收稿日期：2013-07-19
作者简介：刘禹（1979—），男，中国科学院自动化研究所副研究员，博士，研究方向为知识管理。通信方式：yuliu@mailiaaccn。
李志江（1948—），男，中国社会科学院语言研究所副编审，研究方向为辞书学、词汇学。通信方式：。
近年来，3D电影、3D游戏、3D打印等高新技术深刻地改变着人们的生活方式和工作方式。3D技术的概念特指基于计算机及互联网的三维数字化技术。经过数十年的发展，3D技术在成熟度、易用度、经济性等方面都已经取得了巨大的突破，成为促进我国文化创意产业升级和自主创新的推动力。
3D打印机最早出现在20世纪90年代中期，是以计算机三维数字化设计模型为蓝本，经软件分层和数控成型等步骤，将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等材料逐层堆积黏结而制造出实体产品的数字化制造设备，属于“增材制造”的技术范畴。3D打印这种分散式生产的模式，可以直接利用3D模型数据打印生成服装、建筑模型、汽车零件，甚至是巧克力，让人们在自己家中或企业里以更廉价、更快捷的方式生产一件或一批产品。这将改变传统垂直化工业生产的模式，应用前景广阔。
前面提到的“3D技术”和“3D打印机”都属于字母词。其中3是阿拉伯数字，D是英文缩略，“技术”和“打印机”分别是汉语。二者都属于混合型字母词。
字母词的汉化通常是字母词的最终归宿，如BP机汉化为寻呼机，Email汉化为电子邮件等，但公众接受汉化词的过程长短不一。我们应密切关注字母词的出现和普及，及早为字母词确立相应的中文规范。最好在社会普及之前就完成这项工作，以免日后再硬性地“纠正”公众的约定俗成。因此，现在讨论3D技术和3D打印机的中文定名正逢其时。
3D是英文threedimensions的缩略语。three对应的汉语是“三”，dimensions对应的汉语是“维度”。所以threedimensions可直译为“三维”，即物体的长、宽、高三个维度；也可翻译为“立体”，即有长、有宽、有高的，就是立体的。
从标准翻译来说，3D的中文应规范为“三维”，3D技术应规范为“三维技术”。同理，“3D电影、3D模型、3D游戏、3D打印、3D液晶显示器”都应分别规范为“三维电影、三维模型、三维游戏、三维打印、三维液晶显示器”。
本文采用文献研究的方法，针对3D打印在建筑行业的应用找出优点及不足，为3D技术在建筑行业的应用提供发展方向和理论参考。
一、3D打印技术在建筑业的应用
（一）3D打印技术概念
江洪（2013）认为3D打印技术是一种增加制造技术，采用分层制造，逐层叠加的方式形成三维实体的技术[2]。李小丽（2014）总结道，3D打印是包括CAD建模、测量、材料、数控等学科[3]。
（二）3D打印技术在建筑业应用优点
李福平（2013）认为3D打印建筑技术优势为速度快；不需要使用模板，可以大幅节约成本，并且具有低碳、绿色、环保的特点[4]。杨健江（2015）认为相较于传统建筑模式，3D打印不仅节约资源，利用废弃物进行制造[5]。丁烈云（2015）认为建筑3D打印数字建造技术满足日益增长的非线性、自由曲面等复杂建筑形式的设计建造要求，是全新的设计建造方法论的革新[6]。
本文将建筑3D打印技术的优点整理如下：
1.基于施工层面。根据图纸以及相关数据，就可制造出建筑墙体、楼板等，大大节约了建筑时间；从设计文件里获得各种指令并进行工作，要求操作业者掌握的操作技能水平要求很低，一方面大大降低了人力成本，另一方面将操作者对产品质量带来的影响因素降到了最低；避免了施工现场存在的安全隐患，保障作业人员的人身安全，减少事故和伤亡。
2.基于经济层面。所需要的材料多可以就地取材，极大节省建造的运输成本；零部件生产一体化成型，既缩短了制造时间，节约了人力成本，又减少了采购及运输成本；仅需更换设计文件和打印材料就可生产不同的零件。
3.基于材料层面。采用增材制造方法，材料利用率高；3D打印技术可打印出高成本曲线建筑；遵照计算机程序，比人工的更加准确，产品质量有保证；打印过程中依据精确的几何计算，采用坚固耐用的材料，质量有保证；墙体是空心的相比钢筋混凝土实心墙体，3D打印建筑的墙体要轻许多。
