前言：中文期刊网精心挑选了3d打印材料范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
3d打印材料范文1
中图分类号： TP 334.8文献标志码： A
Research Progress of Metal Materials for 3D Printing
ZHENG Zeng1，2， WANG Lianfeng1，3， YAN Biao1，2
（1.School of Materials Science and Engineering， Tongji University， Shanghai 201804， China；
2.Shanghai Key Lab of D & A for MetalFunctional Materials， Shanghai 201804， China；
3.Shanghai Aerospace Equipment Manufacturer， Shanghai 200245， China）
Abstract： 3D printing is a kind of rapid prototyping technology，which is also known as additive manufacturing technology and hailed as the core technology of the third industrial revolution.3D metal printing is considered to be the dominant direction of manufacturing in the future.Metal powder material is the material basis of metal printing and the breakthrough of the development of 3D printing.The paper summarizes the research status of metal powder materials for 3D printing，focuses on the application of 5 kinds of metal powder materials，such as Ti alloy，Al alloy，stainless steel，superalloy and Mg alloy in 3D printing and make the summary and prospects on their application.
Keywords： 3D printing； additive manufacturing； metal powder materials
3D打印，即快速原型制造技术的一种，它是通过三维建模软件对零部件形状进行建模，再通过软件对三维模型进行切片，最终计算机输出数字信号控制专用3D打印机进行打印得到最终产品.近几年，随着3D打印技术的快速发展，它在航空航天、汽车、生物医药和建筑等领域的应用范围逐步拓宽，其方便快捷、材料利用率高等优势不断显现.目前金属3D打印技术主要有选择性激光烧结（SLS）[1]、电子束熔融（EBM）[2]、选择性激光熔化（SLM）[3]和激光近净成形（LENS）[4].其中选择性激光熔化为研究的热点，其使用高能激光源，可以熔融多种金属粉末.本文综述了常见的金属粉体材料以及其3D打印研究现状，并对金属粉体材料的运用进行展望.
1钛合金
钛合金具有耐高温、高耐腐蚀性、高强度、低密度以及生物相容性等优点，在航空航天、化工、核工业、运动器材及医疗器械等领域得到了广泛的应用[5-7].传统锻造和铸造技术制备的钛合金件已被广泛地应用在高新技术领域，如美国F14、F15、F117、B2和F22军机的用钛比例分别为：24%，27%，25%，26%和42%，一架波音747飞机用钛量达到42.7 t.但是传统锻造和铸造方法生产大型钛合金零件，由于产品成本高、工艺复杂、材料利用率低以及后续加工困难等不利因素，阻碍了其更为广泛的应用[8].而金属3D打印技术可以从根本上解决这些问题，因此该技术近年来成为一种直接制造钛合金零件的新型技术.
TiAl6V4（TC4）是最早使用于SLM工业生产的一种合金，现在对其研究主要集中于揭示疲劳性能和裂纹生长行为与微观组织之间的关系.Leuders等[9]认为必须在循环载荷作用下研究TC4合金SLM件的微观结构与组织缺陷之间的关系，采用机械测试、热等静压等方法，通过电子显微镜和计算机断层扫描观察到微米级别的孔隙是影响疲劳强度的主要原因，其中残余应力对疲劳裂纹增长的影响尤为显著.张升等[10]通过激光交替扫描策略制备出TC4合金试样，发现SLM成形TC4合金过程中的裂纹主要为冷裂纹，具有典型的穿晶断裂特征.这是由于SLM成形过程中激光熔化金属粉末产生高温梯度导致零件内部存在较高的残余应力，同时抗裂强度低的马氏体组织在残余应力的作用下产生裂纹，粗大的裂纹最终分解为较小的裂纹而终止扩展.
开发新型钛基合金是钛合金SLM应用研究的主要方向.由于钛以及钛合金的应变硬化指数低（近似为0.15），抗塑性剪切变形能力和耐磨性差，因而限制了其制件在高温和腐蚀磨损条件下的使用.然而铼（Re）的熔点很高，一般用于超高温和强热震工作环境，如美国Ultramet公司采用金属有机化学气相沉积法（MOCVD）制备Re基复合喷管已经成功应用于航空发动机燃烧室，工作温度可达2 200 ℃.因此，Re-Ti合金的制备在航空航天、核能源和电子领域具有重大意义[11-13].Ni具有磁性和良好的可塑性，因此Ni-Ti合金是常用的一种形状记忆合金.Ni-Ti合金具有伪弹性、高弹性模量、阻尼特性、生物相容性和耐腐蚀性等性能[14-18].另外钛合金多孔结构人造骨的研究日益增多[19]，日本京都大学通过3D打印技术给4位颈椎间盘突出患者制作出不同的人造骨并成功移植，该人造骨即为Ni-Ti合金.
2铝合金
铝合金具有优良的物理、化学和力学性能，在许多领域获得了广泛的应用，但是铝合金自身的特性（如易氧化、高反射性和导热性等）增加了选择性激光熔化制造的难度.目前SLM成形铝合金中存在氧化、残余应力、孔隙缺陷及致密度等问题，这些问题主要通过严格的保护气氛，增加激光功率（最小为150 W），降低扫面速度等来改善[20-21].
上海有色金属第37卷
第1期郑增，等：3D打印金属材料研究进展
目前SLM成形铝合金材料主要集中在AlSiMg系合金.Kempen等[22]对两种不同的AlSi10Mg粉末进行了SLM成形试验.研究发现，不断优化工艺参数，可获得99%致密度和约20 μm表面粗糙度的成形性能.分析得出，粉末形状、粒径及化学成分是影响成形质量的主要原因.Buch等[23]研究获得了致密度达99.5%、抗拉强度达400 MPa的铝合金试样.Louvis等[21]对SLM成形铝合金过程中氧化铝薄膜产生的机理进行了分析，得到了氧化铝薄膜对熔池与熔池层间润湿特性的影响规律.赵官源等[24]认为SLM制造铝合金产生的结晶球化现象是因为铝合金对光的反射性较强造成的.
3不锈钢
不锈钢具有耐化学腐蚀、耐高温和力学性能良好等特性，由于其粉末成型性好、制备工艺简单且成本低廉，是最早应用于3D金属打印的材料.如华中科技大学、南京航空航天大学、中北大学等院校在金属3D打印方面研究比较深入.现研究主要集中在降低孔隙率、增加强度以及对熔化过程的金属粉末球化机制等方面.
