时间：2023-05-30 09:15:14
3D打印（3D printing）技术又称三维打印技术，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。它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。
自从1986年，Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机，到如今经历了将近30年的时间。在这段时间内3D打印技术迅速发展，为我们的生活和工业带来了巨大的改变。
1 3D打印技术原理
3D打印技术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。
3D打印技术使用胶水和粉末都是经过处理的特殊材料，不仅对固化反应速度有要求，对于模型强度以及“打印”分辨率都有直接影响。
2 技术分类
（1）3DP技术
采用3DP技术的3D打印机使用标准喷墨打印技术，通过将液态连结体铺放在粉末薄层上，以打印横截面数据的方式逐层创建各部件，创建三维实体模型，采用这种技术打印成型的样品模型与实际产品具有同样的色彩，还可以将彩色分析结果直接描绘在模型上，模型样品所传递的信息较大。
FDM熔融层积成型技术：FDM熔融层积成型技术是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度（即分层厚度）再成型下一层，直至形成整个实体造型。其成型材料种类多，成型件强度高、精度较高，主要适用于成型小塑料件。
（2）SLA立体平版印刷技术：SLA立体平版印刷技术以光敏树脂为原料，通过计算机控制激光按零件的各分层截面信息在液态的光敏树脂表面进行逐点扫描，被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。一层固化完成后，工作台下移一个层厚的距离，然后在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，直至得到三维实体模型。该方法成型速度快，自动化程度高，可成形任意复杂形状，尺寸精度高，主要应用于复杂、高精度的精细工件快速成型。
（3）SLS选区激光烧结技术：SLS选区激光烧结技术是通过预先在工作台上铺一层粉末材料（金属粉末或非金属粉末），然后让激光在计算机控制下按照界面轮廓信息对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。该方法制造工艺简单，材料选择范围广，成本较低，成型速度快，主要应用于铸造业直接制作快速模具。
（4）DLP激光成型技术：DLP激光成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似，不过它是使用高分辨率的数字光处理器（DLP）投影仪来固化液态光聚合物，逐层的进行光固化，由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化，因此速度比同类型的SLA立体平版印刷技术速度更快。该技术成型精度高，在材料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件。
（5）UV紫外线成型技术：UV紫外线成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似类似，不同的是它利用UV紫外线照射液态光敏树脂，一层一层由下而上堆栈成型，成型的过程中没有噪音产生，在同类技术中成型的精度最高，通常应用于精度要求高的珠宝和手机外壳等行业。
3 3D打印的应用
1.工业制造：
产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证；制作模具原型或直接打印模具，直接打印产品。3D 打印的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已问世。3D 打印的家用器具模型，也被用于企业的宣传、营销活动中。
2.文化创意和数码娱乐：
形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。科幻类电影《阿凡达》运用3D 打印塑造了部分角色和道具；3D 打印的小提琴接近了手工艺的水平。3D照相馆也出现在我们的生活中。随着配套产品3D扫描仪的迅速发展，我们可以把我们身边的出现的实体，通过3D打印技术为我们所有。可以通过互联网资源，利用数据库，以及开源软件，自己就可以打印自己喜欢的物体。可以促进我们灵感的发挥。
3.航空航天、国防军工：
复杂形状、尺寸微细、特殊性能的零部件、机构的直接制造。
4.生物医疗：
3D打印技术在医疗器械领域应用，它可以直接生成器官结构，人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等。打印出立体模型，医生据此判断、实施复杂的手术。患者的心脏手术非常复杂，医生需要根据需要选择适合型号的医疗器械。在术前，打印出患者的心脏模型，医生可以对患者的心脏结构有了更精确的判断，研究、选择好要放置的PDA封堵器，再加上娴熟的技术能大大提升治疗成功率，使很多原本不可能的手g成为可能。新兴的生物三维打印机也面临着诸多挑战，其中之一是其打印出的物体如何与身体其他器官尤其是大的组织更好地结合，因为任何打印出来的器官或身体组织都需要同身体的血管相连，而这可能非常难实现。一旦克服了这个技术障碍，在未来几十年内，生物打印技术将成为一项标准技术。
5.消费品：
珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意DIY 作品的设计和制造。
6.建筑工程：
建筑模型风动试验和效果展示，建筑工程和施工（AEC）模拟。2015年7月17日，一栋3D打印出来的两层精装别墅亮相西安，引起众人惊叹。据介绍，这栋别墅只花3小时就建成了，只需一台起重机将独立的客厅、卧室、厨房、卫生间等模块吊起来拼接安装，不到3个小时，这栋两层精装别墅就落成了。
7.科学研究：
美国德雷塞尔大学的研究人员通过对化石进行3D扫描，利用3D打印技术做出了适合研究的3D模型，不但保留了原化石所有的外在特征，同时还做了比例缩减，更适合研究。
9.文物保护：博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害，同时复制品也能将艺术或文物的影响更多更远的人。
10.食品行业：研究人员已经开始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来，很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然，到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。
11.个性化定制：基于网络的数据下载、电子商务的个性化打印定制服务。
制约发展的因素
技术因素
现在三维打印技术的精度约为0.1毫米，而且打印机本身的售价偏高，对于打印一些高精度实体，存在较大误差，由于技术原理等因素使得3D打印出的实体硬度有待于进一步考究。
耗材
限制3D打印技术发展技术的一个关键要素就是材料，材料的昂贵使得打印出来的东西没有较高的性价比，以及材料的粘度是否达到要求，都限制着3D打印技术的普及和推动。
安全与道德因素
3D打印机可制作枪支，安全问题引发争议，从网上免费下载示意图，然后在3D打印机上制作枪支，所有一切都只通过点击按钮完成。点击打印，然后走开，几小时后你就拥有一支枪了。这样制作枪支不需要接受背景调查，没有年龄限制，枪支身上也不需要刻上序列号或需要跟踪枪支去处的销售收据。所以3D打印技术带来的安全问题也是存在争议的，未来如何发展，还需进一步明确。
到目前还没有相关的法律法规对3D打印机做相关的要求，比如3D打印一定会成为趋势，不过以后会不会出现与克隆方面的道德问题，让人忧心。
3D打印需要更多的法律方面的规定，不然就有可能在非法领域进行应用。这点，新加坡做的很好，已经出台了政策。
没有实现统一标准化
最近，“三维（3D）打印”一词持续升温，不断涌向各大IT门户网站，欧美国家更有专家认为这项技术代表着制造业发展的新趋势。美国《时代》周刊已将3D打印产业列为“美国十大增长最快的工业”，英国《经济学人》杂志则认为，3D打印产业将与其他数字化生产模式一起推动实现新的工业革命。从实际应用上来说，用3D打印技术进行机械制造已经成为激动人心的现实。实际上，16名比利时工程师近日就利用3D打印机制造了一辆全尺寸赛车，并完成测试。
新型技术 幻象成真
美国科幻作家罗伯特·希克利曾经描写过关于“万能制造机”的场景。这是一台奇特的大机器，机身上杂乱地安装着刻度盘、小灯和各种指示表。故事的主角之一阿诺尔德站在机器前，按下按钮，对它响亮而清楚地说：“我要硬铝螺帽，直径为4英寸。”接到指令，机器发出低沉的轰鸣声，灯光闪烁，闸板缓缓打开，眼前赫然出现了一颗闪光发亮已经制好的螺帽。
也许罗伯特没有想到如今一台3D打印机已经将他书中的幻境变为现实，那么什么是3D打印机呢？我们日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机的工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、一个玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。
前景广阔 问题犹存
在3D打印技术可以打印器官、汽车、飞机的今天，它还在创造无限的可能。著名的《经济学人》杂志最近描述了3D打印技术的前景是一种新型的生产方式，能够促成新的工业革命。3D打印技术将来会促进传统的设计和制造模式，只是如今还没有大范围地推广和应用。随着3D打印技术的成熟和社会的发展，制造业的跨越式发展指日可待。
首先，3D打印技术可以加工传统方法难以制造的零件。过去传统的制造方法就是一个毛坯，把不需要的地方切除掉，是多维加工的，或者采用磨具，把金属和塑料熔化灌进去得到这样的零件，这样对复杂的零部件来说，加工起来非常困难。立体打印技术对于复杂零部件而言具有极大的优势，立体打印技术可以打印非常复杂的东西。其次，实现了首件的净型成形，这样后期辅助加工量大大减小，避免了委外加工的数据泄密和时间跨度，尤其适合一些高保密性的行业，如军工、核电领域。再次，由于制造准备和数据转换的时间大幅减少，使得单件试制、小批量出产的周期和成本降低，特别适合新产品的开发和单件小批量零件的出产。
这些速度快、高易用性等优势使得3D打印成为一种潮流，并且在很多领域得到了应用。如今3D打印机已经在建筑设计、医疗辅助、工业模型、复杂结构、零配件、动漫模型等领域都已经有了一定程度的应用。尤其在飞机、核电和火电等使用重型机械、高端精密机械的行业中，3D打印技术“打印”的产品是自然无缝连接的，结构之间的稳固性和连接强度要远远高于传统方法。
成就显赫 仍待发展
美国的3D打印技术起步较早，目前这项技术在美国已经实现了产业化，目前全球的两家3D打印机制造巨头，分别是Stratasys和3D Systems，均已在美国纳斯达克上市。近日，美国国家增材制造创新学会开始投入了7000万美元，希望能把3D打印技术推广到过去未曾涉足的新领域中。其他国家也加紧了研究3D打印技术的步伐，并取得了巨大的成果。
美国在科研方面仍居于领先地位，但我国的西安交大、清华大学等也有着顶尖的实力，只是在商业化层面不如美国公司做得那么强。
【关键词】3D打印；艺术性；科学美
美国科学院钱德勒院士有句名言：有两类真理，照亮道路的真理和温暖人心的真理。科学与艺术相结合所得到的真理总能达到这样的效果，它不仅能够指明人类科技创新的新道路，还能震撼人心，使创造者的灵感源源不断。真正美的创造必定是科学与艺术的相互交融，两者彼此相依。