4.基于环保层面。原材料可以来源于建筑垃圾、工业垃圾，达到了节能环保、资源再生和改善环境的目标；采用干法施工可避免施工粉尘和噪声影响，生产制造过程中产生的废气、液等有害物质低，减少材料浪费和排污；打印过程几乎不产生噪声和大振动。
（三）目前建筑3D打印技术存在的问题
3D打印技术虽发展迅速，但仍存在弊端。
1.精度问题。3D打印技术由于工艺问题导致两层材料之间不能光滑过度，且只能形成样式简单且单一的条纹。影响建筑外立面的美观性。而在一定微观尺度下，如果需要制造的对象表面是圆弧形，那么这种具有一定厚度的条纹，就会造成精度上的偏差。
2.行业规范问题。3D打印建筑在行业内还没有任何相关的规范条例。使用年限和房屋产权等一系列问题都没有权威部门的认可。
3.材料性能问题。3D打印建筑多数为低矮建筑，相较于传统方式，在强度、刚度和加工性上均有不足。且其打印是水平逐层打印，缺少纵向钢筋。
4.设备问题。受限于工作原理，目前3D打印机打印速度较慢，且设备和原材料的价格居高不下在一定程度上阻碍了3D打印技术的发展。
5.伦理安全性问题。伴随着3D打印技术的发展和进步，人体器官的3D打印技术面临着伦理上引起大众质疑的困境。3D打印技术引发的安全风险也收到相应的质疑。
二、结论与展望
本文通过对3D打印技术的相关知识及其在建筑业应用的优缺点、发展前景的梳理和归纳，得到如下结论：
首先，缺少关于适应多元材料的打印设备系统和工艺流程系统的研究，缺少交流和互相融合。
Abstract：Printingtechnologyisanimportantwayofinformationtransmission.Itmadeanimportantcontributionforhumancivilizationandprogressbytheplanegraphicinformation.Basedontraditionaltwo-dimensionalgraphicprintingtechnology，3D（threedimensional）printingtechnologyissuperposedbythe2Dprintingandproductedinthree-dimensionalspace.Thisarticlemainlyexpoundstheapplicationof3Dprintingtechnologyinallfields，exploresthebottleneckofthedevelopmentof3Dprintingtechnologyanditsdevelopmenttrendinthefuture.
关键词：3D打印技术；印刷技术；发展前景
Keywords：3Dprintingtechnology；printingtechnology；developmentprospect
中图分类号：TS805文献标识码：A文章编号：1006-4311（2016）07-0166-02
0引言
近年来，我们经常会看到有关于3D打印技术的新闻，“3D打印房屋”、“3D打印金属手枪”、“3D打印自行车”、“3D打印仿生耳”等等，3D打印自问世以来就得到了广泛的关注，其应用更是跨越各个领域。2014年11月末，《时代》周刊将3D打印技术列为2014年25项年度最佳发明之一。全球工业分析公司（GlobalIndustryAnalysisInc）的研究报告预测2018年全球3D打印市场将达到29.9亿美元。但3D打印技术也面临着如制造速度与精度、设备和材料成本、产品性能、操作的安全性等多方面的瓶颈和挑战。提升3D打印的效率和精度，开发更为多样的3D打印材料是未来的研究热点。本文主要对3D打印技术的应用和发展趋势进行了研究和探讨。
1何为3D打印
3D打印（ThreeDimensionalPrinting）始于上世纪90年代，是快速成型技术的一种。美国3DSystem公司在1986年就制造了第一款3D打印设备。在传统二维平面印刷打印技术的基础上，通过逐层二维打印的迭加，利用喷头的三维运动实现曲面打印，逐层增加材料来生成三维实体，其原理图如图1所示。其分层加工的过程与传统喷墨打印十分相似，树脂、尼龙、塑料、金属、陶瓷、混凝土等材料经过特殊处理都可以用做3D打印的“墨水”。3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分。
