研究所共同开发出60 kW的6135AD(Q)型全烧沼气发动机发电机组；此外，还有重庆、上海、南通等一些机构进行过这方面的研究、研制工作。可以说，目前我国在沼气发电方面的研究工作主要集中在内燃机系列上。表1是我国部分12kW以下沼气发电机组的测试性能比较。

3、沼气发电前景广阔

沼气发电工程本身是提供清洁能源，解决环境问题的工程，它的运行不仅解决沼气工程中的一些主要环境问题，而且由于其产生大量电能和热能，又为沼气的综合利用找到了广泛的应用前景：

1)有助于减少温室气体的排放

通过沼气发电工程可以减少CH4的排放，每减少1屯CH4的排放，相当于减少25吨C02的排放，对缓和温室效应有利。

2)有利于变废为宝，提高沼气工程的综合效益

我们以沼电在酒厂中的的综合效益为例：四川荣县进行了120 kW沼气发电的生产和示范。用酒糟废水经厌氧消化产生沼气，发电效率为1.69 kWh／m3，当年成本为0.0465元／kWh。沼电能够基本满足该厂的生产用电：山东昌乐酒厂安装2台120 kW的沼气发电机组，170m3酒糟日产沼气4800m3，发电8640kwh，全年能源节约开支29万元，工程运行一年即收回全部成本。

杭州天子岭填埋场发电工程在运行过程中，在平均电价为0.438元／kWh的条件下，投 资回报率可达14.8%。

3)可减少对周围环境的污染。

由于综合利用手段单一，很多沼气工程产生的沼气大量排入大气中，不仅严重污染周围的环境，也对工作人员的安全和健康产生了极大的威胁，沼气发电则为沼气找到了一条合理利用的途径。

4)小沼电为农村地区能源利用开辟新途径

我国农村偏远地区还有许多地方严重缺电，如牧区、海岛、偏僻山区等高压输电较为困难，而这些地区却有着丰富的生物质原料。因地制宜地发展小沼电，犹如建造微型“坑口电站”，可取长补短就地供电。

表1 12kW以下沼气发电机组测试表

研制单位产品型号功率（KW）甲烷含量（%）比气耗(m3／kWh)节油率（%）热效率（%）

四川省农机所0.8GFZ1.357730.868100 23.45

四川省农机所19512.9789.40.37100 30.7

泰安电机厂12GFS3212.8578.450.49281 31.99

泰安电机厂10GFsl311.1886.50.24862 37.89

南充农机所19513.5370.90.32281.38.8

武进柴油机厂195-Z13.5271.20.40100 35.39

上海内燃机所5GFZ5.6272.350.687100 26.78

重庆电机厂1.2kW1.5277.050.76100 294、沼气发电商业化发展的主要障碍

80年代是我国沼气发电研究的起始阶段，也是较为活跃的时期。但近十年的发展比较 缓慢。主要存在以下障碍：

4.1技术障碍

我国沼气发动机的开发研究主要集中在内燃机系列上，一般只是对柴油机和汽油机进行较浅层次的改装，对发动机的热工性能研究不深，由于产品质量不过关，在运行使用中出现诸多问题，给用户带来不便，从而影响其发展进程。导致这种情况的根本原因是没有对沼气发动机进行深入的研究，技术不过关，缺乏足够的生产实践。致使发动机在运行中产生热负荷高、可靠性差、起动困难；另外我国研制的全烧沼气发动机的排气温度过高，气阀易烧坏，使气缸盖等成为易损件等诸多技术问题。

4.2市场障碍

由于我国沼气发动机存在许多问题，先前应用国产发电机组的沼气发电工程有许多长 期处于停机状态。这就使后来发展的绝大多数沼气工程放弃了沼气发电方式，转而寻求其他的利用途径。少数沼气发电工程(如天津、杭州等)依靠贷款引进购买较为成熟的国外发电机组设备来维持运行。我国生产厂家则由于技术不够成熟而造成买方市场的严重匮乏，沼气发动机和发电机组无法形成规模化批量生产，使科研生产单位缺乏相关的研究经费，没有对其作深入研究开发的积极性，不能提供质量过关的产品，进一步阻碍产品的市场化进程，对生产科研单位自身以及沼气发电领域的发展都不利。

