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1、3D打印技术3D printing technology姓名：张龙杰班级：机械一班学号3D打印技术概况3D技术应用3D技术优缺点3D打印技术发展前景目录STEP13D打印概况3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，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，之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。3D打印，即快速成
2、型技术的一种，它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。STEP13D打印概况12原理技术历史发展STEP13D打印概况比较类别3D打印传统打印打印材料工程塑料、树脂或石膏粉末传统的墨水和纸张空间三维空间二维空间时间较长，几天时间较短，几分钟实物模型、工具文字和传统打印技术比较3D打印机传统打印机STEP23D打印应用3D打印脊椎植入人体 3D打印手掌治疗残疾3D打印心脏 医学领域医学领域STEP23D打印在医学领域应用3D打印头盖骨打印头盖骨3D打印脊椎植入人体3D打印手掌治疗残疾3D打印心脏 医学领域医学领域STEP23D打印在医学
3、领域应用 2014年8月28日，农民胡师傅在自家盖房子时，从3层楼坠落后砸到一堆木头上，左脑盖被撞碎，手术后，胡师傅虽然性命无损，但左脑盖凹陷，在别人眼里成了个“半头人”。除了面容异于常人，事故还伤了胡师傅的视力和语言功能。医生为帮其恢复形象，采用3D打印技术辅助设计缺损颅骨外形，设计了钛金属网重建缺损颅眶骨，制作出缺损的左“脑盖”，最终实现左右对称。医生称手术约需5至10小时，除了用钛网支撑起左边脑盖外，还需要从腿部取肌肉进行填补。手术后，胡师傅的容貌将恢复。3D打印头盖骨打印头盖骨3D打印手掌治疗残疾3D打印心脏医学领域医学领域STEP23D打印在医学领域应用3D打印头盖骨打印头盖骨 研究
4、人员表示，这种植入物可以跟现有骨骼非常好地结合起来，而且还能缩短病人的康复时间。由于植入的3D脊椎可以很好地跟周围的骨骼结合在一起，所以它并不需要太多的“锚定”。此外，研究人员还在上面设立了微孔洞，它能帮助骨骼在合金之间生长，换言之，植入进去的3D打印脊椎将跟原脊柱牢牢地生长在一起，这也意味着未来不会发生松动的情况。2014年8月，北京大学研究团队成功地为一名12岁男孩植入了3D打印脊椎，这属全球首例。据了解，这位小男孩的脊椎在一次足球受伤之后长出了一颗恶性肿瘤，医生不得不选择移除掉肿瘤所在的脊椎。不过，这次的手术医生并未采用传统的脊椎移植手术，而是尝试先进的3D打印技术。3D打印脊椎植入人体
5、3D打印心脏医学领域医学领域STEP23D打印在医学领域应用3D打印头盖骨打印头盖骨3D打印脊椎植入人体 2014年10月，医生和科学家们使用3D打印技术为英国苏格兰一名5岁女童装上手掌。这名女童名为海莉弗雷泽，出生时左臂就有残疾，没有手掌，只有手腕。在医生和科学家的合作下，为她设计了专用假肢并成功安装。3D打印手掌治疗残疾医学领域医学领域STEP23D打印在医学领域应用3D打印头盖骨打印头盖骨3D打印脊椎植入人体3D打印手掌治疗残疾 纽约长老会医院的埃米尔巴查博士(Dr.Emile Bacha)医生使用3D打印的心脏救活一名2周大婴儿这名婴儿患有先天性心脏缺陷，它会在心脏内部制造“大量的洞”
6、。在过去，这种类型的手术需要停掉心脏，将其打开并进行观察，然后在很短的时间内来决定接下来应该做什么。但有了3D打印技术之后，巴查医生就可以在手术之前制作出心脏的模型，从而使他的团队可以对其进行检查，然后决定在手术当中到底应该做什么。这名婴儿原本需要进行3-4次手术，而现在一次就够了，这名原本被认为寿命有限的婴儿可以过上正常的生活。3D打印心脏STEP33D打印优缺点STEP33D打印优缺点1、材料的限制材料的限制2、机器的限制机器的限制3、知识产权的忧虑知识产权的忧虑4、道德的挑战道德的挑战5、花费的承担花费的承担材料的限制材料的限制 虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或虽然高端工业印刷可