23D打印技术的应用
目前3D打印技术支持多种材料，可以广泛应用在工业设计、建筑、家具、航天、医疗和教育等各个领域，其主要具有以下应用特点：
2.1模具加工与机械制造如今，3D打印技术已经广泛应用于机械模具的设计与加工，如图2A所示。相对于传统制造技术来说，3D打印技术不需要任何模具或任何机械加工，既省工又省料，如美国F-22猛禽战斗机在制造过程中会大量使用钛合金构件，如使用传统的整体锻造方法，最大的钛合金整体加强框材料利用率不到4.9%，使用3D打印利用率接近100%，几乎不产生废料，大大节省了原材料的浪费，降低了生产成本。此外，也可利用3D打印技术实现个性生产，满足人们的少量和复杂形状的个性化需求。如个性化艺术家具的定制和专属个性空间的打造（如图2B）。
在建筑行业，2014年8月，在上海青浦张江高新园区，盈创建筑科技有限公司用3D打印技术24小时打印了10栋房屋（如图2C、2D）并交付使用，相关建筑指标均达到国家建筑质量标准，开启了3D打印建筑的新篇章，将来更有望使用3D打印技术建造整栋别墅。
在航天方面，美国NASA以及国外的一些航天公司已经就3D打印技术在航天上的应用展开了尝试，2014年第一台3D打印机在国际空间站上安装成功，并打印出扳手等机械部件，这台打印机由MadeinSpace公司设计制作，该公司是世界首家研究零重力下3D打印技术的公司。而且3D打印为按需施材，减少了材料的浪费，从而降低了生产成本。
2.2生物医疗3D打印技术与医学的结合堪称医学史上的创造性举动。在生物医学领域，已开始被应用于手术分析策划、假体植入物的制造、细胞或组织打印等方面。
早在2011年，德国科学家利用3D打印技术成功研制出了一种人工血管（如图3A），该项目有望被用于人体试验和药物试验。2014年，UniversityCollegeLondon的研究人员利用生物“墨水”打印出人造耳朵（如图3B），可用于外科整形。目前这种3D打印耳朵已有成功移植的案例。2015年7月，湖南省脑科医院利用3D打印颅骨为脑积水患儿缩脑，完成全球首例“全脑缩小塑形”手术。
2.3考古文物复制3D打印技术在考古文物领域主要用于修复已经破损的古文物。在应用3D打印技术进行文物修复时，需要使用3D扫描仪扫描破损文物，完成数据采集，并处理数据，建立相应的模型之后进行打印。在电影《十二生肖》中，先是对兽首进行三维扫描，再使用3D打印技术打印了兽首的复制模型，精度和相似度令人赞叹，且不需后期加工打磨，相信在不久的将来，随着3D打印技术的不断发展改进，3D打印技术复制文物的精度定会上升到这个高度，将不再需要后期处理。
2.4教育行业3D打印技术也为教育的发展开启了新的方向，许多教育机构和组织正探索如何将3D技术应用到教育、教学中。以高职教育为例，在高职院校中印刷技术专业、数码印刷专业、印刷图文信息处理以及计算机等相关专业都可以考虑引入3D打印技术。
相关专业引入3D打印技术后，可以将人才培养的目标范围进行延伸和扩大。培养不仅能从事传统印刷设备和数码印刷设备的操作，还能使用3D打印机；不仅能完成传统印刷和数码印刷的印前制作，还能从事3D打印需要的三维建模设计；不仅能从事传统印刷和数码印刷的印刷工艺与生产管理、印刷营销与业务管理，还能从事3D打印设备的控制和生产管理、营销和业务管理的人才。学生就业面更宽广，职业技能更新，更贴合社会发展需要，也必定会推动3D打印设备的发展。另外，3D打印技术可以作为扶持大学生创新创业的一个项目，支持大学生们早日实现创业的梦想，让刚刚走出校园的甚至还在校内的大学生们勇敢地站在科技发展的前沿，直观地感受打印技术带来的影响与进步。
33D打印技术未来发展前景分析
与传统技术相比，3D打印技术拥有诸多优势。美国总统奥巴马在2014年国情咨文的演讲中强调了3D打印技术的重要性，赋予其制造业复兴的重任，提出将推动3D打印产业的发展。在欧美发达国家，3D打印机的研究技术已走向成熟并产业化发展。近年来，随着2015年《中国制造2025》规划的实施与颁布，我国对这项技术的重视和产业链规划将进一步加强。