此外，沼气发电市场不规范，没有相应的较为完善的行业标准，也不利于其商业化开发和利用。

4.3政策障碍

缺乏相应的激励政策和限制性政策，不能有效地动员和吸收投资，成为影响其技术发展的一个重要原因。

由于目前沼气发电工程在技术和市场化方面面临许多问题，这就需要国家在这个领域给予政策方面的扶持。如果国家给予在税收、贷款方面的优惠政策、投资补贴和产业保护措施，以及电力部门在沼气电力并网方面给予支持和帮助，制定优惠的上网电价，将大大改善沼气发电的经济性和市场前景，对其进入市场具有很积极的作用。

5、促进沼气发电商业化发展的建议

从以上沼气发电商业化所面临的主要障碍来看，如果要克服其障碍，达到促进沼气发电技术商业化发展的目的，还需要采取一些措施和行动。

5.1制定发展规划

对我国沼气利用现状和市场前景进行成分调查，描述沼气发电能源利用市场，确定本项目建设发展领域，并评价发展沼气发电商品化和市场化的社会经济因素，分析沼气发电的技术开发和市场潜力，制定相关工艺开发利用的规划，明确开发的目标。

5.2加强技术保障体系的建设

引进吸收国外先进技术和经验，加强技术支持和保障体系的建设、扶持和培养，制定国家级的沼气发电工程技术规范和标准，逐步建立和完善可持续的、市场化的推广沼气发电综合性服务网络。

5.3引入竞争机制，创新投资体系

针对目前我国沼气发电技术发展资金匮乏的现状，认真总结分析我国外现行的资金筹措和运行管理经验，学习国外技术成熟的商业化运营沼气发电工程先进优惠政策以及市场化融资体系建设模式。转变观念，鼓励和动员更多的公司和企业投入到沼气发电技术的竞争行列。

5.4研究制定国家级的配套政策

进一步加强同环保部门、工业企业、科研院所和金融机构的合作与协调，研究制定激励性政策，地方性和全国性相结合的政策。同时应对沼气发电技术的产业化、商业化研究制定配套政策。

参考文献：

[1]蒋同昌等，《我国沼气发电机的研究和生产概括》，《中国沼气》，1992；10(2)：44—46。

[2]孙俊华．沼气发电机的使用与维修。中国沼气，1990；8(4)：23～24。

[3]中国农业部／美国能源部项目专家组。中国生物质能技术商业化策略设计．北京：中国环境科学出版社，1999。

[4]中国农业部／美国能源部<

第三篇：当代生命科学与生物技术发展的现状和前景

当代生命科学与生物技术发展的现状和前景

点击次数：1533 发布时间：2009-8-2

当今世界，科学技术发展突飞猛进，新兴学科、交叉学科不断涌现，科技进步对经济社会的影响作用日益广泛和深刻。伴随着信息科技革命方兴未艾的浪潮，生命科学和生物技术的发展也正在展现出未可限量的前景。越来越多的人们已经预见到，一个生命科学的新纪元即将来临，并将对科技发展、社会进步和经济增长产生极其重要而深远的影响。

党的十六大指出，对于我国来说，二十一世纪头二十年是一个必须紧紧抓住并可以大有作为的重要战略机遇期，我们要集中力量，建设惠及十几亿人口的更高水平的小康社会。应当说，生命科学和生物技术及其产业的发展为我国提供了一次实现科技创新和社会生产力跨越发展的重大战略机遇。

无论是科技界还是产业界，都基本认同这样一个重要判断：在新的世纪里，生命科学的新发现，生物技术的新突破，生物技术产业的新发展将极大地改变人类及其社会发展的进程。日益成熟的转基因技术、克隆技术以及正在加速发展的基因组学技术和蛋白质组技术、生物信息技术、生物芯片技术、干细胞组织工程等关键技术，正在推动生物技术产业成为新世纪最重要的产业之一，深刻地改变人类的医疗卫生、农业、人口和食品状况。尽管世界各国对高科技领域范围的界定不完全相同，但几乎无一例外地将生命科学和生物技术放在重要位置。特别是近二十年来，生命科学与生物技术获得了飞速发展，为世界各国医疗业、制药业、农业、环保业等行业开辟了广阔发展前景。

