3D打印技術(shù)在不同行業(yè)的應(yīng)用探討

     隨著媒體的關(guān)注度日益增大和國(guó)家政策層面的支持導(dǎo)向增多，3D打印技術(shù)對(duì)于普通大眾來(lái)說(shuō)已經(jīng)不是一個(gè)陌生的名詞，3D打印的應(yīng)用也呈現(xiàn)百花齊放的態(tài)勢(shì)。根據(jù)市場(chǎng)研究公司易觀國(guó)際的預(yù)測(cè)，2013年到2018年全球3D打印市場(chǎng)符合年均增長(zhǎng)率將達(dá)到45.7%。我們從這張圖中也不難發(fā)現(xiàn)，2018年中國(guó)市場(chǎng)的3D打印的產(chǎn)值將達(dá)到200億人民幣，將近是2016年的兩倍。2018年全球的3D打印產(chǎn)值規(guī)模將達(dá)到162億美元，將是2015年的三倍。對(duì)于還屬于蓬勃發(fā)展的初期發(fā)展的市場(chǎng)而言，3D打印的表現(xiàn)發(fā)展十分的搶眼。隨著3D打印新技術(shù)支流的不斷涌現(xiàn)，生物3D打印技術(shù)的突破，金屬打印技術(shù)的完善，3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模和前景一路向好。因此3D打印產(chǎn)業(yè)可以說(shuō)是一個(gè)充滿活力，欣欣向榮的行業(yè)。


目前3D打印被用于哪些行業(yè)呢？在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于展示樣品、外觀零部件和藝術(shù)品的模型打印。在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程施工、汽車、航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、搶支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用�，F(xiàn)在正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造和批量生產(chǎn)。3D打印技術(shù)的成功應(yīng)用對(duì)于3D打印技術(shù)的推廣有非常大的促進(jìn)作用。


3D打印技術(shù)進(jìn)入中國(guó)，最早就是走進(jìn)校園，可以說(shuō)教育行業(yè)和3D打印技術(shù)的淵源是最深厚。3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也十分明顯。
從教師角度來(lái)看，老師在教學(xué)過(guò)程中利用3D打印機(jī)打印制作的教學(xué)用具，可以擴(kuò)展學(xué)生的感知，增強(qiáng)觸覺體驗(yàn)，彌補(bǔ)常態(tài)課堂的劣勢(shì)。同時(shí)，教師也將學(xué)習(xí)資料由抽象化轉(zhuǎn)變成為具體化，具體化轉(zhuǎn)變成為形象化，視覺復(fù)雜化轉(zhuǎn)變成為認(rèn)知簡(jiǎn)單化。這樣就能夠強(qiáng)化學(xué)生的思路使之更加清晰，強(qiáng)化學(xué)生的邏輯思維以及理解能力，從而從根本上實(shí)現(xiàn)了教師教學(xué)改革，也使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效率成倍提升。特別是對(duì)于中學(xué)的老師，3D打印機(jī)的出現(xiàn)解決了他們?cè)诮淌诔橄笾�識(shí)時(shí)，學(xué)生想象空間不足的境況。例如生物中的DNA分子結(jié)構(gòu)，當(dāng)我們用肉眼無(wú)法觀察時(shí)，便可以用3D打印的方式進(jìn)行呈現(xiàn)。

從學(xué)生的角度來(lái)說(shuō)，使用3D打印可以獲得的是直接經(jīng)驗(yàn)。例如應(yīng)用建模軟件制作三維模型可以獲得設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。這些具體經(jīng)驗(yàn)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)提供了直接的認(rèn)識(shí)。3D打印作品通過(guò)演示和展覽等方式，使學(xué)習(xí)者獲得“觀察的經(jīng)驗(yàn)”，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的深度參與，提高學(xué)生的興趣，增加學(xué)生的自信心，從而改善學(xué)習(xí)效果。3D打印將抽象概念和設(shè)計(jì)引入現(xiàn)實(shí)世界，對(duì)抽象概念或科學(xué)過(guò)程進(jìn)行可視化展現(xiàn)，提高思維能力。對(duì)學(xué)生而言，3D打印能以直觀高效的實(shí)體模型表達(dá)自己對(duì)于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念，更能準(zhǔn)確的表達(dá)學(xué)生創(chuàng)意，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣，促進(jìn)我們的學(xué)生立體化地獲取和理解知識(shí)，拓展他們的創(chuàng)造性思維，從而達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。