从中长期看来3D打印产业具有较为广阔的发展前景，但要进一步扩展其产业应用空间，目前仍面临着多方面的瓶颈和挑战：一是设备和耗材方面，现有3D打印机造价普遍较为昂贵，打印耗材的价格每公斤几百到数万元不等，给其进一步普及应用带来了困难。二是打印材料方面，目前3D打印的成型材料多采用化学聚合物、石膏等材料，成型品的物理特性较差，金属材料直接成型技术有待发展。三是工艺方面，目前3D打印的精度及效率还远不适应大规模生产的需求。四是知识产权方面，3D打印技术的普及将使产品更容易被复制和扩散，制造业面对的盗版风险大增，如何针对3D打印技术进行知识产权保护面临新的挑战。五是公共安全方面，如3D打印手枪，若可从网络上下载手枪的三维图纸，再拥有一台3D打印机就可以打印并组装手枪，这一潜在问题需要国家从法律层面进行规范和监督。
4结束语
3D打印技术作为第三次工业革命的代表性技术之一，越来越受到工业界和投资界的关注。伟大发明所能带来的影响，在当时那个年代都是难以预测的，1450年的印刷术如此，1969年的互联网也是如此，3D打印技术更是如此。未来3D打印技术的发展将体现出精密化、智能化、整理化等主要趋势。随着信息技术、控制技术、材料技术的进一步发展，制约3D打印技术发展的瓶颈将一一得到解决。3D打印技术也将被推向更高的应用层面。
参考文献：
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[5]赵刚.漫话3D打印[J].印刷工业，2013，7：47-48.
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关键词：英国；3D打印技术；学科教学；创新设计；体验式学习
[中图分类号]G40-057[文献标识码]A[论文编号]1009-8097（2015）04-0108-07[DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2015.04.016
引言
3D打印技术以计算机辅助设计（CAD）软件生成的或通过实体扫描设备扫描实物所获得的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“积层造型法”逐层打印材料层创建物体，主要用于原型设计以及组件或产品地制造。3D打印技术实现了“设计即生产”的创想，具有快速生成的特点，不但能够实现从零件设计到整体设计的跨越，而且所“打印”的产品，较之传统方法所生产的产品具有更强的稳固性、更精密的结构，支持更有创意的设计与生成，因此近年来在机械制造、生物医药、建筑设计、艺术创造等多个领域受到越来越多地关注。
虽然3D打印技术在上述多个领域的应用受到关注，但目前针对3D打印技术在基础教育领域深入应用的系统研究相对较少。英国教育部及相关组织机构于2012-2013年实施了为期一年的探究3D打印技术在学科教学创新中的应用，该项目不仅取得了实质性教学应用成果，而且推动了3D打印技术在教育领域中的应用，为更多学校引进3D打印技术，变革教与学的模式起到示范与引领作用。本文结合英国3D打印技术教学应用案例，深入分析3D打印技术在英国中小学教学中应用的目标指向、应用效果及影响因素，探究3D打印技术在教学应用推广时需要注意的问题，希望为学校教育引入3D打印技术提供一定的参考。
一、3D打印技术在英国中小学教学中应用的目标指向
1.指向提升学生的学习主动性、培养学生的创新思维
基于对3D打印技术本身特性的把握，发现该技术可以作为动力激发工具和支持创新设计的技术工具应用到教学活动中，促进学生学习主动性的提高和学生创新思维的培养。
一方面，3D打印技术本身的功能特性以及对学习活动的支持作用决定了其作为技术支持工具对提升学生学习主动性有积极影响。首先，3D打印技术作为一种新型技术，其新颖性更加容易引起学生参与基于该技术的学习活动的好奇心和兴趣，激发他们主动参与学习活动的动机。其次，3D打印技术的独特功能一一快速打印模型或实物，支持并激励学生主动参与打印活动。学生可以利用3D打印机将自己的创新设计或想法以可视化方式呈现给教师和其他学习者，由此获得的成就感，不仅会促使学生更加积极主动地参与学习活动，而且会激励他们主动参与创新设计。第三，3D打印技术支持的学习活动有助于体现学生作为学习活动主体主动参与学习的重要性和价值，进而促进学生主动参与学习活动。基于3D打印技术的学习任务，需要学生主动分析打印任务、参与计划与决策、参与创新设计原型，这种主体意识和被需要的感觉让学生意识到自己在学习过程中的重要性和价值，促使学生更加的主动地参与到打印活动。