作为“对全社会最为重要并可能改变未来工业和经济格局的技术”，生命科学与生物技术日益受到世界各国的普遍关注和重视。进入新千年后，生物技术产业显示出强劲发展势头，成为当今高技术产业发展最快的领域之一。2001年美国生物科技投资占到风险投资总额的11%，2002年美国在生物技术领域投入研究开发资金已高达157亿美元。日本政府2002年已明确提出生物技术立国战略，强调把“科研重点转向生命科学和生物技术”，并计划五年内将政府在生命科学和生物技术的研究预算增加一倍，达到8800亿日元，力争使日本生物技术达到世界领先水平。欧盟已成立生物技术委员会，继在第四个研究开发框架计划对生物技术研究大量投资后，又在第五个研究开发框架计划中专门制定了“生命科学计划”，进一步加强在这一领域的努力。在软件领域成就斐然的印度，早在1995就提出“人类基因组——印度起点”研究计划，明确提出通过发展生物产业实现经济结构的多元化。这些都表明，世界上许多国家已把发展生命科学、生物技术及其产业作为赢得未来竞争的战略选择。目前，生命科学的研究热点仍然集中在基因组学、蛋白质学等领域。继2000年人类基因组计划完成之后，水稻、疟原虫、蚊子和老鼠的全部DNA序列测定也在2002年完成，这

些研究成果都直接与粮食生产和人类健康有关。老鼠和河豚鱼基因序列的测定，将可能为人类提供关于脊椎动物进化的重要线索。特别是科学家们已经把目光投入到功能基因组学（Functional Genomics）和蛋白质组学（Proteomics）这两个极富挑战性的领域，这将带来更多与人类自身发展密切关联的重大研究成果。

生物技术方面的进展则更为迅速，基因工程、细胞工程、酶与发酵工程、组织工程、蛋白质工程、抗体工程、干细胞研究、克隆技术、转基因技术、纳米生物技术、高通量筛选技术等等，将大大加快基因工程药物和疫苗的研制，以及推进对重大疾病新疗法的研究进程。总体来看，生物技术目前仍主要应用于医药和农业，但在食品、环保、化工、能源等行业也有广阔的应用前景。据统计，全球生物药品市场规模1997年为150亿美元，2000年为300亿美元，预计2003年将达到600亿美元。在转基因技术方面，尽管人们对基因改造生物的讨论和疑虑仍然存在，但2002年全球转基因作物的种植面积仍然比上年增加了600万公顷，达5867万公顷。据有关资料分析，转基因食品市场的销售额2010年将达到250亿美元。随着人类基因组图谱的破译，将有力地促进生物药物的研究与开发。到2020年，利用生物技术研制的新药可能将达到3000种左右。这将对提高人类的医疗水平和健康水平产生极为重要的影响。

值得强调的是，当代科学技术发展正在呈现出前所未有的技术融合趋势。特别是生物技术与其他高技术的融合，形成了生物芯片、生物信息、生物材料、生物能源、生物光电、生物传感器等高技术领域，产生了生物技术群。比如，生物芯片技术的开发和运用，将在生物学和医学基础研究、疾病诊断、新药开发、食品、农业、环保等广泛领域中开辟一条全新的道路，改变生命科学的研究方式，革新医学诊断和治疗。据GoldmanSachs最新技术报告显示，美国的IBM、Sun、康柏和摩托罗拉等公司都已与生物技术公司达成了广泛合作意向，内容涉及到DNA敏感基因芯片、通过计算机模拟药效等各种技术领域。据有关专家估计，到2010年全球仅生物芯片的市场就将达到600亿美元。科技发展的这一突出现象以及由此带来的产业深层次变革，已经引起许多国家的高度关注。

当然，生命科学和生物技术的发展进程也并非一帆风顺。目前在转基因食品、克隆技术和基因诊断及治疗等方面，存在涉及生物安全、生态环境和对人类传统伦理、道理方面的争论，并已引起了世界各国的普遍重视。然而，各国在加强生物安全性研究和加快生物安全立法的同时，并没有停顿或放慢生物技术的研发和应用步伐，而且在国家层面上，从争夺未来科技及产业制高点出发，都进一步加大研发投入，加强了生命科学研究和生物技术开发与应用的力度。历史经验告诉我们，新的生产力发展在社会思想和体制方面总是呼唤变革，寻求支持。通过加强科学研究，积极制定相应的法律法规和政策，可以实现生物技术及其产业的快速、健康发展

