互聯(lián)網(wǎng)+經(jīng)濟時代下校園3D打印技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

于曉彤 張孝文

（山東協(xié)和學院，山東 濟南 250100）

一、3D 打印技術(shù)概述

（一）3D 打印技術(shù)的內(nèi)涵

3D 打印技術(shù)最早出現(xiàn)于20 世紀 80 年代，2010年以后得到了迅速發(fā)展。在互聯(lián)網(wǎng)+的經(jīng)濟時代下，3D 打印技術(shù)能使物品在短時間內(nèi)固定成型，它讓制造業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)+的背景下達到了突破性的創(chuàng)新，也為這種新技術(shù)未來的發(fā)展創(chuàng)造了無數(shù)可能性，呈現(xiàn)出新穎性和導向性的特點。

3D打印技術(shù)利用數(shù)字模型的三維文件，通過使用相關(guān)軟件，將粉末狀金屬等可黏合的材料等塑性材料，運用現(xiàn)代數(shù)字科技，打印出“立體”化的產(chǎn)品。具體可以通過以下步驟來實現(xiàn)：第一，通過現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將產(chǎn)品的三維模型制作出來；其次，對三維虛擬模型進行分層加工處理；最后，把材料填充進去，按數(shù)據(jù)使用3D打印機制作產(chǎn)品，并進行后期工作[1]。

（二）3D 打印技術(shù)的優(yōu)勢

3D 打印技術(shù)的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：1.降低成本，節(jié)約資源。制造企業(yè)在制造比較復雜、技術(shù)性強的產(chǎn)品時，如果引用3D打印技術(shù)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)，通過電腦數(shù)據(jù)打印出三維虛擬模型，進行分層黏合處理，從而制造出相應(yīng)的產(chǎn)品。由此可以看出，使用3D打印技術(shù)可以使制造過程變得簡單化，不僅避免了資源的過度浪費，還能降低成本。2.可以進行靈活多樣的設(shè)計。比起傳統(tǒng)的制造方式，利用3D打印技術(shù)來制造物品需要先設(shè)計并制作相應(yīng)的三維模型，這樣物品的最終形態(tài)便可以更直觀地呈現(xiàn)在人們面前，人們進行適當?shù)男薷暮驼{(diào)整，有助于人們創(chuàng)造性的發(fā)揮；3.方便實用，應(yīng)用范圍廣。3D 打印機材料的使用沒有那么多限制，多種不同的材料可以在同一臺機器上使用，方便實用，因此3D打印技術(shù)被各個行業(yè)和領(lǐng)域廣泛關(guān)注和使用。

二、3D打印技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前3D打印技術(shù)支持多種材料，尼龍、樹脂、石膏或食物配料等材料都可以被使用，而且可以廣泛應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計、建筑、汽車、教育、牙科、醫(yī)療等不同領(lǐng)域。目前3D打印技術(shù)因其先進性和新穎性在市場上具有很大優(yōu)勢，在各個領(lǐng)域的應(yīng)用都能收獲一定的成效。

（一）工業(yè)應(yīng)用

“空氣單車”即世界上第一輛打印自行車，是由英國布里斯托爾的航天公司采用3D打印技術(shù)打印制造出來的。這輛打印自行車所使用的尼龍材料不僅非常結(jié)實，堪比鋼鐵，甚至重量也比傳統(tǒng)的金屬材料輕，和傳統(tǒng)制造自行車的過程不同的是，這輛“空氣單車”的各個零部件，如車輪、軸承等，不是分批制造出來的，而是一次性打印出來的，也不需要將各個零部件再進行組裝，打印出來以后，該自行車就能立即投入使用。由此可見，該自行車的制造過程比預(yù)想的要簡單，空間彼此不相連的物體也能夠被3D打印機輕而易舉地打印出來[1]。

（二）醫(yī)學應(yīng)用

3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域也有一定的應(yīng)用，醫(yī)院通過借助3D打印技術(shù)，對相關(guān)醫(yī)學材料進行加工、處理，制造出人體器官，此人造器官在一定程度上可以用來替換人體生病或壞死的部分器官，能夠有效避免器官感染或排斥等不良現(xiàn)象。因此隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，它也會促進醫(yī)學的進一步發(fā)展。

（三）日常生活應(yīng)用

據(jù)了解，美國某大學利用3D打印技術(shù)研制出了一種食物制造設(shè)備即“3D食物打印機”，它是依據(jù)電腦的工作原理，在容器內(nèi)（墨盒）預(yù)先放入液體狀的相關(guān)食材和配料，借助配套的CAD軟件，然后輸入所需食譜，美食就這樣輕松出爐了。使用“3D食物打印機”制作食物，可以很大程度地縮短從原材料到成品的環(huán)節(jié)，節(jié)省了食物制作的時間，從而避免食物加工、運輸、包裝等環(huán)節(jié)中的污染與破損等問題帶來的不利影響。這種新穎的食物制造工具的出現(xiàn)，無疑是給廚師們制造更多精美、特色的美食起到了錦上添花的作用，也能夠讓口味挑剔的食客們品嘗到更多種多樣的色香味俱全的個性化美食。

（四）教育領(lǐng)域應(yīng)用

按照傳統(tǒng)的授課方式，教師依托課本為學生講授理論知識，在遇到抽象復雜的章節(jié)內(nèi)容時，老師可以借助案例和圖片來吸引學生注意力，加深學生的理解，但是如果課堂上引用了3D打印技術(shù)打印的模型，學生可以觸摸、使用，會充分調(diào)動起學生學習的興趣，這就能大大提高學習效果，同時對教學模式和教學內(nèi)容也是一種創(chuàng)新和改革；將3D 打印技術(shù)應(yīng)用于課堂，還可以促使學生積極主動地去思考、去設(shè)計，充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造力去設(shè)計三維模型，自己動手操作3D打印機，如此一來不僅活躍了課堂氣氛，還能不斷提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，使學生在課堂上感受到學習的樂趣，更加熱愛學習[2]。

三、3D打印技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展和優(yōu)化，新材料的種類也越來越齊全，同時3D打印的速度也得到了不斷地提升，大大節(jié)約了制造物品的時間，傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)在不久的將來有可能會被現(xiàn)代的3D打印技術(shù)所取代，這種新技術(shù)有助于制造企業(yè)節(jié)省原材料用量，減少生產(chǎn)廢料和簡化制造流程。因此3D打印不僅能彌補傳統(tǒng)制造的不足，還能節(jié)約成本，提高制作精度，未來也將在民用市場得到迅速的發(fā)展，據(jù)預(yù)測，2020年3D打印成品將占產(chǎn)品生產(chǎn)總量的50%，這一發(fā)展趨勢將為印刷工業(yè)帶來新的機遇和希望。隨著時代的發(fā)展，國家越來越重視3D打印技術(shù)的優(yōu)化和完善，已經(jīng)將其列入國家的相關(guān)政策法規(guī)中去，未來我國的3D打印技術(shù)一定會得到更大的進步。