三维打印篇1
1三维打印技术引导纺织服装业发展革新
每次新技术的更新都会使纺织行业受益。第一次工业***,因蒸汽机的发明,纺织业由机器制作代替手工生产。第二次工业***,纺织行业的生产技术得到改善,纺织服装生产力得到大幅提高。在第三次工业***中,纺织服装业将难以拒绝三维打印技术带来的革新。
与传统的生产技术相比,三维打印技术有着自己独特的魅力:通过减少对工人的技术性需求,放弃多余的生产线,减少生产材料的浪费和增加工厂的生产能力等特点改变企业的经济面貌,使企业的生产过程得到简化,得以快速有效并廉价地生产出商品。对于纺织服装业来说,三维打印技术还能够使企业制造出传统生产技术无法造出的外形。
快速生产――快速推入市场――快速消费――快速回收成本的模式,能够满足企业的迫切需求,以最快的速度生产商品,以便尽快投入市场,保证资金的流动性。
目前Burton Snowboards公司(美国的防雨防雪用具品牌)、耐克和New Balance(新百伦公司,美国顶级跑鞋生产厂商)都已成为三维打印机的高端客户。根据统计,全球企业在2008年共花费约1.6亿美金在三维打印技术上,预计在2015年的花费将翻番。在纺织服装业上,Freedom of Creation设计公司已经采用三维打印技术来生产面料。该公司设计师说:“使用软件转换3D数据形成材料组织结构并且通过智能裁剪和缝纫形成最终成品,整个过程就像打印一样轻松便捷。”在欧美国家,三维打印技术以其不浪费、不需劳力和比传统方法更快速等优势,逐渐被服装设计师青睐。
2基于三维打印技术的纺织服装业前景
在三维打印技术高度成熟的未来,纺织服装业将不再提供成品商品,因为消费者可以足不出户就能打印自己喜欢、需要的纺织服装产品。纺织服装制造商将提供给消费者三维打印机所需的专业材料,使消费者保证自己的三维打印机正常工作。未来,纺织服装制造商将与三维打印机制造商进行合作开发,形成捆绑式销售,这种原材料式销售,将为纺织服装制造企业带来源源不断的生意。
纺织服装制造商不仅要提供打印机原料,还要通过网络,向客户出售设计好的服装,让客户通过网络***打印出来。因为三维打印技术的数字性,使得纺织服装制造商的成功将不再取决于生产规模,而取决于创意。但是单靠创意也不够,山寨者和创新者都能轻而易举地在市场上迅速推出新产品。因此,竞争情况可能出现前所未有的激烈,发展速度与以前相比将更快!作为数字化的服装设计打印***,也将面临加密与反编译的战争。复制与传播变得容易的同时,盗版也将十分猖獗,就像音乐工业面临的MP3传播一样。当一份新服装的设计***开始提供***时,设计***拥有者的知识产权将面临许多侵犯。因此,在知识产权领域的法律争斗将更加剧烈。纺织服装制造商们将把更多的精力投入到知识产权法中,以面对开源软件、非商业模式的出现。
3结语
三维打印篇2
关键词:三维打印;应用技术;优化方法;经验总结;理论概括
0 引言
三维打印是快速成型技术的一种,相对于二维平面打印技术,Dimension SST三维打印是一种基于成型材料加热熔融喷射固化成型的快速成形技术,即先将成型材料(包括模型ABS材料和水融性支撑材料)加热软化成半液态,根据三维打印机预先计算的打印模型在该层切片的形态,精确计算喷嘴运动路径,使成型材料保持流体状态并以一定的速度和频率通过沿着指定路径运动的喷嘴,喷射到指定位置,材料逐层凝结堆积成型,从而得到成形物件,最后去掉支撑材料得到成型制品。
相对于其他快速成型技术,Dimension SST三维打印速度较快,成本较低,成型精度较高,设备体积较小,固定资产投入以及使用和维护成本较低;能够打印多种透明度,软硬程度和不同色彩的材料,打印的零件可以直接进行功能和装配试验;成型过程具有噪音小、无污染的特点。因此,长三角和珠三角地区很多高校、大中型制造企业、工业设计服务机构都购买了Dimension SST三维打印机。但据笔者走访发现,由于使用和管理技术不当,很多该型打印机使用效率不高,小故障频繁,材料浪费严重,后期处理粗糙,未能充分发挥Dimension SST三维打印机的潜能。本文根据笔者多年操作Dimension SST三维打印的经验,从理论上总结该型打印机成型过程与后期处理技术,提出具体优化方法。
1 Dimension三维打印的应用现状
国外介绍Dimension三维打印应用有关文献较多,最常见的是应用优势和材料的研究,基本操作方法的说明[1,2,3],还有Dimension三维打印成功案例介绍,通过具体案例阐明Dimension三维打印相对于传统加工成型工艺(如CNC数控加工)的优势、可能的应用范围和前景等[4];购买Dimension SST三维打印机时,厂家附赠打印机操作手册,对成型步骤有较详细的介绍,但仅是常规的基础性应用操作说明,对如何提高三维打印的效率和模型的质量没有提及。
国内检索到Dimension SST三维打印应用相关文献,常见有关Dimension三维打印的应用优势、范围和前景介绍[5,6],也有文献对该技术在某一领域的成功应用进行了介绍(例如产品设计快速模具)[7],另有文献对Dimension三维打印工作原理、步骤,以及常规的三维打印应用技术和后处理方法进行了介绍[8]。目前公开的有关Dimension三维打印文件资料主要关于概念介绍和应用推广,明显落后于三维打印的应用实践,对如何提高Dimension SST三维打印的质量和效率,优化模型后处理,还缺乏经验总结和理论概括。
2 Dimension三维打印应用方法优化
Dimension SST三维打印机是美国Stratasys公司的产品,即使是世界最大的快速成型设备制造商的主流产品,若设备维护不佳,Dimension打印机运行也会很不稳定,因此要非常注重机器日常维护,保持挤压头的清洁,同时打印过程合理地进行设置参数,注意掌握成型技巧,打印结束后科学地进行后处理,这样才能提高模型的打印质量,缩短打印时间。
2.1 机器维护和预处理
设备维护良好的的状态下,Dimension SST打印机在打印过程中出现故障的概率很低,但如果成型室散布了过多的碎屑,或线状材料与金属喷管接触的地方堆积的材料过多,甚至用锡纸包裹的打印加热头内堆积了较多的支撑材料,那么如不对堆积的材料进行清理,将导致打印机无法正常启动,或打印过程中突然死机,导致正在成型模型半途而废,浪费时间和材料。成型室的碎屑用毛刷便可集中清理,线状材料与金属喷嘴接触处的堆积材料在预热状态下软化,可用厂家配送的尖嘴钳取出,而清理打印加热头堆积的支撑材料,需先用六角板手卸载其正面的四个螺丝,将加热片取出后用尖嘴钳清理,如果支撑材料已经冷却难清理,可以用碱性溶液(如氢氧化钠溶液)彻底融化其上残留的支撑材料。
Dimension SST三维打印机启动和预热时间在20分钟以上,如不了解支撑和模型材料的质量,以及打印喷管的维护状态,则需先设置材料预热和喷射,所耗时间更长。为节省材料预热和预喷射的时间,需要保证模型和支撑材料的质量。按厂家规定,模型材料和支撑材料盒理论使用年限均在1年以内―1年以上容易受潮或老化(实际模型材料不易受潮,可正常使用时间稍长)。对于高校这样使用频率不高的教学科研机构,一次购进的材料通常1年内用不完,针对这一问题,我们学校购进恒温恒湿保藏箱,将未用的模型材料和支撑材料盒,以及每次使用后从机器中取出的支撑材料盒,放到保藏箱进行保存(使用中的模型材料盒没必要放进去),发现存放4年多的带塑料包装袋的模型材料盒以及使用了2年多的支撑材料盒,都能正常使用,避免了材料浪费,减少了打印喷头维护的工作量,节省打印前机器调试时间。