第四篇：美国教育技术发展现状分析与评价

美国教育技术发展现状分析与评价

美国作为发展教育技术最早的国家，一直在该领域的研究和应用方面进行积极的探索。自从1972年美国教育传播和技术协会（AECT）正式定义了“教育技术”这一概念以来，教育技术领域的研究得到了更加广泛的关注。随着我国科学技术水平的不断发展和教育改革的推进，我国对教育技术的研究也逐渐深入。为了更好了解和学习他人的先进经验和研究成果，本文对于美国教育技术领域近期的发展和研究现状进行分析，以利于我们把握未来的发展趋势。

一． 研究材料介绍与研究方法

美国教育技术领域研究的范围十分广泛，从它各类期刊中发表的论文题目就可以看出它的多元化和多角度的特征。本文主要考察近期美国教育技术界的研究内容和发展动态，并力图进行以下分析：美国教育技术界目前关注的热点是什么；这些热点产生的原因；以便对我国的教育技术发展有所借鉴和启发。

1．研究资料来源与介绍

为了保证充分体现美国教育技术发展的现状，本文研究所选取的材料是从美国国内众多有影响的教育技术期刊中选取的具有代表性的杂志，对其2002年—2003年以及部分最新的内容进行分析。主要资料来源为以下几种杂志：（1）《教育技术研究和发展》（Educational technology research and development）该杂志是美国教育传播和技术协会（AECT）官方出版的正式季刊杂志。（2）《教育技术评论》（Educational Technology Review）（下文中简称为ETR）ETR是由美国计算机教育促进协会（the Association for the Advancement of Computing in Education）出版的官方季刊。该期刊在全球拥有30，000的发行量，是一个讨论信息技术在教育中应用的国际性论坛。（3）《教育技术与社会》（Educational Technology & Society）是美国IEEE学习技术任务组（Learning Technology Task Force）出版的季刊杂志，旨在讨论包括人工智能在内的教育系统的发展和应用。

（4）《教育技术前沿通讯》（Technological Horizons in Education Journal）是在美国拥有30年历史，影响范围最广的教育技术领域的杂志。（5）《教育技术通讯》（Journal of technology education）是弗吉尼亚技术学院和州立大学的在线期刊，为教育技术界的学者提供学术讨论的论坛。（6）《教学科学》（Instructional Science）；（7）《国际E-LEARNING通讯》（International Journals on E-learning）;（8）《技术学习和指导》（Learning and Leading with Technology）;(9)《交互学习通讯》（journals on interactive learning）

2．研究方法介绍

对于文字材料的研究一般采用内容分析方法（content analysis）。这种方法可以用来分析材料内容，预测相关领域的发展趋势。本文所选用的文字材料均为英文资料，因此在进行内容分析前，首先对资料进行整理和翻译。其次，参考Thomas C.Reeves(1995)分析教育技术研究现状时提出的分类框架，并考虑到目前研究内容的多样性和复杂性，笔者拟从5个方面对资料进行分类，即理论研究，新技术的研究和开发，技术应用研究，案例分析研究和评价研究。然后，对热点的研究问题进行详细的内容分析，按照相应的关键字进行提取，分类，统计出现频率，力求全面，准确地把握当前美国教育技术发展的脉络。

二． 研究材料统计与分析

1．2002年9月-2003年9月各期刊研究内容的统计与研究趋势分析

首先对2002年9月-2003年9月各期刊文章的内容进行类型分类统计。美国教育技术近期研究的主要问题可以从各类期刊杂志的文章中窥见一斑（见表1）。从所选取的期刊论文分布来看，2002年—2003年美国教育技术研究的主要内容还是以理论研究和技术应用为主，其中以理论性研究占绝大多数，占所选资料论文的33.4%；其次是技术应用性研究和新技术研发，分别占26.3%和22.1%；而评价和案例分析研究只有10.0%和8.6%。

我们可以看到，教育技术作为独立的学科，美国的研究者对其学科的理论基础和学科领域是十分重视的。众所周知，和其他有者悠久历史的学科，如心理学，教育学相比，教育技术学可谓是一门年轻的学科，从20世纪70年代到如今也不过才短短的30年。因此学科内有很多基本的理论问题仍然有待进一步的研究和探讨。然而，教育技术毕竟是一门应用层次的学科，随着科学技术的不断发展，越来越多的新技术被引入教育领域，而且发挥了巨大的变革作用。

