3D打印技术(3d打印技术介绍)

这篇文章是关于如何写技术论文和3D打印技术及应用和最新应用相关的学士学位论文模型。

随着材料和效率两大瓶颈的逐步突破，3D打印将不再是未来制造、服务和消费领域的支撑角色，甚至可能成为智能手机等不可或缺的标准。

3D打印技术是基于离散累积的形成原理，基于数字模型文件，并使用诸如线、光敏树脂、陶瓷、粉末金属、生物活性等可粘合材料。通过逐层印刷来构造物体，也称为“附加制造”。

近年来，全球3D打印行业发展迅速。自2009年以来，其年增长率已达到20%以上。2017年，全球3D打印市场已经超过70亿美元。预计到2025年，这一数字将达到500亿美元。自2012年以来，中国大力发展3D打印产业。2017年市场规模达到12.6亿美元，年复合增长率为70%，预计2025年将超过150亿美元。

目前，中国有500多家3D打印相关企业，分布在3D打印设备、材料、制造应用、服务平台、关键核心组件等整个产业链中。3D打印产业的快速发展将主要影响航空航天、国防军工、生物医药、工业制造、工程建设、日用消费品、文化创意等领域。它将在中国制造业转型升级和经济向高质量发展阶段迈进中发挥重大而深远的作用。

从全球竞争格局的变化来看，3D打印正处于从野蛮发展到成熟的发展阶段。随着材料和效率两大瓶颈的逐步突破，3D打印将不再是未来制造、服务和消费领域的支撑角色，甚至可能成为智能手机等不可或缺的标准。

业内专家表示，中国3D打印市场规模大，应用潜力大，有望成为3D打印大国甚至强国。未来的智能制造模式将是:人工智能物联网大数据3D打印。

在航空航天和军事工业领域

2018年7月，嫦娥四号中继卫星在L2成功抵达哈洛任务轨道，这是一颗重要的地月监测和数据传输中继卫星。据报道，该卫星搭载的产品包括中国航天科技股份有限公司第五研究所529工厂利用3D打印技术开发的多种复杂铝合金结构，标志着3D打印技术首次在轨应用，开启了3D打印技术在模型工程中应用的新时代。

三维打印技术作为先进制造技术的重要发展方向之一，已经受到航天科技的密切关注。4年来，先后有529家工厂完成了铝合金、钛合金等材料激光选区熔化成形的工艺鉴定，突破了许多关键技术，获得了激光选区熔化成形技术的卫星上牌。本次搭载的所有3D打印产品均采用拓扑优化配置。通过与轻量化设计技术的结合，大大减轻了零件的重量，有效提高了承载比，充分发挥了3D打印的技术优势。

目前，529工厂的3D打印技术已广泛应用于载人航天、深空探测、遥感、通信等领域的样机和初步样机产品的开发。529厂还与当地政府部门合作，先后成立了重庆永川、山西武乡航天智能制造技术研究所，重点建设基于工业互联网的3D打印智能制造平台。

美国科学家用3D打印铀硅酸盐核燃料。据凤凰网报道，美国爱达荷州国家实验室(INL)的科学家已经将3D打印技术与传统技术相结合，并成功生产了硅酸铀(U3Si2)核燃料。

目前，二氧化铀是大多数核电站使用的核燃料。然而，与U3Si2相比，U3Si2具有高

INL的这项研究名为AMAFT，由伊莎贝拉·范·罗延博士、克莱门特·帕尔加博士和威斯丁豪斯的发电厂建筑公司埃德·拉胡德共同发起，采用两种工艺:研磨(传统铀矿加工方法)和“激光成形”3D打印。在实验中，INL已经用这种方法生产了致密的U3Si2颗粒。具体步骤是首先通过激光形成熔池，然后混合U3Si2和其他原料粉末。

与传统方法相比，这种新方法大大降低了将原铀转化为有用材料的速度，因此速度更快，成本更低。此外，它还具有通用性强的优点，即可以加工任何铀原料。换句话说，它可以在许多方面使用，并且具有很强的使用灵活性，允许他们使用各种原材料。

该项目得到了美国能源部(DOE)的支持，AMAFT已成功走上商业化之路。我相信它不久就会投入实际使用。

在汽车制造领域

世界上第一辆3D打印电动汽车。2010年11月，世界上第一辆用3D打印机打印的Urbee汽车问世。最近，意大利电动车制造商XEV宣布将与中国3D打印材料公司Polymake合作生产3D打印电动车LSEV，这将是世界上第一个大规模生产的3D打印电动车。这辆车的制造周期大约是3天。汽车的最高速度是每小时43英里。一次充电可以行驶93英里。一辆完整汽车的重量只有450公斤。