李瑞迪等[25]采用不同的工艺参数，对304L不锈钢粉末进行了SLM成形试验，得出304L不锈钢致密度经验公式，并总结出晶粒生长机制.潘琰峰[26]分析和探讨了316L不锈钢成形过程中球化产生机理和影响球化的因素，认为在激光功率和粉末层厚一定时，适当增大扫描速度可减小球化现象，在扫描速度和粉末层厚固定时，随着激光功率的增大，球化现象加重.Ma等[27]通过对1Cr18Ni9Ti不锈钢粉末进行激光熔化，发现粉末层厚从60 μm增加到150 μm时，枝晶间距从0.5 μm增加到1.5 μm，最后稳定在2.0 μm左右，试样的硬度依赖于熔化区域各向异性的微结构和晶粒大小.姜炜[28]采用一系列的不锈钢粉末（主要为316L不锈钢），分别研究粉末特性和工艺参数对SLM成形质量的影响，结果表明，粉末材料的特殊性能和工艺参数对SLM成形影响的机理主要是在于对选择性激光成形过程当中熔池质量的影响，工艺参数（激光功率、扫描速度）主要影响熔池的深度和宽度，从而决定SLM成形件的质量.
4高温合金
高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600 ℃以上的高温及一定应力环境下长期工作的一类金属材料.其具有较高的高温强度、良好的抗热腐蚀和抗氧化性能以及良好的塑性和韧性.目前按合金基体种类大致可分为铁基、镍基和钴基合金3类[29].高温合金主要用于高性能发动机，在现代先进的航空发动机中，高温合金材料的使用量占发动机总质量的40%～60%.现代高性能航空发动机的发展对高温合金的使用温度和性能的要求越来越高.传统的铸锭冶金工艺冷却速度慢，铸锭中某些元素和第二相偏析严重，热加工性能差，组织不均匀，性能不稳定[30].而3D打印技术在高温合金成形中成为解决技术瓶颈的新方法.美国航空航天局声称，在2014年8月22日进行的高温点火试验中，通过3D打印技术制造的火箭发动机喷嘴产生了创纪录的9 t推力.
Inconel 718合金是镍基高温合金中应用最早的一种，也是目前航空发动机使用量最多的一种合金.张颖等[31]通过研究Inconel 718合金SLM激光工艺参数，发现随着激光能量密度的增加，试样的微观组织经历了粗大柱状晶、聚集的枝晶、细长且均匀分布的柱状枝晶等组织变化过程，在优化工艺参数的前提下，可获得致密度达100%的试样.钴铬合金具有良好的生物相容性，安全可靠且价格便宜，已广泛应用于牙科领域.钴铬合金不含对人体有害的镍、铍元素，由其制备而成的烤瓷牙已成为非贵金属烤瓷牙的首选.SLM制作合金烤瓷牙真正能够做到“私人订制”.Zhang等[32]发现通过SLM成形的钴铬合金烤瓷牙比铸造成形具有更高的硬度，经过脱氧和搪瓷烧制过程，合金与搪瓷实现完美结合，其释放钴铬离子含量符合ISO安全标准.
5镁合金
镁合金作为最轻的结构合金，由于其特殊的高强度和阻尼性能，在诸多应用领域镁合金具有替代钢和铝合金的可能.例如镁合金在汽车以及航空器组件方面的轻量化应用，可降低燃料使用量和废气排放.镁合金具有原位降解性并且其杨氏模量低，强度接近人骨，优异的生物相容性，在外科植入方面比传统合金更有应用前景[33-34].
Wei等[35]通过不同功率的激光熔化AZ91D金属粉末，发现能量密度在83～167 J/mm3之间能够获得无明显宏观缺陷的制件.在层状结构中，离异共晶βMg17Al12沿着等轴晶αMg基体晶界分布，扫描路径重合区域的αMg平均晶粒尺寸比扫描路径中心区域的要大.由于固溶强化和晶粒细化，SLM成形镁合金相比铸造成形具有更高的强度和硬度.NgCC[36]在氩气保护气氛中使用Nd：YAG激光熔化纯镁粉，随着激光能力密度的减小，试样的晶粒尺寸发生粗化，试样硬度随着激光密度的增加发生显著降低，硬度范围为0.59～0.95 GPa，相应的弹性模量为27～33 GPa.如何降低氧化和热影响区的影响，提高制件质量，需要进一步优化工艺参数，如通过镁以及镁合金不同粒径粉末的混合.
6总结与展望
3D打印技术自20世纪90年代出现以来，从一开始高分子材料的打印逐渐聚焦到金属粉末的打印，一大批新技术、新设备和新材料被开发应用.当前，信息技术创新步伐不断推进，工业生产正步入智能化、数字化的新阶段.2014年德国提出“工业4.0”发展计划，势必引起工业领域颠覆性的改变与创新，而3D打印技术将是工业智能化发展的强大推力.金属粉末3D打印技术目前已取得了一定成果，但材料瓶颈势必影响3D打印技术的推广，3D打印技术对材料提出了更高的要求.现适用于工业用3D打印的金属材料种类繁多，但是只有专用的粉末材料才能满足工业生产要求.3D打印金属材料的发展方向主要有3个方面：一是如何在现有使用材料的基础上加强材料结构和属性之间的关系研究，根据材料的性质进一步优化工艺参数，增加打印速度，降低孔隙率和氧含量，改善表面质量；二是研发新材料使其适用于3D打印，如开发耐腐蚀、耐高温和综合力学性能优异的新材料；三是修订并完善3D打印粉体材料技术标准体系，实现金属材料打印技术标准的制度化和常态化.
参考文献：
[1]史玉升，刘锦辉，闫春泽，等.粉末材料选择性激光快速成形技术及应用[M].北京：科学出版社，2012.
[2]刘海涛，赵万华，唐一平.电子束熔融直接金属成型工艺的研究[J].西安交通大学学报，2007，41（11）：1307-1310.
[3]陈光霞，曾晓雁，王泽敏，等.选择性激光熔化快速成型工艺研究[J].机床与液压，2010，38（1）：1-3.
[4]费群星，张雁，谭永生，等.激光近净成形NiCuSn合金[J].稀有金属材料与工程，2007，36（11）：2052-2056.
[5]陈静，杨海欧，汤慧萍，等.成形气氛中氧含量对TC4钛合金激光快速成形工艺的影响[J].稀有金属快报，2004，23（3）：23-26.
[6]宋建丽，李永堂，邓琦林，等.激光熔覆成形技术的研究进展[J].机械工程学报，2010，46（14）：29-39.
[7]左铁钏，陈虹.21世纪的绿色制造――激光制造技术及应用[J].机械工程学报，2009，45（10）：106-110.
[8]赵瑶，贺跃辉，江.粉末冶金Ti6Al4V合金的研制进展[J].粉末冶金材料科学与工程，2008，13（2）：70-78.
[9]Leuders S，Thne M，Riemer A，et al.On the mechanical behaviour of titanium alloy TiAl6V4 manufactured by selective laser melting：fatigue resistance and crack growth performance[J].International Journal of Fatigue，2013，48：300-307.
[10]张升，桂睿智，魏青松，等.选择性激光熔化成形TC4钛合金开裂行为及其机理研究[J].机械工程学报，2013，49（23）：21-27.
[11]Serp S，Feurer R，Kalck P，et al.A new OMCVD iridium precursor for thin film deposition[J].Chemical Vapor Deposition，2001，7（2）：59-62.