在小學(xué)教育中，系統(tǒng)的邏輯思維訓(xùn)練和空間感培養(yǎng)從小學(xué)開始是最合適的時(shí)機(jī)。邏輯思維能使孩子運(yùn)用科學(xué)的思維方式最大化效率地提高他們的學(xué)習(xí)能力，少走彎路，讓孩子們更加自信。多數(shù)老師家長(zhǎng)都了解從小培養(yǎng)孩子大腦潛力的重要性，也會(huì)做一些簡(jiǎn)單的教學(xué)，但往往缺乏科學(xué)性和系統(tǒng)性，這其實(shí)耽誤了孩子形成正確思維方式的關(guān)鍵期。而3D打印則可以解決這些麻煩。通過(guò)普及3D打印的知識(shí)，讓學(xué)生見識(shí)科技神奇，體驗(yàn)科技的魅力。簡(jiǎn)單的三維建模教學(xué)則可以，讓他們?cè)趶臒o(wú)到有的建立過(guò)程中去思考物體的組成部分，結(jié)構(gòu)，及搭建順序，訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維。通過(guò)建模軟件的使用，體會(huì)三維空間概念，建立空間感方向感，從而幫助到學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，最后還可以與繪畫，勞技等動(dòng)手類課程相結(jié)合，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的藝術(shù)修養(yǎng)和審美。

在中學(xué)教學(xué)中，很多時(shí)候，數(shù)理化等學(xué)科因?yàn)檩^多抽象概念，學(xué)生缺乏想象，教學(xué)效果始終不理想。中學(xué)教學(xué)工具和儀器一般由專門的教育裝備制作機(jī)構(gòu)制作，更新速度相對(duì)較慢；多媒體課件中展示的教學(xué)內(nèi)容模型也無(wú)法使學(xué)生直接接觸和觀察教學(xué)實(shí)體對(duì)象。3D打印使得每位教師都可以方便地打印模型，以有形的三維格式展示教科書中提取的二維信息，并可以設(shè)計(jì)個(gè)性化的教學(xué)模型以適應(yīng)教學(xué)內(nèi)容的要求。同時(shí)，3D打印可以幫助學(xué)校制作特殊的教學(xué)模型，特別是諸如解剖、材料分子結(jié)構(gòu)、文物古跡等難以獲取的模型�？茖W(xué)家通過(guò)3D掃描儀將恐龍骨骼化石標(biāo)本進(jìn)行掃描，再經(jīng)由3D打印機(jī)打造出體積縮小的等比例模型，以此為基礎(chǔ)制造出能正常運(yùn)動(dòng)的模型，來(lái)幫助研究恐龍與其他生物在史前環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)原理。


盡管3D打印在教育行業(yè)的應(yīng)用逐漸擴(kuò)大，但是在實(shí)際上3D打印技術(shù)在教育行業(yè)的應(yīng)用仍存在一些局限。3D打印應(yīng)用在教學(xué)上，國(guó)外提出STEAM教育觀點(diǎn)，受到了國(guó)內(nèi)廣泛的推崇，很多直接照搬了國(guó)外的教學(xué)模式，對(duì)于國(guó)外自主自由的學(xué)習(xí)方式，很多中國(guó)學(xué)生反而不適應(yīng)；對(duì)于老師而言，老師并不了解如何利用3D打印設(shè)備去開展3D打印課堂，學(xué)校里的3D打印設(shè)備往往成為科普展品或是成為老師打印教具使用。我們想通過(guò)3D打印技術(shù)應(yīng)用來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力，成為了美好的愿望。教育聯(lián)系了每一個(gè)家庭，家長(zhǎng)自然是最關(guān)系學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。安排學(xué)生參與課外輔導(dǎo)、特長(zhǎng)學(xué)習(xí)，幾乎是中國(guó)學(xué)生都面臨的情況。學(xué)生的課余時(shí)間已經(jīng)被壓縮到最少，因此3D打印課堂的實(shí)施很難得到家長(zhǎng)的支持。