设置材料挤压喷射目的是检查喷嘴工作状态:对于模型料喷嘴,主要检查喷嘴管是否堵塞,对于支撑料喷嘴,除了喷嘴管是否堵塞,还要检查支撑材料是否受潮。喷嘴是否堵塞比较好判断,在维护(Maintenance)状态下选择打印机加热(Head Maint),接着选择预喷射材料的驱动器(Select Driver),按住喷出(Forward),如果不能喷出,说明喷嘴堵塞了,这时候并不一定要更换喷嘴,多数情况是上次成型后喷管里面残余材料,冷却凝固后造成堵塞,此时可以关闭成型室的通风(控制面板按Blow off),这样打印头的温度在数秒时间内会急剧上升,可以将喷管的残余材料熔化而使喷管重新畅通,如果一次没有效果可以反复进行多次(在按住Blow off机器停止通风数秒后会恢复通风)。如果支撑料喷嘴喷出的丝线存在明显浅色的水泡,一般有两种处理办法:(1)控制面板中按下Forward,持续喷出支撑材料直到喷出的是深褐色没有水泡的均匀支撑材料;(2)如果发现喷出的材料都有水泡,那么说明支撑材料已经完全受潮,唯有更换支撑材料盒。
2.2 模型优化和预设置
Dimension SST三维打印核心技术仍然是熔融沉积技术(FDM),先将3D实体或面体数据文件转化成STL格式,才能被机器自带的Catalystex软件识别并分层。STL格式是三角形面片,当原始模型存在自由曲面或者圆弧面时,转换后的STL模型在外形上并不同于原始模型,前者只能通过连续的平面小三角形面片尽可能地拟合后者。在原始模型转换设置时,公差设置得越小,转换后的STL模型三角形片体就越小,STL模型就越接近原始模型。所以为了保证最终打印的物理模型忠实于原始数据模型,对于各个面都是平面的原始模型,可以设置一个比较大转换公差;而对于存在自由曲面或圆弧面的原始模型,应该选择最小的转换公差。例如UG5.0以上版本UG模型转换成STL格式时,可以设置0.0025的三角形公差和相邻公差;对于Pro/E软件环境,则可以将转换控制中的“弦高”改为0.01。
STL格式模型文件导入打印机自带Catalyst软件后,设置选项,根据模型放置的坐标,通过计算,获取平行于放置面的模型切片的数据,使三维模型转换成可以用二维“薄片”堆积的模型,成型的时候喷嘴会沿着二维切片的路径喷出细丝。Dimension SST 1200型三维打印机喷射的细丝直径最小可以设置为0.025mm,因此理论上模型壁厚最小可薄至0.025mm。实际上根据笔者多次实验,打印机能够打印并满足基本的形状、装配和功能实验的模型,其平行或垂直于切片的平面,以及轴线垂直于切片的圆弧面,其成型厚度不得低于0.8mm,如果是其他平面、圆弧面或自由曲面,成型厚度不能低于1.5mm。如果模型壁厚太薄,模型细丝覆盖的地方很可能存在孔隙,强度不足。如果数据模型存在的尖锐的边,成型的时候根本无法实现。因此,在参数化三维软件中,最好保证数据模型壁厚在1.5mm以上,即使是定位孔的壁厚,也应该在1mm以上,修改模型已存在尖锐边(例如塑料件卡扣边)。如下***就是数据模型存在尖锐边的处理办法。
物理模型成型表面质量和消耗时间与Catalyst软件中STL模型放置坐标方位有关,根据经验总结如下:就模型表面光滑程度而言,平行或垂直于切片的平面,以及轴线垂直于切片的圆弧面(圆柱面)表面光滑程度较高,其他表面比较粗糙;就是否与支撑材料的接触而言,同样性质的面,与支撑料接触的面比较粗糙,不与接触材料接触的面比较光滑;前一个因素对表面光滑程度的影响要超过后一个因素。成型时间比较复杂,Catalyst软件中设置打印并发送数据后才可以预见成型时间,进行比较选择需要重复设置,效率较低。笔者通过长期实践,总结成型时间耗费规律:模型内部设置“实心”的条件下,喷嘴模型料和支撑料喷射切换的次数越少(同一切片层既有模型料又含支撑料需喷射切换),耗费时间越短;如果Catalyst软件计算模型不存在既有模型料和又有支撑料的切片层,由于相同模型不同放置方位消耗的模型材料的量接近,所以支撑料消耗小的放置方位成型速度稍快;Catalyst软件中STL模型放置方位应该综合考虑模型强度、成型表面质量、时间和材料消耗量(支撑材料消耗量有差异),一般优先考虑功能强度,其次考虑表面光滑程度,再兼顾如何节省时间和材料,如***3、***4所示。
模型在成型托板上的放置位置也影响成型时间,如果位置靠近托板的内侧(距离铜刷较近),那么喷嘴移动的路径比较短,也可以节省成型时间。
*左右***是同一模型,左***摆放方式消耗的支撑料比右***多6立方厘米,但由于右***的摆放方式同时具有支撑料和模型料的切片层数量远比左***多(高),即喷嘴切换消耗的时间多,右***摆放方式成型需要消耗的时间比左***多1个小时(需3小时35分)。
****4是***3两种不同放置方式的成型效果,其中左***方式成型时间短,但如果模型是功能零件,其受力F的方向和喷嘴运动路径(Path)相同或相反,且单向运动行程短,则该处强度很低,容易破损,如左***中有一处已经破损;右***喷嘴运动路径(Path)垂直于受力方向,该处的强度是非常理想。因此,如果该模型是需要受力的,即使成型时间要多1个小时,仍然应该采用***3右***的放置方式成型。
2.3 模型打印和后处理
Catalyst软件中模型设置妥当以后,在打印机控制面板上按开始成型(Start model),打印机就开始模型打印,这时一般不需要操作者做太多的事情,只需要注意是否有残余的材料长期留在喷嘴附近,或者是否有深褐色的细碎支撑材料以及已经烧焦的材料留在已经建立模型上,增加已经部分成型的模型表面粗糙度,如果有,表明喷嘴保护套已经磨损,这时需要立即停止打印,关闭电源,冷却机器,卸下老的喷嘴保护套后,将新的喷嘴保护套推入至喷嘴(保护套被推进至喷嘴后即被锁上)。
成型完成后去除支撑材料一般可以通过支撑板的弯折、敲击以及擦刮等方式,借助尖嘴钳和小型镐分离支撑材料和模型材料,但很多情况这种方式剥离得并不彻底,这时注意不应利用工具进行强行剥离,以免损坏已成型模型,可以将模型放置到超声波清洗机碱性(氢氧化钠)溶液中,以溶解支撑料(对模型料没有影响)。笔者实验发现,开超声波清洗比不开超声波清洗,热水比冷水,碱性浓度高比碱性浓度低清洗时间更短,更彻底。
剥离了支撑材料的模型表面仍然比较粗糙,这是许多追求真实产品表面效果的人不认同Dimension三维打印的原因,其实,只要后处理得当,三维打印模型完全能达到真实产品的表面质量。处理的方法是先在工件表面涂原子灰,将工件烘干后用细砂纸打磨工件表面,再清洗干燥,在工件表面喷底灰,用双星灰对工件表面进行修补、打磨,干燥后喷漆,最终效果非常接近实际产品表面效果。
3 结论
Dimension SST三维打印机在中国的应用已经多年,存在不少资深且具有丰富使用和维护经验的打印机操作员,但未见其应用技术整理成文献资料发表,仅仅依靠厂家提供的《使用者手册》无法获取提高打印效率和质量的方法。打印机操作实践和理论总结表明:高效应用Dimension打印机的前提是机器的精心维护和科学的预处理,提高模型打印效率和质量的关键是充分运用模型优化和预设置方法,保障模型获得理想的表面效果则需要监控打印过程,细致进行后处理。
参考文献:
[1] Anonymity.READERS' CHOICE-Dimension Elite 3D Printer-This month's award goes to the Dimension 3D Printing Group[J]. Desktop Engineering,2007, 12(10): 57.