[12]魏朋义，钟振刚，桂钟楼，等.合金成分对含铼镍基单晶合金高温持久及断裂性能的影响[J].材料工程，1999（4）：3-6.
[13]Chlebus E，Kuz′nicka B，Dziedzic R，et al.Titanium alloyed with rhenium by selective laser melting[J].Materials Science and Engineering：A，2015，620：155-163.
[14]Bansiddhi A，Sargeant T D，Stupp S I，et al.Porous NiTi for bone implants：a review[J].Acta Biomaterialia，2008，4（4）：773-782.
[15]Liu X M，Wu S L，Yeung K W K，et al.Relationship between osseointegration and superelastic biomechanics in porous NiTi scaffolds[J].Biomaterials，2011，32（2）：330C338.
[16]Liu Y，Van H J.On the damping behaviour of NiTi shape memory alloy[J].Journal de Physique IV，1997，7（5）：519- 524.
[17]EsSouni M，FischerBrandies H.Assessing the biocompatibility of NiTi shape memory alloys used for medical applications[J].Analytical and Bioanalytical Chemistry，2005，381（3）：557-567.
[18]Bormann T，Müller B，Schinhammer M，et al.Microstructure of selective laser melted nickeltitanium[J].Materials Characterization，2014，94：189-202.
[19]Mullen L，Stamp R C，Brooks W K，et al.Selective laser melting：a regular unit cell approach for the manufacture of porous，titanium，bone ingrowth constructs，suitable for orthopedic applications[J].Journal of Biomedical Materials ResearchPart B：Applied Biomaterials，2009，89B（2），325-334.
[20]张晓丽，齐欢，魏青松.铝合金粉末选择性激光熔化成形工艺优化试验研究[J].应用激光，2013，33（4）：391-397.
[21]Louvis E，Fox P，Sutcliffe C J.Selective laser melting of aluminium components[J].Journal of Materials Processing Technology，2011，211（2）：275-284.
[22]Kempen K，Thijs L，Yasa E，et al.Process optimization and microstructural analysis for selective laser melting of AlSi10Mg[J].Physics Procedia，2011，22：484-495.
[23]Buch B D，Schleifenbaum H，Heidrich S，et al.High power selective laser melting（HP SLM） of aluminum parts[J].Physics Procedia，2011，12A：271-278.
[24]赵官源，王东东，白培康，等.铝合金激光快速成型技术研究进展[J].热加工工艺，2010，39（9）：170-173.
[25]李瑞迪，史玉升，刘锦辉，等.304L不锈钢粉末选择性激光熔化成形的致密化与组织[J].应用激光，2009，29（5）：369-373.
[26]潘琰峰.316不锈钢金属粉末的选择性激光烧结成形研究[D].南京：南京航空航天大学，2005.
[27]Ma M M，Wang Z M，Gao M，et al.Layer thickness dependence of performance in highpower selective laser melting of 1Cr18Ni9Ti stainless steel[J].Journal of Materials Processing Technology，2015，215：142-150.
[28]姜炜.不锈钢选择性激光熔化成形质量影响因素研究[D].武汉：华中科技大学，2009.
[29]黄乾尧，李汉康.高温合金[M].北京：冶金工业出版社，2002.
[30]张义文，杨士仲，李力，等.我国粉末高温合金的研究现状[J].材料导报，2002，16（5）：1-4.
[31]张颖，顾冬冬，沈理达，等.INCONEL系镍基高温合金选区激光熔化增材制造工艺研究[J].电加工与模具，2014（4）：38-43.
[32]Zhang B，Huang Q R，Gao Y，et al.Preliminary study on some properties of CoCr dental alloy formed by selective laser melting technique[J].Journal of Wuhan University of TechnologyMaterials Science Edition，2012，27（4）：665-668.
[33]Froes F H，Eliezer D，Aghion E.The science，technology，and applications of magnesium[J].JOM：Journal of the Minerals，Metals & Materials Society，1998，50（9）：30-34.
[34]Seal C K，Vince K，Hodgson M A.Biodegradable surgical implants based on magnesium alloysCa review of current research[J].Materials Science and Engineering，2009，4（1）：012011.
3d打印材料范文2
关键词：3D打印技术；材料动画片；制作；优势；局限性
0 前言
