3d打印技术优缺点

3d打印技术优缺点（共6篇）

篇1：3d打印技术优缺点

3D打印技术的优缺点以及应用领域分析

3D打印技术经过这些年的发展，技术上已基本上形成了一套体系，同样，可应用的行业也逐渐扩大，从产品设计到模具设计与制造，材料工程、医学研究、文化艺术、建筑工程等等都逐渐的使用 3D打印机技术，使得3D打印机技术有着广阔的前景。不断提高3D打印技术的应用水平是推动这项技术发展的重点。

优点：一是最直接的好处就是节省材料，不用剔除边角料，提高材料利用率，通过摒弃生产线而降低了成本；二是能做到很高的精度和复杂程度，除了可以表现出外形曲线上的设计；三是不再需要传统的刀具、夹具和机床或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件；四是它可以自动、快速、直接和精确地将计算机中的设计转化为模型，甚至直接制造零件或模具，从而有效的缩短产品研发周期；五是3D打印能在数小时内成形，它让设计人员和开发人员实现了从平面图到实体的飞跃；六是它能打印出组装好的产品，因此它大大降低了组装成本，它甚至可以挑战大规模生产方式。

缺点：任何一个产品都应该具有功能性，而如今由于受材料等因素限制，通过3D打印制造出来的产品在实用性上要打一个问号。①强度问题：房子、车子固然能“打印”出来，但是否能抵挡得住风雨，是否能在路上顺利跑起来？②精度问题：由于分层制造存在“台阶效应”，每个层次虽然很薄，但在一定微观尺度下，仍会形成具有一定厚度。的一级级“台阶”，如果需要制造的对象表面是圆弧形，那么就会造成精度上的偏差；③材料的局限性：目前供3D打印机使用的材料非常有限，无外乎石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。能够应用于3D打印的材料还非常单一，以塑料为主，并且打印机对单一材料也非常挑剔。

目前，3D打印技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。并且随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展。3D打印技术的实际应用主要集中在以下几个方面：

产品设计领域

在新产品造型设计过程中的应用3D打印技术为工业产品的设计开发人员建立了一种崭新的产品开发模式。运用3D打印技术能够快速、直接、精确地将设计思想转化为具有一定功能的实物模型(样件)，这不仅缩短了开发周期，而且降低了开发费用，也使企业在激烈的市场竞争中占有先机。

建筑设计领域

建筑模型的传统制作方式，渐渐无法满足高端设计项目的要求。全数字还原不失真的立体展示和风洞及相关测试的标准，现如今众多设计机构的大型设施或场馆都利用3D打印技术先期构建精确建筑模型来进行效果展示与相关测试，3D打印技术所发挥的优势和无可比拟的逼真效果为设计师所认同。

机械制造领域

由于3D打印技术自身的特点，使得其在机械制造领域内，获得广泛的应用，多用于制造单件、小批量金属零件的制造。有些特殊复杂制件，由于只需单件生产，或少于50件的小批量，一般均可用3D打印技术直接进行成型，成本低，周期短。

模具制造领域

例如玩具制作等传统的模具制造领域，往往模具生产时间长，成本高。将3D打印技术与传统的模具制造技术相结合，可以大大缩短模具制造的开发周期，提高生产率，是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。3D打印技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种，直接制模是指采用3D打印技术直接堆积制造出模具，间接制模是先制出快速成型零件，再由零件复制得到所需要的模具。

医学领域

在医学领域的应用近几年来，人们对3D打印技术在医学领域的应用研究较多。以医学影像数据为基础，利用3D打印技术制作人体器官模型，对外科手术有极大的应用价值。

文化艺术领域

在文化艺术领域的应用，3D打印技术多用于艺术创作、文物复制、数字雕塑等。

航天技术领域

在航空航天领域中，空气动力学地面模拟实验(即风洞实验)是设计性能先进的天地往返系统(即航天飞机)所必不可少的重要环节。该实验中所用的模型形状复杂、精度要求高、又具有流线型特性，采用3D打印技术，根据CAD模型，由3D打印设备自动完成实体模型，能够很好的保证模型质量。

