本篇文章给大家谈谈建筑3d打印技术的发展现状,以及3d建筑打印行业分析对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔,本文目录一览:,1、,3d打印发展现状,2、,3D打印技术的应用领域,3、,3D打印的发展现状是怎么样的,4、,3D打印技术可以进入哪些行业,它们的发展前景怎么样呢?
本篇文章给大家谈谈建筑3d打印技术的发展现状,以及3d建筑打印行业分析对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。
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3d打印发展现状
2020年我国3D打印市场规模超200亿元 全球排名第三
2017-2020年,我国3D打印产业规模逐年增加,增加速度要略快于全球整体增速,以致于我国3D产业占全球的比重在不断增加。根据2020年3月赛迪顾问发布的《2019年全球及中国3D打印行业数据》,2019年,中国3D打印产业规模为157.5亿元,同比增加31.1%。经初步统计,2020年中国3D打印规模突破200亿元,约为208亿元。
美国3D打印的产业规模占全球比重40.4%,德国仅次于美国,中国位居第三。作为3D打印起步较晚的中国,近几年,抓紧自主创新和研发,虽然和国外的技术还有一定差距,但也一步步朝着精细化和专业发展。当然,国内巨大的市场潜能,也吸引了不少国外3D打印行业巨头的目光和投资,进一步推动了中国3D打印产业的发展。
3D打印设备占比近45%
根据赛迪顾问(CCID)最新发布的数据显示,2020年,中国3D打印设备产业规模92.54亿元,占比最高,达到44.58%;3D打印服务产业规模64.46亿元,占比31.05%;3D打印材料产业规模50.59亿元,占比24.37%。
多数3D打印机价格在2500美元以上
3D打印机随用途的不用价位也不同,一般商用打印机价位较高,价位为几万到几十万不等;国内购物网站上已经可以购买到廉价的3D打印机价格在3000至5000元不等,并配有快速入门指南、相应软件下载、机器矫正等介绍。随着3D打印技术的应用越来越广泛,各种耗材、打印机的价格必将呈现下降趋势,未来3D打印机完全有可能像传统打印机一样,成为每家每户都买得起、用得上的设备。
3DScienceValley对企业的调查显示,中国市场对于高端的工业级3D打印设备采购占据主流地位,有超过44%的企业采用的10万美金/台以上的工业级3D打印机。
汽车、工业机械与航空航天是主要应用领域
3D打印应用的领域广泛,3D打印在下游应用行业和具体用途领域的分布反映了这一技术具有的优势和特点,同时也反映了这一技术的局限和在发展过程中尚需完善的地方。
根据中国增材制造产业联盟统计,在应用领域方面,由于工业机械、汽车制造、航天航空等领域对于构件质量要求、定制化要求较高,因此,我国3D打印应用领域主要集中于工业机械、汽车制造、航天航空等领域,三者合计占比超过50%,其中工业领域应用占比20%,航空航天应用占比18.90%,汽车领域应用占比16.00%。
注:相关官方机构未公布2020年数据,上述数据为中国增材制造产业联盟2018年统计数据,仅供参考
—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国3D打印行业深度调研与投资战略规划分析报告》
3D打印技术的应用领域
3D打印使复杂的产品结构成为可能建筑3d打印技术的发展现状,同时产品结构设计的一体化趋势逐渐显现。由于目前生产工艺的限制,一般产品大多由若干部件组装起来共同构成产品的主体结构。这种组装结构增加了产品的质量、体积、复杂度和故障几率,同时在生产和装配过程中浪费了大量的材料及能源。
3D打印技术的“加式”方法使产品结构一体化,变得更加简单,甚至某些特殊铰接结构可借助辅助性材料一次成型而无需组装,不仅提高了生产效率,也提高了产品的结构强度和可靠性 。