家長(zhǎng)不支持、學(xué)生不適應(yīng)、老師不會(huì)交、教學(xué)模式不匹配，成為了推進(jìn)3D打印教育的攔路石。針對(duì)中國(guó)教育實(shí)際，因地制宜的開發(fā)中國(guó)的STEAM教育和創(chuàng)客教育才能真正推動(dòng)3D打印課堂的實(shí)施。那么我們要怎么做呢？在課程設(shè)計(jì)方面，我們對(duì)應(yīng)校本課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，與教學(xué)同步。

小學(xué)生的3D打印實(shí)驗(yàn)室，以激發(fā)低齡學(xué)生的創(chuàng)造力和動(dòng)手能力為主要目的，培養(yǎng)手腦配合能力，和空間想象能力。

對(duì)中學(xué)、中專學(xué)生，他們的課程設(shè)置會(huì)將學(xué)科應(yīng)用更綜合。3D打印設(shè)備操作教學(xué)配合三維設(shè)計(jì)課程教學(xué)。此外，3D打印是國(guó)家重視的重要前沿科技項(xiàng)目，未來(lái)幾年將廣泛在企業(yè)中應(yīng)用，一線操作人員缺口巨大。擁有專業(yè)的3D造型課程和實(shí)驗(yàn)室，將成為中專招生的宣傳亮點(diǎn)！

對(duì)于高校及科研單位而言，3D打印課堂不單單是教學(xué)場(chǎng)地還將是科研場(chǎng)所。因此高校3D打印實(shí)驗(yàn)室的配置將更綜合，無(wú)論是設(shè)備數(shù)量和設(shè)備功能都將優(yōu)于其他兩類3D打印實(shí)驗(yàn)室。日本四國(guó)大學(xué)購(gòu)入32臺(tái)夢(mèng)想家Dreamer3D打印機(jī)建立大型CAD教室，這個(gè)教室在未來(lái)還將對(duì)社會(huì)開放。日本東京工科大學(xué)也建立了與機(jī)器人設(shè)計(jì)相關(guān)的3D打印實(shí)驗(yàn)室。采購(gòu)的是閃鑄科技Dreamer的設(shè)備。

與其他領(lǐng)域相比，3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用并不多。專家統(tǒng)計(jì)醫(yī)療只占3D打印行業(yè)7億美元投資的1.6%。然而，在接下來(lái)的十年中，這個(gè)數(shù)字將會(huì)增長(zhǎng)到21%。最近的調(diào)查更是顯示醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域?qū)⒂瓉?lái)一個(gè)重大變革。據(jù)市場(chǎng)調(diào)查公司MarketsandMarkets.com預(yù)測(cè): 到2020年，3D打印在醫(yī)療方面可創(chuàng)造21.3億美元生產(chǎn)值。諸如3D打印移植牙齒這樣的醫(yī)療物件已經(jīng)取得了巨大成功，同時(shí)隨著3D打印技術(shù)的飛速發(fā)展，該行業(yè)每天打印的定制矯正支架已超過(guò)50000件。醫(yī)療行業(yè)已經(jīng)成為3D打印技術(shù)應(yīng)用的最佳行業(yè)。