[2] GreekDad. A 3D Printer For Everyone[J]. Machine Design, 2002, 75(15):100.
[3] Business Editors & Technology Writers. A Revolution has Begun;Dimension 3D Printer To Sell for $ 29,900: Functional Models Now Within Reach of Every Design Engineer[J], 2002,(18).
[4] Anonymity.Hexapod Robot Using Dimension 3D Printer[J], Designfax,2011,7(1):40-41.
[5] 王崇民.Dimension:卓越设计的表现利器――访Stratasys公司副总裁兼Dimension分部总经理Jonathan Cobb先生[J].CAD/CAM与制造业信息化,2006,(12):84-85.
[6] 朱辉杰.融入载人航天精神的Dimension 3D打印机――推动中国空间事业的持续发展[J].CAD/CAM与制造业信息化,2007,(11):58.
三维打印篇3
“使用选择性激光烧结、立体平版印刷和三维砂型铸造这样的技术”,福特公司的工程师说,“他们能够生产出具有注塑成型材料特征的金属零件,然后再把它们作为车辆产前测试的“”零件。
采用这用的方式,能让它们省掉制造注射成型模具这样一个耗时的步骤,从而可以使整个流程的周期得到缩减。
“使用上述技术,我们还只是直接从CAD文件中构建了一个部分”,福特的快速制造技术专家,哈罗德·西尔斯告诉我们,“他们不需要任何工具作业。”
诚然,制造商使用快速原型技术已经超过了10年,可是福特公司在测试发动机,变速箱和刹车测试中使用三维印刷技术制成的金属部件的做法,仍被认为是非同寻常的“壮举”。
在三维印刷技术出现之前,制造商在生产金属部件前通常要先加工一个注塑模型工具。加工一个简单的注塑模型工具大概需要1~2周的时间,而加工一个相对复杂的注塑模型工具则需要10~12周的时间。
现在,不需要再生产这些工具之后,他们在几天,甚至几小时之内便能生产出一个可测试性的金属原件。“在过去,我们可能只需要一个或两个零件,但是却仍需要为了这一两个零件专门制作一个注射模型工具。”西尔斯告诉我们,“但是,现在具有了像激光烧结这样的生产流程,我们可以在没有任何工具的情况下,生产出真正的,具有可测试性和耐用性的零件。
福特公司已经对可能是业界最大的快速原型设计之一的工厂进行了投资,三套设备在美国密歇根州迪尔伯恩市附近,总部附近的设施包含选择性激光烧结和立体光刻设备,而另一套设备则专门用于进行快速砂型铸造。通过这套快速砂型铸造设备,人们可以利用印刷沙子模具生产出与成品零件具有相同材料属性的金属原件。
大型汽车制造商们已经将这些技术应用在转子支架、变速箱、减震器壳体、端盖为C-MAX和Fusion混合动力车上。此外,四缸ECOBoost引擎,福特Explorer制动转子,F-150废气再循环系统也开始使用上述技术。
福特在三维打印技术上的研究成果已经席卷了该公司所有的研发设备,工程师们经常在公司的硅谷实验室和位于迪尔伯恩的设施之间来回发送CAD文件,然后再使用这些文件,在MakerBot-O-Matic 3D打印机上构建物理模型。通过上述操作,他们可以快速调整移位旋钮、仪表、显示模块和其他塑料零件的外观设计。
三维打印篇4
试想一下:你的下一所住宅可能出自打印机。
由于三维打印技术的进步,我们正在迎来桌面工厂时代。正如上世纪80年代激光打印机从公共服务部门走进家庭引发了桌面出版***一样,用三维墨粉展示计算机文件的三维打印机将改变许多产品的设计和制造方式。
不久以前,制作三维模型还是大制造商和外部服务机构的专利。现在,再也不是这种情况了。一直观察快速成型行业的业界观察家指出,如今,越来越多的像Terry Wohlers和Todd Grimm这样的中小公司,开始对三维打印机兴趣激增,进而实现了内部制作模型之梦。
对建筑师来说,他们的整个世界是可视化的。如果他们向客户展示一张建筑***纸,可能会把客户弄得一头雾水。如果他们向客户提供可以拿在手中的实实在在的东西,可以翻来覆去看一看每样东西的所在位置,客户才可能最终接受它。
三维打印机平民化
随着价格在1.5万到3万美元的三维打印机的出现,越来越多的公司现实了拥有这种高端打印设备的投资愿望。Wohlers Associates是科罗拉多市一家紧密跟踪快速成型和CAD市场的咨询公司,其公司总裁Wohlers指出:“大多数从事大批量产品开发的公司是小公司。当你分析从三维打印机的投资能得到什么回报时,购买三维打印系统的理由变得非常有说服力。”
肯塔基州Edgewood市T.A Grimm Associates公司总裁Grimm补充说:“市场上存在受到压抑的巨大需求。”Grimm称,三维打印机的价格从几年前的4万~6万美元的价格不断下降。甚至加州一家新兴的名为Desktop Factory的公司,正计划推出一款价格在7000美元以下的三维打印机。
降价的同时,三维打印机的质量也得到了改进。Grimm认为,Dimension和Z-Corp等公司的打印设备其系统的可靠性很高,“从各种角度看――费用、维护和培训――三维打印机已经成为一种非常合理的投资。”
生产建筑模型的Alchemy Models公司正在使用Z Corp. 公司的600dpi分辨率的彩色打印机Spectrum Z510,将建筑物的计算机模型转换为实际的模型。价格4.99万美元的Spectrum并不便宜,但三维打印技术的价格将会一年比一年便宜,在今后的10年里,三维打印机的价格走势可能会按照彩色激光打印机和其他计算机设备类似的价格曲线发展。
Alchemy Models公司副总裁Dina Braun说:“我坚信我们正在接近这一转折点。机器价格将有所下降,产品质量会有所提高。”