(1)3d打印技术在汽车制造工作的具体应用
a.各类零件的制造建筑3d打印技术的发展现状: 3D打印技术所生产的零件则较为精细,力学性能也较为可靠。并且在处理一些突发状况时,3D打印技术有着绝对的优势,例如在汽车制造时,某一些零件出现意外问题,此时就可以使用3D打印技术来进行紧急的修复,3D打印技术相较于传统的制造技术,其生产周期非常短,并且可以使用加急打印,可以在短时间内解决意外产生的问题。这可以减少企业为了应对突发情况所准备的库存零件,可以在一定程度上增加企业的资金流通程度,促进企业的发展。
b.复杂模具的更高效、便捷的制造 :3D打印技术可以将模具一体成型,不再需要拼接等方式来制造模具,3D打印技术中选取激光烧结技术可以直接制作模具,这对于汽车制造企业控制模具投入成本有着极其重大的意义。同时3D打印技术所制造的复杂模具精确度很高,力学性质非常的稳定,这对于模具的实用性有很大的提升。
c.实现轻量化零件的更有效制造 :3D打印技术可以在确保了零件力学性能的情况下,有效地制作出轻量化零件。例如Fortus900mc生产型的3D打印机就可以生产出比同等质量黏土还要轻的且可以保证力学性能的零件。这为汽车行业响应可持续化发展提供了技术保障。
(2) 3D打印技术在汽车维修中的应用
a.3D打印技术在零部件维修工作中的应用 :目前在汽车维修行业中已经有许多零部件采用3D打印技术进行生产,例如后视镜,门把手,汽缸,各类齿轮等部件。
b.3D打印技术在维修工具中的应用 :3D打印技术可以在电脑上针对于不同零件的尺寸与规格,对相应的维修工具进行精确的建模,使得其具有标准的尺寸与规格,可以完全匹配所需要进行维修的零件。这对于汽车维修行业来说,具有非常重大的意义。
汽车制造行业与维修行业在不断的发展中遇到了许多实际的问题,而3D打印技术作为一项新兴的技术,可以有效地解决汽车制造行业与维修行业所遇到的各类问题。3D打印技术目前已经在汽车零部件的制造与复杂模型的制造和维修零部件与维修工具的制造中有了许多的应用。3D打印技术的应用对于汽车制造业与维修行业的发展有了极大的促进作用,并给整个汽车行业的发展带来巨大的影响。
(1)打印涡轮叶片的铸造型芯
(2)打印发动机支架
(3)打印燃料喷嘴
(4)其他3D应用的重大消息
波音公司已经利用3D打印技术制造出300种左右的飞机零部件,同时波音公司正在与霍尼韦尔公司研究利用3D打印技术打印飞机机翼等更大型的产品。在国内,西北工业大学黄卫东教授团队利用3D打印技术,制造出长达5m的钛合金机翼前缘,并且通过了中国商用飞机公司的5项测试,其性能略高于此前业界常用的锻造件建筑3d打印技术的发展现状;北京航空航天大学王华明教授团队,针对大型飞机、航空发动机等国家重大战略项目,经过多年研究,在国际上首次全面突破了钛合金、超高强度钢等难加工大型复杂整体关键构件激光成形工艺、成套装备和应用关键技术,并已在飞机大型构件生产中研发出五代、10余型装备系统,已经接受近10年的工程实际应用考验,使建筑3d打印技术的发展现状我国成为迄今唯一掌握大型整体钛合金关键构件激光成形技术并成功实现装机工程应用的国家。
3D打印技术在打印牙齿、骨骼修复等方面的技术已经比较成熟。同时,3D打印技术在打印细胞、软组织、器官等方面也有所发展。
(1)在骨骼修复方面的应用
在骨骼修复方面,3D打印技术的应用主要在三方面。
一是利用具有良好的生物力学性能和生物相容性的钛及其钛合金材料以及聚醚醚酮(PEEK)等3D打印植入物,在骨缺损、骨肿瘤修复等具有较广泛的研究和应用建筑3d打印技术的发展现状;
二是用作骨科手术辅助材料的打印;
三是以可降解生物医用材料为基体,通过3D打印来构建骨组织工程支架,用于性化骨损伤修复,不同于材料植入物,可生物降解材料可降低排异反应。
(2)在口腔领域的应用
在口腔方面应用的材料主要有合金,生物陶瓷及光敏树脂等。合金材料主要用选择性激光熔化成型技术来3D打印制作活动假牙支架、牙钉、烤瓷牙金属内冠、牙桥内冠、舌侧正畸托槽等,用于牙齿的修复。
