3d打印技术是什么论文3000字

3d打印技术是什么论文3000字

3D打印技术将摄影、计算机、互联网、新材料等结合在一起改变

着我们的生产和生活方式。店铺整理了3d打印技术3000字论文，希

望能对大家有所帮助!

3d打印技术3000字论文篇一：《试谈3D打印机及其工作原理》

【摘 要】3D打印机以数字模型文件为基础，通过利用粉末状的塑

料及金属等可粘合材料，采取逐层打印的方式来构造物体。3D打印机

依托多种尖端技术，提供了广阔的打印空间。本文对3D打印机的工作

原理进行简单分析，探讨3D打印机的发展。

【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(也成为计算机辅助性设计)，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：

[1]刘欣灵.3D打印机及其工作原理[J].网络与信息，2012(2).

[2]徐秉君.3D打印机――打造未来世界[J].科技创新与品牌，

2013(8).

3d打印技术3000字论文篇二：《试谈3D打印技术的优势》

摘要：3D 打印技术是一种新兴的快速成型技术，近一段时间以来

受到了社会的广泛关注。本文分析了3D打印技术的概念、工作原理，

并对进行了展望。

关键词：3D打印技术 简介 工作原理 优势 展望

3D打印技术以前主要用来制造一些比较小型的东西。时至今日，

一些大型制造商已经开始准备将其用来制造更大的物件。一些3D打印

设备的制造商认为，随着这种技术的成熟，将来一些汽车零部件的库

存只需要保留电子文档，而无需制造出来存在仓库。一旦有需要，直

接打印即可。

一、3D打印技术简介

3D打印技术是指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(AM，Additive Manufacturing)。作为一种综合性应用技术，3D

打印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打印技术主要被应用于产品原型、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。如2010年澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公

司合作，尝试以活体细胞为“墨水”打印人体的组织和器官，是医学

领域具有重大意义的创新。

二、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(也成为计算机辅助性设计)，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。

三、使用3D打印技术，加快设计周期

一项产品停留在设计周期的时间越长，推向市场的时间也会越漫

长，这意味着企业的潜在利润将会越来越少。某项调查表明，产品的

上市时间是受访者最关心的日常问题。受访者同样表示，在17%的产

品中，产品原型制作消耗相当长的时间，是缩短上市时间的最大障碍。

业界普遍认为产品应该更加快速地推向市场。随着缩短上市时间

的重要性越来越大，在设计的概念阶段，企业不得不缩减决策时间，

同时又必须确保所作决定的准确性。这些决定会影响大部分的成本因

素，如材料选择、制造技术以及设计寿命。通过快速制作产品模型进

行测试，加快设计迭代速度，3D打印技术可以优化设计流程，为企业

最大化潜在利润。

例如为专业领域生产喷漆和纹理设备的Graco公司，该公司的工

程师使用一台3D打印设备去测试各种喷漆枪和喷管组合，设计出最合

理的喷流形式和试验出最精确的喷射量，而生产出的新型喷射纹理枪

是由3D打印设备制作的ABS塑料功能原型。3D打印技术可以帮助减

少产品开发时间，Graco公司估计减少的最大幅度可达75%。从一个

绝妙的创意，到一项成功的产品，中间充满着重重困难。

GregStevens和James Burley在他们经常被引用的新产品开发分析报

告《3000个原始创意=1次商业成功》中指出，除了3000个原始创

意，一项成功的创新还需要125个小规模计划，4项大型开发和 1.7个

产品发布。在评估创意是否值得投放开发资源时，3D打印技术能够助

企业一臂之力，缩短传统评估所需要用的时间，提高效率。

四、3D打印技术未来发展的主要趋势

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。

3D打印技术提供了一种极具成本效益的方式去完成多次设计迭代，

在关键的开发过程初始阶段，获取产品设计的即时反馈信息。对于产

品设计几乎即时的修改，不仅有助于降低成本，而且能够加快产品上

市时间。对于在设计流程中采用3D打印技术的企业来说，无疑增加了

明显的竞争优势。

随着价格的下降，3D打印设备市场将会进一步扩大，尤其是在中

小型企业和学校方面。3D打印设备耐用，打印快捷、准确，成本低廉

等好处可以帮助企业缩短产品上市周期，增强企业竞争力。

参考文献：

[1]Gartner Inc，上海市科学学研究所.新兴技术的炒作周期曲线

[R]2011.

[2]古丽萍.蓄势待发的3D打印机及其发展[J].数码印刷，2011，

(10).

[3]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).

[4]陈步庆，林柳兰，陆齐，等.三维打印技术及系统研究[J].机电

一体化，2005，(4).

3d打印技术3000字论文篇三：《3D打印技术在高分子材料中的应

用》

3D打印技术的原理与特点

1. 技术原理

3D打印技术与激光成型技术基本上是一样的。简单来说，就是通

过采用分层加工、迭加成形，逐层增加材料来生成3D实体。称它为

“打印机”的原因是参照了其技术原理，3D打印机的分层加工过程与

喷墨打印机十分相似。首先是运用计算机设计出所需零件的三维模型，

然后再根据工艺需求，按照一定规律将该模型离散为一系列有序的单

位，通常在Z向将其按照一定的厚度进行离散，把原来的三维CAD模

型变成一系列的层片[3];然后再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参

数，然后系统后自动生成数控代码;最后由成型一系列层片并自动将它

们连接起来，最后得到一个三维物理实体。

2. 优点

一、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、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、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、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、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、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。

3.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，仍是一个必须面对的问题;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。