那么3D打印技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的優(yōu)勢(shì)是什么呢？制作手術(shù)導(dǎo)板，還原病灶情況，幫助醫(yī)生精準(zhǔn)判斷，從而制定手術(shù)方案。相比于醫(yī)生不能確證，病人奔波尋醫(yī)問藥，3D打印技術(shù)協(xié)助下治療，費(fèi)用成本和時(shí)間成本大大降低。3D打印技術(shù)并不單一局限于手術(shù)導(dǎo)板的制作，醫(yī)療器械、制藥、牙齒矯正、人體植入物、整形美容，一旦3D打印器官技術(shù)的突破，3D打印技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用將超乎想象。

去過(guò)醫(yī)院的人都了解這樣一個(gè)情況。在病人告知醫(yī)生自己哪里不舒服之后，醫(yī)生往往會(huì)開出一系列的檢查項(xiàng)目：小到驗(yàn)血、大到CT掃描，總之這一切都是為了幫助醫(yī)生更好的會(huì)診，確認(rèn)病人病情。但是現(xiàn)實(shí)是，醫(yī)生安排病人做了一系列的檢查后，依舊不能確疹，原因是有些病情十分的復(fù)雜或是病灶出現(xiàn)在血管密集的地方，醫(yī)生難以做出治療方案。這種時(shí)候，3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)了。在手術(shù)前根據(jù)患者的CT或核磁共振數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模，然后通過(guò)3D打印機(jī)將模型打印出來(lái)，就得到一個(gè)醫(yī)療模型。3D打印的醫(yī)療模型最主要的作用是讓醫(yī)生在手術(shù)前可以直觀的看到手術(shù)部位的三維結(jié)構(gòu)，有助于醫(yī)生規(guī)劃手術(shù)方案。尤其針對(duì)復(fù)雜手術(shù)，有助于降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，提高手術(shù)的成功率。手術(shù)導(dǎo)板是醫(yī)生在手術(shù)中輔助手術(shù)的重要工具，3D打印技術(shù)尤其適合制造異型或個(gè)性化的導(dǎo)板。


從骨科手術(shù)到心臟手術(shù)再到肝臟手術(shù)……越來(lái)越多的手術(shù)開始借助3D打印的醫(yī)療模型。例如北京清華長(zhǎng)庚醫(yī)院首任執(zhí)行院長(zhǎng)董家鴻教授率領(lǐng)該院肝膽胰外科醫(yī)師團(tuán)隊(duì)，利用3D打印技術(shù)，成功完成10例膽道癌癥精準(zhǔn)根治性切除。通過(guò)3D技術(shù)實(shí)現(xiàn)膽道癌癥的精確根治性切除成為了我國(guó)首創(chuàng)。術(shù)前為了能精準(zhǔn)制定手術(shù)方案，專家想到了3D打印技術(shù)。3D打印將患者的肝膽胰臟器和相應(yīng)的病變部位以1：1的“實(shí)物”形式呈現(xiàn)在醫(yī)生面前，通過(guò)精確評(píng)估病變范圍與臨近臟器組織的三維空間關(guān)系，專家團(tuán)隊(duì)制定了手術(shù)方案。在手術(shù)時(shí)，專家將模型帶入手術(shù)室在術(shù)中進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，通過(guò)調(diào)整3D打印模型并置于最佳解剖位置，為手術(shù)關(guān)鍵步驟提供直觀的實(shí)時(shí)導(dǎo)航，對(duì)關(guān)鍵部位快速識(shí)別和定位；通過(guò)精確定位病灶、血管，實(shí)時(shí)引導(dǎo)重要脈管的接合，提高了手術(shù)精準(zhǔn)性，有效降低了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