三维打印走向成品制作
据悉,Z Corp.正在开发可能成为第一个面向消费者的三维打印技术的服务:一个名为Cosmic Modelz的网站。据称,孩子们可以在这个网站上订购他们用SolidWorks的三维软件Cosmic Blob设计的三维***形。据该公司发言人称,这个网站原定于今年夏末推出,但因故推迟了。
Z Corp.客户开发主管Roger Kelesoglu说,尽管三维打印一直被用于制作产品模型,但它将越来越多地被用于成品。他指出建筑和医学是两个经常使用这项技术的领域。
据Kelesoglu介绍,在医学领域,如果你需要某种类型的CT或MRI扫描,数据可以被输出到一台三维打印机。他解释说:“这使外科医生可以在真实的空间,而不是在屏幕上,制定手术计划,这是一个事半功倍的过程。”
Kelesoglu接着举例说:“如果你进行某种面部整容手术,在手术中你可能得使用调整患者骨骼结构的固定钢板,假如你没有规划手术的物理模型,就得采用现成的金属板,一旦患者躺在手术台上,医生就得在手术中设法让金属板适应患者的脸型。”利用三维打印技术,可以生成面部模型,由此来确定金属板的大小,从而提高手术效率,降低风险。
Wohlers介绍了一个制作M1 Abrams坦克上瞄准器的照相机支架的例子。维吉尼亚州EOIR Technology公司使用Dimension Printing Group of Stratasys公司的三维打印机,以ABS建模材料制作了40个支架。
据Wohlers说,在更多的情况下,开始使用三维打印机的公司最终也需增加激光固化快速成型和激光烧结设备,用于更精致的模型,或用于像空间、赛车、医学和牙科这样领域的小批量但高价零件的快速成型。
但是,可以想像,这种技术将增加伪造产品的风险。事实上,商家长期以来一直在与假冒产品做斗争。据美国海关与边境保护局统计,盗版和假冒产品价值大约为5120亿美元,约占全球贸易的7%左右。
刚刚触及市场一角
2006年5月,Wohlers Associates发表了一份针对快速成型市场的深度研究报告。报告显示,添加制造(Additive Fabrication)行业的销售额比2005年增长了14.6%,达到了8.085亿美元。Wohlers指出,与更昂贵的激光固化快速成型和激光烧结系统相比(起价一般在20万美元到100万美元),三维打印机在销售额中占到了70%。
据Wohlers称,目前,仅有5到10名雇员的公司都在购买三维打印机。正如他所介绍的那样,这种设备通过制作人们可以看到、触摸到的三维模型,帮助工程师和设计人员优化他们的设计和征求管理、营销、厂商和潜在客户的意见。Wohlers认为,同样重要的是,公司在日常工作中向加工厂商展示那些模型,这常常可以大大减少因改动而引起的加工和制造成本。Grimm指出,内部制作零件的成本很容易降到外部服务机构向公司收取的模型制作费的一半。Wohlers认为,任何一家公司,只要有一名工程师掌握3 D CAD建模技术,适应三维打印系统就不需要太多的学习过程,“这只是敲一下键,把STL文件发送给打印机的小事。”他补充说,“现在很少有公司购买了三维打印机,然后将它束之高阁。相反,大部分公司都希望购买第二台,甚至第三台打印机。”
据了解,Z Corp.公司的客户包括宝马、波音、戴姆勒-克莱斯勒、费雪牌、福特、NASA、Northrop Grumman、保时捷、索尼、哈佛、MIT和耶鲁。2005年,该公司收入增长了50%,超过了3000万美元。
Grimm认为,虽然三维打印在未来几年将在快速成型销售额中占“大部分份额”,但仍将继续用于生产大批量、更复杂或更大型部件或用于特殊材料成型的昂贵机器的市场。
我们将所有这些趋势综合在一起,得出的结论是,快速成型行业发展强劲。Wohlers称,年中预计2006年全球销售额为9.35亿美元,比2005年销售数字增加15%,而目前,他认还没有出现销售放缓的迹象。
Grimm对此表示赞同。他说,除了工程部门外,流行的三维系统将进入大学、高中,甚至初中。这位咨询师设想,有一天每3到5名工程师就会拥有一台桌面三维打印设备。“未来将出现大幅的增长,我们才刚刚触及这个市场的一角。”
链接:未来的复杂挑战
未来的企业可能会发现:三维打印技术会令他们面临更加复杂的问题。随着数字与物理世界的融合,***复制将变得与多种离线制造难以区分。
三维打印篇5
如今,我们看到了三维服装的出现,但这些3D打印服装就像是一个牢笼,材质生硬并没有可穿性,只是一个遥远的概念。近日MGX by Materialise公司提出了具有功能性轻质材质开发出来的新式面料,可仿真面料。
MGX by Materialise创意总监Joris Debo提出利用三维印刷技术打造高端、定制时尚产品的可能性。Debo建议利用消费者数据打造独特、完全个性化的产品。他曾与Continuum Fashion、Naim Josefi和Marieka Ratsma等设计师合作开发一次性的产品。Debo透露了在2013年1月推出的新材料,这些材料可结合轻质结构,具有形状记忆,高撕裂强度和耐久性。
Debo提到他与Iris van Herpen的合作,并暗示一种他们已经开发出来的新式材料(起到面料的作用)。他相信,这种材料可能在几年内打造出类似于真布的物质,他还支持将三维印刷用作普遍的工具实现建筑和时尚之间的跨界合作。
不仅如此,MGX by Materialise还在研究仿真***案印制,效果就像在面料中一样真实。他们采用全新的科技,如金属镀层,能够为三维印刷塑料增添价值。同样,***案可以印制在聚氨酯物品上,而柔软的纤维则可创造出植绒。
Debo指出,三维印刷的下一个重要开发领域将是艺术,但是,就目前而言,稳定性是最大的障碍:目前的三维印刷插***不会持续超过25年。他指出,艺术家Frank Stella正在尝试用三维印花打造超大雕塑。另一个应用领域是文物保存,博物馆可以重塑出不再展出的物品。
2 未来5年在家就可打印服装?