美国目前的教育技术研究现状充分体现其对理论探讨和技术应用的重视程度。不仅要高效率的合理的应用技术，同时也很重视技术中的理论指导，积极的探讨最具价值的理论和不断的更新发展原有理论是美国教育技术的重要特点。理论的价值在对实践的指导，既体现在应用层面上。也吻合了对教育技术学的“应用层次”学科特点的定义。这是美国教育技术发展的一贯特点和趋势。

教育技术在美国应用的另一特点就是教育与企业，商业的紧密结合。在研究中发现，多数的技术应用问题，如教学软件的开发，媒体技术的更新等都是有企业来承担，最终的结果是以商业产品的形式来体现。这样做的好处在于可以使学术研究机构有更多的精力从事理论研究和教育整体的规划；而企业则可以利用经济上的优势，充分发挥丰富的产品设计开发经验，高效率的利用各种社会资源。而且通过对产品的推广和销售，企业又可以向研究科研部门提供反馈信息，从而做出更有效的评价，并根据需要做出改善。例如，2003年9月25日IBM公司获得由brandon-hall.com网站颁发的优秀网络学习奖，以表彰其在网络学习领域中对技术创新的贡献。由此我们看到，与商业紧密结合这一发展特点是美国教育技术现阶段的主要趋势。这是和美国整体的经济结构，政治以及教育运行体制紧密联系的，符合美国的国情。美国拥有世界上最先进的科学技术和强大的经济基础作为支持，尽管从2001年“911”事件之后美国经济陷入低迷，但是联邦政府和各州的教育投资，特别是在教育技术方面的拨款仍在增长。

同样值得我们主意的是，美国的教育教育研究者也在反思盈利性公司的过分参与和“技术狂热”给教育技术的发展和整个美国教育界造成的负面影响。在经历了90年代末期的单纯依赖多媒体技术的改革热潮之后，一部分对技术抱着冷静态度的学者如Luddites所认为的，单纯的使用新技术并不能产生人们预期幻想的结果。例如，美国费城学校委员会1966年进行的一次评价计算机在费城公立学校的中的地位，当时的结论是计算机将引起学校教育的变革。但是30多年以后，很多人并没有看到学校教育质量的革命性提高。诸如此类的例子可以追溯到教育电影，幻灯录象设备的使用。在进入21世纪以后，越来越多的美国学者又把目光重新投回到理论研究上来，并重点研究设计理论和技术的结合，这从我们统计的数据可以清楚的反映出来。正如美国印第安那大学教育学院教育技术系主任Micheal Molenda(2000)所说的“要从教学的整体去把握技术的整合，没有整体性的变革，技术不能实现潜能。正是由于从教学综合需要研究技术，因此设计就成了主体”。所以，美国教育技术现阶段发展面临的问题是“媒体，技术制作容易，难点在于如何寻找最佳的结合点来整合教育教学和技术，以达到最优化的效果。”

2．美国教育技术研究热点分析

注重技术应用而不忽视理论研究，是美国教育技术目前发展的特点。针对这样特点，我们再来详细考察美国教育技术界理论研究和技术应用中具体的热点，焦点问题。

首先我们考察了112篇发表的有关理论研究的文章，按照以下5个方面进行统计，即教学设计/开发(instructional design/development)，学习环境(environment)，学习/教学理论(learning theory)，学习/教学模式(learning model)，效果/有效性的定性研究(effects)。（见表2）

从统计数据分析，美国教育技术理论研究的重点仍然放在对学习和教学理论的考察和讨论。关于教学设计和学习模式的讨论是目前的热点，有越来越多的研究都趋向于使用最基本的学习/教学理论来指导教学设计。而技术应用领域中对于E-LEARNING和网络作为学习环境的研究成为了主流和热点。单纯的多媒体/媒体技术的研究已经不再是重点，媒体技术的应用均以网络技