人类的发现、创造、进步中蕴涵着诸多科学与艺术的美妙融合。1953年，生物学家沃森和克里克创建DNA双螺旋结构理论，双螺旋模型就像一串优美的音符，它对称、互补，如此和谐，如此美丽，宛如跳动的精灵，这一理论成果很快就被其他科学家所理解和接受。当下的苹果品牌产品也充分显示出了科学与艺术的相容之美：科技高却不复杂，简约又时尚。
随着历史的推进，制造业发生了巨大的变化。如今，制造技术大致可分为三类：等材制造、减材制造、增材制造。[1]其中，增材制造是利用材料累加原理的一种新型技术。
1 3D打印技术的创新
3D打印（Three Dimensions Printing）技术是一种增材制造技术，美国材料与实验协会F42国际委员会将其定义为：一种采用喷嘴、打印头或其他打印技术，通过沉积材料来制造物体的技术。[2]
3D打印技术在艺术设计、医疗、建筑、航天等诸多领域已得到广泛应用。目前，拥有3D打印机设备最多的国家是美国，约占全球总数的41.06%；其次是日本约10.19%，德国约9.19%；而中国约占6.49%，排在第四位，与美国相比差距悬殊，发展空间巨大。[3]
三维打印技术与二维打印技术的主要区别在于：二维打印是基于计算机文件为x、y轴设计的图形，打印出来的是二维图案，如照片和文稿；三维打印是基于计算机的设计文件用x、y和z坐标捕捉物理对象的形状，3D打印机沿z轴方向在xy平面上沉积材料，通过层层累积，多次印刷，最终形成三维模型。
2 3D打印技术的优势
3D打印技术具有很多优势：
（1）制作周期短，使产品的开发速度大大加快。3D打印技术除去了模具制作的过程，可以迅速完成模型的打印。
（2）制作复杂、多样化的产品而不增加成本，减少废弃材料。目前的3D打印机可以制作多样化、难度高的模型，形状基本不受限制，其成本也不会随其复杂度而上升，且减少设备数量和机床生产，有利于降低能源和材料的消耗。
（3）零技能制造，能更精确地复制实体。传统的制造需要掌握熟练的技能，而3D打印机只需要从设计文件里获得指示便可以进行打印。现存物品可以通过CT扫描后被3D打印机精确地打印出来，这不仅开辟了新的商业模式，还能在远程环境或者极端情况下为人们提供新的生产方式，例如CT扫描和3D打印古楔形文字方块副本后，复制品可以敲碎来研究，而不必担心古文物遭到破坏。[5]
（4）满足个性化定制。3D打印机可以根据客户的实际需要制作个性化的产品，如特制跑鞋、服饰，与病人健康肢体大小、比例一样的假肢，独特形状和口味的巧克力。
3D打印技术之所以深受关注，除了上述优势之外，利普森[6]教授提出以下两个基本因素：一方面，因为3D打印可使用工程原料，使制造出来的产品不仅仅是原型，还可成为最终用途的产品；另一方面，3D打印技术实现了将只在工厂车间内部才有的打印技术转移到桌面，可打印出满足更多消费者需求的物品。
3 3D打印-科技与艺术的融合
李政道院士认为科学与艺术都依赖于人类社会实践，人类创造力火花的闪现是科学与艺术结合的结果，科学与艺术的共同灵魂是创新，把科学与艺术相融合体现了人类主体追求真、善、美的真谛。[7]
3D打印品富有科学美，可以说3D打印出来的精美作品都是科技与艺术的结合。北京工业设计促进中心利用三维扫描和3D打印技术制作出了富有艺术性的兽首灯，灯里面藏有漏沙设计，兽首头像里的光芒随漏沙下流慢慢展露出来，这样构思精巧、质量上乘的作品深受人们的喜爱。陶瓷是中华文化艺术与工艺相结合的产物，现在通过3D打印技术也可以制作出各种各样造型独特、纹理丰富、色彩准确的精美陶瓷艺术品。在法国巴黎举办的一场别开生面的3D打印时装秀上，模特身上穿戴着各种时尚、别致、新颖的3D打印产品，可谓时尚与科技的精彩碰撞。[8]3D打印技术的创作者不一定要在工厂进行设计与制造，有了合适的数字模型文件，随时随地可以方便地制作各种物品，甚至做出连自然界都难以看到的形状，而传统工艺很难做到这一点。这种技术与艺术的结合使得生活更丰富多彩，并促使我们发挥想象力不断创新，制作更多物品来满足多样化的需求。
鲍健强教授在其《科学思维与科学方法》一书中提及关于科学美学的四点基本特征[9]，笔者认为其中的三点可以很好地概括3D打印技术的科学美学：
（1）科学美学的表现形式是秩序与和谐：秩序揭示事物的内在规律，科学美的表现方式是和谐。3D打印产品遵循着事物各自的规律与和谐统一。例如用3D打印制作房屋的模型，需充分考虑房屋的整体结构和内部布局，不仅要遵循建筑构造的规律，还要考虑到色彩、形状的搭配以达到和谐美。
（2）科学美学是逻辑理性与美感直觉的统一。3D打印的设计需要逻辑，运用设计软件可以将我们纷繁复杂的物质世界整理为精确、清晰的“语言”。而人们在设计物品的时候，美感直觉的发挥会使设计更富有创造力和想象力。例如设计戒指，逻辑、直觉、审美与科技的协同运用会创作出一枚独一无二的戒指。
（3）真善美是科学美学的最高境界。3D打印能帮助人们对生物的器官、肢体、血管等有更深入的了解，把握其中的规律、构造和功能，并使病人得到更好的救治。3D打印的牙齿已广泛应用于牙科治疗，3D打印的下颌骨可以帮助治疗先天性下颌骨萎缩，3D打印的假肢更真实、美观、舒适。
萨顿曾经提出过一个生动的比喻，他用金字塔的三个面分别形象地对应为“真”、“善”、“美”的科学、宗教与艺术，认为当人们站在塔的不同侧面的底部时，他们之间相距很远，但当他们爬到塔的高处时，他们之间的距离就近多了。[10]根据这个比喻，不难推想出随着人类思想高度不断上升，真、善、美也会越来越接近，并且在最高点达到统一。
4 结语
3D打印的发展热潮也吸引了一大批热爱创作的创客。创客们热衷于使用3D打印机制作设计出来的任何东西，使他们头脑中的形象变成现实。3D打印技术是科技与艺术的融合，它的发展能够激发人们新一轮的创作热潮，提高设计者的创新能力。关注3D打印，学习这种新兴工具和技能，进而制作出更多美的作品，为创作不断注入新鲜血液，在这个日新月异的信息时代，不断促进科学创新与艺术的结合。
【参考文献】
[1]马珉，王玲.3D打印能否改变制造业――访中国工程院院士卢秉恒[J].高技术与产业化，2013（4）：38-43.
[2]卢秉恒，李涤尘.增材制造（3D）打印技术发展[J].机械制造与自动化，2013（4）：1-4.
[3]Wohlers T T. Wohlers Report 2013： Additive Manufacturing and 3D Printing State of the Industry： Annual Worldwide Progress Report[M].2013.
[4]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.
[5]Hod Lipson ，Melba Kurman.赛迪研究院专家组译.3D打印从想象到现实[M].北京：中信出版社，2013：22-27.
[6]Mertz L. New world of 3-D Printing Offers “Completely New Ways of Thinking”： Q&A with Author， engineer， and 3-D Printing Expert Hod Lipson [J].Pulse， IEEE， 2013，4（6）：12-14.
[7]方正怡，方鸿辉.科学与艺术的会合――李政道的艺术情[J].自然杂志，2006，28（6）：366-369.
[8]李美多.巴黎3D打印时装秀 时尚与科技碰撞[OL].http：///tp/hd2011/2013/11-16/265652.shtml，2013-11-16.
The Analysis of 3D Printing Technology in the Situation of Library Application
Ding Zhengqi， Zhao Xinpei
Abstract This paper discusses the application status of 3D printing technology in the library， analyzes its using limitations， such as 3D printing technology’s end use， cost， personnel， the protection of intellectual property rights， risk control， environmental protection， product quality， etc. It finally points out that whether 3D printing can innovate the traditional library service mode or not， long-term practice exploration is needed. And we can't jump to conclusions at present.
Keywords 3D printing technology. 3D modeling. Library. Limitations.
0 前言
如果你足够关注科技新闻的话，你会发现近两年来有许多关于3D打印产品的新闻出现在各种媒体，比如美国人打印出一把手枪、英国人自制3D子弹、中国人3D打印实用建筑等等，使得3D打印逐渐被普通大众所了解。甚至连美国总统奥巴马都在2013年的国情咨文中，直接提到了3D打印技术对美国制造业未来的重要性，进一步扩大了“3D打印”的影响，甚至被赋予了推动“第三次工业革命”的巨大意义[1]。3D打印技术在过去的几十年里，由于成本高，主要是大型科研机构和大型企业在开展3D打印的研究和应用业务，如今随着低成本3D打印机的市售，3D打印应用的范围越来越广，在图书馆中也得到了初步应用，但目前3D 打印技术还没有引起国内图书情报界的广泛关注，关于3D 打印技术在图书馆应用方面的研究文献也非常鲜见。
1 3D打印技术简介
3D打印诞生于上世纪80年代，在最近几年有了质的飞跃，打印各种产品的新闻层出不穷，逐渐被大众所熟悉。它是一种快速成型技术，以数字模型文件为基础，运用粉末状可粘合的各种材料，通过逐层打印的方式来构造物体。3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同材质的“打印材料”，通过电脑程序控制，把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的三维设计图纸变成了实物产品[2]。
2 3D打印技术在图书馆中的应用情况
2.1 国外应用情况
目前世界上有很多大学图书馆已经引进3D打印技术，如内华达里诺大学图书馆、达尔豪西大学图书馆、迈阿密大学图书馆和阿拉巴马大学图书馆等等。但3D打印技术起源于美国，世界上使用3D打印技术的图书馆也以美国为最多，因此以美国为例比较具有代表性。目前全美共有51所图书馆使用了3D打印机，地域分布上主要集中在美国的东部，尤其是东北部使用3D 打印机的图书馆分布密度最大[3]。这其中3D打印在阿拉巴马大学图书馆的应用是个比较典型的实践案例，阿拉巴马大学图书馆建立了3D打印工作室，并面向全校师生提供3D打印的特色服务。这个3D打印工作室实行开放式的管理模式，制定了标准作业程序（SOP）手册，作为图书馆工作人员和读者的培训指南，并针对用户设置了培训计划，在完成这一系列程序的过程中，图书馆根据用户参与度和软件掌握度加以评估，通过评估的用户才被允许通过网上时间预订系统预约打印时间。据阿拉巴马大学图书馆统计，约25%经过培训的用户都成功地打印了自己的3D物品[4]。另外多伦多公共图书馆使用3D打印技术的经验也值得关注，其3D打印工作室也实行开放式的管理模式，并为读者提供一个30分钟的免费证书课程，向读者介绍使用3D打印机的工作流程、操作规范以及安全守则，读者则必须先完成培训课程并取得资格后才能使用3D打印机。在危险控制方面还特别规定读者不能利用3D打印机打印违禁品，因此在打印前须先把三维文件交给指定馆员核查，通过危险控制核查后才能打印[5]。
2.2 国内应用情况