未来5年内,3D印刷技术将出现在家庭生活中,3D印刷机的尺寸将变得更加紧凑,就像家里的缝纫机一样。
作为最知名的三维印刷公司,MakerBot展示了该技术的各种可能应用以及他们的产品。该公司发明的3D印刷机可实现微波炉一样的尺寸,我们可以清楚的透过玻璃窗看到物品被打印出来。
该公司成立于2009年,是一家非盈利机构,旨在就开放源代码三维印刷进行早期研究。早期,开发出用于商业销售的用户友好型3D打印机和一系列附件,最新模型Replicator 2X采用双层挤出机支撑,能够利用ABS印刷。MakerBot公司就于2012年9月在纽约开设了第一家零售商店,该空间是一个活动中心,顾客可以观看现场演示,在三维照相亭打造立体肖像,了解三维印刷。
3 多色彩3D印刷技术实现
现实生活中,我们用的纸张打印机有黑白和彩色之分,在3D印刷领域中,多彩色印刷成为最被期待的功能。
3D Systems公司展示了他们的创新成果。3D Systems的最新打印机CubeX可以打印三种色彩,利用CubeX Trio混合材质,时尚相关的产品也在展会上呈现,包括错综复杂的服装、鞋和钱包等。3D Systems通过销售产品,并设有社区版块,艺术家可以在这里开店。网站上最值得关注的是由Olaf Diegel设计的一系列三维打印吉他,吉他的成本高达3000美元,可以根据用户的喜好进行个性化处理。
未来,3D印刷技术也将实现智能喷色、植物染色、定位印花以及智能调色等功能,这些新技术将取代传统的纺织印刷,提高效率,在真正意义上实现环保生产和节能减排。
4 iPad触屏轻松实现3D雕刻
通过简单的电脑触屏就能实现物品打印,这是3D印刷领域的新突破。工艺师通过在平板电脑和手机上触屏操作,就能雕刻物品,一些鞋子、无缝服装、餐具、玩具等都能被轻松打印。
巴黎公司Sculpteo将传统工艺与三维印刷融合起来,弥补旧式工艺与新科技之间的差异。Sculpteo与Infinite Dreams合作开发出Let’s Create! Pottery。该应用程序与平板电脑或智能手机结合使用,塑造、烧制和绘制陶器。该应用程序最适合应用于平板电脑,因为造型可以通过触屏互动被雕刻出来。在今年的消费电子产品大展上,Sculpteo的3DPCase - an iPhone套制作应用程序获得了软件与移动应用程序设计奖中的最佳创新。Sculpteo还与Autodesk合作打造了123D Creature应用程序,使得用户能够直接从iPad设计和立体打印疯狂的形象。
5 纸张作为墨水实现3D印刷降低生产成本
在三维印刷领域,成本昂贵的不是机器,而是材质,就像我们平时购买一台打印机也不过几百元,而墨盒和墨水是昂贵的消耗品。设计师Mcor Technologies发现了该问题的解决方案,利用易回收、便宜的标准办公室用纸来作为3D印刷的墨水。
爱尔兰的Mcor Technologies以新颖的方式进行三维印刷,将纸张用作墨水开发产品。该公司提出了利用水基胶使得成品可回收,开辟全彩市场。Mcor Technologies与纸业公司Staples合作,打造体验中心,提供能够感受这一技术的平台。未来这项创新还可能应用于医疗领域,对于手术前的医疗程序而言,医生可以印制出原型。不同于其它材质,纸张能够经过灭菌处理,因此可以在手术室中使用。
6 未来“三维体素”印刷改善材质缺陷
近几年,三维印刷技术在不断改良,过去对于3D印刷的各种憧憬和畅想都将变成可能。一些公司也在研究3D印刷技术改良领域,规避缺陷。
Stratasys产品部门执行副总裁Ofer Shochet解释了他对于三维印刷在批量制造领域未来前景的看法。Shochet将三维印刷描述为“自由”,指出它可以克服许多制造过程中的局限,也将改善材质的不足。例如复杂的几何和精致部件的使用以及解决现实的组装问题。他指出,“我们正在操控微观元素,将它们组合为有形的部件。”这些技术将改良3D技术在色彩、透明度、材质性能和功能性上的不足。
三维打印篇6
你发现朋友家有一件非常漂亮的工艺品,也想拥有一件。可是朋友却告诉你:这是孤品,买不到了。你一定会很失望吧,可是现在你却不用失望了,因为3D打印机可以帮助你实现拥有同样一件工艺品的愿望。先把朋友家的工艺品从各个角度拍照,然後把照片信息传输给电脑,电脑把信息传送给3D打印机,3D打印机工作三个小时後,就能给你打印出一件一模一样的工艺品。
用打印机打印出的是工艺品的照片吧?是的,普通打印机打印出来的东西的确是平面照片,可是现在用3D打印机打印出来的不是照片,而是一件看得见、摸得着的立体工艺品,所以说3D打印机又称立体打印机――用3D打印机还可以打印出一个立体的茶杯,这茶杯可以用来喝水;还可以打印出一个洗脸盆,这个洗脸盆可以盛水;甚至有人已经用3D打印机打印出了一把很有杀伤力的手***呐。总之,用3D打印机可以打印出你所见过或是想到的各种立体物件……
用3D打印机能打印立体的东西,这话听起来是不是像谎言?
原理
科技工作者开发出来的3D打印机,是按照这样的原理打印立体物件的――
首先,普通平面打印机只打印“一层”,3D打印机却要连续打印成百上千层,通过层层叠加打印,平面的***形就会被打印叠加成立体***形了。
其次,普通打印机从电脑里接收到的是平面数据,而3D打印机接收到的却是立体数据,与3D打印机相连接的电脑装有立体***像采集成像软件,电脑采集已有物体的三维***像信息,生成一个三维指令,指挥3D打印机在打印工作床上打印立体物件,而不是平面***画。
最後,普通打印机用的打印材料是墨水,3D打印机使用的打印材料却是塑料粉或铁粉。也就是说3D打印机的“墨盒”里事先要装上“塑料粉”或是“铁粉”,打印时激光先将塑料粉或是铁粉快速烧化,然後喷出来,打印一层凝结一层……这些先烧化後凝结的打印层,最後就叠加成为事先设计好的立体物件了。
立体打印技术又称“快速成型技术”,与传统的成型技术过程相反――传统的成型技术是在坯材上不断切削得到立体物件,是从“三维”到“三维”的制作过程,这样会让制作一个复杂物件变得非常艰难;立体打印技术则是将“二维”积累成“三维”的过程,层层叠加的成型原理,让制造结构特别复杂的物件变得简单起来。传统成型技术用半年的时间制造出一个复杂工件,如果改用3D打印技术则仅需要三个小时就能完成。
应用
3D打印技术有着广泛的应用前景。它可以用在日常生活中,如果你家里拥有了一台3D打印机,那么你就可以根据自己的需要和兴趣,设计打印各种各样的生活用品,想用什么就打印什么的生活方式是不是特别爽?