日本本田最近也生产了一款单座电动车，其车身几乎是由三维印刷面板制成，现在主要用于运送饼干，但本田表示，这款车适合大规模生产。

虽然没有3D打印电动汽车的具体配置数据，尤其是安全数据，但我们应该虚心接受这一先进技术，因为它甚至可能颠覆制造业。从目前已知的几种3D打印电动车来看，它们都集中在小型化和低速领域。我相信在未来的1-2年内，3D打印的电动汽车肯定会有相关的数据，比如汽车的安全性、可操作性、舒适性等。

3D打印电动车仍处于初始阶段。将规定并报告后续车辆的安全测试和驾驶经验。只有消费者信任的汽车才有市场。因此，从长远来看，3D打印电动车将变得越来越标准化。

2018年8月14日，德国汽车公司宝马集团凭借其3D打印金属活顶支架荣获2018年阿尔泰迪奖。

该奖项是在密歇根汽车管理简报研讨会上颁发的，以表彰轻量级技术的巨大进步。据说3D打印金属活顶支架是第一个用于生产系列车辆的3D打印金属部件，用于宝马8敞篷车。一方面，拓扑优化后，支架重量减轻了44%；另一方面，所设计的结构在印刷过程中不需要支持，并且已经批量生产，一次可以印刷600个以上的支架。

在3D打印技术实施之前，宝马集团金属添加材料制造部主管Maximilian Meixlsperger花了10年时间开发车顶支架设计。经过3D打印技术之一的选择性激光熔化(SLM)，金属车顶支架在3个月内为宝马8跑车生产。

此外，法国的高性能汽车制造商布加迪也不甘示弱，为其最新的超级跑车布加迪奇龙制造了一款3D金属制动钳。钛组件使用SLM500机器进行3D打印，持续45小时。

住宅建筑领域

60平方米房子的三维打印只需一天。在建筑领域，低成本的三维打印施工方法将有助于降低房屋成本。据《财富》报道，今年3月，德克萨斯州一家名为ICON的初创公司宣布计划在SXSW会议上使用3D打印技术建造一座650平方英尺(60.4平方米)的房子。

《边缘》杂志称，ICON的3D印刷厂是由水泥制成的，只用一天就可以用一个大型3D机器人“印刷”出来。最重要的是，房子的成本只有10，000美元(约63，000元人民币)，或约1000元每平方米。ICON希望最终将成本降低到4000美元。

ICON致力于为全世界约12亿没有适当住房的人提供负担得起的住房。它将首先在位于中美洲的萨尔瓦多建造这样的房屋，并计划到2019年建造100座。ICON希望将来能将3D打印技术推广到更多的国家。

然而，为了用3D打印房屋，ICON需要绘制相关的图纸，然后将图纸输入电脑，电脑“指导”其巨无霸打印机建造房屋。据《边缘》杂志报道，ICON的3D打印机可以建造800平方英尺(74.3平方米)的房子，第一个单元有一个客厅、一个卧室和一个浴室。房子也有走廊。

许多行业专家表示，3D打印技术正在引发产品生产方式的革命，并将继续推动未来产品生产方式的变革。3D打印机可以使用许多材料制作3D结构，包括食品材料、水泥等。

生物医学领域

世界上第一个3D打印的人类角膜出版了。2018年5月30日，纽卡斯尔大学的研究人员在杂志《实验性眼研究》上报道说，他们将健康人捐赠的角膜干细胞、藻酸盐和胶原蛋白混合，生产出可用于3D打印的“生物墨水”。利用3D打印技术在不到10分钟的时间内成功打印出人工角膜，打印出的角膜中的干细胞具有持续发育的功能。

根据世界卫生组织的相关数据，世界上有1000多万人因角膜疾病而失明。作为仅次于白内障的第二大致盲原因，其中80%可以通过角膜移植来消除。中国大约有400万盲人患有角膜疾病。由于角膜供体资源的短缺和角膜移植总量的减少，每年只有约5000名患者接受有效治疗。

该组织预测，角膜修复材料仅需要约7万名新患者、约200万名库存患者、约1.5万元的角膜片和至少10亿元的市场空间，如果加上部分库存患者的渗透，整体市场空间可达100亿元。

三维打印镜片与角膜匹配。角膜“扭曲”的患者将来可能会戴上3D打印眼镜。北京同仁医院验光中心副主任宋博士正试图利用三维打印技术制造“自由曲面”镜片。

普通镜片的表面是光滑和凸起的，“自由曲面”是指突破这种规则的光滑表面，呈现出不规则的镜面形状。根据每个人的角膜形状，它能准确折射光线，矫正视力。3D打印镜片能精确匹配角膜形状，达到“量身定做”的效果。

灵感来自美国宇航局的自适应光学系统。恒星闪烁是一种常见的光学现象。由于大气湍流不断变化，恒星发出的光在穿过大气时会受到影响，这将影响天文观测。为了消除“噪音”，美国宇航局为天文望远镜——使用了自适应光学系统，该系统由一个大的可变形反射镜组成，反射镜由多个可以自由移动的小透镜组成。在接收到系统发送的像差信号后，可变形镜将调整镜面并校正像差，从而使星星不会闪烁。