家电领域

3D打印技术在国内的家电行业上得到了很大程度的普及与应用，使许多家电企业走在了国内前列。如：广东的美的、华宝、科龙；江苏的春兰、小天鹅；青岛的海尔等，都先后采用3D打印技术来开发新产品，收到了很好的效果。

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。

篇2：3d打印技术优缺点

3D打印技术从狭义上来说主要是指增材成型技术，从成型工艺上看，3D打印技术突破了传统成型方法，通过快速自动成型系统与计算机数据模型结合，无需任何附加的传统模具制造和机械加工就能够制造出各种形状复杂的原型，这使得产品的设计生产周期大大缩短，生产成本大幅下降。3D打印，俗称“三维打印技术”或 “快速制造技术”，是对一系列“增材制造”技术的总称。

那么，3D打印技术主要分为哪几种，优缺点是什么呢？以下详细说明：

一、FDM：熔融沉积成型工艺

熔融沉积成型工艺（Fused Deposition Model-ing, FDM）是继LOM工艺和SLA工艺之后发展起来的一种3D打印技术。该技术于1988年发明，随后Stratasys公司成立并在1992年推出了世界上第一台基于FDM技术的3D打印机——“3D造型者（3DModeler）”，这也标志着FDM技术步入商用阶段。国内的清华大学、北京大学、北京殷华公司、中科院广州电子技术有限公司都是较早引进FDM技术并进行研究的科研单位。FDM工艺无需激光系统的支持，所用的成型材料也相对低廉，总体性价比高，这也是众多开源桌面3D打印机主要采用的技术方案。

FDM成型原理：熔融沉积有时候又被称为熔丝沉积，它将丝状的热熔性材料进行加热融化，通过带有微细喷嘴的挤出机把材料挤出来。喷头可以沿X轴的方向进行移动，工作台则沿Y轴和Z轴方向移动（当然不同的设备其机械结构的设计也许不一样），熔融的丝材被挤出后随即会和前一层材料粘合在一起。一层材料沉积后工作台将按预定的增量下降一个厚度，然后重复以上的步骤直到工件完全成型。下面我们一起来看看FDM的详细技术原理（如图1）。

FDM成型技术的优点：

（1）成本低。熔融沉积造型技术用液化器代替了激光器，设备费用低；另外原材料的利用效率高且没有毒气或化学物质的污染，使得成型成本大大降低。

（2）原材料以材料卷得的形式提供，易于粉末材料搬运和储存以及快速更换；（3）原材料在成型过程中无化学变化，相对金属粉末，树脂固化制件成型的变形小。FDM成型技术的缺点：

（1）需要配合支撑结构打内腔模型时，支撑面效果欠佳。

（2）需要对整个截面进行逐步打印，成型时间较长，成型速度相对SLA 慢7%左右。

二、SLA与DLP：立体光固化成型工艺

SLA立体光固化成型工艺又称立体光刻成型，该工艺最早于1984年提出并获得美国国家专利，是最早发展起来的3D打印技术之一。该专利申请两年后便成立了3D Systems公司，并于1988年发布了世界上第一台商用3D打印机SLA-250。SLA工艺以光敏树脂作为材料，在计算机的控制下紫外激光将对液态的光敏树脂进行扫描从而让其逐层凝固成型，SLA工艺能以简洁且全自动的方式制造出精度极高的几何立体模型；

DLP 投影成型技术导引:为了提高光固化成型速度，由之前激光扫描固化提高到固化更快面积更大的投影固化技术； SLA激光光固化成型原理：

液槽中会先盛满液态的光敏树脂，氦-镉激光器或氩离子激光器发射出的紫外激光束在计算机的操纵下按工件的分层截面数据在液态的光敏树脂表面进行逐行逐点扫描，这使扫描区域的树脂薄层产生聚合反应而固化形成工件的一个薄层。