当前，3D打印技术迅速席卷全球，并掀开了产业革命新篇章，尤其是随着3D打印技术的不断发展与成熟，使得该技术的应用领域与范围随之实现了拓展。在材料动画片的制作领域中，作为动画艺术领域的重要分支之一，借助3D打印技术的运用，实现材料动画片在制作上更加的完善，效果更加逼真，充分彰显出了现代技术与手工艺完美结合的优势。在此过程中，由于一系列问题的呈现，也使得3D打印技术在该领域中的运用受阻，成为当前亟待攻克的一大难题。
1 3D打印技术与材料动画概述
所谓的3D打印技术也被称之为快速成形技术，该技术则是基于数字模型这一基础上，借助软件分层离散以及数控成型系统，以激光束等方式来实现耗材打印，通过对所使用特殊材料的逐层堆积与粘结，获得立体模型并将这一数字三维模型进行打印，实现实物产品的制作。基于3D打印技术下，其运行原理是：结合实际需求来提前备好打印材料，然后将数字三维模型数据输入到3D打印机中，相应的打印设备则结合模型数据，按照层叠的方式来打印出相应的立体实物。
材料动画也被称之为定格动画，其需要相应的拍摄动画师对模型定位的实体图像进行逐格拍摄，在拍摄完一副画面后，对拍摄对象进行稍微移动后实现下个镜头的拍摄，在完成拍摄后，将每次所拍摄的一帧画面进行连续播放，进行形成具备活灵活现的动画镜头。在传统的拍摄制作中，采用手工工艺的方式不仅耗费时间长且整个工序十分复杂，进而加大了成本投入，同时制作效果也存在一定的不足。而借助3D打印技术的运用，则能够为有效解决手工艺拍摄制作所存在问题的同时，借助3D打印技术与材料动画的完美结合，在简化材料动画制作程序的同时，赋予拍摄镜头以更加逼真的视觉效果。
2 3D打印技术在材料动画片制作中所呈现出的优势
2.1 降低成本并提高制作效率
在材料动画片制作的传统领域中，要想打造一部精良之作，就意味着在实际之作的过程中，需要针对角色、场景以及到道具等进行细化之作，相应的工序极其复杂，进而使得投入成本过高。而借助3D打印技术的运用，则能够与传统手工艺之作进行有机结合，在简化手工工艺操作程序的同时，大大降低了成本投入。同时，在实际开展制作工作的过程中，需要结合实际情景之需，实现相应模型的打造，当角色需要在一个或者是多个场景中出现，则就需要针对人偶、道具以及场景等及西宁反复的翻制，借助手工艺来开展这一工作，面对繁琐且复杂的制作程序，无意会消耗大量的时间，相应制作效率极低。将3D打印技术进行运用，能够基于相应数据下，提高制作的效率，为实现材料动画片的高质高效制作奠定了基础。
2.2 借助良好材质的运用促使画面更加逼真
在材料动画片的制作中，需要借助材料的运用来实现人物造型、道具以及情景等的设计，而相应材料材质直接影响到了动画片制作的效果。在传统的拍摄方法下，难以实现画面的完美呈现，特别是画面缺乏立体感，而借助3D打印技术的运用，则能够通过对模型材质的扫描来实现数字修正，在此基础上，借助特殊材料的使用来实现实物打印，在保证原材质属性不被破坏的同时，还能进行修正之后，凸显出材质细节的精准性，最终呈现出逼真的画面。在完成实物制作的基础上，以逐帧拍摄的方式来实现具备动态影像画面的制作，为呈现出一部精良动画作品奠定基础。
3 3D打印技术在材料动画片制作中所呈现出的局限性
从前文的分析中可知，借助3D打印技术的运用，能够为提高材料动画片制作的效率与质量奠定基础，进而为降低成本投入并实现逼真动画影像的打造。但是，在实际运用3D打印技术的过程中，也呈现出了一定的局限性，具体而言，表现在：第一，3D打印技术本身对成本投入提出了较高要求。虽然与传统手工工艺技术相比，3D打印技术能够节省大量的人力、物力以及财力，并提高制作效率，但是，从3D打印耗材方面看价格高的耗材所打印出的模型精细度较高，但是，相应的成本随之加大，而如果选择廉价耗材，虽然能够在一定程度上降低成本，但是，很多情况下，则难以满足实际之作之要求。同时，因相应增材制造的材料研发本身具备了较大的难度，进而致使3D打印技术的运用同样需要投入较大成本；加上当前增材料制造技术在国内发展尚不成熟，进而也影响到了3D打印技术下材料动画制作的效率与精度。第二，自动化控制水平偏低。基于3D打印技术下，需要以信息技术以及材料科学等多学科领域中的尖端技术引进，而从目前自动化控制系统看，相应系统稳定性有待提升，进而影响都了制作的精准度。第三，材料单一。目前，从3D打印技术本身的实际发展现状看，最大的问题在于材料的局限，一般而言，要求相应的3D打印材料要具备方便性，且成本可控、性能可靠；同时，现有3D打印普遍为单色素模，无法满足材料动画制作发展之需。第四，人员素质有待提升。在材料动画片制作中，要想充分实现3D打印技术的作用与价值，就需要提高对人员能力素质的重视程度，确保相应人员能够在开展材料动画制作的过程中，以实现对3D打印技术的完善运用。但从目前相应人员能力素质的现状看，还存在着一定的不足，难以将3D打印技术与手工工艺进行完美结合，进而阻碍了3D打印技术作用的发挥。如上问题是当前材料动画片制作过程中，运用3D打印技术所急需解决的主要问题。
4 结语
在材料动画片制作中，借助3D打印技术的运用，能够在化简工序、提高材料动画制作质量与效率的基础上，降低制作成本，并打造出完美的视觉效果，为进一步促进材料动画片制作领域的发展步伐奠定了基础。而从实际践行看，3D打印技术在实际运用于材料动画制作过程中，依旧存在着一定的局限性，需要制定具有针对性解决措施，以打破3D打印技术在该领域中发展瓶颈的束缚。
参考文献：
[1] 范治鸣.数字技术背景下对当前定格动画创作的思考[J].福建商业高等专科学校学报，2014（06）：87-91.
3d打印材料范文3
关键词：3D打印；三维立体模型；应用前景；技术分析
根据近年来的应用结果看来，三维模型的设计领域已经逐渐拓展得越来越宽阔，三维模型主张将模型内容立体化。简单来说，在园林设计、土木工程建造图纸等都需要三维模型的应用。3D打印技术能够立体直观地将三维模型表示出来，对工程施工或者园林项目指导都有广泛的应用。举例来说，在园林图纸设计中，将园林绿化布置在电脑中清晰地表现出来，为了能够更好地施工利用比例尺，所以需要一份施工图纸。这时3D打印技术的重要性就可轻易得知，它提高了施工效率，增加了施工工程的完整性。
1 3D打印技术的具体技术分析
3D打印技术不同于一般的打印技术，但是仍然拥有一般的打印技术所具有的技术要领。简单来说，3D打印是快速成型技术的一种打印技术，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黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。整体来说，它能够建造空间物体，对于打印技术领域上来说，该技术是一种质的飞跃。另外，该技术的实现主要是靠数字技术打印机，这种打印机和一般的打印机也是不同的，不是单单利用纸张和墨水，3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，这种打印机能够利用电脑中的设计图纸，将原材料逐步通过技术累积，最后成型出一个3D建筑实物，该打印技术仍然存在和普通打印机相似的原理，不过是在空间上进行分层加工处理，3D打印技术需要在打印机中添加必要的打印原材料加工3D实物，一般来说原材料有以下几种：尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。另外，3D打印技术更是在很多的领域都有其相关的应用，比如说珠宝、鞋的制造、园林、房屋建筑等的设计，甚至是汽车、航空航天的建造应用，应该说3D打印技术在很多的领域都有技术应用，对人类生活有很大的帮助。
