3D打印技术的发展及其软件实现

发布时间：2022-11-13 14:00:06 浏览数：次

摘要：随着科学技术的快发展，我国的3D打印技术也有了很大的进步。目前它已经改变了以前单材均质加工技术的局限性，成为了可以直接采用多种材料以及多色及真彩表面纹理软件制造，同时跨越了多个尺度，并且在传统的加工工艺上进行改进，已经达到了多种兼顾精度和形状复杂度的最新加工方式。本文对3D打印技术的发展以及软件的具体实现展开探讨研究，以供相关人员参考学习。

关键词：3D打印技术；发展；软件实现

一、3D打印技术的概念

3D打印是目前最为先进一种能够快速成型的加工技术，它还有个别名叫做“增材制造”，这项加工技术跟传统的制造方法有很大的改变，它可以在不需要磨具的情况采用分层制造和逐层叠加的方法去实现产品的生产。3D打印这个名称，是由分层制造的过程跟喷墨打印十分相同应用由来。自从有了该技术，使用者只需要利用CAD设计软件设计出产品的3D模型，再去选择适合的甲供材料，就可以制造出客户需要的产品。传统的制造方式一直遵从“去除型”原则，这根如今的3D打印技术的理念大不相同，以前的数控制造必须要有材料的基础下，才可以施行相关的去除工作，得到需要的零部件，在经过拼装和焊接等等环节才能得到客户想要的产品。但是如今的3D打印技术发生了很大的改变，它可以不需要模具和原胚，再利用计算机软件制作出来的图形数据，在增加使用的材料就可以制造出客户想要的产品，采用该技术，不仅对产品的加工程序进行了减少优化，同时还减少了制造花费的时间，对生产效率有了很大的提高。

二、3D打印技术在教育领域中应用情况

创意灯罩、人物头像、趣味挂件等3D打印作品，每一个都栩栩如生，让人不禁感叹“跟真的一样”。据了解，目前很多国家已开始在教育领域推广3D打印。如美、英、德、日等发达国家已将3D打印作为中小学选修课程，旨在培養学生的创新思维和动手能力，激发他们对数学、科学、工程、设计等相关课程的兴趣，提升综合素养。在中国，基础教育领域也在积极推进相关课程的开发与实施。

当然，开展3D打印教育也非大城市的特权，中小城市教育主管部门也在立足本位，积极探索，引领各中小学校积极落实与开展3D打印技术的学习与课程建设。如苏锡常等城市依托经济和区位优势，开展技术与教育融合的交流展示活动，让师生参与活动并接受专业的知识讲解和技术分享，切实感受3D打印的魅力，进而激发自身探索的内驱力，以点带面、由内向外地推动3D打印教育的推广和普及。

三、3D打印技术的发展现状

1.在民用领域发展不足

当前我国已经有个别几家公司能够独立生产3D打印设备，可是每个企业的规模并不是很大，对于研发环节的力量还是不够，在制造的流程上稳定性还是不固定，并且在工件支撑材料制造以及相关问题的处理方面还有很大的欠缺，对于特殊材料的生产技术并没有完全掌握，因此，无法完全满足民用产品的生产需求。

2.在军事领域发展先进

当前我国的军事科技已经超过了其他的国家，有着更长远的发展，尤其是激光直接加工金属技术的发展十分乐观，不管什么特种设备零部件的机械制造它都能够完成，这对于我国的发展提供了重要的帮助。

3.3D打印在教育中对教师的作用

利用3D打印机打印制作的教学用具，可以扩展学习者的感觉和知觉增强触觉体验，弥补常态课堂直接经验不足的劣势。将隐性知识和认知结构显性化，使学习资料由抽象化转变成为具体化，具体化转变成为形象化，视觉复杂化转变成为认知简单化。

四、3D打印技术的软件实现

1.面向3D打印的产品设计方法

以前的面向制造和装配设计的最初目的，就是为了方便制造和装配的产品，在减少研发的时间时还能降低生产成本。自从3D打印技术的应用，不管遇到多复杂的形状都能制造出来，个别商家为了提升自家产品的性能，经常会使用到更加复杂的几何外形，造成模型的特征数量有了很大的提升。除此之外，像宏观和微观类似工艺结构的设计和加工，是以前的3D技术不能满足的。该技术和软件以前最为重视的就是对复杂外形特征进行模拟建设，构造技术是重要的主导技术，但是当时的有关技术只能适用于形状简单的实体进行模建，对于一些高难度，图形复杂的工艺结构就很难达到客户的需求，如今最新型的3D打印设计方法更为先进，它设计的最终目的就是设计出产品的外观以及尺度等等进行综合的设计，这种设计方法，不光减少了零部件的数量和装配的问题，同时还能提升产品的综合性能，实现个人定制化的最终需求。

2.UG软件实现

UG这是一个交互式CAD/CAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。它可以通过一个给定过程的有效模拟，应用于自然科学或工程、数学分析和数值数学及计算机科学的知识。然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。一些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应网格加密和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究，同时随着计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带来了许多新的可能。

五、结束语

综上所述，3D打印技术作为目前最先进的打印技术，它的发展十分可观，自从应用该项技术，给我们的生产以及生活方式都带来了很大的改变。

参考文献

[1]史玉升，张李超，白宇，et al.3D打印技术的发展及其软件实现[J].中国科学：信息科学，2015，45（2）：197-203.

[2]刘道春.3D打印技术的发展与前景[J].印刷质量与标准化，2015（10）：8-13.

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