术为中心，以整合的形式为教学服务。

具体分析我们可以发现，在基础研究和理论研究中，建构主义的思想仍然有很大的影响力。但是在美国的教育技术研究中，并没有把建构主义作为一个单独的研究目标来探讨，而是把它与应用和开发研究紧密结合，例如以建构主义模式讨论情感敏感型认知结构的深度变化的理论[1]，使用建构主义组合，模式工具和系统动态刺激来支持合作发现式学习[2]，以及如何在网络教学中使用社会建构主义来提高学生的学习动机[3]。由此我们可以看到，和单纯的使用定量研究方法不同，美国教育技术的研究不再完全照搬心理学等学科的研究方法，而是呈现了多角度，多层面，切入点新颖等特点。这一变化从20世纪90年代以来就一直影响着美国教育技术的研究，正如Barbara B.Seels 和C.Richey所说的“从学术的角度看，这些变化的范式包括了向接受定性研究方法的转移，现象学研究方法的引入，以及建构主义观点的转移。教育技术也感受到了许多相同的影响”。

另一个理论研究的热点就是教学设计。可以说教学设计是随着教育技术学发展而产生的子学科。美国的教学设计大体经历了行为主义的教学设计观，认知主义教学设计观，建构主义教学设计观。目前的教学设计已经进入了以具有一定主观主义色彩的宏观社会教育系统设计为代表的“第二代教学设计”（ID2）。从选取的资料中我们可以发现教学设计更多的是采取非线性的和开放式的模式，以及注重对环境的开发和设计，如对智能化虚拟网络环境的设计，设计开发一个以共享和自我描述的学习目标为基础的知识获取体系，还有就是教学设计与技术应用的整合。对于教学设计，很难把它完全的与实践应用割裂。它就是一门联系理论和应用的桥梁型的研究领域。因此在重视应用的美国，教学设计自然就与时代的技术步伐紧密结合。可以说从工业时代，到目前的信息时代，后工业时代，设计无处不在。目前的“第二代教学设计”充分吸收了人本主义，建构主义，存在主义等哲学理论和心理学基础，并通过和网络技术的融合，提供了更加广泛的研究课题和研究空间。

技术应用中最集中的问题就是远程教学和网络媒体应用。分析中，在164篇技术性文章中和网络有关的文章数占到了95%，单纯的讨论网络技术的文章也占到了近一半（46%），多媒体技术于网络整合的内容占了20%。我们从教育教学的角度，把有关网络技术的研究内容分为三大类：1）和学习者有关的研究；2）教育资源分配和利用；3）教学管理；其中具体的研究内容分布如下：

我们可以发现，美国对于远程教学和使用网络多媒体的投入一直都是技术研究和开发的重点。网络技术发展迅速，随之而来的问题也是全新的。因此对于如何用好网络技术，使之在全社会范围内发挥其教育教学功能，是目前美国教育技术界追求的目标。在分析中我们发现，在对网络技术的应用中，研究内容有逐渐细化和整合的特点。很多学者在研发技术的同时也着力于对于网络学习基本概念和原则的讨论，例如“distance learning ” 的“distance education”区别，试图通过概念的澄清来在找到利用先进技术的最佳方法。部分专家讨论了采用设计的思想建设网络虚拟课堂，其中既包括了分析学习目标和整合网络技术；还涵盖了合作学习的原则。并且针对不同学习者年龄，知识结构以及认知特点进行详细的讨论。另外对于网络以及虚拟化的学习环境对于学习者认知方式，态度情感产生的影响的研究也占有很大的比例。各种网络教学模式的提出也反映了人们对于探讨网络技术应用的重视，也引出了许多富有挑战性的课题，比如网络课堂模式对于儿童思维发展的影响等。

随着技术的飞速发展，研究者的思考也在不断深入。然而对于新技术的适应和不断开发使用最新的技术，这本身就是一对矛盾。但是正是有了这对矛盾的存在和对其的思索，才推动了教育技术这门学科的在美国教育技术的技术开发和应用中越来越多的人似乎都在努力寻求着技术和教育的平衡问题（the balance of technology and philosophy）。

三． 结论与启示

综上分析，我们可以看出目前美国教育技术发展现状的主要特点：

1、重视基础理论的研究。对于为教育技术提供理论支持的研究方向仍然是讨论的重点，如布卢姆，加涅等人的学习目标分类学说在新环境中的应用；认知过程和多元智力理论对教学设计的影响；学习维度，学习风格和学习过程的研究；绩效期待，绩效评价以及以绩效为基础的学习过程。这些问题在目前乃至今后的一段时期内仍将是研究的热点问题。