3D打印為矯正鞋墊、仿生手、助聽器等康復(fù)器械帶來(lái)的真正價(jià)值不僅僅是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定制化，更主要體現(xiàn)在讓精準(zhǔn)、高效的數(shù)字化制造技術(shù)代替手工制作方式，縮短生產(chǎn)周期。我們以已經(jīng)實(shí)現(xiàn)3D打印批量定制化生產(chǎn)的助聽器外殼產(chǎn)業(yè)為例。在傳統(tǒng)的方式下，技師需要通過(guò)患者的耳道模型做出注塑模具。然后通過(guò)紫外線得到塑料產(chǎn)品。通過(guò)對(duì)塑料產(chǎn)品進(jìn)行鉆音孔和手工處理后得到助聽器最終形狀。如果在這一過(guò)程中出錯(cuò)，就需要重新制作模型。而使用3D打印機(jī)制作助聽器的流程，始于患者耳道硅膠�；蛴∧５脑O(shè)計(jì)，這個(gè)步驟是通過(guò)三維掃描儀來(lái)完成的。 然后用CAD軟件將掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為3D打印機(jī)可讀取的設(shè)計(jì)文件。 設(shè)計(jì)者可以通過(guò)軟件修改三維圖像，及創(chuàng)建最終的產(chǎn)品形狀。EnvisionTec打印機(jī)大約可以在60到90分鐘內(nèi)打印出65個(gè)助聽器外殼或47個(gè)助聽器模型。此外，3D打印的康復(fù)器械還可以大大降低康復(fù)器材成本。目前義肢的市場(chǎng)售價(jià)都在幾千到幾萬(wàn)，定制級(jí)的康復(fù)義肢費(fèi)用更高。而3D打印的義肢成本僅幾百元，并且私人化的定制將更符合使用者的使用需求。3D打印技術(shù)可降低定制化價(jià)值的制造成本。



△美國(guó)一名失去左手的7歲女童日前獲得了具有革命性的新型3D打印義肢，僅花費(fèi)50美元(約合310元人民幣)

由于骨腫瘤、車禍等造成的骨骼缺損、頜面損傷、顱骨修補(bǔ)等，都無(wú)法用一般修復(fù)產(chǎn)品進(jìn)行治療，而3D打印產(chǎn)品提供了有效的解決方案， 特別是這些打印的假體都是依據(jù)患者的自身特點(diǎn)進(jìn)行量體裁衣而制造的。然而“量體裁衣”這四個(gè)字只是概括了3D打印技術(shù)在植入物制造領(lǐng)域的意義之一。3D打印技術(shù)在該領(lǐng)域的另一個(gè)意義在于，能夠打印出與植入物一體的仿生骨小梁微孔結(jié)構(gòu)，從而有利于人體骨骼的長(zhǎng)入。這個(gè)意義在3D打印標(biāo)準(zhǔn)化植入物中也同樣存在。以往骨小梁結(jié)構(gòu)是通過(guò)在植入物表面進(jìn)行涂層來(lái)實(shí)現(xiàn)的，無(wú)法保證假體的長(zhǎng)期生存率。2015年，北京大學(xué)第三醫(yī)院骨科劉忠軍教授團(tuán)隊(duì)完成了世界首例應(yīng)用3D打印的人工定制樞椎作為脊椎外科內(nèi)植物，進(jìn)行脊椎腫瘤治療以后的穩(wěn)定性重建。

雖然目前出現(xiàn)的生物3D打印器官并不是功能完整、結(jié)構(gòu)完整的器官，但是它們?cè)谒幬锖Y選測(cè)試、疾病的研究領(lǐng)域已經(jīng)開始發(fā)揮作用。普通藥物篩選技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化率低，最佳的藥物測(cè)試對(duì)象其實(shí)是人體。但這一做法并不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)橐粊?lái)人不能承擔(dān)藥物初步篩選工作，二來(lái)患者個(gè)體差異大，身體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而將人體細(xì)胞在體外構(gòu)建組織后進(jìn)行藥物篩選是一種可替代人體的有效辦法。例如杭州捷諾飛可批量生產(chǎn)的3D打印肝單元，已被默克制藥公司用于藥物毒性測(cè)試。肝臟是承擔(dān)藥物毒性的重要器官，對(duì)人工肝的需求量也很大。成人肝臟由50到100萬(wàn)個(gè)稱作肝小葉的單元組成，肝小葉是肝結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，模仿肝小葉結(jié)構(gòu)制備肝單元，是制造人工肝臟的關(guān)鍵步驟。用人源細(xì)胞3D打印的組織和構(gòu)建病理模型，能準(zhǔn)確反映化學(xué)和生物藥物在人體內(nèi)的藥理活性，從而提高藥物篩選成功率。生物3D打印的理想目標(biāo)是打印出可移植的復(fù)雜人體器官。目前科學(xué)家們正在向這個(gè)目標(biāo)努力。其中包括，比較接近臨床應(yīng)用的是通過(guò)軟骨細(xì)胞3D打印的耳朵軟骨；實(shí)驗(yàn)階段的3D打印血管；用于科研的生物腦組織，還有用于藥物測(cè)試的人工組織或器官等。