国内图书馆应用3D 打印机的时间相对晚了一些，2013年5月上海图书馆在国内图书馆界率先引入3D打印机并对读者开放，其后苏州图书馆少儿馆、上海交通大学图书馆、复旦大学图书馆、武汉大学新图书馆和郑州大学西亚斯国际学院新建图书馆也先后引进了3D打印机。目前国内只有这6所图书馆使用3D 打印机，从地域分布上看，多在经济发达地区。根据检索资料显示，6所图书馆的3D 打印机用于学习科研、科普展示和提供打印服务，并在应用中进行探索。上海图书馆3D打印服务面向大众，不收取读者的使用费，但读者需支付材料费并自带三维设计文件。复旦大学图书馆通过三维建模大赛活动来扩大影响，逐步推出3D打印培训和3D打印服务体验来普及3D打印知识。武汉大学图书馆建立了基于原创优先的3D打印预约制度，不足一个月师生预约数就已过百。上海交通大学图书馆开设了3D打印科普讲座，并在网上开展了上海交通大学图书馆3D打印服务需求调查问卷，在此基础上举办了3D打印设计大赛，此外还成立了图书馆3D打印兴趣小组。虽然国内图书馆应用3D打印技术的时间不长，在使用培训、制度管理和风险防范上与美国相比还有所差距，但积极通过各种活动来普及前沿科技知识，吸引读者对3D 打印技术的关注，并在这些过程中积极探索，积累经验。总体来说，由于采购经费、打印成本和技术人员等因素的限制，3D打印机在国内图书馆界应用还比较少见，但3D打印机在国内图书馆中逐渐推广开来，吸引广大读者的兴趣，无疑将有助于加速这一技术在国内的普及和发展。
2.3 整体情况分析
对比中美两国的应用情况，我们可以得到以下几个主要共同点：①由于3D打印机购置和使用成本较高以及专业技能要求，目前使用3D打印的图书馆多在经济发达的地区，在地域分布上差距较大。②3D打印机目前在图书馆使用的主要功能是为了科研、科普以及为读者提供3D打印服务，在深层次应用上没有非常成功的实践案例。③很少有图书馆对外提供三维设计服务，大多数图书馆的读者用户需自行设计三维建模对象。
可见3D打印在图书馆中的应用，在国内外都还处在探索阶段，还没有明确图书馆使用3D打印的最主要功用是什么。目前的功用仅包括提供3D打印服务、科普产品展示和科研教学，虽然延伸了图书馆的服务范围，但并未有更深层次的应用。试想若等到3D打印机广泛普及时，那时图书馆使用3D打印机还能用来做什么，这个问题值得深思。
3 目前3D打印技术在图书馆应用的局限性分析
3D打印在国内外图书馆投入使用已有一段时间，但毕竟还处在起步阶段，一定程度上延伸了图书馆的服务范围，在图书馆主要业务深层次应用上，目前还没有非常成功的案例可以借鉴和研究，但在这一过程中已有一些问题引起了人们的关注和思考，下面列举一些必须克服并值得深入探讨的问题。
3.1 图书馆应用3D 打印技术的最终用途
目前很多图书馆引进3D打印技术的积极性都很高，但不妨冷静下来思考，图书馆引进3D打印技术最终用来做什么？每一个行业引进一项科学技术都有一个最主要的目的，图书馆引进3D打印拓展了图书馆的传统服务范围，是图书馆的服务创新，但能否彻底革新图书馆的传统模式，目前在国内外图书馆界都还存在很大的疑问。从长久来看，如果图书馆3D打印对象一直是三维非书物品的话，那么未来图书馆利用3D打印的功能无异于街边的打印店，因为这些功能，未来在普通的3D打印店都能实现，也就不可能革新图书馆的服务模式。考虑到目前由于材料的限制、高昂的价格、打印的费时，大批量打印三维电子图书听起来似乎还是遥不可及的事情。相反，如果随着材料科学的进步，不久的将来可能会研发出适合图书打印的可回收循环使用的材料，打印成本大幅下降，三维建模技术进一步大众化（易于掌握使用，就像现在某些PS工具），再加上比纸质耐磨损的优点，3D打印出来的图书比纸质图书更有优势，因此打印三维电子图书也极有可能会成为未来图书馆3D打印的主流业务，那时图书馆有可能只是少量采购特定的纸质图书，其余则大量采购出版社建模好的三维电子图书自行打印，这就存在革新图书馆服务模式的可能性。在这里不是探讨数字化时代纸质图书是否消亡的问题，只是提出未来图书馆图书采购使用三维电子图书打印这一可能性，当然如若不久的将来能实现这一可能，必将对纸质图书带来新一轮冲击。
3.2 3D打印的成本问题
目前使用3D打印技术的图书馆对外都是采取免费使用，只收取材料成本费的服务模式，如果加上3D打印机的机械损耗和人工成本的话，使用成本就相当高了。高昂的使用价格也使得很多人对图书馆大规模使用3D打印的前景并不看好，但笔者对此有不同看法。就目前来说，3D打印确实存在原材料少、成本高、打印耗时长等问题，还不能广泛普及。要在图书馆大规模应用3D打印技术，适合打印图书的材料问题就是一大障碍，还需要很长的一段路要走。具体说来，首先3D打印机本身就价格不菲，再加上耗材研发难度大，3D打印耗材的成本很高，其次打印耗时长效率低，再者打印精度低，产品效果不能令人十分满意。但只要能不断降低3D打印机的价格并找到合适的耗材解决方案，3D打印技术在图书馆大规模应用也并不是遥不可期的事情。正如1977年Ken Olsen担任数字设备公司（这是一家当时世界排名第二的计算机供应商，仅次于IBM）总裁，当被问及为什么公司没有大举进入个人电脑市场时，他说：“没有任何原因促使用户在家里摆放一台计算机。”历史证明事实恰恰相反，而数字设备公司现今也已不复存在[6]。
3.3 专业技术人才紧缺的问题
对3D打印整个行业来说，专业技术人才急缺，与传统的办公软件相比，数字建模软件在技术方面对于普通人来说还有较高的门槛，并不是非常易用，不能很快上手，需要专业培训和进行大量实践。当前图书馆应用3D打印机还不能达到自动设计和打印的水平，读者打印也不可能个个都能自行设计建模对象，更多的可能还是需要相关馆员的协助，因此图书馆应用3D打印最重要的工作还是在于三维建模设计，这就需要大量的时间并要求馆员有三维建模专业技能，才能克服三维建模设计的技术难题。考虑到现实因素，这样的专业技能人才在图书馆内现在还是极其稀少的，对专业技能人才的培养成为迫切的任务，这也是当下图书馆是否尽快引进3D打印技术最重要的考量因素之一。
3.4 知识产权保护问题
历史证明很多科学技术的出现都是一把双刃剑，随着3D打印技术的快速发展，其可能引发的知识产权保护的风险也逐渐引起人们广泛的关注，3D打印技术在改变了资本和工作分配模式的同时，也挑战了现有知识产权保护的规则[7]。3D打印使制造业的成功不再取决于生产规模，而是取决于创意，但是模仿者也能快速地推出山寨产品。因为物品用数字文件来描述，就变得很容易复制和传播，所以盗版会变得更加容易，再者对3D创意设计盗版的界定本身也是一个难题，随着开源软件和非商业模式的进一步发展，三维打印技术在知识产权领域引起的纠纷估计会更加纷繁。因此急需制定关于3D打印的法规来保护知识产权，图书馆也应尽力在3D打印技术应用过程中普及相关的法律知识，提高读者对知识版权保护的法律意识。
3.5 效率低批量打印困难
现阶段3D打印主要是迎合个性化的需求，还不适合大规模批量生产制造，3D打印作为生产方式来广泛地取代传统生产模式，短时间内还有很大难度。目前3D技术的应用多局限于高度专门化的需求市场，现阶段大多数3D打印应用只是单件产品，其成本和实用性往往被忽视。具体到图书馆而言，若要在图书馆大批量地打印图书，由于每本书的页数都不在少数，考虑到目前3D打印机打印耗时长效率低下，大批量打印的困难程度可想而知，解决规模化应用这一难题，还需要依靠3D打印机和打印材料的进一步的发展。
3.6 危险控制、环保及产品质量引起关注
3D手枪和3D子弹的打印成功，引发了外界对3D打印安全控制的担忧。全球首支3D打印手枪的制作者科迪?威尔森（Cody Wilson）提供的3D打印手枪图纸在网上被下载超过10万次，以至于美国政府紧急发出禁令，要求科迪?威尔森关闭枪支的设计图纸下载。显然如何控制3D打印技术不被用来制造危险品和色情品，是图书馆应用3D打印技术后不可回避的问题。单就环保健康方面来说，3D打印过程产生的PM2.5颗粒对身体健康的影响，已经引起了人们的普遍担忧。就象目前广泛使用的打印机一样，3D打印机在打印过程中也会逸出有毒粉尘，对读者的身体健康造成威胁（如上海青浦利用3D打印的建筑，原材料玻璃纤维会影响呼吸系统），而这种PM2.5粉尘的逸出是3D 打印过程中无法解决的。此外，3D打印出来的产品精度低，质量也让人担忧，如3D打印的枪支在成功发射子弹之后却枪支破裂，3D打印的照片一摔就碎，可以想象稍微有点地面沉降，住在3D打印的建筑里面恐怕也会心惊胆战。因此图书馆在应用3D打印时，应对读者的身体健康进行保护并建立安全监督措施，对读者的打印文件予以检查和监督，确保3D打印不被用来制造违禁物品，在打印过程中应尽量减少读者在打印现场的时间。
3.7 是否收费及税务问题
现在图书馆的基本服务模式是从版权提供商处采购纸质和数字资源的使用权，然后免费提供给读者使用。未来随着3D打印在图书馆的广泛普及，图书馆服务模式必然会有所改变，扮演的角色也极有可能会转变，图书馆有机会从服务提供者变成图书等商品的实际生产者。在获得版权许可后，根据读者需求，图书馆就可以利用3D打印技术生产出来。而这一过程又牵涉到是否对读者收取相应的费用和税务问题，目前大多数图书馆提供的3D打印服务，都是只收取材料成本费，未收取其他的附加费用。过去税务局和海关对交易征税都是基于商品的价值[8]，但在3D打印广泛普及后，物品经过三维建模，通过3D打印机和耗材就可打印出所需的物品，出售和购买行为有很大可能会脱离国家税务的监管，即使收税，对3D打印产品的价值如何认定，这也迫切要求相关立法部门针对3D打印生产和销售展开相应的立法和监督工作。
关键词：3D打印技术;中职教育;障碍
一、什么是3D打印技术
3D打印技术是一种将物质通过它的物理数据从三维抽象物体快速、准确的塑造成物理形态的快速成型技术。目前3D打印技术的发展如日中天，在很多行业都有广泛应用。在医疗方面，3D打印技术主要运用于骨骼、牙齿、血管等的打印，因为这些打印出来的假体更加精密，与人体吻合程度更高。同时3D打印技术也应用于建筑行业，用来制造精密模型，而工业上则可以用来制作零件。3D打印之所以有如此高的精密度是因为它运用的是“每层叠加”的制造方式。
二、3D打印在中职教育中的应用
随着我国科学技术水平的提高，中职教育机构应该随着我国改革的大潮不断向社会输送创新型的具有专业知识的人才。3D打印技术不能不说是中职教育改革的一大进步。中职教育有它的特色，他就是为社会主义现代化经济建设培养有专业素质的技术型人才。3D打印可以用3D打印机打印出实物模型，所以在进行教学时就可以用3D打印技术打印出各种教学模型，这样就可以加深学生对知识的理解和印象，实物模型比平面教具更加生动、形象，也增添了学习的趣味性，增加了学生学习的乐趣。
3D打印技术不仅增加了学习的趣味性，更提高了中职学生的实践能力。实践是让中职学生连接知识和职业的桥梁，更是顺利走上工作岗位的阶梯。3D打印技术可以根据抽象物体的数据打印出结构复杂的几何体，这比传统的平面教学或者多媒体教学更加形象，又因为中职学生一般没有特别好的文化基础，所以3D打印技术能很好地帮助他们理解知识，认识实物的本质。
三、3D打印技术普及的障碍
纵使3D打印技术有这么多的好处和优点，但3D打印技术的普及依然存在很大的障碍。3D打印技术在目前来说还需要改进，设备也普遍比较昂贵，所以普遍应用不现实。而3D打印的材料比较苛刻，必须是能够形成多种形态，例如粉末化、液化的特殊材料。此外，3D打印技术打印速度的周期很长，例如金属制品约要一百个小时，这对现实的教学显然是不可能的。
综上所述，3D打印技术给我们的生活带来进步，给中职教育带来发展的新方向，同时它又有着不可忽视的弊端，所以专业人士要多加探讨，尽早克服这些缺点，使3D打印技术能够在中职教育得到普及。
关键词：3D打印技术；应用研究；产品设计
中图分类号：TP33 文献标识码：A
3D打印技术步骤较为复杂，不过实际操作却是相当的容易，以前的工业艺术品产生，通常是先设计出模板，之后接着设计手板，但是由于3D打印技术的逐渐发展，用不到开模，可以把制造时间减少，费用降低，对成本更好的控制。但是那些优秀的设计思想，不管他的工艺以及构造复杂与否，3D打印的设计都可以应用其中，用很少的时间去设计出来，因此产品的创新设计会有很大的提升，全面的改善3D技术的设计实力水平的事情。
