2017年學術周心得體會一

學校開展了將一周時間的學術活動，對大四的我來說是受益匪淺。學術周的活動，是我對機電各個專業有了更加深入的了解，拓寬了自己的視野，對今后的學業和職業生涯有一定的影響。

學術周安排的講座較多，但大部分是比較對專業的針對性較強的講座，處于大四的我聽得很明白。但是工程實訓中，對3D打印的初步認識加深了我對材料成型與控制工程的了解。現在通過實踐中老師的講解以及查閱資料，簡單談談對3D打印的了解。

3D打印(英語：3Dprinting)，又稱積層制造(Additive Manufacturing，AM)，屬于快速成形技術的一種，它是一種數字模型文件為基礎直接制造幾乎任意形狀三維實體的技術。3D打印運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層堆疊累積的方式來構造物體，即“層造形法”。3D打印與傳統的機械加工技術不同，后者通常采用切削或鉆孔技術(即減材工藝)實現。 過去其常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型，現正逐漸用于一些產品的直接制造。特別是一些高價值應用(比如髖關節或牙齒，或一些飛機零部件)已經有使用這種技術打印而成的零部件，意味著“3D打印”這項技術的普及。

3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現。這種打印機的產量以及銷量在二十一世紀以來就已經得到了極大的增長，其價格也正逐年下降。該技術在珠寶，鞋類，工業設計，建筑，工程和施工(AEC)，汽車，航空航天，牙科和醫療產業，教育，地理信息系統，土木工程，槍支以及其他領域都有所應用。

3D打印的歷史：長久以來科學家和技術工作者一直有著一個復制技術的設想，但直到20世紀80年代，3D打印的概念才算真正開始實現。1982年，日本名古屋市工業研究所首次公開實現實體模型的印制。但直到2010年代才出現商業的3D打印機。 然而，最常被冠以發明“現代”3D打印機的人是查爾斯?W?赫爾(Chuck Hull)。自21世紀初，3D打印機銷量大增，進而價格也明顯下降。根據總部位于美國的全球知名的從事3D打印行業研究的咨詢機構Wohlers Associates,Inc統計，2012年3D打印機及其服務市場達到了22億美元，比2011年增長了29%。

3D打印的一般原理：3D打印的設計過程是：先通過計算機輔助設計(CAD)或計算機動畫建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區”成逐層的截面，從而指導打印機逐層打印。 設計軟件和打印機之間協作的標準文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來大致模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描來產生三維文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經常被用作全彩打印的輸入文件。

打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。

打印機打出的截面的厚度(即Z方向)以及面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米來計算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米，也有部分打印機如Objet Connex系列還有3DSystems' ProJet系列可以打印出16微米薄的一層。而面方向則可以打印出跟激光打印機相的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個微米。 用傳統方法制造出一個模型通常需要數小時到數天，根據模型的尺寸以及復雜程度而定。而用3D打印的技術則可以將時間縮短為數個小時，當然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和復雜程度而定的。

傳統的制造技術如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產品，而3D打印技術則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產數量相對較少的產品。一個桌面尺寸的3D打印機就可以滿足設計者或概念開發小組制造模型的需要。

目前3D打印機的分辨率對大多數應用來說已經足夠(在彎曲的表面可能會比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣)，要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法：先用當前的3D打印機打出稍大一點的物體，再稍微經過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

有些技術可以同時使用多種材料進行打印。有些技術在打印的過程中還會用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易于除去的東西(如可溶的東西)作為支撐物。

3D打印的技術：現在存在著許多不同的技術。它們的不同之處在于以可用的材料的方式，并以不同層構建創建部件。有些技術利用熔化或軟化可塑性材料的方法來制造打印的“墨水”，例如：選擇性激光燒結(selective lasersintering，SLS)和熔融沉積式(fuseddeposition modeling，FDM)，還有一些技術是用液體材料作為打印的“墨水”的，例如：立體板印刷(stereolithography，SLA)、分層實體制造(laminated object manufacturing，LOM)。每種技術都有各自的優缺點，因而一些公司會提供多種打印機以供選擇。一般來說，主要的考慮因素是打印的速度和成本，3D打印機的價格，物體原型的成本，還有材料以及色彩的選擇和成本。

可以直接打印金屬的打印機價格昂貴。有時候人們會先使用普通的3D打印機來制作模具，然后用這些模具制作金屬部件。

家用打印機：有一些機構以及公司正在努力開發一般家庭負擔得起的3D打印機，其中有許多是相關的。這項工作的推動，并有針對性地DIY/發燒友/早期采用者社區的學術和黑客社區的鏈接。 RepRap3D打印機是一個在桌面類的運行時間最長的項目。RepRap項目的目的是產生一個自由和開放源碼軟件(FOSS)的3D打印機，其規格在GNU通用公共許可證下發布的，并可以打印自己的部分(打印件)，以創造更多的機器。截至2010年11月，RepRap可以打印塑料件，并要求電機，電子和一些金屬支撐棒來完成。打印印刷電路板，以及金屬部件的設備正在研究中。一些公司和個人出售部分創建不同的RepRap設計，開始于2012年的價格約