(3)在矫形外科方面的应用
通过逆向工程来构建缺损部位的结构,再应用3D打印将该缺损部位打印出来,形成个性化植入物,可以很好地将植入物与个体颌面部的结构精准吻合,从而使缺损组织的形态和功能得以恢复及美化。国内首例3D打印钛合金已经成功应用于颌面部整形。
(4)用于医学模型设计
利用3D打印技术制作病理器官模型,近年来,3D打印的医学器官模型已经广泛应用于临床实践和教学中,为临床的发展注入了新鲜的血液。
利用3D打印的医学模型能将病理器官及相关组织内部结构的细节形象地显示出来,使身体内部的结构变得更为直观明了,用于辅助术前计划和手术治疗分析及临床教学等。
虽然3D打印技术在医用领域中的个性化、精准化治疗方面表现出了极大的优势,并且已经在临床应用中取得了很大的进展,且在这方面的应用与研究受到了越来越多的关注。但由于受到3D打印设备和材料的限制,目前该技术在医学领域还没有达到规模化的应用。而随着研究者对3D打印设备,工艺研究的不断更新,打印材料的不断改进,3D打印技术在生物医用领域的应用将会越来越广。
(1)国外发展现状
国外的3D打印技术到现在已发展30多年,“轮廓工艺”打印技术、“D-Shape”工艺、3D混凝土打印技术现在都较为成熟。3D打印在建筑领域也日渐成熟,由荷兰建筑师简加普·鲁基森纳思设计的“莫比乌斯环屋”就是运用打印而建成的,以及迪拜推出了宏大的3D打印战略计划,计划2025年前25%新建筑都均3D打印技术建造。
(2)国内发展现状
国内起步晚,但在政府的支持下,也已经建立了多个科研中心,推动着我国3D打印技术发展。以同济大学、清华大学及华中科技大学等科研高校所组成的研究队也在进行着深入的探索。目前主流的研究队进行进深入探索。在环境政策上国家对其也给予了大力支持,《中国制造2025》《“十三五”材料领域科技创新专项规划》和《增材制造产业发展行动计划(2017-2020年)》等政策先后出台,为我国3D打印材料的发展提供了保障。
(3)3D打印建筑案例
a.莫比乌斯环屋
莫比乌斯环屋是以“莫比乌斯环”为原型,利用3D打印技术建造而成的,是世界上第一座由3D打印技术建造而成的房屋。耗时一年半,于2014年年底竣工,建筑面积高达10 500ft2。其建造原理是将建筑分成一个个6m×9m的块材,利用超大型3D打印机进行打印,最后进行拼合。
b.苏州别墅
一栋于2018年建成的位居苏州的别墅也是采用的3D打印建造技术。历时三天,仅由三名建造工人就完成了一栋130m2的别墅的全部建造过程。建筑材料选用钢筋、水泥和建筑垃圾混合而制,置于3D打印机中,再喷绘而出,层层叠加,完成建筑墙体部分建造(见下图)。建筑内部的家具也多采用3D打印技术打印而成(见下图)。
在军事领域,3D打印技术给装备保障带来的变化无疑也是革命性的。 在未来信息化战场上,无论武器装备处于任何位置,一旦需要更换损毁的零部件,技术保障人员可随时利用携带的3D打印机,直接把所需的部件一个一个地打印出来,装配起来就可以让武器装备重新投入战场 ,例如:3D打印导弹系统。
这项技术如果在战场上得到广泛应用,可以用于 应急维修,保证武器装备能够得到及时的维修,以最快速度回到战场上,保证部队的作战能力 。据外媒报道,美国陆军已经加入扩展3D打印行动,为“增强小型前线作战基地的可持续作战能力”,2012年,他们先后向阿富汗战区部署了两个移动远征实验室,实验室由一个6m的集装箱制成,配备有实验室设备、成型机、3D打印机和其他制造工具,可以将塑料、钢铁和铝等材料打印为战场急需零部件。
3D打印在食品领域也有成功的应用,做成的鲜肉特别有弹性,而且烹饪后肉质松散有嚼头,丝毫不逊于真正的肉。美国泰尔基金会近日已投资成立了“ 鲜肉3D打印 技术公司”,希望能够为大众提供安全放心的猪肉产品;德国科技公司Biozoon最近推出了一种叫 “Smoothfood”的3D打印食品 ,为进食困难的老年人带来福音,这种食品的制作方法是:将食品原料液化并凝结成胶状物,然后通过3D打印技术制造出各种各样的食物。这种食物很容易咀嚼和吞咽,很可能成为老人护理行业的革新者;国内福建省蓝天农场食品有限公司利用 3D打印技术做出色彩缤纷的个性化饼干 ,受到儿童和年轻女孩的喜爱,市场销路非常好。