当一层树脂固化完毕后，工作台将下移一个层厚的距离以使在原先固化好的树脂表面上再覆盖一层新的液态树脂，刮板将黏度较大的树脂液面刮平然后再进行下一层的激光扫描固化。因为液态树脂具有高黏性而导致流动性较差，在每层固化之后液面很难在短时间内迅速抚平，这样将会影响到实体的成型精度。采用刮板刮平后，所需要的液态树脂将会均匀地涂在上一叠层上，这样经过激光固化后将可以得到较好的精度，也能使成型工件的表面更加光滑平整。新固化的一层将牢固地粘合在前一层上，如此重复直至整个工件层叠完毕，这样最后就能得到一个完整的立体模型。当工件完全成型后，首先需要把工件取出并把多余的树脂清理干净，接着还需要把支撑结构清除掉，最后还需要把工件放到紫外灯下进行二次固化。SLA工艺成型效率高，系统运行相对稳定，成型工件表面光滑精度也有保证，适合制作结构异常复杂的模型，能够直接制作面向熔模精密铸造的中间模。尽管SLA的成型精度高，但成型尺寸也有较大的限制而不适合制作体积庞大的工件，成型过程中伴随的物理变化和化学变化可能会导致工件变形，因此成型工件需要有支撑结构。目前SLA工艺所支持的材料还相当有限且价格昂贵，液态的光敏树脂具有一定的毒性和气味，材料需要避光保存以防止提前发生聚合反应。SLA成型的成品硬度很低而相对脆弱（笔者在一次3D打印体验活动中看到了SLA成品触地碎裂的情况）。此外，使用SLA成型的模型还需要进行二次固化，后期处理相对复杂。

DLP投影固化成型原理: 光源透过聚光镜，使光源均匀分布，菲涅尔镜是光源垂直照射在液晶屏上，液晶屏两面分别有偏振膜，偏振膜是液晶显示成像的基础，任何液晶屏自身都有偏振膜，液晶屏的成像显示就是透明显示的，图像就会通过液晶屏照射到光敏树脂上，托板与底模之间固定高度的树脂通过投影的光发生固化成形并附着在托板上，再由托板将固化成形的部分拉起，让液体再次补充进来，托板在下降，从而托板与底模之间的薄层树脂再次发生固化并附着在之前成形的固化树脂上，周而复始，逐层固化直到完成模型整体成形。

1.光源 2.聚焦透镜 3.菲涅尔透镜 4.偏振膜 5.液晶屏 6.偏振膜 7.储液槽底模 8.光固化树脂 9.光固化成型托板

紫外线光源采用半导体LED光源，或者辅助增加高压钠灯来提高光源强度，缩短曝光固化时间。液晶屏上放着的是储液槽，储液槽下方是透明薄膜结构，要比较松弛，不要过于绷紧，不利于固化脱模。

光固化成型优点：（1）表面质量好；

（2）整面固化，成型速度快； 光固化成型缺点：

（1）尺寸的稳定性差。成型过程中伴随着物理和化学变化，导致软薄部分易产生翘曲变形，因而极大地影响成型件的整体尺寸精度。所以需要设计成型件的支撑结构，否则会引起成型件的变形。

（2）可使用的材料种类较小。目前可使用材料主要为感光性液态树脂材料，并且因为材料本身特性问题，不能对成型件进行抗力和热量的测试。

（3）液态树脂具有气味和毒性，并且需要避光保护，以防止其提前发生聚合反应，选择时有局限性。

（4）需要二次固化。在很多情况下，经过快速成型系统光固化后的原型树脂并未完全被激光固化，所以通常需要二次固化。

三、SLS：选择性激光烧结工艺

SLS技术起源于1986年，于1988年研制成功了第一台SLS成形机。随后，由美国的DTM公司将其商业化，于1992年推出了该工艺的商业化生产设备SinterStation 2000成形机。在过去的20多年里，SLS技术在各个领域得到广泛的应用，研究选择性激光烧结设备工艺的单位有美国的DTM公司、3D Systems公司、德国的EOS公司，在国内也有许多科研单位开展了对SLS工艺的研究，如南京航空航天大学、中北大学、华中科技大学、武汉滨湖机电产业有限公司、北京隆源自动成型有限公司、湖南华曙高科等； 图所示为SLS的成型原理