2、新技术的开发和应用，充分适应市场的需求。网络技术和远程教育仍然是研究的重心。其中网络课堂的教学设计，网络教学模式，网络教学的绩效评价，网络学习环境中的建设将是未来的趋势。教育新技术的研究和应用与教育需求市场紧密联系，使研究成果在最短的时间内商业化，并及时收集反馈信息，以便不断更新和提高。

3、理论和技术的整合。采用扎实的理论基础来解释和指导技术的应用和开发。运用技术是为学习服务的，而不是加重学习的负担。我们在研究中要寻找技术与理论的最佳结合点。

参考资料：

[1]焦建利，教育技术学研究的历史演化与未来趋势——从2975篇博士学位论文题目看研究选题与方法的变化。电化教育研究，2003.1。

[2]祝智庭，孟琦，从美国博士学位论文元分析看教育技术研究趋向。电化教育研究，2002.12。

[3]张立新，张丽霞，反思美国教育技术。电化教育研究，2002.8。

[4]刘雍潜，美国教育技术现状掠影。中国电化教育，2000.7。

[5]项贤明，20世纪90年代以来的美国教育改革。比较教育研究 20003.5。

[6]

[10] http:///issn/0020-4277

[11] http://

第五篇：3D打印技术发展及其应用前景

3D打印技术发展及其应用前景

课程名称：3D打印技术

班级： 姓名：

学号: 时间：2016年10月7日

一、3D打印技术兴起

3D打印产业是工业制造领域新发展起来的技术，被誉为“具有业革命意义的制造技术”。运用3D打印技术的主要生产流程是先用计算机软件设计出一个立体的加工样式，再通过3D打印机用特制的固体材料进行打印。广泛应用于工业制造、文化创意及数码娱乐、航空航天、生物医疗、消费品、建筑工程、教育和个性化定制等领域。由此可见3D打印技术需要依托信息技术、精密仪器和科学材料等多个领域的技术，作为一项新兴的多科学交叉的技术，必须在这些相关的领域投入相应的研发力量才能真正掌握其整个的核心技术。

二、简介3D打印机

3D打印机英文 “3D Printers”，3D打印机这个名称是近年该产品来针对民用市场而出现的一个新词。其实在专业领域 他有另一个名称快速成形技术。快速成形技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技 术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。

三、3D打印技术原理

说到它的原理，其实也并不不复杂，其运作原理和传统打印机工作原理基本相同。传统打印机是只要轻点电脑屏幕上的“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，而打印机 首先将物品转化为一组3D数据，然后打印机开始逐层分切，针对分切的每一层构建，按层次打印。

例如我们制作一个塑料材质的苹果，首先我们需要在电脑上使用3D软件制作出一个苹果的3D模型文件，然后把它转换成3D打印机支持的文件格式。接下来需要给3D打印机放入塑料耗材，现在3D打印机就可以制作了。这个过程是不是像我们的平面打印机的操作呀！好下面说重点。打印系统在制作的时候会从这个苹果3D模型底部开始切成很多片（多少片呢？这个要根据打印机的技术指标它所支持的“层厚”来决定。）也就是我们上面说的截面图。最先开始制作的是苹果模。

四、几种主要的3D打印机技术

（一）SLA技术3D打印机

SLA是最早实用化的快速成形技术。SLA 是“Stereo lithography Appearance”的缩写，即立体光固化成型法。用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。

SLA技术主要用于制造多种模具、模型等；还可以在原料中通过加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快，精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。

（二）SLS技术3D打印机

SLS(Selective Laser Sintering)选择性激光烧结（以下简称 SLS）技术。最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的 Carlckard于1989年在其硕士论文中提出的。后美国DTM公司1992年推出了该工艺的商业化生产设备Sinter Sation。选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。

与其它3D打印机技术相比，SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。目前，可成功进行SLS成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复 杂的支撑系统，所以SLS的应用越来越广泛。

（三）LOM技术3D打印机

分层实体制造法（LOM———Laminated Object Manufacturing），LOM又称层叠法成形，它以片材（如纸片、塑料、薄膜或复合材料）为原材料。激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后再进行切割，这样一层层地切割、粘合，最终成为三维工件。