3D打印技术在高分子材料中的应用

1.高分子原材料的种类

作为3D打印的重要环节，材料方面也是起到举足轻重的作用的，

目前常用的3D打印高分子材料有聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、

聚丙烯和ABS等。在光固化立体印刷中的齐聚物的种类繁多，其中应

用较多的主要包括如聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂、聚丙烯酸

树脂以及氨基丙烯酸树脂。

2.常见应用工艺

目前应用较多的3D打印高分子材料技术主要包括光固化立体印刷

(SLA)、熔融沉积成型( FDM)、选择性激光烧结(SLS)等。

光固化立体印刷

光固化3D打印(SLA)工作原理与喷墨打印类似，在数字信号的控

制下，喷嘴工作腔内的液体光敏树脂在瞬间形成液滴，在压力作用下

喷嘴喷出到指定的位置，然后通过紫外光对光敏树脂固化，固化后逐

层堆积，得到成形零件。成形过程如下：首先根据零件截面的形状，

控制打印喷头沿X、Y轴运动，在既定截面的相关实体区域打印实体材

料，在支撑区域打印支撑材料，并在紫外光的照射下进行固化，然后

打印平台沿Z轴下降一定高度，喷头接着打印固化下一层，如此逐层

打印固化直至工件的完成，最后除去工件中的支撑材料即可获得所需

的工件[6]。

光固化3D打印材料由光固化实体材料与支撑材料组成，其中支撑

材料根据其固化方式不同又可分为相变蜡支撑材料和光固化支撑材料。

光固化支撑材料通常俗称光敏树脂，主要由齐聚物、反应性稀释剂(活

性单体)、光引发剂以及其它助剂组成。国外由于起步较早，并且3D

打印机能够为光敏树脂的研究提供实验器材的支持，因而国外在3D打

印光敏树脂做的较为成熟。目前国外做的最好的就是以色列OBJET公

司以及美国的3DSystems公司，这两个公司占据了绝大部分3D打印

光敏树脂的市场。但是这些公司把光敏树脂作为核心技术，成果很少

对外公布，并且将这些光敏树脂与其生产的光固化3D打印机捆绑销售。

光固化立体印刷制备生物可降解支架材料的高分子原料包括光敏

分子修饰的聚富马酸二羟丙酯(PPF)聚(D，L-丙交酯)(PLA)聚( -己内

酯)(PCL)、聚碳酸酯、以及蛋白质多糖等天然高分子. 为了降低液态树

脂原料的黏度，还需要加入小分子的溶剂或稀释剂，常用的如可参与

光聚合反应的富马酸二乙酯(DEF)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)，以及不

参与聚合反应的乳酸乙酯，该技术获得的3D成型材料具有可调控的孔

尺寸孔隙率贯通性和孔分布。

熔融沉积成型

熔融沉积成型( FDM) 是采用热熔喷头，使得熔融状态的材料按计

算机控制的路径挤出沉积，并凝固成型，经过逐层沉积凝固，最后除

去支撑材料，得到所需的三维产品(图2 )。FDM技所使用的原料通常

为热缩性高分子，包括ABS、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚

丙烯等.该技特点是成型产品精度高表面质量好成型机结构简单无环境

污染等，但是其缺点是操作温度较高。

近年来，利用FDM技术制备生物医用高分子材料也受到越来越多

的重视，尤其是以脂肪族聚酯为原料制备生物可降解支架材料，取得

了相当多的进展。材料的性质受到压力梯度熔体流速温度梯度等影响，

聚酯与无机粒子的复合物也能用于熔融沉积成型制备3D支架材料。

选择性激光烧结

选择性激光烧结(SLS)是采用激光束按照计算机指定路径扫描，使

工作台上的粉末原料熔融粘结固化。当一层扫描完毕，移动工作台，

使固化层表面铺上新的粉末原料，经过逐层扫描粘结，获得三维材料。

与SLA技术通过紫外光逐层引发液态树脂原料发生聚合或交联反应不

同，SLS技是通过激光产生高温使粉末原料表面熔融相互粘结来形成

三维材料。SLS技术常用的原料包塑料陶瓷金属粉末等。其优点是加

工速度快，无需使用支撑材料，但缺点是成型产品表面较糙，需后处

理，加工过程中会产生粉尘和有毒气体，而且持续高温可能造成高分

子材料的降解，及生物活性分子的变形或细胞的凋亡，该技术不能用

于制备水凝胶支架。以生物可降解高分子为原料，利用SLS技术，也

是制备外部形态和内部结构可控3D医用高分子材料的有效途径。对支

架性能产生影响的主要参数包括颗粒尺寸激光能量激光扫描速率部分

床层温度等。

3D打印技术高分子材料的应用行业介绍

(1)机械制造：3D打印技术制造飞机零件、自行车、步枪、赛车零

件等。

(2)医疗行业：在医学领域，借助3D打印制作假牙，股骨头、膝

盖等骨关节技术应用也非常广，技术越来越成熟。

(3)建筑行业：工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的

建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美，完全合乎

设计者的要求。同时又能节省大量材料[7]。

(4)汽车制造行业：用3D打印技术为汽车公司制造自动变速箱的

壳体。汽车公司会对变速箱进行各种极端状况下的测试，其中一些零

件就是用3D打印方法做的。定型了以后，再开模具，然后按照传统制

造方法批量生产.这样成本就会大大降低。

3D打印技术代表制造业发展新趋势，它和其他一些数字化生产模

式的涌现将推动实现第三次工业革命。可以充分应用高分子材料的成

型技术中，制备复杂的一体化高分子材料器件，高分子医用行业将成

为3D打印技术带来发展机遇，同时高分子材料将为3D打印技术提供

轻质、高强、耐腐蚀的特点。