2 3D打印技术对于三维模型表现的优势
2.1 增加三维模型的立体性
对于三维模型来说，其主要是在电脑上形成的空间立体结构，但是不利于分析模型的特定规则，所以需要建造一个空间实物用来分析模型，三维模型即可以利用3D打印技术实现空间的模型立体性，该打印技术能够利用空间打印技术进行图层的堆叠，使其完成一个分层次的打印技术，利用实际材料进行立体模型的建造，得到的模型能够进行研究。举例来说，园林专业的三维模型，可以利用3D打印技术进行设计打印出一个3D模型，能够利用比例尺等因素进行实地考察，减少了实际设计中的很多问题，一般建造的缺点就可以在3D模型中有所反映，所以真实性、立体性是3D打印技术设计3D打印模型的一个重要性优势。
2.2 确定立体模型的精度和稳定性
立体模型的立体性固然重要，但是要想将该设计的模型更好的应用，稳定性、精度都是需要重点关注的问题。一般来说，只要是理论电脑上可以设计的造型，3D打印机都可以打印出来，消费者只需要简单下载设计图，就可以在数小时之内随心所欲的打印自己想要的任何东西，这种技术是改变了通过对原材料进行切削，组装进行生产的加工模式可以说是一种精确实体复制。3D打印技术不仅仅能够复制普通的立体模型，而且还能够进行音频、视频的复制，完全按照电脑中的设计模型，在打印机中进行立体复制分层次的使用打印机中的原材料实现整体的复制，然后在进行统一组装。只要打印机中的原材料够多，就可以保证3D打印机完整的复制一个3D打印成品，而且这种打印技术采用打印原材料累积的方式，稳定性比一般的打印技术好而且精度非常好，可以说是对设计图的复制。
2.3 方便生成形成的不同模型，实现材料的无限组合
对于现在很多领域的商品生产而言，将不同的材料混合在一起生产产品是一件很困难的事，因为涉及的工具材料模具不能够轻易地混合原材料，3D打印技术可以说是一种技术的发展，能够在打印机中实现各种不同的材料的融合，传统设计无法制造的产品，因为受到很多的限制，其中有制造形状的能力方面，制造模具的机器也只能单一的设计一种形状，而3D打印技术突破了以上的局限，不仅仅能够设计普通的设计模型，而且可以甚至是自然界的模型该打印技术也可以实现。可以说，在一定的层次上增加了产品的多样性。无论设计模型有多少种样式，都能够利用3D打印技术进行模型设计，设计符合消费者需求的三维模型打印模型，更好地找到问题实现更好的设计。
2.4 降低组装成本，提高产品利润率
一般的模型设计需要比较复杂的模型组装，这其中不仅仅需要过硬的技术支持。同样也需要比较繁杂的组装步骤，因为每一个步骤都需要不同的材料堆叠，所以传统的模型设计就相当于每一个步骤都要注意，所以每一个步骤的每一个细节都要进行人工加工，而3D打印技术可以说属于人工智能，减少了不必要的问题发生，只需要将不同的设计原材料投放入打印机中进行自动的加工，不浪费材料的同时还能够增加设计的准确性，减少了组装成本，增加了利润率。因为这项打印技术在很多的设计领域都有应用，所以在生产产品的过程中，增加利润率、减少成本输出的3D打印技术能够被大家关注、重视，进而有了广泛的应用。换个思路，如果在产品介绍时不采用传统的PPT介绍，而是将3D打印产品展现在消费者面前，更能吸引更多的消费者注意到产品的任何细节。
3 3D打印技术在三维模型上的应用前景
目前看来，3D打印技术在如今已经有了非常广泛的应用，首先是航空航天，在这个领域，该技术已经成功“打印”出了航空发动机的重要零部件，这一技术将使该零件成本缩减30%、制造周期缩短40%。并且在此领域上这项技术还能够应用在航天科技制造领域上，取得了不错的成果。之后在医疗上可以利用这项打印技术进行器官的立体制作，如果和人体匹配，还能够起到医治疾病的作用。其次，在建筑设计上，建筑师发现了这一项技术的相关优点，成功利用3D打印机打印的建筑模型，节省成本的同时，还增加建筑的整体安全性、稳定性、环保性。
4 结语
3D打印技术应用在三维模型中有了很明显的作用效果，所以3D打印技术的应用很广泛，可以相信随着3D打印技术的不断成熟和完善，它将会在越来越多的领域得到推广和应用。并且3D打印技术的优点很多能够优化很多模型设计的细节，并且增加模型设计的精确性、稳定性，减少成本，增加利润率，在产品输出中，这些优点都是在市场上非常具有关注性的。
参考文献：
3d打印材料范文4
关键词：3D打印；医疗器械；应用
随着现代科学技术的不断进步，一种新型制造技术-3D打印技术得以形成，并且以其自身多样化的成型技术，在航空航天、能源油气、医疗生物以及高端珠宝等领域内发挥着重要的作用。一下就3D打印在医疗器械领域内的应用情况开展具体分析。
1 3D打印及生物打印技术简介
所谓3D打印，即人们常提到的“快速成型技术”，该项技术是基于材料堆积法之上所形成的一种创新型制造技术，与传统去除材料加工技术相比，更具独特性。就其原理来看，主要是以三维CAD数据为支持，在快速成型机的作用下将材料堆积成实体，从而实现快速成型。在不同的系统条件下，3D打印原理一致，但所应用的成型材料、成型原理以及系统状态存在一定差异，可以将其看作是立体化的打印机。
在3D打印中，生物3D打印是比^先进的技术形式，广泛应用于细胞打印、组织器官打印、手术器械打印等，其中，手术器械打印相对成熟，而活体组织打印的难度较大，需要保证结构的生物活性。但随着科学技术的发展，基于高分辨率纳米打印技术的基础上，DNA打印得以开发，若能够实现DNA芯片的大批次生产，势必能够为癌症、遗传性疾病以及肝炎等的诊断和预防提供可靠的依据，为医学的发展做出不可磨灭的贡献。
2 3D打印在医疗器械领域的应用现状
3D打印以其自身精准度高、个性化和复杂成型等特点，受到医疗器械领域的高度关注，甚至与医疗器械一次性、量身定做等要求相符合，因而3D打印的出现，在医疗器械领域内引发了一场革命，个性化手术工具则是3D打印在医疗器械领域得以应用的最鲜明特征。
个性化手术工具以手术导板为典型代表，常见的关节类导板、脊柱导板等，与此同时，导向定位导板的之多，能够促进放射剂量分布不均等问题，对于医学上肿瘤残留和疾病复发等问题的克服具有重要意义。基于的3D打印的个性化手术工具能够在一定程度上简化手术操作，实现精确化控制，在提高手术效率以及减少患者感染与并发症几率方面具有重要优势，受到医疗领域的广泛关注。