三维打印篇7
到医院就诊,常常会看到各种单据――收费窗口打印票据、门诊诊室打印处方、医生工作站打印电子病历、行***人员办公、辅诊科室打印检查单等等,打印机是医院不可缺少的设备。对日急诊量大的医院来说,每天需要处理上万张单据,面对如此庞大的打印量,打印机的选型和效率显得格外重要。
北京大学第三医院(以下简称“北医三院”)是集医疗、教学、科研和预防保健为一体的现代化综合性三级甲等医院。十余年来,北医三院门、急诊量始终居北京市各大医院前列。2012年北医三院门、急诊量323万人次,平均住院天数6.6天,年出入院总量7万人,床位总量近1500张,手术4.4万人次。目前,北医三院日均门诊量达1.5万人次,高峰时期会突破1.6万人次。
北医三院拥有信息系统70多个,业务用机增长到PC机3000多台,打印机近2000台。面对如此庞大的门、急诊量,信息部门对临床、医技、职能处室的技术支持和服务维护面临着巨大的压力和挑战,打印机故障是面临的最大的维修任务。
虽然随着信息化的发展,无纸化成为一种不可逆的趋势,在这种趋势下,节约成本、减少浪费是不二的选择。但就目前来看,打印机在医院还是不可或缺的。
面对如此强大的业务需求,为了保证及时、有效地解决业务进行中发生的各种软件和硬件问题,打印机的选型尤为重要,这不仅关系到业务流程的顺畅,更关系到患者服务的满意度以及工作人员本身的工作效率及舒适度。因此,打印机选型、首页出纸速度、高负荷打印及耗材成本等都是院方考虑衡量选型的标准,尤其在快节奏的医院,像北医三院,在周转率快、门诊量大的背景下,打印机选型显得非常重要。
重中之重――选型
市面上打印机种类繁多,包括激光打印机、针式打印机、条码打印机等。对于一线尤其关键业务,如窗口服务的选型对打印机的出纸速度、首页出纸速度、最高打印负荷、打印机外型等技术参数要求高,它们都是选择打印机不可缺少的技术参数。对北医三院这样日门诊量巨大的医院来说,出纸速度直接影响的是工作效率和工作程序的流畅性;对局域网打印来说,打印滞后时间过长是不可接受的,打印机的响应速度是保证“通道畅通”的重要指标。
打印负荷量对于工作量大的科室尤为重要。打印机像人一样,在繁忙的工作后也需要“休息”,持续高强度的工作必然会导致打印机更易出现问题。每台打印机都有着自己的月负荷量,如果每个月的打印量超过这个数字,时间久了就会出现故障,因此,选择一台高负荷量的打印机是极其重要的。对于打印量较大的用户,一般桌面机的月负荷量很难满足使用需求。
根据科室的不同,打印机在选型时要考虑的内容也不一样,比如在门诊,打印机外型设计越小巧、越节省占地空间就越受欢迎;对门诊来说,主要需要打印一些处方、检查检验等,所以需要对A5纸张支持比较好的打印机;在病房工作站,除了需要打印一些A5纸张的资料外,还需要打印患者病历,因此所选择的打印机也还要满足A4打印需求。
针对不同的应用,对打印机的类型和性能要求也不尽相同,如收费处打印票据需要针式打印机;临床科室对打印机的低噪音和环保性要求较高,因此静音、易于操作都是影响临床应用选型的重要因素;检验科每天要出具的检验报告高达千例,对打印机的要求非常明确,速度、稳定性是科室对打印机的核心要求,更适于选择高速打印机。
综上所述,出纸速度、双面打印功能、打印预热时间、打印负荷量、稳定性、环保性、噪音大小等等,都是医院在打印机选型时非常注重的技术参数指标。
软实力――服务
在竞争日趋激烈的今天,要想获得用户的高满意度,优质的售后服务是使维护运营呈现省心、省力和省钱的良性效益。
对医院来说,信息中心所配备的人力往往为维护医院信息系统而设,而像打印机这种医院大量配备却需常维护的硬件设施,是现在让很多医院信息中心感到运维压力过重的因素。因此,良好的售后服务,及时的维修响应,可以大大缓解医院信息中心因运维人力不足而造成的响应不及时、返还时间慢等突出矛盾。
目前大部分医院采取了维修外包方式以缓解信息中心本身人力不足与厂家响应不及时的供需矛盾问题。而对打印机厂商来说,更要主动提高软实力,匹配“硬实力”,用“两条腿”走路。
落脚点――效率
24小时持续运转、日人流量较大、耗材量大、医护高强度、快节奏的工作量等等因素决定了医院与众不同的办公环境,在这种情况下,不管是打印机的选型,还是厂商的服务,都要落脚到“效率”两个字上――快速的,高效的,才是医院青睐的打印机。
打印机型号、厂商众多,就医院本身也同时拥有好几款不同厂商、不同型号的打印机。就目前医院试用的Bother HL-5450DN 高速黑白激光打印机而言,该机打印速度高达38页/分钟,自动双面打印18面/分钟,分辨率高达1200×1200dpi,机器月负荷在50000页,能满足医院大量打印的需求。其直通纸道可以打印特殊介质、尺寸纸张,配备的50页多功能进纸盒能保证特殊纸张打印作业的高效、连续和稳定。此外,打印机采用鼓粉分离设计,其耗材墨粉盒和高达30000页的硒鼓是***分开的,墨粉用完后仅需要更换墨粉,而不需要更换硒鼓。针对不同需求的用户,Brother提供3000页标准容量、8000页高容量及12000页超高容量三种墨盒。HL-5450DN具有超低耗材成本的特点,可以有效降低用户耗材成本,很好地满足了临床打印要求。
采访侧记
作为一种输出性设备,打印机自诞生之日起就承载了将文本从“电子版”转化为“纸版”的重任。
在采访的过程中,记者能感受到医院对打印机的依赖程度依然很大。实现办公无纸化,是所有信息化人的良好愿景,但是目前来说,无纸化办公还需假以时日。
在这种情况下,为每个科室和医护工作者配备合适、好用的打印机,是非常重要的一件事,因为医院的打印工作关系到医生能否专注于诊疗而不会因打印机带来的问题分心、医院正常的诊疗流程和工作流程能不能顺畅进行、患者能不能在医院获得最好的就医体验……选择适合的打印机,使医院工作得以平稳顺畅进行,是打印机在医院最大的“功绩”。
三维打印篇8
关键词:3D打印;陶瓷;产品设计;建模
1 传统设计方法与3D打印技术的比较
在传统陶瓷产品设计过程中,绘制效果***、制作模型、绘制加工***纸等设计任务主要靠手绘和手工制作完成,这些工作受设计者的经验,材料、成本等因素的限制。传统陶瓷设计基本以手工制作为主,由手工绘制的***纸向立体模型转换的过程中,匹配精度不高,反复修改方案不仅加大了工作量,而且会严重影响设计项目的整体进度,制作周期长是普遍现象。在陶瓷设计方案的推进过程中,设计师需要就产品本身与各方人员进行交流,设计表达显得尤为重要。仅依靠手绘效果***的表达方式不能很好地传达立体效果,这种二维的展示形式与最终的产品有一定的差距。传统方式制作实物模型需要石膏模具翻制,石膏模具受天气、设备、技术水平的制约,制作不便捷,耗时耗力。