一、3D打印技术的主要应用
现在，3D打印技术的设计逐渐在产品设计、建筑设计、机械制造、模具制作、医学方面、航天技术方面等方面都取得了较为普遍的运用。同时伴随着这个科技成果自身的逐渐提升，它的设计会逐渐运用到各个领域上的。3D打印技术对产品的现实运用基本上表现在以下这些领域上：
1 产品设计方面
设计新的商品，3D打印技术的设计的运用逐渐给工业商品的设计生产职员构建了一类全新的商品开发方法。3D打印技术的应用可以更加直接、精准、告诉地把设计想法逐渐转变成有着诸多功能的实物样品（模型），这样不但能够使开发的时间减少，同时还能够使开发费用逐渐减少，也让公司能够抢占主要机会在竞争激烈的市场环境中。
2 建筑设计领域
以前建筑样品的制作方法，现在没有办法使高水平设计内容的需要得到满足。现在许许多多的设计主体的大型场馆以及设施都运用了3D打印的技术，设计建筑初期的模型，准确形象的展示建筑效果以及有关的测量，3D打印技术的设计所不能相比的真实感以及散发出的优点是所有设计人员都认可的。在建造的行业，设计师们以及工程师逐渐的都在应用3D打印机来制作建造的外形，运用3D技术能够降低费用、保护环境、逼真的效果，同时还可以节约时间。对于设计人员的需要相当的符合，能够降低建筑所应用的材料以及设计所需的时间。
3 机械制造领域
因为3D打印技术本身的设计优势，使得3D技术在机械制作行业内，能够得到全面的运用，大部分的都用在制作小需求量、单间金属器件的制作。有些特殊复杂制件，由于只需单件生产，或少于50件的小批量，一般均可用3D打印技术直接进行成型，成本低，周期短。3D打印以“每层的叠加”为加工方式。高水准的商品的产生，一定对打印器械的稳定程度、准确性有有超高的需求。
4 模具制造领域
例如玩具制作等传统的模具制造领域，往往模具生产时间长，成本高。把以前的模具制作水平以及3D打印水平有机的联系在一起，能够大大的减少模具制作的开发时间，生产率已能够有效的提升，是改善制作薄弱问题以及模型的设计的有效合理的方法。3D打印水平在模具制作领域的运用能够分成间接制模以及直接制模两个类型，直接制作模型主要指运用3D打印水平直接堆积制作出模型，间接制造模型是先做出成型较高的器件，再复制器件就能够生产出要用的模型。
5 医学领域
在医学方面的运用几十年以来，人们对3D打印的水平在医学方面的运用有着较多的探究。把医学视频资料当作基本，把人体感官模具用3D打印技术来制作形成，它有着极大的价值对于医生的外科手术的进行。从2010年美国成功打印活体器官开始，似乎直接打印人体也并不是不可能，它更类似于克隆技术，他打印出来的活体器官不会与患者排斥。他还可以打印骨骼、牙齿等。我们能够预想在以后的3D打印机的发展经历中，一个展新的人体引进意义将会引进到医疗方面上，让更多的患者看到希望。
6 航天技术领域
在航空航天方面上，风洞实验是航天飞机不可缺少的主要条件。这个实验中所需的模型有着很高的精度要求、还有着非常复杂的外形，运用3D打印的科技，参照CAD模具，用3D打印机直接打印输出，可以保障模具的形状以及质量。
二、3D打印技术设计的未来
未来的3D打印我们可以做什么？可能我们居住的屋子不在需要人类的建设，直接用3D打印机进行打印输出，我们再也不会被食物的缺少而舒服着，想喝什么自己打印就可以了；生活用的日常用品不用出门购买，想要什么随手打印，我们就可以得到了，3D打印技术能够给我们提供许多的方便。
1 制定数字化制造规划，促进3D产业优先发展
建议把3D打印技术的设计定位在产品设计、建筑设计、机械制造、模具制作、医学方面、航天技术方面及创新设计的研究。在金融税务制度上，生产、投资、开发、运用3D打印技术被企业的发展所提倡，企业倡导运用3D技术。
2 构建行业协会、产业的有机结合，3D产业技术的逐渐运用
主动的指引3D打印技术的供应商、相关材料、工业产品的设计以及3D打印机探究的主体以及部门、3D打印技术通过供应商构建产业联合。拓展3D打印技术水平应用的市场平台的构建，其中包含3D打印数据保密、保护产权体系，产业也能够稳定发展。
3 加大科技扶持力度，提升3D打印技术水平
专门基金的建立，主要是拓展软件调控、材料技术水平、数字化的技术水平、打印设备等主要技术水平的研究。在探究过程中，要重视公正、公平的探究成绩评估系统的构建，倡导各研究机构的不一样的探究水平以及方法。提升支持3D打印技术的后备力量，尤其是对履行商品化的公司在社会宣传、市场销售上提供相应的国家政策制度。
结语
3D打印技术对产品设计者的应用相当广泛，伴随着3D打印水平的逐渐完善以及提高，逐渐多的方面会应用到以及普遍3D打印技术。假如3D打印技术的发展可以打印出皮肤、骨骼以及肌肉，在以后，一个准确的三维图都可以打印出人的相貌。
参考文献
关键词：3D打印；服装设计；设计创新
前言
二次工业革命的印刷技术将人类从重复的手工劳动中解放出来，且工业印刷有效避免了人工誊抄的错误，实现了信息传递的良好时效性及准确性。如今，实效性与准确性不仅在信息获取中至关重要，在社会生产中也是第一要务，被誉为可能成为第三次工业革命开端的3D打印技术则是将人类从工业生产时代带入智能生产时代的先锋。印刷技术是将油墨喷于纸张的2D打印技术，厚度可忽略不计，但如对其进行反复打印，厚度就会增加，如果每一层的图案都是不同的，以此就能形成三维模型[1]，3D技术便由此诞生。
一、3D打印的基本概况
3D打印是以数字化模型作为基础的一种快速成形技术，可对一些具有黏合性的材料通过2D打印的方式堆积出三维物体[2]，其较二维打印增加了空间维度。
（一）3D打印基本理念
3D打印运用到服装设计的整个过程使服装的构思与最终成型达成一致，其各环节通过数控完成且数据共享，且任何形状及结构都通过每一层逐层变化的截面与前一层自动连接制造三维形态[3]。目前3D打印技术类型主要分为挤压、线状、粒状、粉末层喷头、压层、光聚合六大类，其中挤压技术通过对有热塑性的塑料、可食用材料等进行逐层挤压打印；线状技术一般任何合金都可以为其所用；粒状技术则主要采用金属、陶瓷等粉末打印；粉末层喷头打即石膏3D打印，其打印材料仅限石膏；层压技术的打印材料包括纸、金属膜、塑料薄膜等；光聚合技术打印材料则为光硬化树脂，其通过对光的控制逐层硬化液态材料，使其粘贴成型[4]。通过3D打印技术实现的产品，需对其产品结构进行三维建模，再用分层技术将其模型切片,每片路径的数据经扫描后能精确控制各种类型的3D打印机的工作方式，但都以逐层打印后进行黏合的基本原理运作。目前世界上最先进的3D打印技术为CLIP（ContinuousLiquidInterfaceProduction）技术，即持续性液体界面生产技术。其技术采用高分子化学中光能让液体转化为固体，氧又抑制其过程的原理来控制完成3D打印的连续成型[5]。
（二）3D打印应用领域
3D打印改变了传统的制造方式，使人类生产方式发生了根本性的变革，其可打印任何复杂、微小、高精度的零件，在工业领域和航空航天领域最先得到重视，制作一些人工难以完成的部件。第二应用在医疗领域，医疗领域又分为医疗器械、器官、药物三个方面：3D打印的医疗器械能无误差地实现符合人体工学的设计，因其打印一次成型，避免了传统制造方法在制造过程中无法完成的角度和衔接误差；在医疗器官的打印上更能体现传统制造无法达到的优势，可针对人体肢体受伤情况进行3D扫描，再契合伤口打印出仿真程度极高的替代肢体；3D打印药物不仅能精确控制药物成分且时效性高。第三应用在汽车和建筑等大型制造领域中，3D打印的快速性和节省人力资源的特点能在大型建设中充分体现出来。第四是在服装领域，虽服装是较晚与3D打印合作的，但其发展速度较快，人们在追求个性化独一无二的同时要求服装的新颖性、便捷性、环保性等，其都能由3D打印服装实现。
（三）3D打印在服装设计中的应用现状
早在2010年，在服装领域首次尝试3D打印的荷兰时装设计师艾里斯•范•荷本为3D打印服装做出了杰出贡献（如图1左所示），其作品展示了3D打印的造型能力，可以清楚地看出这是传统工艺无法完成的程度，且精度极高，其实现了以前设计师只能想象而无法制作的立体感极强的服装。虽然其服装可以达到具有立体建筑感的立体主义设计效果，但产品质地较硬，基本实现不了穿脱，只能作为展示性产品在展示之前在模特儿身上组装，拆卸后则还原成零件状态。在2016年的时装周上，艾里斯•范•荷本的3D打印服装（如图1右所示）全以柔软质感出现，在贴合人体曲线的同时展现了3D打印的立体效果，其服装实现了观赏价值与实用价值的高度统一。3D打印服装在经过五年发展后，从无法穿脱的硬质服装到可服帖穿着的柔性服装，3D打印的机器、方式、材料都发生了变化。由此可见，国外的3D打印技术完全可以满足大众的服用需求。国内3D打印行业起步较晚，较领先的是龙尼科技打印的3D服装（如图2所示），其所用机器可打印硬质与软质两种材料[6]。由此可见，虽国内3D打印服装发展较晚，但发展速度较快，其有望发展成为世界领先技术。
（四）服装3D打印材料
目前为止，服装3D打印工艺以FDM、SLS、SLA三种为主，FDM打印方式是将塑胶材料进行加热融化后通过机器挤压到既定位置凝固成型；SLS是将粉末状材料加热后通过高效激光进行烧结打印，使物体成型；SLA使用紫外光对液态材料表面进行扫描，每一次扫描都会形成一层极薄的切片以此堆积物体[7]。每种工艺使用材料不同，各有利弊（如表1所示），一般用FDM方式打印的材料以PLA与ABS两种为主；采用SLS方式打印的材料以塑料粉末为主；采用SLA方式打印的材料以未来8000树脂为主；一般FilaFlex材料运用在CLIP技术中。3D打印服装容易受其技术与材料的限制，视觉效果与服用舒适度难以有效统一，但合理利用以上材料及打印工艺并结合传统布料便可使服装产品具有良好衣着感的同时达到立体建筑感。
二、3D打印在服装设计中的创新实践
3D服装生产流程第一步，需进行图纸绘制，对服装产品廓形、尺寸、弧度等数据进行设计。第二步，在三维软件中构建立体模型，需在模型设计过程中完成以下三个方面：考量服装产品支撑力、把握其最佳厚度、预估产品最终效果。产品支撑力是产品能否成型的关键；把握产品最佳厚度是要在服装达到最佳产品效果的同时达到可打印程度；预估产品效果能对三维图纸的设计起到指导作用。第三步，将服装产品进行打印，不同产品对其打印的机器与材料要求各不相同，为达到最佳打印效果，需产品、机器、材料三者统一。第四步，对服装产品进行后期处理，以弥补在打印过程中出现的不足，并建立三维图纸与实际产品的对照资料库，为后续建模设计提供可靠依据，同时为制造出最大限度贴合设计的产品打下基础。为实践上述3D打印服装并筛选最优方案及过程如下：
（一）确定器材
3D服装部件打印材料、机器分别为未来8000树脂、3D激光固化打印机。其材料呈液体，聚合固化条件为355nm波长的紫外光，打印精度可达100微米。其材料优点是成本较低、精度高、时效性好、装配性好、呈现产品表面光滑，且打印产品可通过丝印、电镀、喷漆等手段进行后期处理。其材料热变形温度为46℃、抗拉伸强度为47MPa、弯曲强度为67MPa、吸水率为0.4%。其机器（如图3左所示）为目前打印产品尺寸最大的高精度3D打印设备，一般由4台或以上的激光器同时扫描以完成复杂零件的高精度切割成形[8]。
（二）零件成形
3D打印服装部件成型过程为：第一步对其结构进行三维建模，本实践以悉尼歌剧院贝壳形屋顶为灵感结合中式四方连续纹样在3Dmax建模软件中对服装部件进行建模（如图4所示）。第二步用分层技术将其切片,每片路径的数据经扫描后能精确控制激光器和升降台的工作方式（如图3右所示）。当激光器紫外光达到固化条件时，通过计算机数控照射液态未来8000树脂表面，便能固化一层切片，然后升降台会下降到第二层的切片位置，以此依次固化形成每层切片并与上一层黏合，待产品全部打印完成时再从液体中整体拉出。第三步为后期整理，将产品用砂纸进行打磨，使其产品各立面更光滑且光泽度更高。
（三）制作服装