就个性化的植入物来看，3D打印个性化的骨科植入物假体是目前3D打印技术在医学领域中最成功技术之一。在骨外科中，骨病损状态是形式多样、千差万别的，因此用于骨缺损修复的植入物也只能是个体化的，必须“量体裁衣，度身定做”。3D打印除了用于骨科，在整复外科、口腔科、眼科也能发挥出独特的作用。2011年比利时和荷兰的科学家成功为一个83岁的女性植入了3D打印的下颌骨，该人工下颌骨仅比生理下颌骨重30克，手术历时4小时，比传统的手术节约近16小时，且患者功能恢复良好。Hasselt大学预计，在未来，为患者量身定制的各种植入物将被广泛使用。在不远的未来，定制化植入物将成为常态。
就可视化手术规划来看，良好的术前策划是手术成功的关键，特别对于风险较大的手术，或新开展的手术，抑或诊断尚不十分清晰的手术，术前策划尤为重要。3D打印为术前策划提供了比CT、核磁等更为直观的手段，方便医师进行术前手术模拟和手术策划。可视化手术规划不仅方便术前会诊，利于选择最佳手术方案，而且还为年轻医生的培训提供了直观有效的手段。
就活体人造器官打印来看，3D打印可应用到的领域非常广阔，而活体人造器官的3D打印已经超出了大多数人的想象。美国康奈尔大学3D打印出一种人造耳，可以植入牛的身体，与牛的细胞结合在一起；英国普林斯顿大学科学家已经成功制造出能够接收无线电波的仿生耳，未来的仿生耳有望能够听到真正的声音；英国爱丁堡赫瑞-瓦特大学专家研发出的3D打印技术，可以用胚胎干细胞，并成功制造出首个3D打印微型人体肝脏。具有生命特征的活性人造器官的3D打印的发展有赖于生物材料、干细胞、组织培养等多学科的科技突破，目前的成果表明在不远的将来急需器官移植的的病人有可能轻易获得肝脏、心脏和其他器官；人类这一期待已久的技术突破已经不是遥不可及了。
3 3D打印应用于医疗器械领域所面临的挑战
3D打印自身具有准确、高效的优势，以其独特的制造能力满足了医疗器械领域的个性化需求，为人工组织器官制造以及人工假体等方面的制造创造了有利条件。但就3D打印在医疗器械领域的实际应用情况来看，仍面临着诸多挑战。
第一，材料研发难度较大。3D打印的原材料具有一定特殊性，不仅能够实现液化、丝化和粉末化，还应当能够实现重新结合，以满足3D打印的诸多要求，保证医疗器械制造的精准度与有效性。以金属粉末为例，粒度分布、松装密度、流动性等都是影响3D打印效果的重要因素。而对于活体器官来说，所选用的材料应当有助于维持细胞活性与功能，以满足医学需求，降低各类风险的发生。由此可知，3D打印在医疗器械领域的应用面临着严峻形势，尤其是材料研发难度大，3D打印开发具有一定特殊性。
第二，应用成本较高。3D打印设备本身造价相对昂贵，日常维护费用偏高；3D打印机的研制还需要围绕材料的特殊要求进行；目前3D打印材料大多由快速成型设备厂家直接提供，尚未实现第三方供应材料的模式，从而，再一次推高了原材料的价格，给3D打印的进一步普及应用带来了困难。
第三，精度、效率方面还不尽人意。3D打印的精度受到材料、工艺、设备能力等多方面限制，难以实现高精度零部件直接面向产品的制造，仍需要后期其它加工模式的补充与配合；打印精度与速度之间存在严重冲突。因此，如何在保证产品的表面质量、力学和物理性能的基础上，实现快速制造是设备开发商应解决的问题。
第四，多种不同特性和不同功能材料的复合打印技术有待突破，特别是在医疗3D打印方面这一需求是显而易见的，例如金属与陶瓷的复合打印、金属或陶瓷与高分子材料的复合打印，软硬组织的复合打印，不同功能的活性组织在细胞级别的打印组装等等，相信这些近似科学幻想的追求在不远的将来都将有实现的可能。
4 结束语
总而言之，信息技术、数控技术以及材料技术等的发展进步，为制造领域的发展奠定了坚实的基础，3D打印在医疗器械领域的应用也更为广泛，尤其是该项技术在应用效率、成本控制和精准度等方面的不断完善，3D打印势必能够在医疗器械领域内开创新的局面。
参考文献：
[1] 王彩梅，张卫平，李志疆 3D打印在医疗器械领域的应用[J]. 《生物骨科材料与临床研究》， 2013， 10（6）：26-28
[2] 张阳春，张志清 3D打印技术的发展与在医疗器械中的应用[J]. 《中国医疗器械信息》， 2015（8）：1-6
3d打印材料范文5
关键词：3D打印；服装设计；设计创新
前言
二次工业革命的印刷技术将人类从重复的手工劳动中解放出来，且工业印刷有效避免了人工誊抄的错误，实现了信息传递的良好时效性及准确性。如今，实效性与准确性不仅在信息获取中至关重要，在社会生产中也是第一要务，被誉为可能成为第三次工业革命开端的3D打印技术则是将人类从工业生产时代带入智能生产时代的先锋。印刷技术是将油墨喷于纸张的2D打印技术，厚度可忽略不计，但如对其进行反复打印，厚度就会增加，如果每一层的图案都是不同的，以此就能形成三维模型[1]，3D技术便由此诞生。
一、3D打印的基本概况
3D打印是以数字化模型作为基础的一种快速成形技术，可对一些具有黏合性的材料通过2D打印的方式堆积出三维物体[2]，其较二维打印增加了空间维度。
（一）3D打印基本理念
3D打印运用到服装设计的整个过程使服装的构思与最终成型达成一致，其各环节通过数控完成且数据共享，且任何形状及结构都通过每一层逐层变化的截面与前一层自动连接制造三维形态[3]。目前3D打印技术类型主要分为挤压、线状、粒状、粉末层喷头、压层、光聚合六大类，其中挤压技术通过对有热塑性的塑料、可食用材料等进行逐层挤压打印；线状技术一般任何合金都可以为其所用；粒状技术则主要采用金属、陶瓷等粉末打印；粉末层喷头打即石膏3D打印，其打印材料仅限石膏；层压技术的打印材料包括纸、金属膜、塑料薄膜等；光聚合技术打印材料则为光硬化树脂，其通过对光的控制逐层硬化液态材料，使其粘贴成型[4]。通过3D打印技术实现的产品，需对其产品结构进行三维建模，再用分层技术将其模型切片,每片路径的数据经扫描后能精确控制各种类型的3D打印机的工作方式，但都以逐层打印后进行黏合的基本原理运作。目前世界上最先进的3D打印技术为CLIP（ContinuousLiquidInterfaceProduction）技术，即持续性液体界面生产技术。其技术采用高分子化学中光能让液体转化为固体，氧又抑制其过程的原理来控制完成3D打印的连续成型[5]。
（二）3D打印应用领域
3D打印改变了传统的制造方式，使人类生产方式发生了根本性的变革，其可打印任何复杂、微小、高精度的零件，在工业领域和航空航天领域最先得到重视，制作一些人工难以完成的部件。第二应用在医疗领域，医疗领域又分为医疗器械、器官、药物三个方面：3D打印的医疗器械能无误差地实现符合人体工学的设计，因其打印一次成型，避免了传统制造方法在制造过程中无法完成的角度和衔接误差；在医疗器官的打印上更能体现传统制造无法达到的优势，可针对人体肢体受伤情况进行3D扫描，再契合伤口打印出仿真程度极高的替代肢体；3D打印药物不仅能精确控制药物成分且时效性高。第三应用在汽车和建筑等大型制造领域中，3D打印的快速性和节省人力资源的特点能在大型建设中充分体现出来。第四是在服装领域，虽服装是较晚与3D打印合作的，但其发展速度较快，人们在追求个性化独一无二的同时要求服装的新颖性、便捷性、环保性等，其都能由3D打印服装实现。
（三）3D打印在服装设计中的应用现状