该技术的特点是工作可靠，模型支撑性好，成本低，效率高，缺点是前、后处理费时费力，且不能制造中空结构件。

（四）FDM技术3D打印机

熔积成型（FDM—Fused Deposition Modeling）法,该方法使用丝状材料（石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝）为原料,利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度（约比熔点高1℃）,在计算机的控制下,喷头作x-y平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一层截面，一层成形后，喷头上移一层高度，进行下一层涂覆，这样逐层堆积形成三维工件。该技术污染小。

五、3D打印技术优点

（一）制造快速

3D打印机技术是并行工程中进行复杂原型或者零件制造的有效手段,能使

产品设计和模具生产同步进行,从而提高企业研发效率，缩短产品设计周期，极0大的降低了新品开发的成本及风险，对于外形尺寸较小,异形的产品尤其适用。

（二）CAD/CAM技术的集成

设计制造一体化一直来说是现在的一个难点,计算机辅助工艺（CAPP）在现阶段由于还无法与CAD、CAM完全的无缝对接，这也是制约制造业信息化一直以来的难点之一,而快速成型技术集成CAD、CAM、激光技术、数控技术、化工、材料工程等多项技术,使得设计制造一体化的概念完美实现。

（三）完全再现三维效果

经过快速成型制造完成的零部件，完全真实的再现三维造型，无论外表面的异形曲面还是内腔的异形孔，都可以真实准确的完成造型，基本上不再需要再借助外部设备进行修复。

（四）材料种类繁多

到目前为止，各类3D打印机设备上所使用的材料种类有很多，树脂、尼龙、塑料、石蜡、纸以及金属或陶瓷的粉末，基本上满足了绝大多数产品对材料的机械性能需求。

（五）创造显著的经济效益

与传统机械加工方式比较，开发成本上节约10倍以上，同样，快速成型技术缩短了企业的产品开发周期，使的在新品开 发过程中出现反复修改设计方案的问题大大减少，也基本上消除了修改模具的问题，创造的经济效益是显而易见的。

六、3D打印技术未来发展的主要趋势

3D快速成形技术除了与其他RP技术一样,可以用于产品的概念原型与功能原型件制造外,3D快速成形技术还因其独特的成形特点,使其在生物医学工程、制药工程和微型机电制造等领域有着广阔的应用前景。随着智能制造的进一步发展成熟，新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用到制造领域，3D打印技术也将被推向更高的层面。未来，3D打印技术的发展将体现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势。

提升3D打印的速度、效率和精度，开拓并行打印、连续打印、大件打印、多材料打印的工艺方法，提高成品的表面质量、力学和物理性能，以实现直接面向产品的制造；开发更为多样的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及复合材料等，特别是金属材料直接成型技术有可能成为今后研究与应用的又一个热点；3D打印机的体积小型化、桌面化，成本更低廉，操作更简便，更加适应分布化生产、设计与制造一体化的需求以及家庭日常应用的需求；软件集成化，实现CAD/CAPP/RP的一体化，使设计软件和生产控制软 件能够无缝对接，实现设计者直接联网控制的远程在线制造；拓展3D打印技术在生物医学、建筑、车辆、服装等更多行业领域的创造性应用。

【参考文献】：

[1] 王灿才.3D打印的发展现状分析[J].丝网印刷。2012，(09).[2] 王雪莹.D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术企事业，2012，(09)[3] 刘海涛.光固化三维打印成形材料的研究与应用[D］.华中科技大学博士论文 [4] 胡发宗等.三维立体打印机的成形技术[J］.模具技术，2004 [5] 吕德平.激光打印机原理与维修[J］.中国计算机用户，1994,5.[6] 陈清，打印机技术研究和未来应用发展趋势初探[D],2010,4 [7] 邵华，3D打印机技术在未来电工教学应用中的设想[A],2011.9 [8] 刘厚才.莫健华.刘海涛.三维打印快速成形技术及其应用[J].机械科学与技术，2008(9):1184-1186．

[9] 王忠宏.李扬帆.张曼茵.中国3D打印产业的现状及发展思路.2013,(1):90-93 [10] 蔡恩泽.3D打印颠覆传统制造业.中国中小企业.2012,(11):46-47.[11] 古丽萍．蓄势待发的3D 打印机及其发展[J].数码印刷，2011,(10):64-67.