SLS选择性激光烧结工艺成型原理：

选择性激光烧结加工的过程先采用压辊将一层粉末平铺到已成型工件的上表面，数控系统操控激光束按照该层截面轮廓在粉层上进行扫描照射而使粉末的温度升至熔化点，从而进行烧结并于下面已成型的部分实现粘合。当一层截面烧结完后工作台将下降一个层厚，这时压辊又会均匀地在上面铺上一层粉末并开始新一层截面的烧结，如此反复操作直接工件完全成型。在成型的过程中，未经烧结的粉末对模型的空腔和悬臂起着支撑的作用，因此SLS成型的工件不需要像SLA成型的工件那样需要支撑结构。SLS工艺使用的材料与SLA相比相对丰富些，主要有石蜡、聚碳酸酯、尼龙、纤细尼龙、合成尼龙、陶瓷，甚至还可以是金属。当工件完全成型并完全冷却后，工作台将上升至原来的高度，此时需要把工件取出使用刷子或压缩空气把模型表层的粉末去掉。SLS选择性激光烧结优点：

（1）可以采用多种材料。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。

（2）过程与零件复杂程度无关，无须支撑结构，且制件的强度高。（3）材料利用率高，为烧结的粉末可重复使用，材料无浪费。SLS选择性激光烧结缺点：

（1）原型结构疏松、多孔，且有内应力，制作易变性；（2）需要预热和冷却浪费很长时间；

（4）且制成陶瓷、金属制件的成型表面粗糙多孔，后期较难处理；（5）材料不易存储，且材料成型过程产生有毒气体及粉尘，污染环境。

四、PolyJet聚合物喷射工艺

PolyJet聚合物喷射技术是以色列Objet公司于2000年初推出的专利技术，PolyJet技术也是当前最为先进的3D打印技术之一，2012年Stratasys 和Objet宣布进行合并，交易额为14亿美元，合并后的公司名仍为Stratasys。此项合作也将Polyjet技术推向了更高更广的3D打印市场，令3D打印热进一步升温，且会加快数字制造商用化的进程；

PolyJet聚合物喷射技术成型原理：

PolyJet的喷射打印头沿X轴方向来回运动，工作原理与喷墨打印机十分类似，不同的是喷头喷射的不是墨水而是光敏聚合物。当光敏聚合材料被喷射到工作台上后，UV紫外光灯将沿着喷头工作的方向发射出UV紫外光对光敏聚合材料进行固化。完成一层的喷射打印和固化后，设备内置的工作台会极其精准地下降一个成型层厚，喷头继续喷射光敏聚合材料进行下一层的打印和固化。就这样一层接一层，直到整个工件打印制作完成。工件成型的过程中将使用两种不同类型的光敏树脂材料，一种是用来生成实际的模型的材料，另一种是类似胶状的用来作为支撑的树脂材料。这种支撑材料由过程控制被精确地添加到复杂成型结构模型的所需位置，例如是一些悬空、凹槽、复杂细节和薄壁等结构。当完成整个打印成型过程后，只需要使用Water Jet水枪就可以十分容易地把这些支撑材料去除，而最后留下的是拥有整洁光滑表面的成型工件。

PolyJet聚合物喷射优点：

（1）质量高： 领最薄层厚能达到16微米;可以确保获得复杂、精确的部件与模型；（2）清洁： 适合于办公室环境，采用非接触树脂载入/卸载，容易清除支持材料；（3）多彩多样： FullCure 材料品种多样，可适用于不同几何形状、机械性能及颜色的部件，所有类型的模型均使用相同的支持材料，因此可快速便捷地变换材料。