7、以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印，者陶瓷打印，但无法实现打印的材料都是比较昂但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外，打印机也还没有达到成熟的水贵和稀缺的。另外，打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材平，无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。料。研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展，但除非这些进展达到成熟并有效，否则材料依展，但除非这些进展达到成熟并有效，否则材料依然会是然会是3D3D打印的一大障碍。打印的一大障碍。机器的限制机器的限制 3D 3D打印技术在重建物体的几何形状和机打印技术在重建物体的几何形
8、状和机能上已经获得了一定的水平，几乎任何静态能上已经获得了一定的水平，几乎任何静态的形状都可以被打印出来，但是那些运动的的形状都可以被打印出来，但是那些运动的物体和它们的清晰度就难物体和它们的清晰度就难 以实现了。这个以实现了。这个困难对于制造商来说也许是可以解决的，但困难对于制造商来说也许是可以解决的，但是是3D3D打印技术想要进入普通家庭，每个人都打印技术想要进入普通家庭，每个人都能随意打印想要的东西，那么机器的限制就能随意打印想要的东西，那么机器的限制就必须得到解决才行。必须得到解决才行。道德的挑战道德的挑战 道德是底线。什么道德是底线。什么样的东西会违反道德规样的东西会违反道德规律是很
9、难界定的，如果律是很难界定的，如果有人打印出生物器官和有人打印出生物器官和活体组织，在不久的将活体组织，在不久的将来会遇到极大的道德挑来会遇到极大的道德挑战。战。3D3D打印胚胎干细胞打印胚胎干细胞花费的承担花费的承担 3D3D打印技术需要承担的花费是打印技术需要承担的花费是高昂的。第一台高昂的。第一台3D3D打印机的售价为打印机的售价为1 1万万5 5。如果想要普及到大众，降价是。如果想要普及到大众，降价是必须的，但又会与成本形成冲突。必须的，但又会与成本形成冲突。每一种新技术诞生初期都会面临每一种新技术诞生初期都会面临着这些类似的障碍，但相信找到合着这些类似的障碍，但相信找到合理的解决方案
10、理的解决方案3D3D打印技术的发展将打印技术的发展将会更加迅速，就如同任何渲染软件会更加迅速，就如同任何渲染软件一样，不断地更新才能达到最终的一样，不断地更新才能达到最终的完善。完善。3D3D打印的手掌打印的手掌STEP43D打印发展STEP43D打印发展 根据国际快速制造行业权威报告Woh1erSReport 2011发布的调查结果，全球3D打印产业产值在1988201O年间保持着262的年均增长速度。报告预期，3D打印产业未来仍将持续较快地增长，12016年，包含设备制造和服务在内的产业总产值将达N31亿美元，2020年将达152亿美元。3D打印技术要进一步扩展其产业应用空间，目前仍面临着
11、多方面的瓶颈和挑战：一是成本方面，现有3D打印机造价仍普遍较为昂贵，给其进一步普及应用带来了困难。二是打印材料方面，目前3D打印的成型材料多采用化学聚合物，选择的局限性较大，成型品的物理特性较差，而且安全方面也存在一定隐患。三是精度、速度和效率方面，目前3D打印成品的精度还不尽人意，打印效率还远不适应大规模生产的需求，而且受打印机工作原理的限制，打印精度与速度之间存在严重冲突。四是产业环境方面，3D打印技术的普及将使产品更容易被复制和扩散，制造业面对的盗版风险大增，现有知识产权保护机制难以适应产业未来发展的需求。总之，从中长期看来3D打印产业具有较为广阔的发展前景，但目前产业距离成熟阶段尚有较大距离，对于3D打印市场规模的短期发展不宜过分高估。因此，现阶段产业界对3D打印领域的投入应以加强创新研发、技术引进和储备为主，尤其要重视自主知识产权的建设和维护，争取在未来的市场竞争中占据有利地位。