另一方面，为保证学生主动参与并有效进行学习活动，英国教育研究者认为在3D打印技术快速打印实物功能的支持下，学生可以将时间和精力集中在创新设计环节，有助于创新思维的培养。创新启于格物致知，创新思维启于透彻地分析打印任务和丰富的实践经验，是进行创新设计、打印出创新性个性化作品的基础和源泉。学生通过主动参与创新设计、全面细致地分析打印任务，充分发挥想象力和创造力，最终打印出个性化的作品。
2.指向探索新的教学方法
英国3D打印技术在学科教学中的应用项目是在“人类可以通过制造和分享过程产生学习”理念指导下开展的学科教学创新探索项目。该理念的核心是“制造”和“分享”，强调在真实情境中通过体验式学习与探究式学习是获得知识并实现学以致用的有效方式。所以，教师借助3D打印技术可以为学生创建“体验式学习中心”，这同时也是一个知识运用空间，学生需要主动参与到真实的实践活动中，并通过亲自动手操作获得直接的学习体验，提高解决问题的知识与技能水平。在3D打印技术支持下的体验式学习中心从学习内容、学习方式上都有所突破。
“体验式学习中心”的学习内容可以是一个专题的探究学习，也可以是单一知识或问题的学习与探究，还可以仅是一个创意的实现，甚至是这三者的交叉融合。在专题探究学习活动中，教师需要给学生提供一个主题及其设计纲要，并期望学生能对该设计做出自己的选择，主动的进行学习和探究。学生在专注于研究主题的同时，会自然地将3D打印机作为学习或探究内容的一部分。针对后两种学习内容，学生可以利用3D打印机将一个想法变成现实，将一个知识或问题以可视的打印作品呈现，有助于个性化和创新思维的发展。例如，沃特福德男子文法学校（WatfordGrammarSchoolforBoys）的学生打印出各种代数方程的3D图形。
“体验式学习中心”的学习方式可以是协作学习，也可以是自主学习，前者是实现“共享”理念的有效方式，而后者在实践中已经证实了3D打印技术对学生个性化学习起着重要的支持作用。在2012-2013年英国3D打印技术走进校园项目研究中发现：基于3D打印技术的自主学习能改善学习效果并伴随产生其他更广泛的利益。例如在物理和数学学科教学中，教师非常希望能成功的使用打印机来促进学生思考、推理和理解学科教学知识，并且开展学生为主导的实验。这种自主学习方式更大程度的将学习的主动权交付学生，让学生在3D打印技术支持下进行自主学习，将知识学以致用。这种突破性的新教学方法，不仅有利于学生个性化发展，而且有助于学生创新思维的培养。
3D打印技术通过创造与设计这两种技术使用方式为学生获得并应用知识提供可靠、便捷的技术支持，实践了“设计是重点，生产不是问题”的新思想，在提升学生分析、设计、评估、实践和创造能力、促进学生的分析性思维与创新性思维以及系统思维发展、提高现实中建造高质量的工程提供保障并切实地实现了利用技术辅助工程设计等方面有重要实际意义。而且就如温莎男子学校（TheWindsorBoys’School）的DT负责人认为，熟悉3D打印设计流程（计划、设计、制造和评估）的学生能够利用3D打印机来缩短“制造”阶段的时间，使打印机在“打印”产品时更快。这意味着学生可以将更多的时间和精力分配到产品的“设计”上，发展他们的创新思维。此外，目标指向中提到的“体验式学习中心”，更多地发生在“设计与技术”学科教学过程中。
三、影响3D打印技术在英国中小学教学中应用的因素分析
通过对2012-2013年英国开展的3D打印技术进入学科教学项目的分析，总结出成功背后的影响因素有以下几个：
1.教师对3D打印技术的教学应用持积极的态度