3D打印技术的应用使得产品研发阶段的设计表达更加直观清晰,利用3D打印技术、3维扫描技术等数字化方式,能够全方位、立体化的展示产品的整体面貌。由于3D打印技术的灵活性,数字模型高度的可编辑性,设计人员能够在设计过程中的任何阶段根据新的问题进行调整、修改,制作数字模型所耗费的时间远远少于手工绘制静态***和制作实物模型。由于采用计算机绘制,减少了大量的人力和材料的耗费,制作周期和制作成本都得到了有效控制,大大降低了能耗[1]。
2 3D打印在陶瓷设计中的工作流程
2.1 三维模型的制作
利用3D技术进行陶瓷设计,数字模型的构建对于整个设计阶段起到了至关重要的作用。设计师根据数字模型和3D打印的实物能够更加直观地审视作品的造型特征,快捷地优化设计方案,为生产制造提供生产数据以及技术保障。如***1所示,利用三维建模软件Rhino设计一个多面体,前期设计师根据概念草***,绘制陶瓷产品的三视***,为模型建造提供参照。然后,设计师根据不同的设计要求,选用相应的三维软件进行制作,结合陶瓷产品造型特点,选用相应的建模方式和工具。陶瓷3D打印机推荐使用的三维建模软件包括了Rhino、3DS MAX、Inventor、Sketchup等,这些软件具有强大的曲面建模工具,并且设计的模型可以快速的转化为STL文件格式,可以被3D打印切片软件识别的常见格式。得益于三维建模软件强大的曲面造型能力,为陶瓷产品的设计开发提供了技术支持,使设计师能够完成形体造型更为复杂的陶瓷产品。
对于造型复杂的陶瓷产品拥有很多变化的曲面,这就对曲线的曲率规格要求很严格,为了保障陶瓷产品拥有光顺的视觉效果和完美的手持舒适感,这就需要借助三维建模软件强大的曲面造型工具进行仔细认真的设计,并通过3D打印机实现验证,如***2所示,通过3D打印机完成首版的制作,设计师针对设计方案进行设计评价,优化方案模型,可以快速进行造型比较和分析,从而减少了工作环节,提高了生产效率[2]。传统设计方式在处理陶瓷造型上的双曲面和自由曲面方面存在很多技术难点,然而设计师借助数字化技术,在处理一些复杂曲面时就变得灵活简便。
2.2 3D打印泥胚的制作
陶瓷3D打印机与传统的塑料打印机在原理上是相同的,都是基于降低维度的设计理念,从原有的三维物体通过软件的处理为二维的***形,同时生成不同的直角坐标点,而不同的直角坐标点又有不同的G代码,从而驱动电机的运转,生成一层层堆积的三维形态,如***3所示。陶瓷3D打印机往往都是使用湿黏土作为打印材料,湿黏土不够结实,无法制作出更多有趣的形状,而硬质黏土可以完美的解决这个问题,因此通常的陶瓷打印机都在使用硬质黏土。
陶瓷3D打印机由于也是使用分层堆积成型方式,因此其表面也会出现层状纹理。通常陶瓷3D打印机的打印层厚是10毫米,这样的设置可以兼顾到打印速度与表面质量,如果要想得到更好的表面质量就需要将打印层厚调整为0.3毫米,但是大型打印作品通常不需要这样的精度。最后将打印好的陶胚进行表面光滑处理,然后放置于阴凉处进行风干。
2.3 陶胚表面处理
由于3D打印的逐层打印的工作原理,打印出来的陶胚模型表面不是非常光滑,打印的精确度也没有达到和原始设计模型完全一致,同时在打印过程中会有残缺或多余的拉丝现象,打印出来的模型还要通过相应的打磨技术进行表面处理,最终成为光滑可用的模型样板。对于打印精度在0.3毫米的高精度的模型,可用细砂纸进行表面轻微打磨,对于打印层厚在0.3毫米以上的模型,可用中粗砂纸进行模型打印[1]。对于打印好的模型需要将表面浮灰吹扫干净,然后在表面施加彩绘,待晾干后进行表面上釉处理,最后放入窑中烧制。
3 3D打印技术在陶瓷设计中的应用案例
3D打印技术作为一种增材制造技术被广泛的应用于产品样板的设计中,在3D陶瓷打印出现之前,人们通过手工将陶胚不断的修正,已达到自己所想要的造型设计。但是传统的方法完全依赖于手工创作者的经验,而且产品样板的制作通常需要耗费很长的时间完成。陶瓷3D打印机则是通过的三维软件对设计稿进行三维数据的成型,人们可以直接在电脑软件中对模型进行修改,方便创作者不断修改完善,在完成三维模型的制作后,通过连接陶瓷3D打印机对三维数据进行打印,可以把三维数据的模型很快的转换为实体样板。如***6所示,这是一些瓶子的样板模型,从打印的效果中可以看出来层层堆积的纹理,而设计者正是利用了这种一层一层的效果,并没有对表面进行抛光和打磨,反而使产品看起来很特别,最后通过窑炉的烧制,形成最终的产品。不仅节省了大量的成本和时间,还为陶瓷模型的制作提供了便利的可修改性、实验性和创造性,对于产业未来的发展具有极大的推动力。
3D打印技术在陶瓷产品开发设计阶段起着关键作用,并且是一个重要的环节,对于传统手工无法实现的样板模型,在陶瓷3D打印机中也可以实现。如***7所示,对于一个杯子造型的器物,在其表面镂空的雕刻出很多的网洞造型。这样的造型通常需要高超造型手艺才能制作出来,并且如果其中的一个网洞雕刻坏了,整体造型也就失败。但是借助陶瓷3D打印机就可以很轻松的实现这一造型,只要将陶瓷3D打印机的打印精度调整到0.3毫米左右的高精度打印,在软件的设计制作中也是非常容易完成。
4 结束语
通过对陶瓷3D打印技术与传统陶瓷设计方法比较,可以看到陶瓷3D打印机的优势,它缩短了陶瓷产品开发的环节,大幅度提高了效率和质量。当然任何事物都有两面性,在其应用流程中,也看到了陶瓷3D打印机也存在者先天的不足,就是表面质量不高,会出现层状纹理,需要后续加工打磨,同时打印材料也收到一些限制。随着3D打印技术的成熟和陶瓷材料研发的突破,会使陶瓷产品开发中运用 3D打印技术变得更加普及和趋于民用化,为陶瓷产品开发领域带来了新的发展机遇,它有着巨大的市场潜力,能带来高额的经济效益。
参考文献
[1]周兴海.基于3D打印技术的陶瓷造型制作的研究[J].文化创意,2015(11):108-109.
[2]杨连科.基于3D打印技术的容器设计与制造[J].科技创新与应用,2015(6):26.
[3]王超.3D 打印技术在传统陶瓷领域的应用进展[J].中国陶瓷,2015(12):6-11.