3D打印技术在考古文物领域主要用于 修复已经破损的古文物 。在应用3D打印技术进行文物修复时,需要使用3D扫描仪扫描破损文物,完成数据采集,并处理数据,建立相应的模型之后进行打印美国哈佛大学闪族博物馆的两位研究人员通过3D打印修复了一个3000年前被打碎的 瓷器狮子 ,杭州铭展科技有限公司采用3D打印技术修复的 天龙山石窟的石像 古文物的修复展示了3D打印技术在保存物质文化方面的作用。
3D打印技术在时尚界主要用于制作 个性化的衣服鞋子等时尚品 。目前,3D打印技术主要是应用尼龙蜡ABS聚碳酸酯金属和陶瓷等粉末材料,采用选择性激光烧结成型的技术制作衣服和鞋子,如3D时尚凉鞋及背包3D打印技术在时尚界引起轰动。
3D打印技术在日常生活用品中主要用于 制作个性饰品 ,如个性笔筒手机外壳戒指以及各种饰品都可以通过3D打印技术打印出来.
最近,迪士尼的一组研究人员利用3D打印技术在与有机玻璃同样效果的高透光塑料上,以低廉造价打印出了 L C D屏幕与多种传感器 ,实现了I T应用中的新突破。利用3D打印光导管可以制造出高科技的 国际象棋 ,这些国际象棋的棋子可以侦测并显示当前位置。3D打印技术必将为智慧生活和智慧城市创造出更多的IT应用。
3D打印技术在制造业主要用于控制大规模生产质量,降低传统制造业的制作成本,提高速度和精确度。 从3D打印技术造出世界首艘3D打印皮划艇 ,并且成功下水开,到世界上首辆3D打印汽车Urbee在加拿大亮相,3D打印技术对传统制造业产生了一种颠覆性的变革。 3D打印技术通过软件将材料一层层堆积制作出产品,无需对材料切割、锻打组装等工序,节约人力资源,提高了产品的生产效率。
康奈尔大学创意机器人实验室HodLipson提出使用 3D打印技术打印机器人的零部件 ,比如电池电线,甚至微处理器等,打印机不仅可以打印出形状随意的机器人,也可以一次性打印而成机器人所有的机械装置和内部部件,并在打印出来时就完全装配好,无需组装过程(如图所示)打印机还可以打印出如图所示的仅3克重的轻便型的机器人,该机器人制动翅膀在空中自由飞行可以持续90秒,除了发动机和电池,其他部分都是打印出来的。
在"大众创业、万众创新"的大环境下,开展中学生的创客教育能够激发学生的创新思维, 三维建模技术、3D打印技术能够把中学生的设想变为实际模型,从而验证设想的可行性 。
另外, 结合3D打印技术的医学高等教育模式 是对传统模式的创新和发展,提升了学生学习的积极性和效果,未来随着技术的发展和教学方法的改进,由3D打印技术创建的教学环境将更逼真及个体化,学生将更易理解和掌握相关知识。但仍存在许多挑战和问题,还需建立全面的伦理体系以保证其合规性。
3D打印的发展现状是怎么样的
总体来说建筑3d打印技术的发展现状,3D打印具有相当可观建筑3d打印技术的发展现状的想象空间建筑3d打印技术的发展现状,可应用领域十分广泛,像传统的制造业,以及汽车、消费电子、医疗器械、建筑工程等。这些领域都可以通过与3D打印结合,从而获得更好发展。
在3D打印技术不断成熟下,其产业潜力有望快速释放,市场规模扩张可期。据前瞻产业研究院《中国3D打印产业市场需求与投资潜力分析报告》统计,2016年,全球3D打印市场规模达到159亿美元,预计到2020年,全球3D打印市场规模将达354亿美元。
但值得一提的是,无论是在建筑3d打印技术的发展现状我国,还是全球范围,3D打印都还是处于初期探索阶段,主要原因是卡在材料、市场定位、批量打印三大难关上。在三大难关未攻克前,3D打印产业很可能是延续缓慢增长态势。
另外,3D打印还面临着商业模式单一、专业人才短缺等烦恼。所以,3D打印要想实现真正的爆发式增长,仍需克服重重难关。长期来看,3D打印潜力巨大,前景一片大好,甚至有望在全球掀起新一轮技术革新浪潮。
3D打印技术可以进入哪些行业,它们的发展前景怎么样呢?