PolyJet聚合物喷射缺点：

（1）Polyjet打印使用费用较高，如果要考虑成本因素，就要斟酌了；

（2）光敏聚合物类材料打印模型适合试验设计性，而不适合功能性和耐用性成品，如果需要对模型成品的强度和稳定性有较高要求，就不太合适；

五、3DP 三维印刷成型工艺

3DP三维印刷成型技术导引：三维印刷工艺（Three-Dimension Printing,3DP）由美国麻省理工大学的Emanual Sachs教授发明于1993年，3DP的工作原理类似于喷墨打印机，是形式上最为贴合“3D打印”概念的成型技术之一。3DP工艺与SLS工艺也有着类似的地方，采用的都是粉末状的材料，如陶瓷、金属、塑料，但与其不同的是3DP使用的粉末并不是通过激光烧结粘合在一起的，而是通过喷头喷射胶粘剂将工件的截面“打印”出来并一层层堆积成型的；

3DP三维印刷成型工艺成型原理：

首先设备会把工作槽中的粉末铺平，接着喷头会按照指定的路径将液态胶粘剂（如硅胶）喷射在预先粉层上的指定区域中，此后不断重复上述步骤直到工件完全成型后除去模型上多余的粉末材料即可。3DP技术成型速度非常快，适用于制造结构复杂的工件，也适用于制作复合材料或非均匀材质材料的零件。3DP三维印刷成型优点：（1）成型速度快；

（2）在粘结剂中添加颜料，可以制作彩色原型，这是该工艺最具竞争力特点之一。（3）成型过程不需要支撑，多余粉末的去除比较方便，特别适合于做内腔

3DP三维印刷成型缺点：

（1）强度较低，只能做概念型模型，而不能做功能性试验；

篇3：走进3D打印技术

一直以来, 我们所说的打印机打印的物品都是二维的, 而且是纸质的, 现在有这样一种打印机, 它可以打印出会飞的飞机、可骑的自行车, 或是一块能吃的蛋糕, 能穿的衣服与鞋子, 甚至加上关键零部件就可打印出一把可以射击的步枪……这不是科幻电影, 而是已经存在的现实。如今, 3D打印已经成为一种潮流, 在设计领域, 尤其是工业设计、数码产品开模等领域成为一种成熟的技术。

3D打印机 (3D printers) 发端于美国军方的“快速成型”技术, 是一位名为恩里科·迪尼 (Enrico Dini) 的发明家设计的一种神奇的打印机, 至今已有数十年发展历史。第一台3D打印机于1992年在美国实现了商业销售, 2009年以来, 3D打印市场在北美和欧洲急剧增长。虽然中国目前并非3D打印的主市场, 但已经有不少嗅觉敏锐的开拓者, 而且这个群体正渐有燎原之势。山西斯威特科技有限公司是山西省现阶段唯一一家涉足3D打印技术的公司, 总经理田裕向我们介绍, 公司为制造业企业提供机械设计、分析验证、产品数据管理、加工制造、三维检测与扫描等一系列与制造业信息化相关的业务, 和他的交谈可以感觉到这个技术以及这个技术带来的制造业变革正在悄悄来临。在一次3D照相技术和3D打印机的现场演示中, 很多参观者第一次目睹了立体打印, 实物很快就可以拿在手中。面对这样的技术, 大家都在想着它的应用。而田裕的客户群显示了这项技术在实际生产中多方面的应用, 工业设计、机械制造、地理信息系统、土木工程等多个领域, 甚至于想做“山寨”的商家。