3D打印眼镜相当于缩小的“变形镜”。设计图来自每个病人各自的角膜形状。打印机根据“地图”通过喷射液体逐层打印出完全符合单个角膜形状的镜片。目前，宋博士已经初步实现了自由曲面透镜的高精度制造。

宋表示，传统的镜面制作技术可能无法实现这一点，但面对个性化需求，市场化已经变得不现实。每个患者的角膜形状不同，镜片的曲面也不同，这意味着每个镜片都需要在单独的装配线上单独建模和制造，产品将会非常棒。3D打印的优点是可以在没有额外成本的情况下实现精细制造。然而，由于缺乏经验，材料方面的困难仍需克服，目前使用的感光材料在固化过程中会变形，影响折射效果。

3D打印神经支架有助于治疗脊髓损伤。明尼苏达大学的研究人员花了两年多的时间开发了一种3D打印指南设备，可以帮助长期脊髓损伤的病人恢复他们的部分记忆

据了解，用于3D打印的导轨由硅胶制成，并且可以用作特殊单元的平台，然后在其上执行3D打印。该导向器将通过手术植入脊髓受损区域，在那里它将作为受损区域上下的活神经细胞之间的“桥梁”。该设备的目标是帮助病人减轻疼痛和恢复某些功能，如控制肌肉、肠道和膀胱。

目前，美国约有285，000人患有脊髓损伤，每年约有17，000人新患脊髓损伤。“这是第一次有人可以在3D打印支架上直接3D打印成人细胞衍生的神经干细胞。让细胞在实验室里分化成活跃的神经细胞。”明尼苏达大学的副教授迈克尔·麦卡平说。"这是发展和治疗脊髓损伤患者非常令人兴奋的第一步. "明尼苏达大学医学院的助理教授安·帕尔说。“目前，对于长期脊髓损伤的患者还没有好的和准确的治疗方法。”

该团队的过程允许研究人员使用新的生物工程技术，从任何成年细胞(如皮肤细胞或血细胞)开始，将细胞重新编程为神经干细胞。然后，工程师使用独特的3D打印技术将这些细胞打印到硅胶导轨上，并使用同一台3D打印机打印导板和细胞。支架使细胞保持活力，并使它们成为神经元。该团队开发了一种原型支架，通过外科手术植入受损的脊髓部分，帮助连接损伤两侧的活细胞。

这张彩色增强图像展示了在3D打印过程中存活下来的活细胞。来自成年细胞的神经干细胞被3D打印在支架上，并且在实验室中细胞分化成活性神经细胞。“我们可以利用近年来开发的最新细胞生物工程技术。并将它与尖端的3D打印技术相结合。”McAlpine还描述了3D打印“精细”细胞是非常困难的。“困难的部分是维持细胞的活力。在印刷过程中，我们测试了几种不同的配方。事实上，在3D打印过程中，我们可以让大约75%的细胞存活，然后将它们转化为健康的神经元，这非常了不起。”

3D打印有助于深海生物的研究。自20世纪以来，海洋生物的捕捞和研究通常依赖于“坚固”的鱼网和甲壳类动物。然而，这种网很难对海洋生物进行准确分类，并容易导致这些硬网对水母等无脊椎动物脆弱的身体结构的破坏。

水母、章鱼、海葵和海参，这些可爱的无脊椎动物，像精灵一样，用它们柔软的身体完美地适应了深海的巨大压力，但是它们也让科学家们很难研究它们。因为捕获水母和其他软体动物太难了，对这类生物的研究长期以来被“忽视”，甚至被称为“被遗忘的动物”。那么，我们怎样才能在不伤害软体动物软组织的情况下捕获它们呢？

最近，受传统折纸技术的启发，来自哈佛大学韦斯学院的工程师和海洋生物学家设计了一种12面捕捉设备RAD，采用3D打印技术，可以轻松包裹像折纸这样没有防备的海洋生物。这种机器的设计有许多技术难点，包括各种小而重要的连接器。深海中的巨大压力；12个精致面板的协调等。3D打印技术的不断发展为解决这些技术问题提供了可能。3D打印设备的主体和面板完全适合这项工作。目前，该装置已经成功通过测试，捕获了700米深的小鱿鱼和水母。

格鲁伯说，借助3D打印技术设计的设备可以将这些“被遗忘的生物”带回科学家的视野，帮助我们更好地理解它们在海洋生态系统中的重要作用。应该指出的是，无脊椎动物构成了全球超过380亿公斤的碳生物量，约占世界总生物量的7%，比人类总生物量多100倍。

技术论文参考:

计算机应用技术论文

计算机知识与技术杂志

新农村技术杂志

提交技术论文

计算机科学与技术导论

计算机知识与技术杂志

摘要:本文是一篇关于适用于3D打印技术及其应用的硕士学位论文和学士学位论文，以及最新的应用论文，一篇关于相关技术的示范论文开放报告和学术论文标题参考文献。