3D打印产业发展至今,已经逐渐成长为可以满足工业生产、实现制造业转型的重点产业。3D打印技术衍生的设计、软件、材料、数字制造等新的产业链,正在逐步优化传统制造,构建全新的制造生态,那么3D打印技术在哪些行业发展潜力大呢?
生物3D打印
生物3D打印指以生物医用材料及细胞为新型离散材料,通过技术设计,快速生产出医疗相关产品。当前,生物3D打印可以划分为4个层次:医疗辅助模型,做人工假体,做组织工程的支架,做活细胞打印和人工器官。预计到2024年,3D打印医疗市场规模将达到96.39亿元。
如果把微孔假体作为载体,还可以把3D打印技术变成4D打印技术,即增加一些药物局部作用、丰富功能,这将成为生物3D打印技术未来发展趋势之一。
铸锻行业
对于铸锻行业而言,制造流程需要铸锻、焊铣分开,需要很多的工序和装备,而且时间长污染大。华中科技大学教授张海欧介绍,通过3D铸锻铣合一制造技术,可以获得比传统锻造更优越的锻造性能。
金属3D打印领域
在金属3D打印领域,目前主要有铺粉和送粉两种模式。铺粉激光选区熔化是由一个模型,经过切片软件输送到机器里,进行选区或者选择性熔化,然后一层一层堆积起来,可以做成内部结构非常复杂的零件,如果将增材和原位减材技术结合起来,将是非常好的发展趋势,实现制造手段的提质增效。
以上就是悟空打印坊为大家介绍的有关3D打印技术在哪些行业发展潜力大的分析,希望可以给大家提供参考。
悟空打印坊是深圳3D打印公司,提供多种材料的3D打印模具手板,3D打印动漫手办,3D打印建筑模型,3D打印人像等打印服务。
3d打印技术现状和发展前景
3D打印也称为增材制造技术,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,通常是采用数字技术材料打印机来实现。
产业规模逐年加速增长
近年来,我国3D打印市场应用程度不断深化,在航空航天汽车、船舶、核工业、模具等领域均得到了越来越广泛的应用。2017-2019年,我国3D打印产业规模逐年增加,增加速度要略快于全球整体增速,以致于我国3D产业占全球的比重在不断增加。根据2020年3月赛迪顾问(CCID)发布的《2019年全球及中国3D打印行业数据》,2019年,中国3D打印产业规模为打印产业打印产业157.5亿元,较2018年增加31.1%。
2020年全球爆发新冠疫情,各国医疗防护设备紧缺,此时3D打印扮演了救场的角色。国内最大的B2C跨境电商平台全球速卖通上的数据显示,疫情期间我国3D打印机销售火爆,疫情以来该平台上3D打印机的销售额和2019年比已经翻番。预计2020年我国3D打印产业规模将达到208亿元。
3D打印设备规模占比最大
3D打印产业主要由3D打印设备、3D打印材料和3D打印服务三大细分行业构成,2019年,中国3D打印设备产业规模70.86亿元,占比最高,达到45%;3D打印服务产业规模为45.67亿元,占比29%;3D打印材料产业规模40.94亿元,占比26%。
中国3D打印产业发展前景
— —行业市场规模持续增长
近年来,我国高度重视3D打印市场的发展,国家也不断出台政策进行产业扶持,2020年2月,国家标准化管理委员会、工信部、科技部、教育部等六部门日前印发《增材制造标准领航行动计划(2020-2022年)》,提出到2022年,立足国情、对接国际的增材制造新型标准体系基本建立。此外,推动2-3项我国优势增材制造技术和标准制定为国际标准,增材制造国际标准转化率达到90%,增材制造标准国际竞争力不断提升。《行动计划》对我国3D打印产业进行指导,预计3D打印产业年均增速在25%以上,2020年增材制造产业销售收入超过200亿元。结合国家层面政策指导以及国内近6年3D打印产业发展态势,前瞻预测2025年,我国3D打印市场规模将超过630亿元。
——以上数据来源于前瞻产业研究院《中国3D打印产业市场需求与投资前景分析报告》。
浅谈3d打印技术论文
3D打印又称为增材制造建筑3d打印技术的发展现状,近年来得到建筑3d打印技术的发展现状了快速发展建筑3d打印技术的发展现状,应用领域不断增加。我整理了浅谈3d打印技术论文,欢迎阅读!