制造业信息化

3D打印不仅仅是一项孤立的发明或技术, 而是制造业另一场革命的火车头, 田裕这样给我们描述3D打印带来的制造业信息化革命。中国现在作为全球制造业的中心, 可以称作制造业大国, 但还不是强国。因此, 我们需要借助现阶段高速发展的信息化技术带动工业化水平的提升, 推动制造企业实现制造业信息化。特别是山西把装备制造业作为省战略性新兴产业加以大力扶持发展, 更需要装备制造业融合先进的信息化技术。装备制造业信息化是指信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术互相结合, 着力改善装备制造企业的经营、管理、产品开发和生产等各个环节, 提高工作效率、产品设计方法和设计工具的创新、企业管理模式的创新、制造技术的创新以及企业间协作关系的创新, 从而实现产品设计制造和企业管理的信息化、生产过程控制的智能化、制造装备的数控化以及咨询服务的网络化, 全面提升装备制造业的自主创新能力和市场竞争能力。

在谈到制造业信息化成功的因素时, 田裕认为有三个方面的因素。数字化, 信息化的基本语言就是数字化, 以三维数字化模型为基础, 以研发部为源头向下贯穿到企业的所有部门, 使数字化真正作为企业的基本工作语言, 从而替代之前人为的迭代劳动工作。而现在有很多先进的设备可以在产品数字化方面提供更为便捷的方式, 比如3D扫描技术可以实现模型或者部件的快速数字化。标准化, 如果软件是载体的话, 企业在实施过程中会遇到很多种类的软件, 而各种软件之间是否有共同的语言, 已成为能否成功实施信息化的关键!所以, 要想企业的数字化达到无障碍流通, 必须要求语言统一, 也就是企业在实施软件方面的标准化要达到统一。不论是怎样的图, 最后归根结底还是要做出产品, 需要及时的修改和反馈信息。3D技术的应用, 实现了从设计到最后生产出产品之间的及时的良性互动。集成化, 从产品的研发、工艺到制造, 从原材料的采购到组织生产、从控制质量到产品交付与售后服务, 从设备管理、生产自动化控制到能源、安全管理, 工业企业的信息化应用十分复杂, 且具有很强的个性。因此, 到目前为止, 全球还没有一家信息化厂商可以为工业企业提供完整的信息化、自动化解决方案。所以需要不同厂商的产品进行组合应用, 这对软件的集成性就有了很大要求, 以保证后期信息化运行的流畅!做到这三方面, 信息化会对制造业有一个明显的推动作用。也会为企业的现代化建设和信息化实现提供一个良好的数据基础。

篇4：福特3D研发打印技术

自2014年12月起，福特汽车一直与来自红杉市的Carbon3D公司开展合作，后者曾成功开发出CLIP连续液态界面制造技术。CLIP技术是一种利用紫外光固化树脂材料进行塑造的3D打印技术，与传统3D打印工艺相比，速度可以提升25-100倍。由此生产出的零部件具有极高的机械性能，可以广泛应用于福特车型，比如高品质的汽车工业级零部件。Carbon3D 技术采用工程树脂，具有缓冲振动、承载负荷或耐抗高温等特性。

宝马放弃Z2项目

去年以来全球汽车市场整体效益不佳，宝马2014年的全球销量仅为170多万辆，增速放缓。今年5月，宝马换帅，由原生产负责人Harald Krüger接替Norbert Reithofer成为新一任管理委员会主席，并由Klaus Fr？hlich接替Herbert Diess担任研发负责人。近日据相关媒体报道称：这一人事变动可能会对宝马的生产计划产生影响，原计划于2016年发布的宝马Z2项目或将夭折。Norbert Reithofer和Herbert Diess在任时，宝马计划推出全新Z2车型，丰富旗下的跑车产品线，以满足多元化的消费者需求，巩固市场地位。而宝马的竞争对手，奥迪的新款跑车定位低于TT；奔驰的新款跑车命名为SLA，定位低于SLK 。各大车企纷纷进军入门级跑车领域，竞争十分激烈。