3D打印服装部件质地较硬（如图5左所示），需与传统面料结合设计出既能给大众带来未科技感又具备衣着舒适度的创新服装。服装选用的面料特性与花纹能与3D打印材质与纹样相协调：其为双层螺纹织物，既有弹性，能够完美贴合人体展现女性身姿曲线的同时，又有足够的韧性依托3D打印衣片而不使服装下坠变形。选用花纹清新洋溢，底色与镂空的3D打印衣片融合且立体造型能够透出底布，若隐若现，犹如万花丛中蝴蝶飞舞。完成作品（如图6所示）以基本连衣紧身裙型为基础，呼应3D打印部件的立体镂空设计，在服装腰部加入平面镂空，其由两组横向相反Y形裁片(如图5右所示)交错而成。镂空中国传统纹样的3D打印部件与传统面料完美融合的同时，突出立体造型，用科技的方式实现了传统纹样的创新表达。
三、3D打印服装的局限性与发展性
（一）局限性
首先，发展3D打印服装的主要限制在于成本，其高昂的成本让3D打印服装难以顺利进入市场，虽3D打印已经可以完成任何质感、任何大小的服装，但居高不下的价格和望尘莫及的技术是其进入大众生活的主要阻碍力量。其次，3D打印服装的设计师与建模师很难对一件产品达成共识，这要求完成3D打印服装的设计人员熟知CAD、3Dmax等相关三维软件操作。3D服装的设计对设计者有着软件专业技术上的要求，而现有设计师无法直接过渡到3D服装的设计，其实现的时间差是如今3D打印服装的又一局限。3D打印机器是可以实现家用的，用户可根据自己的设计完成产品，但一般用户无法实现自主建模，因此也无法实现满足大众使用的目的，导致推广困难。最后，3D打印服装不同于传统的服装制作，3D打印技术的3D扫描技术可复制任何复杂和高精度的产品并打印，同样可无误差地扫描服装并打印，这让服装设计版权容易受到侵害，社会将无视服装设计师的劳动价值。不仅如此，大众的财产和人身安全也极易受到威胁，比如ATM提款卡、钥匙、武器等都可以任意复制，给社会安全带来隐患，更重要的是产品专利和版权很难受到保护。
（二）发展性
首先，3D打印服装产品价格会越来越被大众接受。当社会基础硬件设施和软件条件发展到一定程度时，投资和生产3D服装的社会力量会增加，便可支撑3D服装产业商业链循环，成本自然随着基础费用的均摊者增加而降低。加之技术的成熟和新的材料的发现都是降低3D打印服装成本的有效手段。其次，3D虚拟试衣技术越来越人性化。一种虚拟试衣技术可实现3D打印服装的网络定制模式，并进行销售[9]。其由香港理工大学研发，这种虚拟机器人模型改变了服装行业的试衣面貌，其系统解决了传统试衣系统依赖固定尺寸模特、占用大量工作空间的问题。这种智能的机器人模型可通过计算机控制出任何数据参数的人体类型，人体测量和机电一体化的虚拟试衣模式节省了3D服装设计过程中的时间与人力消耗，降低了其建模的技术难度[10]。最后，3D服装产品版权将受到保护。先进的科技成果必然会引起一系列新的社会问题，针对这些问题，对3D打印机的使用进行限制十分必要：每台打印机会像房产一样，有产权人能够对这台机器负责，对其实行监管，不能用于危害社会产品的生产。对于没有购买使用权的3D服装产品，机器程序将无法进行识别、扫描及生产。
结论
关键字：3D打印技术；电子设备
1 引言
3D打印技术是基于增材制造法原理的一种高新技术，是快速成形技术的延续与发展，也是数字制造技术发展的典型产物。实现3D打印技术的关键是3D打印机和3D打印自由成形工艺。3D打印机用微喷射式喷头来配送和操控成形材料，按照预定的工件CAD模型，将材料一层层地逐步喷射于工作台上，最终堆积为3D工件。3D打印这项技术，集合了多个学科，包括CAD、分层制造、数控、材料等等，还有逆向工程、机械工程、激光的加入，所以才能够在非常迅速的时间内，将设计思维转变成实物元件或是成品，同时，3D技术成本并不高，这也是投入市场的最大优势。这种技术不受产品结构和形状的限制的，任何复杂的造型和结构，只要有CAD数据，都可以轻松完成，这样就给个性化、定制化提供了可能性；而且使用3D打印技术，是不需要开模具的，实现了无模化制造，可使新产品研制的成本下降为传统方式的1/3-1/5，周期缩短为1/5-1/10。再加上3D打印设备大部分可以实现无人值守、24小时不间断加工，也就为厂商节约了人工成本，提高了生产效率。由此可见研究3D打印技术具有重要的现实意义。
2 3D打印技术概述
2.1 发展历程
3D打印技术起源于20世纪80年代，经过30多年的演变和发展，如今已然成为产品产业化发展中的重要应用技术。3D打印技术作为一种近些年发展起来的新兴技术，正在以迅猛的发展速度占领产业链中的主导地位。这种技术是通过应用物理层逐层的叠加材料从而形成三维模型的实体展现技术，这种技术应用了数字建模技术、机电控制技术、计算机科学技术、材料科学与化学技术等多方面前沿科学技术知识，有极高的技术含量。在当今技术高速运转的今天，企业的建设与发展必然脱离不开先进技术的应用，企业产品的生产周期的缩短是提高产业生产率的重要条件，企业之间的竞争不仅仅是产品质量以及制造成本上的竞争，更主要的竞争是产品生产效率上的竞争角逐，通过应用3D打印技术将产品设计构造模型展现出来，以便加快产品设计的完成从而加快产品的生产制造，以此来缩短产品生产周期从而增强企业的综合竞争实力。3D打印技术具有易用性高、工艺周期短且精度高、费用陈本低等优点因而备受欢迎。前文提到了其技术基础是数字模型，实践过程中将产品原生形态，如金属粉末、塑料材质，这类具有粘合性的原材料可以进行分层的打印制造，从而叠加成产品模型形状，3D打印技术实质上就是产品在短时期内被制造出来的现代方式。其技术组成有熔融沉积成型技术、快速成型技术，还有选择性激光烧结技术以及光敏固化成型技术。
2.2 3D打印的特点
与普通的打印方式不同的是，3D技术并不使用过多的工具，既不需要刀具、夹具，制造过程也相对简单，即便是要制造的元件非常精密和复杂，也可以以三维设计为基础，利用电子设备，快速而准确地复制出成品。这也是“自由制造”宣传标语的来源。原来需要长期、专业的制造业，如今被分层技术所替代，极大地提高了生产效率。另一个特点就是，3D打印的目标并非大型实物，而是较为精密的小体积产品，所以很多新兴产业愿意使用这种低成本、高效率的技术，短短20年，该打印技术就取得了长足的进步。3D打印技术原理与不同的材料和工艺结合形成了许多增材制造设备。其发展和推广得到了市场的迅速认可，很快就覆盖了国计民生的各行各业，逐渐形成了以工艺创新、装备研发、原材料、元器件、应用推广等相融合的3D打印产业。
3 电子设备行业中对3D打印技术的运用
在电子设备行业中，产品的结构设计过程中常常会应用到3D打印技术，通过3D打印技术将产品的结构快速生产出来，以便进行后期的各种测试验证。产品的快速生成能够减少产品的生产周期，从而加快产品的生产效率。
3.1 电子设备中的应用
众所周知电子设备行业中的电子设备系统设计极为复杂，因此需要各种仿真技术和前期的样机测试来提高产品的设计效率、降低产品研发后期的质量性能风险。3D打印最常见和最简便的应用是加工产品样机。虽然目前还不能使用3D打印机来打印整个产品（实际上，使用3D打印技术直接打印整个电子设备的可能性几近于零，因为电子设备构造复杂，从外壳到到内部的电路板及其各种电子芯片，层层关卡，困难重重），但电子设备上越来越多的结构类零部件将能够实现3D打印，例如，各种各样的塑胶外壳，金属外壳，以及各种安装附件等等。
3.2 在设备生产中的应用
在社会经济高速发展的今天，电子设备行业的市场竞争极为残酷，各家厂商为了在市场上立足，_直都在争取能够相对较快的推出新品，以求领先对手一步。但是在投放市场之前，电子设备的各种测试和验证工作受各方面因素的影响，并不能无限压缩，所需的时间是接近刚性的。为了快速开发，前期样机的生产时间如果能够大幅压缩无疑是非常有利的。所以，3D打印技术在这个阶段得到了充分的应用。各种塑胶和金属零件如果使用传统工艺，需要开模生产，而在开发初期的样机阶段就投入大量资金用于模具开发是十分不利的，因为产品的散热、EMC等方面都可能会影响最终的零件形态。而3D打印这种快速成型的生产技术正好可以满足样机的生产需求，以最快的速度加工出产品样机中的一些关键结构类零件，从而可以组装出完整的样机。除进行前期的外观效果验证、评审之外，还可以在此基础上进行散热、EMC、可装配性、可使用性以及其他相关的各种可靠性实验测试。帮助设计人员尽早发现各种设计问题，及时进行修正或者补救。从而可以最大可能的避免有问题的产品被生产出来，并流向市场，在提高产品的可靠性和易用性等方面有重大意义。
4 提高3D打印技术在电子设备行业应用的建议
4.1 加强精密控制技术的研究
3D打印或电子设备需要高度精密的仪器和技术，而要实现这一目标，则要在增材制造方面，具有极强的控制能力，这种制造不同于切削制造，而是需要系统性的材料积累，但是成品的元件尺寸，要进行符合标准精度的生产，一般采用激光束、电子束，进行材料本体上的逐点制造，控制能力直接影响制造精度。目前，激光光斑尺寸多为0.1～0.2毫米，限制了该工艺所能达到的成形精度，而新工艺就会受到影响无法进一步升级。
4.2 加强多材料功能零件制造技术的研究
通过设计多材料复合结构零件微结构与材料的三维分布，可获得奇特的物理、化学和力学性能，如导电、传热、导磁、耐腐蚀、耐磨等物理化学特性，高强度、高韧性性能等。可用于电子信息、电子通讯等领域，如可控制电磁波传播的光子晶体与超材料结构，可制备特殊功能的三维电路板结构，可实现装备实时监测的嵌入式传感结构，等等。传统3D打印工艺很难实现这种多材料复合结构器件的制造。从原理上讲，增材制造技术采用逐层累加的方式，可实现多材料复合零件微/宏观结构的一体化制造，需要对增材制造技术进行工艺创新，克服传统工艺中不同材料热学性能的不兼容性，才能够实现这种多材料复合功能零件的结构、材料、功能的一体化制造。
5 3D打印技术在电子设备行业的发展趋势
从产品制造的效率与质量角度上来看，3D打印技术与传统的制造技术形成互补，相较于传统生产方式，3D打印技术的确是生产制造上的重大变革。从电子设备行业发展的角度来看，整个3D打印产业链都存在着巨大的潜在发展空间。同时将3D打印加入到通讯企业日常生产中，这也是促进这类企业产品更新换代的根本动力，3D打印技术及其产业发展的趋势可归纳为如下两个方向。（1）多功能性零件方向。现有的激光束、电子束可以将金属材质的粉末直接融化，而在形成产品过程中，则将金属材质进行分层次的堆积和制造，复杂的结构不再是生产的难题，高标准的锻件性能指标，也可以通过低成本的技术，进行快速、精准地制造。功能零件的3D打印制造技术可与传统制造手段相结合形成新型的产业链条模式。（2）多重结构一体化方向。现代制造业涉及到了产品设计、结构分析、制造加工等等环节，高精度的3D打印技术可以同时完成这些步骤，实现了实物结构的宏观到微观分解。采用3D打印技术还可以破除设计过程与制造工艺之间的壁垒，使得制造工艺成为一种便捷可用的实现手段，为创新设计提供了支持，这种设计导向的工艺过程，将导致产品及产业形态发生巨大的变革。
关键词：3D打印技术；机械制造；打印速度；作用
作者：杜胤民（吉林省实验中学，吉林长春130000）
所谓的3D打印技术，其实和我们传统的打印技术有些相似，但是其最大的优势与特点在于它的打印原理是以3D层面的成型技术为基础，也被称作快速成型技术。它可以把3D工业设计的图纸直接转变成产品，不仅准确度高而且效率也非常快，因此尤为适用于机械制造中的试样以及样品的研发过程。然后，该技术作为我们新型技术，在当前使用中仍然存在着一些未破解的难题，需要我们进一步对其完善。
一、转变了传统的设计理念
在原先的产品机械制造中，不仅对企业的内容结构具有很高的标准，同时制造也需要企业众多的人力以及雄厚的资金支持，才能制造出产品，而且传统的制造工艺制造出来的产品不仅无法质量保障，并且生产效率低，导致的企业成本增加，企业利润降低。随着3D打印技术在机械产品制造领域中应用，不仅弥补了传统产品制造过程中存在的弊端，而且还大大降低了财力、物力以及人力方面的投入。与此同时使产品制造的周期缩短，在保证质量的同时大大促进了产品制造效率的提升，为企业带来了更多的效益。此外，在机械制造领域中许多的零部件生产过程中对质量的要求很高，在制造完成后需要经过多层次的检验。不仅如此，有些零件形状以及种类复杂多样，生产不能量化，而且生产的效率极低，而3D技术的应用，则可以简化生产过程，保质保量地完成生产工作。例如，一些航空类的零部件，不仅稳定性的要求极高、形状各异，而且各零部件生产的要求也各不相同，如果采用传统的制造工艺，不仅效率低且难度极大。但是3D打印技术只需要三个零件就可以完成制造工作，零件的质量也可以有效的保证。由此，我们可以深深的感受到3D技术在机械制造中的巨大作用，以及对促进我国制造生产领域的发展也具有无可替代的作用。