[4]苏珂,王熙.3D打印技术的工业产品应用研究[J].河北企业,2015(3):97-98.
三维打印篇9
在“3D打印体验馆”里 ,不光是人物的三维扫描和人物模型的“打印”制作,一个易拉罐、一枚戒指、一个动漫玩偶、iphone手机座、3D游戏里的人物角色、个性花瓶……只要是你能够想象到的东西或者现实中已经存在的东西,都有可能被3D打印机“打印”出来。
更令人啧啧称奇的是, 在上拓“3D打印体验馆”里还可以自己动手将自己的形象和其它三维形象结合,创造出专属的立体模型带走。依靠神秘的3D打印技术,迪斯尼未来之家的神奇体验竟然得以实现。
上拓“3D打印体验馆”是中国首家3D***打印电子商务服务平台叁迪网()的线下体验店。通过线下3D打印体验馆和叁迪网***电子商务平台,上拓科技将在全球首次提供全方位线上线下3D照相系列服务,既可以通过手机为自己或朋友拍摄照片,然后上传给叁迪网进行三维数据转换处理,也可以亲自到照相馆直接拍照打印,获得所需要的真人雕塑礼品。
三维打印篇10
关键词:3D打印技术;动漫造型;“创意空间”
一、何为3D打印技术
3D打印学名“增材制造快速成型技术”。与传统打印技术最为直观的区别:使用的“墨水”不同。3D打印技术采用的“墨水”是诸如粉末状金属或塑料等可黏合材料,将物体的三维电子模型分割成很多的切片,然后一层层地打印,通过逐层打印的方式来构造一个完整实体物品。与传统制造业相比,3D打印优势包括:制造复杂物品不增加成本、使零部件一次性成型,无需组装、按需打印、降低物流成本、设计空间无限、零技能制造、不占空间、便携制造、减少废弃副产品、精确的实体复制等等,总的来说这一技术将开启制造业和设计业新的未来。
二、3D打印进入教育领域的前提和发展趋势
近几年来消费领域对适合个人应用的桌面机3D技术进行了大量的探索尝试。特别是在制造者文化的推动下,一群技术娴熟的DIY爱好者致力于通过3D打印和机器人技术的探索,推动科学、工程和其他学科的发展。这些世界各地的DIY爱好者将注意力主要集中在包括建筑、工业设计、珠宝设计、土木工程的设计和原型制造,推进了从设计到教育领域的思维创新。以MakerBot为代表的3D桌面打印机功能越来越强大,用户可以用它创建一切对象,包括从玩具到机器人,到家庭家具及配件,到恐龙骨骼模型。它具有更高的分辨率和兼容性,构建的物体尺寸更大。可以预见在不久的将来,个人3D桌面打印机会像个人电脑和智能手机一样普及。
三、国外将其应用到教育教学领域中的探索
3D打印机在欧美的一个重要市场就是教育,先是进入大学课堂,最近开始向中小学课堂推广。高等教育机构正在为3D打印技术在科研领域的应用铺平道路,并开始将此项技术逐渐推广到基础教学中,3D打印技术在基础教学中最引人注目的应用在于学生可以利用技术创造出完全属于自己的东西,进一步***了学生的想象力和创造性,设计专业学生可以打印出自己设计的角色与场景模型,更直观的感受可以帮助改善设计,完成从设计到产品的转化。例如,新西兰的一项新课程标准将会给基础教育的学生每4名学生配备1台3D打印机,以便提供能够打印他们自己设计的象棋子的机会。在英国的克里文顿学校,学生参与了STEM挑战。他们进行设计、3D打印,并尝试测试迷你型超音速汽车,并向来访的3D系统公司的工程师进行展示。
四、3D打印引入动漫造型课程的意义与积极性
1.3D打印实物模型对教学成果的体现
3D打印在动漫造型教学中如何应用,正是基于这一技术可以将电脑里的虚拟物品转化成现实中的真实物品的特性,学生可以用它来制作3D版本的设计作品,进一步扩展了教学内容的延展性,我们可以用实物模型来解释设计的三维空间感,如果用3D打印机进行设计和建模,学生可以操纵并深入研究这些模型,用实物模型检测造型结构的合理性,用实物模型展现教学成果,比传统的造型教学中平面设计形象和三维虚拟形象的教学成果更加直观,也更加具有吸引力,想象一下当课程结束时学生能拿到刻有自己名字的设计实物模型会有多么的兴奋。
2.拓展创造性思维培养创新型人才
如果说传统的动漫造型课程培养的是平面设计思维,3D打印能帮助我们拓展立体设计思维,例如传统动漫造型课程中,角色的身体动作是二维或虚拟三维设计完成的,学生实践中会出现形象平面化,姿态片面化等问题,如果用3D打印做出模型实物,可以帮助学生直观地了解角色造型动作的可视性和合理性,将帮助我们训练从多角度设计的立体思维。
123Dcatch设计软件的网站允许用户从他们所拍摄的照片中创建自己的3D形象,就是用户从23个不同角度拍摄自己脸部的照片后合成的3D形象。我们也可以用影像捕捉的方式建立自己或产品模型的三维扫描形象,并逐步建立造型教学自制素材资料库,通过素材整合、设计、打印3D形象模型、修改再设计、再打印完整作品的教学过程,将课堂延展为“创意空间”,鼓励学生大胆创新,大胆想象,摒弃传统设计方式的拘束和限定,鼓励学生在数字媒体摄影、动态影像捕捉、动漫游戏角色创作等方面大胆尝试,培养具有创新精神的人才。鼓励学生使用3D打印技术创意未来,同时鼓励学生利用3D打印自主创业,建立小型的个性化定制工作室将成为一个就业方向。
3.研究课程体系的新标准和新模式
世界各地的教育体系都在修改他们整合软技能方面的标准,如创造性,拓展性等。3D打印技术正在逐渐成为一个更受欢迎的解决方案。我们需要研究明确3D打印技术如何适应自身课程的需要。利用3D打印的应用,可以将动漫设计中与造形设计相关的课程有效地整合起来,如将《角色造型》《三维软件设计》《定格拍摄》等课程用3D打印整合起来成为一体,让学生从设计到制造再到修改造型并开发衍生产品,完成整套的动漫造型设计过程,从而有效加强了课程之间的衔接,形成更为合理的教学体系,促进人才培养模式的改革。
根据基础教育课程改革要求,利用3D打印技术引入动漫造型课程改变传统的“以教师为中心”的教学模式,着重研究建构主义理论对动画造形课程自主学习教学模式的指导意义,充分探索相关课程的学习活动方式,确定课程的教学时间、空间、方式及程序,并在此基础上形成确立“以学生为主体”的自主学习教学模式。
4.提升教师自身专业素质
通过对3D打印技术的学习研究,将这一技术成果通过实践转换为教学理论,积极开展自下而上的教学改革实践。要尽量避免单调重复的教学,发挥每位教师的智慧与特长,不断调整、提升自己,不断总结经验教训,争取成为经验丰富的学者型教师。