正如许多参与项目的老师说，他们只花几个月的时间就能足够熟练地使用打印机和相关软件，并且能在教学中成功而自信地使用。在实践教学中表明，自信的教师在使用3D打印技术时要比那些相对孤立且不能坚持解决委托或获得持续支持的教师更得心应手，因为他们有着对主题探究的热情和敢于实验与创新的胆量。正所谓“心之所向，身之所往”。当教师憧憬并相信3D打印技术具有促进教与学的潜能，便会致力于技术与教学的有效整合，探究创新教学方法，最终获得成功的经验和有效的技术应用策略。
2.教师与教学支持人员的通力协作
英国3D打印技术在中小学学科教学中应用项目，是由教育部、物理学会、全国数学教师理事会（NCETM）、3D打印机厂商、学校等合作进行的。其合作的目的有三个：一是确保教学中所选择的软件是适合跨学校、跨科目的；二是提高各种资源的有效利用率，包括各学校的教9币资源、技术资源；三是促进交流与共享技术应用经验。技术与教学整合需要投入大量的时间、精力和人力。例如参与项目的Highworth女子文法学校有成功的案例，该校的DT老师和物理技术人员密切合作，共同设计一组可以通过金箔模拟阿尔法粒子的散射的设备。所以，教师与教学支持人员，包括专业技术人员、3D打印机厂商、同一学科或不同学科的教师之间的通力协作是推动探索技术促进学科教学的持续动力。
3.必要的软硬件环境建设
（1）软件
项目组织者和支持者为教师和学生提供使用设计软件的专门培训，而且尽可能选择容易上手且免费的设计软件，比如很多学校选择使用的免费Sketchup（草图大师）。基于该类设计软件的数字设计模型是3D打印机打印产品的源文件。该文件在打印输出时，通常是一个.stl文件，然后送入第二层软件并生成打印机指令（Gcode），该指令唯一指向于一个特定的打印机。.s3g文件格式的G代码通过SD卡输入打印机。打印项目中Makerware和复制因子G计划通常被用于生成G代码。数字设计模型可以从如Thingiverse等免费网站下载，这有助于入门打印机操作的学习。
（2）3D打印机
从英国3D打印技术应用到学科教学的项目经验分享中可以看出，3D打印机的选择关系着能否有效使用打印机并将其优势功能发挥到最大化。需要从以下几点考虑：第一，要考虑3D打印机的使用者和使用目的。若是教师使用3D打印机打印教学模具，优先考虑打印机的速度和质量：若是学生利用该技术制作模型，则还需要考虑其易用性、耗材和成本。第二，要考虑打印机本身的一些因素，比如打印速度、打印机文件传输接口、与学校操作系统和网络的兼容性以及质量和售后支持等。第三，要重视打印机所置放位置和环境，防止拖拉或移动，避免要打印出来的物体出现干燥和翘曲等问题。所以，学校或者教师在选择和使用3D打印机时需要全面且慎重考虑。
4.对应用过程提供系统的支持
（1）来自学校管理层的支持
参与项目的大多数学校里的领导教师都是具备专业计算机辅助设计能力的设计与技术专家，他们通过“低干涉”管理让学科教师更专注于技术使用方法和教学目标实现途径，这不仅为学校师生提供财政支持以及他们创新使用3D打印机的视角，而且在鼓励和支持教师使用新的、不熟悉的技术，组织并建立强大的人才团队以及给学生传授他们的技术知识等方面也起着积极作用。
（2）对应用3D打印技术的教师团队进行专门的培训
学校管理者与相关技术专家在学校引入3D打印技术后需要对校内拟在教育教学中的应用3D打印技术的教师进行专门的、系统的培训。培训初始期间，3D打印技术的使用轻松实现教师、技术工作人员和学生的一些大胆创新性想法，进而激发他们对技术持续探索的热情。而且，跨部门在使用相关软件时证明专门的培训和持续的支持对技术使用与推广起着至关重要的作用，因为没有经验的教师必须花一段时间来提高使用打印机和应用设计软件的能力。
培训课程一般包含为教师提供3D打印机项目基础内容和实践机会，组织讨论会分享使用3D打印机的经验想法等活动。此外，教师需要花费正常教学以外的时间和精力来巩固编程技术和CAD专业技术，以保证熟练使用3D打印机并充分发挥3D打印机的功能。
四、结束语
关键词：光固化；快速成型；3D打印技术；液态光敏树脂
中图分类号：TB324；TP39文献标识码：A文章编号：2095-1302（2017）04-00-02
0引言