牙齒修復(fù)和治療的成本是牙科診所、實(shí)驗(yàn)室需要考慮重要因素，很多有先見之明的牙科診所、實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)引入數(shù)字化口腔技術(shù)，以提升效率、降低成本。近年來(lái)，以軟件設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的牙科修復(fù)變得普及，很多牙科診所、實(shí)驗(yàn)室或?qū)�業(yè)義齒生產(chǎn)企業(yè)都引入了3D打印技術(shù)。結(jié)合了3D打印的數(shù)字化口腔技術(shù)為牙科行業(yè)帶來(lái)了精度高、成本低、效率高，以及符合規(guī)范化生產(chǎn)鏈相符的口腔數(shù)據(jù)。3D科學(xué)谷認(rèn)為，包括3D打印在內(nèi)的數(shù)字化牙科技術(shù)更重要的意義在于，減少醫(yī)生手工制作模型、義齒等牙科產(chǎn)品的時(shí)間，將精力回歸到口腔疾病的診斷及實(shí)施口腔手術(shù)本身。對(duì)于牙科技師而言，雖然遠(yuǎn)在醫(yī)生診室之外，但只要獲得患者的口腔數(shù)據(jù)，就可以根據(jù)醫(yī)生要求定制出精準(zhǔn)的牙科產(chǎn)品。

隨著技術(shù)的成熟和市場(chǎng)接受度的提高，醫(yī)療行業(yè)的3D打印技術(shù)應(yīng)用不僅要求精度更高，出品時(shí)間更短，成本更低。同時(shí)，行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)也將加速推出。產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)將是會(huì)成趨勢(shì)。

那么建筑行業(yè)的應(yīng)用情況又是怎么樣？3D打印技術(shù)的個(gè)性化表現(xiàn)極強(qiáng)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，最大的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)產(chǎn)品的復(fù)雜性不敏感。在制造一些復(fù)雜性高的自由造型產(chǎn)品的時(shí)候，3D打印技術(shù)的成本明顯低于傳統(tǒng)制造技術(shù)。因此對(duì)于像前面提到的莫比烏斯環(huán)建筑的制造，3D打印技術(shù)獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。 建筑制造的時(shí)間也大大減少。3D打印使用的材料往往是就地取材的砂石，以及水泥和玻璃纖維，成本已經(jīng)降低。

目前，建筑行業(yè)的應(yīng)有主要在建筑裝飾、建筑模型、實(shí)體房屋建造三方面。目前，3D打印在建筑裝飾上已經(jīng)比較成熟，個(gè)性化的裝飾部件已經(jīng)成功應(yīng)用于水立方、上海世博會(huì)大會(huì)堂、國(guó)家大劇院等成百上千個(gè)建筑項(xiàng)目。在建筑業(yè)，設(shè)計(jì)師們使用3D打印機(jī)打印建筑模型，這種方法快速、低成本、環(huán)保，同時(shí)制作精美。3D打印模型是建筑創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)可視化與無(wú)障礙溝通最好方法。完全符合設(shè)計(jì)者的要求，且又節(jié)省大量的材料和時(shí)間。3D打印建筑建造十分迅速，幾天內(nèi)就可以完成一棟別墅的建造。