浅谈3d打印技术论文篇一
3D打印技术
摘 要建筑3d打印技术的发展现状:3D打印又称为增材制造,近年来得到了快速发展,应用领域不断增加。本文对3D打印建筑3d打印技术的发展现状的原理及应用现状进行了分析,对3D打印在教学领域的应用模式进行了探讨。
关键词:3D打印;应用现状;教学领域
1 引言
3D打印,又称为增材制造,是快速成型技术的一种,被誉为 “第三次工业革命的重要标志”,以其 “制造灵活”和“节约原材料”的特点在制造业掀起了一股浪潮。近年来,随着3D打印技术的逐步成熟、精确,打印材料种类的增加,打印价格的降低,3D打印得到了快速发展,应用领域不断增加,不仅在机械制造、国防军工、建筑等领域得到广泛应用,也逐渐进入了公众视野,走进学校、家庭、医院等大众熟悉的场所,在教育、生物医疗、玩具等行业也得到了广泛关注及应用,作为教育工作者,本文将在介绍3D打印的原理、优势、应用现状的基础上,重点探讨3D打印在教育领域的角色及应用模式。
2 3D打印概述
2.1 3D打印原理
3D打印(3D printing,又称三维打印),是利用设计好的3D模型,通过3D打印机逐层增加塑料、粉末状金属等材料来制造三维产品的技术[1]。一般来说,通过3D打印获得物品需要经历建模、分割、打印、后期处理等四个环节[2],其中3D虚拟模型,可以是利用扫描设备获取物品的三维数据,并以数字化方式生成三维模型,或者是利用AutoCAD等工程或设计软件创建的3D模型,有些应用程序甚至可以使用普通的数码照片来制作3D模型,比如123D Catch[3]。
2.2 3D打印的优势
与传统制造技术相比,3D打印不需事先制模,也不必铸造原型,大大缩短了产品的设计周期,减少了产品从研发到应用的时间,降低了企业因开模不当可能导致的高成本风险,使得特殊和复杂结构的模型的制作也变得相对简单,产品也更能凸显个性化。另外,3D打印是增材制造,使用金属粉或其他材料,使部件从无到有制造出来,大大减少了原材料和能源的消耗,生产上实行了结构优化。
2.3 3D打印的应用现状
近年来,3D打印得到了快速发展,几乎应用于各个领域。在模具加工和机械制造领域,使用3D打印相对快速地进行模具的设计与定制,打印复杂形状的各种零件,打印具有足够强度的个性化几何造型的物件。在航空航天、国防军工领域,3D打印应用于外形验证、关键零部件的原型制造、直接产品制造等方面。如空客公司从打印飞机小部件开始,逐步发展,计划在2050年左右打印出整架飞机。生物医疗领域,医学工作者利用3D打印技术打印出患者的心脏模型,缺损下颌骨模型,患者外伤性脑内血肿颅脑模型等,用于辅助诊断并制定术前手术方案,降低了手术难度,减少了手术时间,为患者带来了精准化的治疗。人工椎体和人体气管软骨的打印让人体器官的3D打印成为可能。3D打印的处方药产品SPRITAM(左乙拉西坦)片剂可用于各种癫痫疾病的治疗。建筑工程领域,3D打印建筑不需使用模板,打印的建筑物重量轻,强度大,时间短,产生的建筑垃圾及建筑粉尘少,且可以循环使用,绿色环保。3D打印在首饰、食品、玩具和日常用品的设计和生产中也有广泛应用,可以很好地彰显用户的个性化特点和需求。3D打印在太阳能电池板和特殊材料的制造方面的应用也有突破。
3 3D打印在教学领域的应用
3D打印在教学方面的探索性活动也已经展开,并应用在数学、航空、电子、设计、机电工程、生物医学、天文等大部分学科中,取得了良好的教学效果。基于3D打印的快速生成能力,使得数字化模型能快速转化为立体实物,借助立体实物的生成过程及使用可以提高教学效果,增强学生合作、设计、创新等能力。
3.1打印三维教具学具辅助教学