早在2010年，在服装领域首次尝试3D打印的荷兰时装设计师艾里斯•范•荷本为3D打印服装做出了杰出贡献（如图1左所示），其作品展示了3D打印的造型能力，可以清楚地看出这是传统工艺无法完成的程度，且精度极高，其实现了以前设计师只能想象而无法制作的立体感极强的服装。虽然其服装可以达到具有立体建筑感的立体主义设计效果，但产品质地较硬，基本实现不了穿脱，只能作为展示性产品在展示之前在模特儿身上组装，拆卸后则还原成零件状态。在2016年的时装周上，艾里斯•范•荷本的3D打印服装（如图1右所示）全以柔软质感出现，在贴合人体曲线的同时展现了3D打印的立体效果，其服装实现了观赏价值与实用价值的高度统一。3D打印服装在经过五年发展后，从无法穿脱的硬质服装到可服帖穿着的柔性服装，3D打印的机器、方式、材料都发生了变化。由此可见，国外的3D打印技术完全可以满足大众的服用需求。国内3D打印行业起步较晚，较领先的是龙尼科技打印的3D服装（如图2所示），其所用机器可打印硬质与软质两种材料[6]。由此可见，虽国内3D打印服装发展较晚，但发展速度较快，其有望发展成为世界领先技术。
（四）服装3D打印材料
目前为止，服装3D打印工艺以FDM、SLS、SLA三种为主，FDM打印方式是将塑胶材料进行加热融化后通过机器挤压到既定位置凝固成型；SLS是将粉末状材料加热后通过高效激光进行烧结打印，使物体成型；SLA使用紫外光对液态材料表面进行扫描，每一次扫描都会形成一层极薄的切片以此堆积物体[7]。每种工艺使用材料不同，各有利弊（如表1所示），一般用FDM方式打印的材料以PLA与ABS两种为主；采用SLS方式打印的材料以塑料粉末为主；采用SLA方式打印的材料以未来8000树脂为主；一般FilaFlex材料运用在CLIP技术中。3D打印服装容易受其技术与材料的限制，视觉效果与服用舒适度难以有效统一，但合理利用以上材料及打印工艺并结合传统布料便可使服装产品具有良好衣着感的同时达到立体建筑感。
二、3D打印在服装设计中的创新实践
3D服装生产流程第一步，需进行图纸绘制，对服装产品廓形、尺寸、弧度等数据进行设计。第二步，在三维软件中构建立体模型，需在模型设计过程中完成以下三个方面：考量服装产品支撑力、把握其最佳厚度、预估产品最终效果。产品支撑力是产品能否成型的关键；把握产品最佳厚度是要在服装达到最佳产品效果的同时达到可打印程度；预估产品效果能对三维图纸的设计起到指导作用。第三步，将服装产品进行打印，不同产品对其打印的机器与材料要求各不相同，为达到最佳打印效果，需产品、机器、材料三者统一。第四步，对服装产品进行后期处理，以弥补在打印过程中出现的不足，并建立三维图纸与实际产品的对照资料库，为后续建模设计提供可靠依据，同时为制造出最大限度贴合设计的产品打下基础。为实践上述3D打印服装并筛选最优方案及过程如下：
（一）确定器材
3D服装部件打印材料、机器分别为未来8000树脂、3D激光固化打印机。其材料呈液体，聚合固化条件为355nm波长的紫外光，打印精度可达100微米。其材料优点是成本较低、精度高、时效性好、装配性好、呈现产品表面光滑，且打印产品可通过丝印、电镀、喷漆等手段进行后期处理。其材料热变形温度为46℃、抗拉伸强度为47MPa、弯曲强度为67MPa、吸水率为0.4%。其机器（如图3左所示）为目前打印产品尺寸最大的高精度3D打印设备，一般由4台或以上的激光器同时扫描以完成复杂零件的高精度切割成形[8]。
（二）零件成形
3D打印服装部件成型过程为：第一步对其结构进行三维建模，本实践以悉尼歌剧院贝壳形屋顶为灵感结合中式四方连续纹样在3Dmax建模软件中对服装部件进行建模（如图4所示）。第二步用分层技术将其切片,每片路径的数据经扫描后能精确控制激光器和升降台的工作方式（如图3右所示）。当激光器紫外光达到固化条件时，通过计算机数控照射液态未来8000树脂表面，便能固化一层切片，然后升降台会下降到第二层的切片位置，以此依次固化形成每层切片并与上一层黏合，待产品全部打印完成时再从液体中整体拉出。第三步为后期整理，将产品用砂纸进行打磨，使其产品各立面更光滑且光泽度更高。
（三）制作服装
3D打印服装部件质地较硬（如图5左所示），需与传统面料结合设计出既能给大众带来未科技感又具备衣着舒适度的创新服装。服装选用的面料特性与花纹能与3D打印材质与纹样相协调：其为双层螺纹织物，既有弹性，能够完美贴合人体展现女性身姿曲线的同时，又有足够的韧性依托3D打印衣片而不使服装下坠变形。选用花纹清新洋溢，底色与镂空的3D打印衣片融合且立体造型能够透出底布，若隐若现，犹如万花丛中蝴蝶飞舞。完成作品（如图6所示）以基本连衣紧身裙型为基础，呼应3D打印部件的立体镂空设计，在服装腰部加入平面镂空，其由两组横向相反Y形裁片(如图5右所示)交错而成。镂空中国传统纹样的3D打印部件与传统面料完美融合的同时，突出立体造型，用科技的方式实现了传统纹样的创新表达。
三、3D打印服装的局限性与发展性
（一）局限性
首先，发展3D打印服装的主要限制在于成本，其高昂的成本让3D打印服装难以顺利进入市场，虽3D打印已经可以完成任何质感、任何大小的服装，但居高不下的价格和望尘莫及的技术是其进入大众生活的主要阻碍力量。其次，3D打印服装的设计师与建模师很难对一件产品达成共识，这要求完成3D打印服装的设计人员熟知CAD、3Dmax等相关三维软件操作。3D服装的设计对设计者有着软件专业技术上的要求，而现有设计师无法直接过渡到3D服装的设计，其实现的时间差是如今3D打印服装的又一局限。3D打印机器是可以实现家用的，用户可根据自己的设计完成产品，但一般用户无法实现自主建模，因此也无法实现满足大众使用的目的，导致推广困难。最后，3D打印服装不同于传统的服装制作，3D打印技术的3D扫描技术可复制任何复杂和高精度的产品并打印，同样可无误差地扫描服装并打印，这让服装设计版权容易受到侵害，社会将无视服装设计师的劳动价值。不仅如此，大众的财产和人身安全也极易受到威胁，比如ATM提款卡、钥匙、武器等都可以任意复制，给社会安全带来隐患，更重要的是产品专利和版权很难受到保护。
（二）发展性
首先，3D打印服装产品价格会越来越被大众接受。当社会基础硬件设施和软件条件发展到一定程度时，投资和生产3D服装的社会力量会增加，便可支撑3D服装产业商业链循环，成本自然随着基础费用的均摊者增加而降低。加之技术的成熟和新的材料的发现都是降低3D打印服装成本的有效手段。其次，3D虚拟试衣技术越来越人性化。一种虚拟试衣技术可实现3D打印服装的网络定制模式，并进行销售[9]。其由香港理工大学研发，这种虚拟机器人模型改变了服装行业的试衣面貌，其系统解决了传统试衣系统依赖固定尺寸模特、占用大量工作空间的问题。这种智能的机器人模型可通过计算机控制出任何数据参数的人体类型，人体测量和机电一体化的虚拟试衣模式节省了3D服装设计过程中的时间与人力消耗，降低了其建模的技术难度[10]。最后，3D服装产品版权将受到保护。先进的科技成果必然会引起一系列新的社会问题，针对这些问题，对3D打印机的使用进行限制十分必要：每台打印机会像房产一样，有产权人能够对这台机器负责，对其实行监管，不能用于危害社会产品的生产。对于没有购买使用权的3D服装产品，机器程序将无法进行识别、扫描及生产。
结论