二、3D打印对机械自动化的影响
科技技术在当今时代的飞速发展，随之而生的3D打印技术也得到了迅速发展。在机械制造和自动化等行业当中3d打印技术早就被使用的相当的普遍了。3D打印技术的出现可以说是颠覆了传统的机械制造，给行业带来了巨大革命。在传统机械自动化领域，零件和部件的加工和制造取决于加工、模具制造和焊接等环节，这些方法通常适用于大量产品的生产。同时也会消耗大量的材料所以成本较高。3D打印技术在机械自动化领域的应用可以改变传统的机械制造方法。3D打印技术是一种增材制造技术，也就是说其可以很好地节约原材料，在加工过程中完美的避免产生废料是非常好的。也就是说，材料的浪费大大减少，产品的制造精度却可以很好地提高。此外，3D打印技术可以避免在个别件和小批量生产中使用时工具设计的高周期长度和高成本的问题。3D打印技术更快、更便宜、更准确。3D打印技术在机械自动化领域的应用彻底改变了整个领域并将其带入到新的时代。
三、降低生产成本，提升经济效益
中国机械制造业的竞争是十分激烈的。各大企业都在想方设法的使得生产生本降低，并且想办法能够使得生产力提高，以期自身能够立于不败之地。事实上，制造业的产品设计成本仍然相对昂贵，特别是对于技术含量高的产品，设计成本也很高。而3D打印技术可以使产品在各种因素下快速高效地集成并且成产，从而降低设计成本。3D的模型打印功能实现了生产前阶段制造项目的审查和测试。这时候如果发现产品不能满足需求需要修改的话，可以在第一时间进行改进和重新打印。而传统制造方法则无法实现这样强大的优势。以往的工作当中没有这么高端的3d打印技术作为强有力的技术支撑，所以当产品出现问题以后很难及时修改，甚至等到产品完工之后有些问题才暴露出来，因此传统法相较于3d打印技术而言会造成更大的损失。由此可以看出，3D打印技术的应用可以有效降低设计成本，避免因制造误差造成的损失，有效的预防无用功的现状。
医生建议使用三维快速成型技术来帮助整形外科手术模拟演练如何分离这两个小姑娘的头颅、变更血管供应以及计划皮肤移植手术以覆盖被分离的头颅。基于波士顿生物医学的建模有限公司（BMI）――一家RP技术生产医学应用的公司，使用3台CT扫描仪在不同的角度进行扫描（因为不可能安排这对双胞胎进行同样的扫描），记录并组合了这对双胞胎头颅的所有扫描件，然后再将两个头颅组装成一个3D模型。
“我们认为3D打印在制作这些高精确度，且要求高细节展现的模型上是最佳的选择，”InterPRO的共同所有者Kevin Dyer说，“3D打印构建了精密的特征，使我们比打印前更容易清晰地了解模型，其良好的细节展现是取得成功的关键所在，因为外科医生需要观察模型的内部以便计划变更血管的线路。”
这仅仅是3D打印技术中的一个小小应用，却帮助我们解决了大问题，这也是为什么近年来3D打印技术不断见诸报端的原因――其颠覆性地改善了我们的生活。
3D打印技术一路走来
3D打印技术即三维打印技术，其核心制造思想最早起源于19世纪末的美国，至今已有数十年的应用历史。20世纪80年代已有3D打印雏形，学名为“快速成型”，其原理是：把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来――打印出的产品，可以即时使用。
在20世纪80年代中期，SLS被美国德州大学奥斯汀分校的Carl Deckard博士开发出来并获得专利，项目由DARPA赞助。1979年，类似过程由R.F. Housholder得到专利，但没有被商业化。1995年，麻省理工创造了“三维打印”一词，当时的毕业生JimBredt和TimAnderson修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。
说到3D打印，就不得不提到3D打印机。3D打印应用的是添加剂制造技术，其三维对象是通过连续的物理层创建出来的。3D打印功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统的去除材料加工技术完全不同。称之为“打印机”是参照了其技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。随着这项技术的不断进步，我们已经能够生产出与原型的外观、感觉和功能极为接近的3D模型。简单地说，3D打印是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“切”成无数叠加的片，3D打印就是一片一片的打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。
3D技术发展初期，3D打印机数量很少，大多在“科学怪人”和电子产品爱好者手中。他们主要被用来打印像珠宝、玩具、工具以及厨房用品之类的东西。甚至有汽车专家打印出了汽车零部件，然后根据塑料模型去订制真正市面上买不到的零部件。虽然人们可以在一些电子产品商店购买到这类打印机，工厂也进行直接销售。不过物以稀为贵，一套3D打印机的价格从一般的750美元到上等质量的27000美元不等。
随着2003年3D打印机的销售量逐渐扩大后，价格也开始有所下降。2009年以来，3D打印市场在北美和欧洲急剧增长。根据Stratasys公司2011年财报，其80%左右的收入来源于欧美市场。美国《时代》周刊也已将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”，英国《经济学人》杂志则认为它将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”。现在，3D技术已经广泛被应用于珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程以及其他许多领域。
过去，3D打印常被用于在模具制造、工业设计等领域制造模型――在数小时内完成模具的打印，旨在节约产品从开发到投入市场的时间；现在，其逐渐被用于进行一些产品的直接制造，特别是一些高价值应用（如髋关节、牙齿以及飞机零部件等）。
3D打印技术分支
1.3D Systems
3D Systems于1986年率先发明了立体平版印刷快速建模系统（光固化快速原型系统），以光敏树脂为原料，通过计算机控制紫外激光器逐层凝固成型。3D Systems的固体成像技术用于生成产品概念模型、精度和功能样板、工具图样以及可直接用于生产的终端部件。3D Systems的系统解决方案采用专利工艺，并借助计算机辅助设计和制造软件或3D扫描及雕塑设备来生成实物模型。2012年1月，3D Systems又成功收购Z Corporation公司，将旗下产品与3D Systems快速成型机完全融合，实现功能多样化、产品丰富化以及市场多元化的发展。
3D Systems公司还在CES2013展会上推出了一款Cubify系列家用3D打印机，与第一代产品相比，第二代Cube有许多改进：其打印速度是原来的1.5倍；既可以使用ABS，也可以使用可回收的PLA塑料。另外，第二代Cube还保持了第一代产品的许多特性，例如方便加载的粉盒（交回旧粉盒可获得折扣）、触控屏控制以及WiFi连接等。
2.Stratasys
Stratasys公司提供了150种经特殊设计的3D打印材料组合，其中包括PolyJet光聚合物和FDM热塑性塑料。Stratasys专利技术FDM可以挤压出纹路精细的FDM熔融热塑性塑料，制造高可靠性和耐用性的零件。2012年4月，Stratasys与Objet宣布合并，从而获得PolyJet技术。PolyJet喷墨技术的工作原理是：以超薄层（16μ）的状态将艺术感光聚合材料一层一层地喷射到构建托盘上，直至整个部件制作完成。而每一层感光聚合材料在被喷射后立即用紫外线光进行凝固，从而制作出完全凝固的模型，且可以立即搬运或使用，而无需事后凝固。而用手或者通过喷水等方式可以很容易地清除为支持复杂几何形状而特别设计的凝胶体状支持材料。
PolyJet技术可以在一个零件中复合使用多种材料，通过喷墨式方法以细小液滴从液体光聚合物中制造零件，并利用紫外线使其立即固化，从而打造光滑、细致的零件表面，使得几乎所有规模的公司均可以快速而高质量地制作复杂模型。而PolyJet采用的非接触树脂处理与喷水清除支持材料，正是办公室环境下3D打印的理想之选。
而PolyJet Matrix技术，是3D打印技术的新方向，其工作原理是：喷射事先设置好的两种不同的Objet FullCure模型材料。其双喷嘴可以选择多种材料组合方式，包括同时喷射两种不同刚性材料、两种柔性材料、一刚一柔、任一种模型材料和透明材料或者任两种相同材料等。每种材料均存放在专用的液体系统以连接到载有8个打印头的PolyJet Matrix装置。PolyJet Matrix技术可以控制每个打印头上的96个喷嘴中的任意一个。可以根据所处位置和模型类型从指定的喷嘴喷射事先调整好的模型材料，可以全面控制喷射材料的机械特性。这种复合型材料称为“Digital Material”数码材料，可以根据材料性能指标（如拉伸强度、极限拉伸率、热变形温度以及Shore A弹性值等）与实际产品材料进行匹配。打印时，材料以超薄层的状态被一层一层地喷射到构建托盘上，直至整个部件制作完成。与PolyJet技术一样，打印后的模型可以直接被搬运或使用，而无需事后凝固。
PolyJet Matrix技术为各个领域提供了无限商机，包括最终产品外观效仿、感觉与功能测试，能够使其比以往更贴近最终产品。而其提供的最前沿的三维打印系统，可以在单个建造工作中打印具有不同机械和物理特性材料组成的零部件。
尤其值得一提的是，Stratasys于2013年成立子公司MakerBot，拓宽了个人3D打印市场。该公司产品以准专业级桌上3D打印机为主，其主打产品MakerBot Replicator售价仅为1749美元。
3.Fab@Home
2006年，美国康奈尔大学的Hod Lipson教授和其博士研究生EvanMalone共同发起了一个专门研究低成本家用3D打印机的项目，名为“Fab@HomeProject”。Fab@Home通过网站提供开源的家用级3D打印机制作与操作方法，并提供装机服务，整机装配价格不足3000美元。Fab@Home可按用户自己的设计，利用低熔点材料（包括食材）制作各种产品。
4.RepRap
RepRap是人类历史上第一部可以自我复制的机器。2005年，英国巴斯大学机械工程高级讲师AdrianBowyer博士创建了RepRap项目。RepRap是一部可以生成塑料实物的开源桌面型3D打印机，其大部分零件为塑料制品，因此RepRap可以通过3D打印制作绝大部分自身零件，完成自我复制。用户可以通过自己收集的材料，利用RepRap制造另一台RepRap。RepRap是第一款低成本3D打印机，同时也开创了开源3D打印机的革命。
3D打印技术亟需解决的问题
1.3D打印机价格
随着3D技术的普及，3D打印机的价格已经大幅下降，但多数桌面级3D打印机的售价仍在2万元人民币左右。
2.桌面级3D打印机使用范围有限
对于桌面级3D打印机来说，由于仅能打印塑料产品，因此使用范围非常有限，而且对于家庭用户来说，3D打印机的使用成本仍然很高。
3.原材料种类不够丰富
3D打印不是一项高深艰难的技术，它与普通打印的区别主要在于打印材料。Objet公司（2012年已与Stratasys公司合并――笔者注）是掌握最多打印材料的公司，多年前其已经可以使用14种基本材料，并在此基础上混搭出了107种材料，而两种不同材料之间的混搭使用、上色也已经成为现实。但是，这些材料种类与人们生活的大千世界里的材料相比，还相差甚远。