在课程教学中,借助于多媒体教学手段,一些抽象的图像可以相对直观的显示出来,但针对的是群体,形成的是暂时的视觉感受,印象并不是很深刻,也不易理解。借助3D打印,可以把数字化的图像转化成实物的教具和学具,每个同学都有机会亲手感受,而且还可以亲自设计、策划,无疑对知识点的理解,知识的掌握及应用有很大的促进作用。比如:数学课可以打印出几何曲面、剖面立体实物;动画设计可以打印出3D人物,动物角色模型,且可以根据实效及时修改;语文课可以把要讲解的地域打印出来,如北京的胡同,同学们可以拿着模型理解胡同的特点,体验胡同文化,讲述胡同的来龙去脉;机械制造课可以根据课程内容打印相关的零件、齿轮、连杆等。
3.2 实习实践过程中辅助创新设计
职业学校实习实践教学活动较多,钳工实习、数控机床实习、电子电工实习、动画设计、物联网设计等,都需要借助相应的模型,并设计出一定的模型。借助于3D打印,同学们对需要设计的模型有一个大体的认识,然后经过集体分组的讨论、设计、修改等过程,不仅能增加学生的学习兴趣,促进学生交互学习,协作学习,且能提高学生的设计水平、思维能力和实践能力。比如在模具设计实习中,采用项目式教学法,应用3D打印,学生分组设计、分组打印,学生在亲眼目睹自己的设计零件打印成型的过程及成品后,学习兴趣大增,多次讨论修改的过程也大大提升学生的设计水平。在CAD课程实践环节中,使用3D打印机,可以根据教学需要来设计教学内容,对学生的设计作品3D打印出来进行评比并组装,不仅使学生熟练掌握设计软件建模的基本思路和流程,而且对如何从设计作品到具体的实物的生成有一个明确的认识,有利于日后学生进一步的学习和发展。
3.3 就业创业指导
近年来,大学毕业生人数急剧增加,就业压力增大,国家大力提倡大学生创业,整个社会也兴起了一股自主创业的热潮。对于职业学校的学生来说,有一定的专业知识,有较强的动手操作能力,有创业的热情与激情。借助于3D打印设备,创业指导老师可以指导学生创办创意设计3D打印工作室,利用所学的专业知识,设计出相关产品并打印出来进行销售,同时也可为社会客户提供DIY服务,收取一定的培训费和制作费,也可以在校企合作的基础上为合作企业提供设计和3D打印服务。通过3D打印的上述创业实践活动,加深学生对专业知识的巩固、对设计过程的了解,并培养创新创业意识和能力。
3.4 图书馆应用
图书馆引入3D打印服务是图书馆从文献服务走向创新服务的途径。国外很多图书馆都开展3D打印服务,国内的综合图书馆,如上海图书馆、苏州图书馆也开展3D打印服务,高校中的上海交通大学图书馆也开展3D打印服务,并且通过举办3D打印设计大赛积极推广此项服务,通过比赛普及3D打印知识,让同学们了解3D打印前沿科技,启发学生们用创新思维发现问题、智慧解决问题。学校图书馆可以配备一两台3D打印机,并在保证健康和安全的基础上,充分考虑费用、提交步骤、等待和筛选时间等、制定详细的3D打印制度或政策,并鼓励学生打印原创作品,以发挥学生的专业特长,激发学生的创造力和想象力。
4 结束语
3D打印正从工业领域,走向各个应用领域。不久的将来,也会像电脑、手机、互联网一样进入我们的社会和每个家庭。教育工作者应积极利用这项新技术,促进教学模式和教学活动的创新,更好地提高教学质量和教学效果,提高学生的实践能力和创新水平。
参考文献
[1] 张飞相. 3D打印技术的发展现状及其商业模式研究[J]. 新闻传播, 2016(2): 51-53.
[2] 李青,王青. 3D打印―一种新兴的学习技术[J]. 远程教育杂志2013(4):29-35.
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