如何正确有效的学习3d打印技术
如何正确有效的学习3d打印技术
近年来，3D打印成为人们关注的热点，并逐步走进教育领域。因此很多人想要学习3D打印，但是不知道怎么学起。为此，以下是学习啦小编分享给大家的学习3D打印的好处的资料，希望可以帮到你!
学习3D打印的好处
一：提高学生特长的差异化产生亮点。
现在很多中小学，招生的时候都可能会询问孩子有什么特长。假如说会钢琴、会书法、会绘画，可能排在后面的同学几十个都会。那么假如说我会3D打印，会通过3D打印做一些文具、机器人、日常生活小工具，相信只有极少数的同学会甚至没有。这就是3D打印的亮点。
“3D打印与传统的兴趣提高班比较”
二：提高想象力：
人类的进步来自对现状的不满，3D打印是培养孩子发现和改变生活的有效工具。想要创造出实用、漂亮的发明，需要永无止境的想象力，想象力是发明创新的源泉。您发现了吗?孩子们的想象力很多时候比家长大得多。不给孩子们一个实验想象力的工具，孩子们的想象力会过早减退。
“自己打印出来的眼睛框还可以这样”
“可爱又好玩的笔筒”
“孩子们打印出来的作品”
三：集创意设计、家庭玩具DIY、高科技学习于亲子活动之中：
丰富课余活动，一家人共同完成一个作品。与之日常的商场所买的机器人相对比，3D打印技术可以让设计、制造零件到组装，一步一步去完成。小朋友负责设计，妈妈负责打印零件出来，爸爸负责组装。从0到1，让孩子们一步一步去体验生活上每一样物品的制作过程。从而激发孩子们的动手能力之余，一家人更加是其乐融融。
“这是一个非常好玩的机器人”
“自己设计-打印零件-组装“
四：通过艺术与科技的结合的方法，提高学生的创意创新能力：
通过自己的想象力与智慧，把一些艺术家的名作，用3D打印技术复原。孩子们可以通过这样的一个方式，去还原一个画作，甚至从中学到艺术家的精髓。这样做可以很大程度提高智商。
“梵高名画--《卧室》的还原”
“只属于我自己的皇冠”
五：预防沉迷于电子游戏
3D打印即可以学习，又好玩。通过IPAD，电脑去设计，从而让孩子们减少对电子游戏的依赖。3D打印与生活上的息息相关，我们可以通过观察生活上的一些不方便的地方进而改造，去发明可以帮助别人的物品等等…
3D 打印的发展史
1.1 第一代：立体光固化成型打印机
立体光固化成型SLA(stereo lithography appearance)，即用特定波长与强度的激光聚焦到液态的光固化材料表面，使之由点到线，由线到面的顺序凝固，完成一个层面的绘图作业。然后再移动光波至另一个层面，层层叠加构成一个三维实体。
1986 年，该项技术的发明人创立3D Systems公司，并推出了第一台SLA 商用3D 打印机。
1.2 第二代：熔融沉积成型打印机
熔融沉积成型FDM (Fused Deposition Modeling) 工艺是通过将丝状材料，如热塑性塑料、蜡或金属的熔丝从加热的喷嘴挤出，按照零件每一层的预定轨迹，以固定的速率进行熔体沉积。每完成一层，工作台下降一个层厚进行迭加沉积新的一层，如此反复最终实现零件的沉积成型。FDM 工艺的关键是保持半流动成型材料的温度刚好在熔点之上( 比熔点高1˚C 左右)。其每一层片的厚度由挤出丝的直径决定，通常是0.25~0.50mm。
FDM 技术由Stratasys 公司的创始人与1989年发明，它的优点是材料利用率高，材料成本低，可选材料种类多，工艺简洁。缺点是精度低，复杂构件不易制造，悬臂件需加支撑，表面质量差。该工艺适合于产品的概念建模及形状和功能测试，中等复杂程度的中小原型，不适合制造大型零件。
1.3 选择性激光烧结打印机