SLA是“StereoLithographyApparatus”的缩写，即立体光固化成型法。SLA3D打印快速成型技术是一种以数字模型为基础，以液态光敏树脂为材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着社会的不断进步，光固化快速3D打印技术在人类发展中愈加重要，其重要性可与电脑相媲美。快速3D打印技术不需要在工厂进行操作，意味着无需机械加工或者任何模具，此举不仅提高了生产效率还降低了生产成本，在3D打印的基础上，SLA光固化成型技术对其做出了更进一步的改善，成为现代技术的发展趋势。
1光固化3D打印技术立体光固化成型技术简介
光固化3D打印技术立体光固化成型法利用激光照射光敏树脂材料，使液态树脂快速凝固成型，具备高精度、高成型质量的特点，可以加工一些结构外形比较复杂或使用传统手段难于成型的一些原型和模具。如今3D打印存在的问题是速度不快，费时且耗材，而SLA光固化成形3D打印技术可以更为直观的了解产品形态。
SLA光固化成形3D打印技术已普遍存在，其优势显而易见，如打印精度较高、复杂零件制作方便、节省产品开发周期、人工费用降低、少量多品种需求优势明显等。虽然受打印设备、打印耗材及技术方面的制约，打印出来的产品在精度和力学性能方面还不能完全替代传统的制造业，但可与传统制造业形成互补。目前国内外厂商正在研发收缩小、固化快、强度高的光敏材料，也正是这些因素，使SLA光固化成形3D打印机在国内的普及越来越快。
研究的目的是探索光固化高精度3D打印技术SLA的原理，深入了解SLA技术，最后熟练使用SLA技术打印我们理想的模型。
2光固化3D打印技术立体光固化成型技术原理
在液槽中充满液态光敏树脂，其在激光器所发射的紫外激光束照射下会快速固化。在成型开始时，可升降工作台处于液面以下，为一个截面层厚的高度。通过透镜聚焦后的激光束，按照机器指令将截面轮廓沿液面进行扫描。扫描区域的树脂快速固化，从而完成一层截面加工过程，得到一层塑料薄片。然后工作台下降一层截面层厚的高度，再固化另一层截面。这样层层叠加即可建构三维实体。打印原理如图1所示。
3光固化3D打印快速成型的应用
在铸造行业，光固化3D打印快速成型可以快速、低成本的制作压蜡模具，制作树脂熔模以替代蜡型。在砂型T造中用树脂模具代替木模，可有效提升复杂、薄壁、曲面等结构铸件的质量和成型效率。在工程设计业，用于测试模型制作。在医学方面，可用于三维人体及器官复制，假体的制作、复杂外科手术的术前规划模拟、牙齿种植导板制作。光固化3D打印快速成型技术为快速铸造、小批量铸造、复杂件铸造等问题提供了有效的解决方法。
4目前SLA3D打印装置的问题和解决
4.1SLA3D打印装置面临的问题
随着科学技术的发展，基于SLA的3D打印机设备功能越来越强大，但现有的SLA原理的3D打印机（激光快速成型机）外形结构比较大，一般左右两部分呈对称结构，左边为加工成型部分，右边为显示控制及电气控制柜部分，设备整体结构较大，内部空间利用率低，外形占地面积大，很小的机型也需要较大空间摆放，为设备的包装、运输带来困难，成本增加，且由于现有设备的长宽尺寸超出常规的房间门宽尺寸，需要破坏墙体或者改门，造型亦不美观。因此，如何设计一种基于SLA的多功能光固化3D打印装置，成为我们当前要解决的问题。
4.2解决方法
针对目前存在的问题，提出一种实用新型基于SLA的多功能光固化3D打印装置。该种基于SLA的多功能光固化3D打印装置，设备主体成单体结构状，将LCD触摸控制面板独立设置，方便控制和操作，将扫描装置置于树脂槽上，大幅度减小设备主体的外部尺寸，设备占地空间减小，设备制造加工成本大幅度降低，也便于包装和运输，以及便捷维护，而可扫描装置的扫描面积变大，满足了客户对大尺寸工件打印的要求，且设备运行稳定，快速成型和制造系统缩短了产品开发流程，相较于传统工艺流程节省了大量时间和资金。
5结语
SLA光固化成形3D打印技术已进入各行各业，在时代的发展中其重要性愈加凸显，可以大胆的想象，在未来，我们将不再需要大规模的生产线，不再需要寸步不离的守候在机床旁，不再需要大量的人力物力，不再产生大量的工业废物。3D打印技术将从根本上改变传统制造业模式，将设计领域提高到一个新的高度。
参考文献
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