3d打印材料范文6
【关键词】3D打印；打印技术；工作原理；3D打印机；发展
引言
3D打印机是意大利发明家恩里科.迪尼发明的新型打印机。恩里科.迪恩用3D打印机打印了一栋完美的建筑。不仅如此，3D打印机甚至可以在航天器中为宇航员提供需要的任何形状物品。3D打印机属于快速成形技术的一种，是科技发展及技术进步的重要表现形式。
1 3D打印技术概述
3D打印技术是通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造。作为一种综合性应用技术，3D打印技术综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。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。 目前，3D打印技术主要应用于产品原型、模具制造，以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些领域传统依赖的精细加工工艺。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外，在生物工程与医学、建筑、服装等领域，3D打印技术的引入也为创新开拓了广阔的空间。
2 3D打印机及其工作原理
2.1 3D打印机的工作原理
3D打印机的工作原理其实很简单，通俗地说，首先在电脑上设计一个完整的三维立体模型（也成为计算机辅设计），然后把胶体或粉末等“打印材料”装入打印机，再将打印机与电脑相连接，就可以通过电脑控制把“打印材料”和三维立体模型一层层地叠加，最终把计算机上的蓝图变成实物。这种通过连续的物理层创建出三维对象的3D打印技术是叠加式制造工序的一种形式，与传统的叠加式制造工序相比，其具有速度快、价格便宜等优点。在Windows网络或工作站上运行的打印设备软件可以读取大部分的3D文件格式计算机辅助设计绘图数据。这种软件的作用就是将数据传输至3D打印设备，从而控制印刷头的移动与材料输出。在3D打印设备工作时，塑性模型材料细丝与可溶性支撑材料将被加热至半液体状态，然后通过挤压头输出，精确地沉积成极其细微的分层。分层的厚度范围在0.005英寸至0.013英寸（即0.127毫米至0.33毫米），具体数值取决于打印设备性能。
印刷头只沿水平方向或垂直方向移动，模型与支撑材料将自低而上地构造，压盘根据实际情况上下移动。在构造模型时，有了支撑材料（图中褐色部分物件）的承托，模型的悬挂部分能够顺利完成材料沉积，此外，支撑材料还有助于构造结构复杂的模型，如嵌套结构，以及具有移动部件的多重组件。打印工作完成后，可以将模型置于水中，支撑材料将会自行溶解，如果需要，还可以为模型涂上颜料，或者进行其它处理。每一层的打印过程分为两步，首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。然后是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，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。
2.2 3D打印机可以打印的物品。
3D打印机能够打印自行车、汽车、电控飞行器，手枪、卫星零部件……。美国3D打印服务提供商已经“打印”了75万种产品，使用的材料包括塑料、不锈钢、银、陶瓷和玻璃等，数量之多令人惊叹。如今，3D打印技术正计划被用于各种武器装备，如水面舰艇、潜艇和战机的设计制造。据报道，美军已经开始测试3D打印技术，建立起移动远征实验室，实际上是一个数字加工工作室。该实验室是一个20英尺的标准集装箱，其中装备了3D打印机、计算机辅助铣削机、激光切割器、等离子切割器和水刀等。此外，该实验室还包含发电机、空调系统及卫星通讯设备。ELM实验室造价280万美元，这其中不包含设计和运行人员的工资。
（1）世界首款3D军用打印机。3D军用打印机又称“三维打印机”，是由计算机辅助设计数据，通过成型设备以材料累加的方式，制成实物模型的制造技术。它通过电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等一系列技术，使特定金属粉或记忆材料熔化，并按照电子模型图的指示一层层叠加起来，最终制造出实物。
（2）世界首款3D打印军用汽车。世界首款3D打印军用汽车，4500公里油耗38升。这款汽车拥有3个车轮，动力7马力，并且采用的是后轮驱动的方式，预计将会在2015年正式上路。
（3）世界首款3D打印军用手枪。近日，一家美国公司利用3D打印技术，成功造出AR-15半自动步枪的弹匣及其他部件。不久后，这家公司又在互联网上公布，首款名为“解放者”的3D打印手枪试射成功。据报道，这款3D金属手枪，已经成功发射了50发子弹，且多次击中30公尺外的靶心。
（4）世界首款3D打印直升机起落架。目前，世界强国都希望用3D打印技术来制造直升机的起落架。他们针对电动车的开发，带来新的电池技术，可减少电池尺寸，延长电池寿命；他们研发分散式供暖技术，预计三年后实验成功……3D打印越来越牛，它已经可以打印出直升机上用的钛合金零部件
（5）3D打印衣服。在3D打印时代，人人都是设计师。3D打印的好处在于只要能画出图，就能成真，这种技术也逐渐成为当今潮流思维的重要环节，对时尚服装起到了一定的推动作用。在世界各地的时装周上，就曾展示出多款3D打印制作的服装，这种节约成本和时间的设计生产方式，值得服装设计界广泛关注和思考。
2.3 3D打印技术所依托的关键技术
3D打印技术需要依托多个学科领域的尖端技术，主要包括以下方面：信息技术，即要有先进的设计软件及数字化工具，辅助设计人员制作出产品的三维数字模型，并根据模型自动分析出打印的工序，自动控制打印器材的走向；精密机械，即3D打印技术以“每层的叠加”为加工方式，产品的生产要求高精度，必须对打印设备的精准程度、稳定性有较高的要求；材料科学，即用于3D打印的原材料较为特殊，必须能够液化、粉末化、丝化，在打印完成后又能重新结合起来，并具有合格的物理、化学性质。
3 3D打印机未来的发展趋势
随着3D打印技术的不断突破，新材料的日益改善，3D打印的速度、尺寸在不断提高，其技术在不断优化，应用领域在不断扩展，特别是图形艺术领域的潜力，三维的概念模型能更好地传达制作者的想法或解决方案，一张图可以胜过几百甚至上千个文字的描述。专业人士坚信个性化或定制化的3D打印可以将一个所想象的三维模型即时摆在眼前，能够快速改进产品，增长幅度将超过想象，将会改变社会各种应用的未来。
3D打印技术将淘汰传统生产线，缩短制作周期，大大减少生产废料，所需原材料用量将减少到原来的几分之一。3D打印不仅节约成本，提高制作精度，也将弥补传统制造的不足，并将在民用市场迅速崛起，从而开启制造业的新纪元，为印刷工业带来新的机遇。
4 结束语
3D打印机的应用，缩短产品制作周期，同时也能够提高产品材料利用率。随着3D打印技术越来越成熟，在不久的未来，3D打印将对人类的生活造成冲击，为人类发展增添新的技术支持。
参考文献：