选择性激光烧结法SLS(Se1ected Laser Sintering)，采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平;激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则就可以得到一烧结好的零件[2]。
至1992 年，DTM 公司售出第一台SLS 打印机以来，该项技术并没有占领太大的市场，主要由于SLS 有很多缺陷，比如在成型的过程中因为是把粉末烧结，所以工作中会有很多的粉状物体污染办公空间。另外，产品存储时间过长后会因为内应力释放而变形。对容易发生变形的地方设计支撑，表面质量一般。生产效率较高，运营成本较高，设备费用较贵，能耗通常在8000瓦以上。
1.4 三维喷墨打印
三维喷墨打印是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。 三维喷墨打印的材料主要是一些高性能复合材料(高强打印粉)。
1993 年，麻省理工学院开发了在三维空间里的喷墨打印技术，开创了三维喷墨的新时代。获得MIT 独家授权的Z.corp. 公司在95 年开发了第一台高清彩色喷墨三维打印机。至2012 年，由Stratasys 公司开发的世界上最大的3D 喷墨打印机已经可以打印1×0.8×0.5m 大小的物体。
目前，三维喷墨打印机是市场上精度最高，成型效果最好的高端打印设备。
3D 打印在生物医学上的应用
3D 打印在生物医学上的应用主要体现在医学模型快速建造、组织器官代替品制作、脸部修饰与美容等三方面。
2.1 医学模型快速建造
医学道具、模型、用品等材料可通过3D 打印获得[3,4]。利用3D 打印技术，可将计算机影像数据信息形成实体结构，用于医学教学和手术模拟。
传统医学教学模型制作方法时间长, 且搬运过程容易损坏, 使用3D 打印技术, 可有效减少制作时间，根据需要随时制作，并降低搬运损坏的风险。据报道, 美国某医院在所实施的头颅分离手术前，先使用3D 打印机造出了婴儿连体头颅模型，并对手术方案进行充分的研究分析。他们将往常同类型手术72 小时缩短到了22 小时。
目前，3D 打印医学模型已获得较好的技术支持，具备一定的打印速度，能使用多种材质进行打印，应用程度高，有着很好的应用前景。
2.2 组织器官代替品制作
人体组织器官代替物的材料要求很高，实现难度大。但目前已有一些成功案例，比如复制人体骨骼, 制作义肢等[5]。比如，人体某块骨骼缺失或损坏需要置换，首先可扫描对称的骨骼，形成计算机图形并做对称变换，再打印制作出相应骨骼。与传统方法相比，该技术不需要先制作模具，可直接打印，建造速度较快。
这项技术可应用于牙种植、骨骼移植等[6,7]。与此同时，微型人体肝脏也已被成功制造。德国研究人员利用3D 打印机等相关技术，制作出柔韧的人造血管，并能使血管与人体融合，并同时解决了血管免遭人体排斥的问题。
该技术的不断进步和应用的深人将有助于解决当前和今后人造器官短缺所面临的困难。
2.3 脸部修饰与美容
利用3D 打印技术制作脸部损伤组织，如耳、鼻、皮肤、牙齿等[8,9]，可以得到与患者精确匹配的相应组织，为患者重新塑造头部完整形象，达到美观效果。首先扫描脸部建立起3D 计算机数据;医生可以制作出患者所缺少的部位，重现原来面貌。比起传统技术，该方法更精确，材质选择更加多样化。据报道，一位左半边脸上长着肿瘤的患者，在做了切除手术后脸上留下了一个大洞。医生利用3D 打印技术为患者制作了一张假脸。制作中，首先全面扫描患者头骨及面部，根据所得的结果分析并建立起原来的面部三维图像，再打印输出实物，通过使用特殊的材质，再打印制作出与面部完美贴合并且栩栩如生的假脸。
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