雷诺日产全球售出25万辆电动车

2015年6月初，作为全球零排放汽车行业领军者的雷诺日产联盟向一位法国工程师售出了旗下第25万辆电动汽车——一辆白色的雷诺ZOE微型车。这是继面向全球大众市场推出首款零排放汽车日产聆风后，雷诺-日产联盟历时4年半实现的又一座颇具历史意义的里程碑。目前，雷诺-日产联盟所售电动汽车已占全球电动汽车总销量的一半，其中日产聆风一直保持着最畅销电动汽车的地位，总销量已超过180，000辆。 1月至5月，雷诺日产联盟共售出31，700多辆电动汽车，同比增长近15%。雷诺-日产联盟总裁兼首席执行官卡洛斯.戈恩表示：“得益于政府激励政策及充电基础设施的不断扩充，电动汽车的需求量持续上升。”

特斯拉换电池项目或夭折

当下新能源车无法全面密集覆盖除了其产品自身的问题，最重要的原因就是其配套体系没有完善，而作为新能源车科技前瞻的特斯拉日前对外发布了其电动车充电基础设施的覆盖率，相关媒体从特斯拉官方了解到，特斯拉2013年6月份发布的更换电池技术或夭折，从更换电池技术的推进效果来看，超级充电桩技术的覆盖则更具可行性。据特斯拉CEO Elon Musk称，关于超级充电桩以及更换电池技术这两个充电解决方式特斯拉官方有了进一步的说明，超级充电桩将成为全球充电速度最快充电技术，充电半小时，特斯拉Model S续航里程达到了273km，且其覆盖地点基本是沿着餐厅、购物中心等附近设置，可以找个地方小憩一下。而273km的续航里程到达下一个充电桩绰绰有余。

之诺与北京国安加强合作

电动车出行渐渐成为一种时尚的生活方式，在国家政策与法规助力下，电动汽车在摇号与价格补贴上优势明显，这也使其成为中国汽车产业的生力军。华晨宝马旗下的之诺品牌此前推出了首款车型之诺1E，在今年的上海车展，之诺发布了一款全新概念车ZINORO Concept Next，该车有望成为第2款车型的雏形。在营销方式上，之诺不但采用“只租不卖”的方式，同时还采取跨界的营销方式，与北京国安足球俱乐部合作，共同传达绿色出行的理念。

福特加速研发无人驾驶技术

随着当今科技的快速发展，汽车产品作为高端消费品与创新技术的结合越加紧密，其中可彻底解放人类双手、双脚并提升安全性能的无人驾驶技术成为各家车企研发的重点。奔驰、宝马、奥迪等行业领袖此前已多次展示现阶段的研发成果，美系品牌中的福特汽车也是无人驾驶技术“发烧友”之一。近日福特宣布在硅谷新组建一支特别团队，专门研发无人驾驶汽车等项目。福特公司全球产品研发集团副总裁Raj Nair表示：“在未来5年里，我们将把辅助驾驶技术推广到我们所有的产品中，让我们的道路变得更加安全，并且继续完善自动驾驶技术。”预计到今年年底，福特在硅谷研发和创新中心的人员配置将扩充至125人。Raj Nair表示，完全自动驾驶将是没有转向轮和制动踏板的汽车，这将是汽车技术的巨大跨越。

保时捷全面接管宾利

篇5：3D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。

篇6：3D打印技术教案

一、教学目标

1.知识与技能

(1)扩大学生的知识面,开阔视野。(2)培养学生独立思考的能力,培养学生的发散思维。

(3)培养学生的协作精神。2.教学重点: 过程与方法

通过学生课前搜集资料,师生课堂共同介绍了解3D打印技术,学生进行讲解和展示,培养学生独立学习思考的能力,通过对3D打印技术立场的讨论,培养学生的发散思维。

3.教学难点:

如何用最简单直观的方法讲解、了解科技前沿的知识。

4教学流程

4.1利用多媒体先入为主,激发兴趣,导入内容请同学们观看电影《十二生肖》中的一段场景,(成龙戴着手套摸了一下兽首,瞬间铜像数据就被远程传输到了电脑里,随即一个一模一样的兽首铜像被“打印”了出来。)请问你认为电影中的场景实际生活中能实现么？这种技术叫3D打印技术。对大多数同学来说,这项技术是很陌生的,今天我们就通过本节课揭开3D打印的神秘面纱。

4.2教师简单介绍:3D打印的实际操作过程到底是怎样的,当遇到包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时,如何解决难题。给大家准备了两段视频,下面给大家展示一下，视频一:卡通人物打印过程。学生观看视频后讨论其打印过程,并根据自己的理解进行讲解,之后由师生总结用液体打印物体的方法。视频二:打印金属的过程。学生观看视频后讨论其打印过程,并根据自己的理解进行讲解,之后由师生总结用粉末打印金属的方法。教师的专业指导:光固化,光辐射固化技术包括紫外光、微波、红外光、激光等的辐射固化,它们利用光的波动性产生激发分子,且波长越短,穿透能力越强,固化效果越好。另一种是电子束、χ射线、γ射线等对聚合物的辐射固化,它们是利用光的粒子性,不仅产生激发分子,而且还产生电离。因此,这两类辐射固化的机理不同。目前研究最多的也是紫外光固化和电子束固化这两种方式。教师的拓展性提问:3D打印技术有望在以下几个行业中得到广泛使用:传统制造业、医疗行业、文物保护、建筑设计行业、配件饰品行业。在这些行业中你觉得可以如何使用3D打印技术？下面请同学们大胆想象展开讨论。之后由教师展示PPT。(1)3D打印的食品:面包、巧克力、蛋挞等。

(2)3D打印的房屋:英国3D打印房屋,采用纤维尼龙结构作为骨架,来代替实心的墙体。房屋组件采用激光烧结的生物塑料,这比用沙子或混凝土印制的质量更好。

(3)全球首辆3D打印汽车时速可达112公里,该款汽车并非玩具,而是真能开在路上跑的家伙。

(4)3D打印足球鞋:蒸汽激光爪(VaporLaser Talon Boot),运动品牌NIKE公司就设计出了一款3D打印的足球鞋。整双鞋只有150多克重。能提升足球运动员冲刺能力。

(5)其他方面:美国3D打印枪支、3D打印机制作钢铁侠的手套、3D打印笔。(6)医疗方面:使用3D打印出人的头骨,来替代患者原本高达75%已受损骨骼。此

外还有3D打印的肝脏组织,耳朵,骨骼,血管等人体器官。

问题思考的逐步深入:3D是否能够打印人体,讨论其可行性。说明3D打印的两面性。(1)将来的工业革命。(2)过于神话。(3)新瓶装旧酒。这个环节一定要让学生们充分的展示自己的思想,立场问题不存在答案的对与错,鼓励大家积极的开展讨论与交流。比如:3D打印的发展也会遇到他的瓶颈期,例如材料的限制,如果将纳米技术与3D打印技术结合,将会有更新的突破和发展。延伸:4D打印的思想已经诞生,第四维度指的是时间。让打印出的物体有智慧,随时间推移自我变化„„最后,通过本节课同学们的收获和感悟是什么,让大家谈谈自己的感想。学无止境,科学创造也是无止境的。希望同学们在今后的学习生活中,把你的视野放得的更宽,思路扩的更广。

5教学反思依据本节课的教学目的:扩大学生的知识面,培养学生独立思考的能力,培养学生的发散思维,培养学生的协作精神,锻炼 学生查阅资料的能力。因此，上课前对学生布置课前准备工作,要分工明确具体。例如,对3D打印的简介这种简单的问题,完全可以留给学生完成;而3D打印的展示,网络

资源丰富,可以调动学生自主查找相关图片和视频,制作PPT,并在课堂展示,这样 在个别环节采用学生的参与取代老师的讲解,充分调动学生的积极性,并且使学生在