4.打印精度与打印速度的取舍
3D打印是通过一层层的材料堆砌来形成实物，如果想将实物制作得更精细，就需要增加分层，即减小层高；而如果想提高打印速度，则需要减少分层，即增加层高，而这势必会影响产品的精度质量。对于单件、小批量的产品来说，3D打印技术确实有其无可比拟的优势，但如果要进行大批量生产同样精度的产品，反而是传统的制造手段更为经济、有效。
5.社会风险成本
每个事物都有其两面性。3D打印技术在初期就让人们看到了一系列隐忧，而未来的发展也令不少人感到担心。如果什么都能彻底复制，想到什么就能制造出什么，也着实让人恐惧。例如，近日据美国《大众科学》网站报道，一名叫“HaveBlue”的业余枪支修理师宣称，他用3D打印机打印了一把点22口径的手枪，而这把“打印手枪”竟然成功射出了200枚子弹。据介绍，他先从一个枪支修理网站上下载了手枪的设计软件并做了一番小加工。随后，又花了30美元购买了一种塑料材料，将其放入一款最新型的3D打印机中进行打印。最后，一把手枪“横空出世”且通过了初步性能测试。虽然这个新闻的真实性还有待进一步考证，但却引发了公众对于3D打印的负面性的思考。
6.行业标准难以制订
虽然3D打印的原理相同，但不同的3D打印机产品有着不同的技术原理和特点，缺乏统一的行业标准。将一个实物交由不同的 3D打印机进行打印，其结果也不尽相同。而同样缺乏行业标准的还有 3D打印原料。毋庸讳言，每个 3D打印机制造商都希望消费者可以一直购买自己所提供的原料，以便获取稳定且持续的收入。但 3D打印机制造商所用的原料从形式到内容千差万别，这对于材料生产商是一个不小的考验 ――研发成本和供货风险都很大，难以形成产业链。
7.3D打印外的必要工序
近期， 3D打印技术大热，很多媒体将其描绘成应用神器，甚至等同于家中的纸质打印机一样的普及和必要，但却绝口不提其对于技术的要求。公众大多以为 3D打印就是在电脑上设计一个模型，无论内部结构多么复杂，只要按一下按钮就能打印出一个成品 ――而这并不是事实。事实是，对于一个特别复杂的模型，需要使用者有大量的工程、结构方面的知识以及精细的技巧，并根据具体情况随时进行调整。而后期的工序通常也避免不了，或打磨，或烧结，或组装，或切割，而这些过程通常需要大量的手工工作。
8.知识产权问题
《连线》杂志曾对 3D打印机的知识产权问题做出一个假设：当 3D打印机组合一个 3D扫描仪时，知识产权问题将成为一句 “空话 ”。因为 3D扫描仪不仅可以复制外形，而且可以复制更为复杂的细节。就目前而言， 3D技术的发展速度远远高于法律制定的速度，这就导致 3D打印技术与知识产权之间的矛盾 ――对于很多可以无限复制的物品，以往我们是需要 10个就购买 10个，那现在，是购买 10个，还是购买 1个打印9个呢？
3D打印的工业化应用
1.与用户完美沟通的利器
香港三立集团是一家集照明产品研发、制造、贸易和照明工程专业技术服务为一体的大型企业，是国内仅有的几家进驻所有建材超市门店的优秀灯具供应商，也是在全国所有省市都有销售网络的灯具品牌之一。
作为一家已经在行业内站稳脚跟且快速做大做强的企业，前景仿佛已经是一片光明了，但其设计部的设计师詹自坚却说出了他们所面临的问题： “不谦虚地说，我们的企业在行业内已经算是很不错的了，有很多慕名而来的厂商找我们谈合作，但是人家来找不等于说工程已经到手了，尤其是大型工程，客户的要求只会更多、更细致。”
以往面对客户的询问以及要求，工程师们只有不断地在图样上进行修正，再一点点地解释给客户听，这不光延长了沟通的时间，还要求客户也具有一定的看图能力，才能真正找到问题所在。 “而自从我们引进了 3D打印机，这一问题迎刃而解。对于一些高要求的客户，我们将打印好的实体模型拿给他们看，有什么问题可以马上指出。有时候，在拿实体与用户进行沟通的过程中，我们反而更快地讨论出了更好的改进方法，毕竟看到实体再进行改进，比看着图样进行三维空间想象要简单的多。”
对于 3D打印的优势，詹自坚还提到两点：一是打印的全程自动化，不仅可以节约实体制作时间，还可以将工程师彻底解放出来；而另外一个最大的优点，是在其与客户沟通的时候，只需拿出打印后的实体，而无需再提供相关的设计图样、文件等 ――对于竞争激烈的行业来说，这能有效确保设计的保密性。
2.小批量生产的解决之道
“我们主要是做家具行业的，但与他们不同的是，我们主要做一些五星级的酒店家具。之前买这个设备就是用于澳门一个五星级的酒店，引进 3D打印机也主要是为了将来要做的一些酒店项目。 ”东莞 TALA家具厂刘运莲经理说，一般的家具厂商在生产家具时，都会选择开模，是因为当数量到达一定级别时，开模的成本就会相应降低。“而我们负责的项目都是五星级酒店的项目，有很多贵宾房需要布置。一般来讲，这样的贵宾房里的家具、灯饰都仅仅只有十几件、几十件而已。去外面找人开模，成本太高。而 3D打印机就不同了，虽然打印也需要一定的耗材成本，但是相对小数量级的开模成本，打印的成本已经可以忽略不计。”
一些灯具厂选择3D打印机鉴于成本的考虑，多是打印一些小型的、比较细致的零件， “我们也一样。我们主要打印一些床、沙发、桌子、椅子的脚、拉手一类的小零件，以及灯饰上的五金件。别小看这些五金件，很多客户选择合作的对象，非常重视这些细节，而我们直接拿打印好的实物去洽谈，无形中就为我们加分不少。毕竟一个五星级酒店的贵宾房是酒店项目的门面，为了让其更加精益求精，我觉得我们投入的成本真的一点都不高。”刘运莲说。
3.火星探测车
在亚利桑那沙漠中，一辆敏捷的白色车辆正在黄沙上行驶。它在陡峭的地形上行动自如，不惧风吹日晒，昼夜极端的温差对它也毫无影响。 NASA的宇航员和工程师们正在试驾一辆探测车，观察它在模拟火星砂石遍布、丘陵起伏的严酷环境中的运行情况。
这就是沙漠 RATS（研究和技术调查）团队以及他们的探测车――探测车如悍马大小，配备了增压仓以在宇宙空间维持人体生存条件。它最终可能被用于NASA的最高目标之一：人类火星探测。在不久的将来，类似的车辆可能会帮助人类调查地球附近的小行星。
NASA的工程师们将巧思妙想与先进技术结合，设计出了这款坚固耐用的专用车辆。例如，该探测车的约70个部件均采用数字方式制造，即直接利用计算机设计在生产级的3D打印机的加热腔中制得。该过程被称为Fused Deposition Modeling（FDM）技术或增材制造，采用该方法，能够制造出具有复杂形状的坚固部件，足以应付火星的地形。
在构建一系列高度定制化的车辆并让它们经受非地球条件的严苛考验时，量产部件和传统制造方法还达不到要求。NASA探测车上的3D打印的部件包括防火通风管和壳体、摄像机安装架、大型舱门、一个用作前保险杠的大型部件以及许多定制的固定装置。FDM提供的设计自由度和快速周转可为复杂的电子组件量身定做壳体。例如，一个耳朵形状的外部壳体很深且形状弯曲怪异，如果采用机加工，即使能够实现，成本也将异常高昂。
4.Steeda Autosports
福特野马可谓汽车中的极品，美国力量的象征。它是从装配线上跑下来的骏马，然而许多拥有者还想让它更具个性、更好和更快――他们通常去找Steeda Autosports帮忙，因为它是福特汽车配件最全的的制造商，其产品线从令人惊叹的车轮至减震系统，再到镀铬散热器盖，可谓一应俱全。
汽车售后零件是一个竞争激烈的行业，客户对价格非常敏感，所以，Steeda不断探究方法来扩大在创新、质量和经济性方面的优势。最近，Steeda认真研究了其成型工艺，其中大多属于数控加工。“但成型工艺耗时太长，成本过高，甚至对于像模压管这样的有机形零件不合适，因为其需要经过各种尺寸和配置方面的测试。加工这些零件难度很大，成本也很高。”Steeda的产品开发工程师Chad Kroll说道。最终，Stee择了3D打印来应对这一问题。要制作概念原型，Kroll的团队只需将CAD设计发送至3D打印机即可。
像油帽和引擎盖针板这样的零件，3D打印代替了成本高且时间长的早期原型的数控加工，每件新产品节约了3天时间。对于像冷空气进所套件中模压管这样的其他有机形部件来说，3D打印让Kroll的团队很轻松地针对性能和适用性进行各种尺寸和形状测试。
一、3D打印技术概念及特点
3D打印技术是数字化时代的重要产物，又被称为“添加制造”（AdditiveManufacturing）技术，它是以三维数字模型文件为基础，创新性地将信息、材料、生物、控制等技术融合渗透到一起，能以自身逐层添加打印的制造方式完美地实现各种材料的结合。3D打印技术自开发以来得到不断地发展，迅速被广泛应用于工业设计、建筑、军事、航天、医疗等不同领域，并取得一系列实质性的突破。3D打印技术相较于传统的大型增材制造设备来说，更加注重体现设备的小型化、智能化和个性化。3D打印技术发展到今天，已经能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精确分辨率，。并且适用于该技术的材料丰富，比如以生物细胞为材料，能够打印出器官、骨骼；以金属为材料，能够打印出机械零件；以沙子为材料，能够打印出建筑物；以玻璃为材料，能够打印出玻璃制品等。据不完全统计，截止到2012年年底，著名的3D打印成型公司Stratasys的产品已经发展为能支持123种不同材料进行3D打印，随着科学技术的创新和发展，这一数字将不断地被刷新。同时，在打印速度上，3D打印技术能实现垂直25.4mm/h以上。未来我们有理由相信，随着智能制造的逐渐深入发展与成熟，将会有更多新的信息技术、控制技术、材料技术等不断地投入应用，3D打印技术也会在此基础上被进一步推向更为广阔的领域。
二、3D打印技术在产品造型设计中的应用
近年来，3D打印技术在产品造型设计上应用越来越广泛，并且突破了以往单纯的常规几何形态，开始以更具创新性、类似于自然形态的精美造型出现在人们的日常生活中，以独特的制造方式和时代意义赋予我们的生活空间新的活力。比如在人们熟悉的服装领域中，著名的荷兰时装设计师IrisvanHerpen与Materialise在2013年初的巴黎时装展上合作制造的3D打印时装，给人带来强烈的视觉盛宴，风靡一时。此外，2011年Materialise公司提供以14K金和纯银为原材料的3D打印服务，更是为珠宝制造业带来巨大革新。由比利时公司MGX设计的分形桌子，设计师以数学特征中的自相似性为设计原理，以自然界中的分形生长为模型创造了这一作品，其成就是传统制造方式无法企及的。以现代装饰中的灯饰为例，2012年设计师宋波纹协同格物工作室，创新性地推出3D打印作品“十二水灯”，灯具快速成型材料为尼龙，其创作灵感来源于宋代画家马远的水画名作“十二水图”。在该造型设计中，设计师完美地将中国传统绘画的意境与传统思想中“格物致知”的观念进行融合，通过探究事物的发展规律，寻找智慧的源头。作品利用现代先进的制造技术向人们呈现出耳目一新的作品，并通过这种形式完成对文化的传承。所以，可以说，3D打印技术让产品的造型有了更为广阔的发展空间，同时也让产品的个性化特色更为突出。与传统机器生产和手工制造相比，3D打印技术突破了以往制造过程中受众多造型、材料和设备的限制，这在某种程度上促使其对产品造型的制造更加接近设计本来的要求，同时与产品造型设计随着时代、科技和人文艺术的发展而革新的历史使命相符。3D打印技术的应用，极大地开拓了设计师的想象思维，即使是外观再复杂的产品都能通过3D打印技术进行制造，并能保证与设计的浑然一体。这就促使设计师将关注力放在产品形态创意和功能创新上，不断实现超越。并且，随着产品造型设计的多元化，设计师开始重视体现产品的美学属性，将时尚化、个性化因素融入到产品造型的艺术化表现方式中，从而潜移默化地引导着消费者对产品造型审美观的变化。
三、3D打印技术在产品造型设计中的问题和展望
就目前而言，虽然3D打印技术在产品设计中发挥着越来越重要的作用，应用也越来越广泛。但是从整体上来说，3D打印技术在产品造型设计领域中的普及力度仍然比较弱。这可能是因为3D打印技术本身受自身打印机性能、打印材料、打印成本、打印精度等众多因素的影响，而不能得到全面的普及和应用，因此也就无法促使对3D打印技术的进一步研究和创新。另外，现阶段，3D打印技术的应用主要集中在服装、家具及相关家居用品等形态比较小的产品造型设计中，还没有广泛应用到较大型的产品设计上。并且一些产品在空间界面上的打印要求3D打印机和相关材料都必须有较高的质量，这样才能充分满足其在制造过程中来自各方面的要求。尽管如此，我们仍然有理由相信，随着科学技术的不断发展和数字化的持续创新，未来3D打印技术必然与计算机技术、云技术、信息技术、生物技术等更加紧密地结合在一起，最大限度地实现产品设计成果的资料共享。与此同时，国家和相关部门将会更加重视设计师的设计产权知识、消费者权益责任保障、资源利用和环境保护等一系列问题，为3D技术在产品设计领域的更深层次的发展提供良好的环境氛围。因此，在未来，3D打印技术也会在此基础上被进一步推向更为广阔的领域，直接影响着设计师的设计思路，不断突破传统的生产和制造方式，改变整个世界的面貌。
四、结语
3D打印技术作为数字化时代的重要产物，在产品造型设计中发挥着重要的作用，其在产品设计领域的迅速普及和广泛应用直接影响着设计师的设计思路和消费者的审美观，为产品造型设计开辟出更为广阔的发展空间。然而，现阶段3D技术由于受自身打印机性能、打印材料、打印成本、打印精度等众多因素的制约，仍需进一步深入研究和推广。尽管如此，随着今后科学技术的不断发展和数字化的持续创新，3D打印技术必然会得到更为广泛地研究和推广，以促进产品设计更快、更好地发展。
作者:北京印刷学院单位:张雨彤
什么是3D打印技术
1.概念
3D打印技术，也称“叠加制造技术”，是以三维设计模型为基础，通过分层加工、叠加成形的方式加工材料制造三维物体的技术。它与普通打印机的工作原理基本相同，不同的是，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，它使用的“墨水”是实实在在的原材料。3D打印并不是新鲜的技术，这个思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。
2.过程原理
3D打印，每一层的打印过程分为两步，第一步在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身体积很小，且不易扩散。第二步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。
3.特点
（1）维度转变。3D打印技术的出现，彻底颠覆了人们的2D打印思维，3D打印机已经变成了人们将梦想变为现实的“装备”。
（2）耗材转变。打印耗材由传统的墨水、纸张转变为胶水、粉末，这里的胶水和粉末都是经过处理的特殊材料，不仅对固化反应速度有要求，对于模型强度以及“打印”分辨率都有直接影响。
（3）精度高。即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。
3D打印技术的应用发展
1.3D打印技术已走进日常生活
目前，3D打印技术主要运用于传统制造业、医疗行业、文物保护行业、建筑设计行业和配件饰品行业。人们使用该技术打印出了灯罩、身体器官、珠宝、根据球员脚型定制的足球靴、赛车零件、固态电池以及为个人定制的手机、小提琴等。比如，美国麻省理工学院的博士生彼得・施密特打印出了能够滴答滴答走动的塑料钟表。美国科学家已经研发出了能打印皮肤、软骨、骨头和身体其他器官的三维“生物打印机”，利用特殊的高分子材料，还可以为器官移植患者量身打造所需器官。
2.3D打印技术将影响各行各业
以3D打印技术为代表的先进制造业、商用无人机、基因组测序和个性化医疗是当今的前沿技术。我国首家3D打印体验馆正式落户北京工业设计创意产业基地，真人雕像成为这里最抓人眼球的打印项目，来到店里的顾客只需经过十几分钟360度扫描照相和三四个小时的3D打印制作，就能够得到一个形象逼真、立体的人物塑像。上海盈创装饰集团有限公司董事长马义和的3D打印房，开创了3D打印技术应用于建筑行业的先河，它是全世界第一批通过3D打印技术建造的实体建筑。
3.3D打印技术将改变学生发展
目前，教育领域对3D打印机的使用率在上升。随着3D打印机价格的下降，以及出现更多的在学习上的应用，3D打印机将成为学生学习的辅助工具。对于学生而言，3D打印机能把他们幻想中的东西变成现实，可以利用技术创造出完全属于自己的东西，是一个非常强大的培养学生创造力和学习能力的工具。青岛二中现已引进3D打印设备，并开设3D打印课。
3D打印技术的优点
（1）不需要在工厂操作。桌面打印机可以打印出小物品，并且人们可以将其放在办公室一角、商店甚至房子里；而自行车车架、汽车方向盘甚至飞机零件等大件物品，则需要更大的打印机和更大的放置空间。
（2） 无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。IT行业尤其明显，苹果和佳能公司推出新款产品的速度极其快速，3D打印在设计新产品模型中起到的作用不可磨灭。
（3） 3D打印让制造业不再有污染。3D打印机制造出的产品外形能够根据应用或环境进行优化，还可以进一步开发其潜力，使用可回收利用的或环保的打印材料进行生产。
（4）3D打印颠覆传统教育方式。3D打印走进学校、走进课堂，打开了创作可操作教学模型的可能性，成为打开教与学的全新方法的大门。学生可以用它打印出自己设计的原型产品，可以用它方便地打印出自己设计的建筑实体模型，可以用它来复制有考古意义的物品，可以用它来制作3D版本的艺术品，可以用它来绘制真实的地势图和人口分布图、可以用它设计食物的产品造型、可以打印各种各样的实体汽车部件，可以把分子模型打印出来观察，可以打印出细胞、病毒、器官和其他重要的生物样本，可以将他们的“理论问题”打印出来并在他们自己的学习空间中寻找答案。我们知道，现在的中小学生知识学得很多，但是动手能力和创新能力较差。3D打印技术可以让学生获得感知体验，可以让学生将自己的创新设计变成实物，展示学校没有的标本和物体，提高中小学生的创新、设计和动手能力。英国教育部日前宣布小规模试验将3D打印技术应用到数学、物理、计算机科学、工程和设计等教学中。此外，一些国家开始将3D打印技术应用于对盲童的教育，将一部分平面的图形通过3D打印机打印成立体模型，使盲童用手触摸可以感受到事物原貌。
3D打印技术的不足
（1）材料性能差，强度、刚度、机械加工性能等都远不如传统加工方式。
（2）材料来源有局限，成本高。目前可供3D打印机使用的材料非常有限，主要是石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。3D 打印成品非常“脆弱”，容易碎。
（3）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。
（4）3D打印技术目前还并不十分成熟，产业应用不足，它还不具备“让制造业发生巨大变革”的能力，在工业级别的应用仍旧有限。在成本上也根本不是传统制造业的对手，单件商品的价格，跟流水线作业无法相提并论。
（5）目前来看，国内3D打印机的创新能力不强，打印技术仍需要不断创新。
（6）健康问题。在不通风的地方使用3D打印机，可能会导致健康问题。3D打印机首先是将塑料加热，然后通过喷嘴喷出，创造出设计模型。这个过程类似于工业生产，会释放出有毒物质，但一般的使用者不会使用防护设备。这些微粒在空中漂浮，容易被人吸入肺部，吸入过多可能会引发肺病、血液以及神经系统疾病，甚至会导致死亡。
3D打印技术走进未来教室的几点思考
新技术为我们教育工作者提供了难得的机遇，我们要把思想理念落实到实际行动中，开展前瞻性的理论与实践研究，让教育服务现实，服务未来。未来教室是一个集多媒体教室、计算机教室、微格教室、校园电视台等多种环境为一体的新形式教学环境，创设了数字化、虚拟现实与真实现实的学习环境，把师生充分地融合在一起，实现了动态的学习过程。通过互动系统，任何学生都可以向教师反映听课程度，教师有针对性地改变进度；教室流媒体全程录下课程，学生可以在课后通过终端复习，无法到课堂的学生甚至可以在另外的空间同步上课；系统内的物联网则控制着教室内一切物品，随时根据需要进行移动、调整。笔者认为，3D打印技术走进未来教室，必须坚持以学生发展为中心、以改革创新为动力和以实验教学为抓手。
1.以学生发展为中心
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出：“以学生为主体，充分发挥学生的主动性，把促进学生成长作为学校一切工作的出发点和落脚点。”《北京市中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出：“形成有利于学生积极主动、自由全面、生动活泼成长的环境，学生的创新精神和实践能力显著提高，拔尖创新人才培养取得突破。”北京市教委《关于加强中小学实验教学和实验室建设工作的意见》重点从实验室仪器存放管理、账目管理、教学流程管理等8个方面提出规范性要求，强调要培养学生创新精神和实践能力，促进学生终身发展，进一步规范实验室人、财、物的管理，提高仪器设备的使用效益，促进实验教学的开展。
作为教育工作者，我们应该冷静地看待3D打印技术，正视它的优点和不足，发挥其积极作用。在中小学校未来教室建设中，将3D打印技术应用于创新教育，为教学提供思想、智慧与科技相融合的最佳路径，要以学生发展为中心，努力发挥3D打印技术在培养学生创新精神和动手实践能力方面的积极作用。
2.以改革创新为动力
“创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。” 21世纪中国之所以能够如此迅猛发展，创新在其中扮演了重要的角色。2013年12月14日，嫦娥三号探测器成功落月，中国成为世界上第三个有能力独立自主实施月球软着陆的国家，开启了中国首次“落月梦”。嫦娥三号在月球上开展了一系列科学实验，包括利用月基光学望远镜进行天文观测、利用极紫外相机对地球等离子体层进行观测、利用测月雷达对巡视路线上的月壳浅层结构厚度等进行剖面式观测等。培养学生的创新意识和能力是时代的要求，也是实施素质教育的根本任务。在2013年两会上，全国政协委员、中航工业副总工程师、中国航母舰载机歼-15总设计师孙聪强调，歼-15项目率先采用了数字化协同设计理念，而这与3D打印技术关系紧密，钛合金和M100钢的3D打印技术已应用于新机试制过程，主要是主承力部分。3D打印给了人们一个想象的空间，给了一种可能性，可以有效地提高学生的改革创新能力。
3.以实验教学为抓手
“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？”这就是震耳发聩的“钱学森之问”。这是关于中国教育事业改革与发展的一道艰深命题，需要整个教育界乃至社会各界共同破解。笔者认为，随着素质教育的不断推进，实验教学愈加重要，如何通过实验教学改进学生的学习方式，培养学生的创新能力，是我们教育工作者必须深入探讨的课题。
要树立重视实验教学意识，继续落实北京市教委《关于加强中小学实验教学和实验室建设工作的意见》，制订实施的具体办法，坚持以“用”为导向，发挥实验室的最大使用效益，提高中小学实验室建设与管理的整体水平，有效推动实验教学开展，着力培养学生动手能力和创新精神，加强对3D打印等新技术、新产品的研究，开展新型教学仪器设备教学适应性评估，努力实现人与物的融合、匹配，让学生动起来，让物动起来。扎实推进实验教学管理互动模块的试用，监控学校中物理、化学、生物和小学科学课程实验教学活动的开展情况，评估仪器、设施的使用效益，实现有效的动态管理。
要加强实验教学研究。实验教学的价值不应仅仅在于使学生学会使用一些仪器，掌握一些实验仪器的操作技能，或是用来验证已学过的知识，更重要的是使学生学会和掌握实验的方法。教师要深入研究演示实验及学生实验的设计思想和实验方法，把更多的验证性实验改造成探索性实验，让学生真正去操作和体验。目前，我们正在筹划成立市级实验教学教研室，拟建立专家工作室、名师工作室，建立教育技术装备工作实践基地，建立企业合作研究平台。