圖為上海首批交付使用的3D打印房屋。

盡管3D打印房屋有著顯著的優(yōu)勢(shì)，但是仍然難以推廣。原因在于，房屋全尺寸打印，對(duì)設(shè)備尺寸提出更高的要求，制造難度也更高，打印精度低。如圖是D-Shape公司，也是莫比烏斯環(huán)建筑的制造商。他們生產(chǎn)大設(shè)備的建筑3D打印機(jī)。但是打印精度也非常低�？梢哉f(shuō)機(jī)器越大越難制造，更重要的是機(jī)器越大，打印精度和打印速度就會(huì)越差。因此有人開始嘗試分段組裝式打印。將建筑模塊化，在共倉(cāng)里每塊都打印好，UI后一起現(xiàn)場(chǎng)組裝。好處是解決了房子尺寸的限制，缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)的組裝工作又涉及到勞動(dòng)密集型，提高了成本。在未來(lái)，拆分打印和多臺(tái)小設(shè)備同時(shí)作業(yè)的方式將很好的而解決房屋打印尺寸的限制。

此外，3D打印建筑的材料也是人們關(guān)注的重點(diǎn)。水泥混著玻璃纖維配膠水的打印用混凝土和砂石打印，無(wú)法滿足強(qiáng)度需求。人們迫切的在尋求成本低廉、強(qiáng)度大的材料。建筑材料研究將會(huì)成為3D打印建筑行業(yè)的切入點(diǎn)。

3D打印目前適用于少批量、小尺寸、高精度、造型復(fù)雜的零部件元器件的加工制造。而珠寶首飾正符合“少批量”、“小尺寸”、“高精度”、“造型復(fù)雜”的特性。那么我們現(xiàn)在來(lái)談一談珠寶行業(yè)的3D打印應(yīng)用。

    近日麥肯錫公司一份名為《一個(gè)多樣化的未來(lái)：2020年的珠寶行業(yè)（A Multifaceted Future:The Jewelry Industry in 2020）》的報(bào)告說(shuō)，雖然目前在線網(wǎng)上珠寶銷售額只占整個(gè)市場(chǎng)的4-5％，但到2020年在線銷售的高級(jí)珠寶比例有望達(dá)到10％，時(shí)尚飾品的銷售也將達(dá)到15％�？吹贸鰜�(lái)以節(jié)省成本為基礎(chǔ)的利用3D打印技術(shù)進(jìn)行個(gè)性化在線定制將是以后珠寶行業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。

3D打印技術(shù)日漸成熟，令過(guò)去一直保持高冷姿態(tài)的珠寶定制，更接地氣。與此同時(shí)，3D打印也解決了很多因設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，而無(wú)法快捷準(zhǔn)確展現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖的制作難題。
經(jīng)過(guò)這一系列的步驟，一件3D打印珠寶算是完工。3D打印技術(shù)，彌補(bǔ)了工匠所不能完成的復(fù)雜線條與鏤空等“硬傷”。所有的石膏模與蠟?zāi)＃�只需設(shè)定好程序由機(jī)械操作，精準(zhǔn)度高，再?gòu)?fù)雜多變的造型也可以通過(guò)電腦設(shè)定打印出來(lái)。



而在廣告行業(yè)的應(yīng)用主要是在發(fā)光字體和標(biāo)識(shí)牌的制作。傳統(tǒng)發(fā)光字體的制作十分復(fù)雜，設(shè)計(jì)，切割、折彎、開槽、焊接、打磨，噴漆一套字下來(lái)需要許多流程和人手，而一道工序出現(xiàn)問題可能直接影響后面所有工序，這是流水生產(chǎn)的短板，因此許多企業(yè)迫切希望得到一種更為方便快捷的生產(chǎn)方式品質(zhì)優(yōu)良的發(fā)光字產(chǎn)品。3D打印技術(shù)為解決這個(gè)問題提供了新的思路。3D打印制作出的樹脂型發(fā)光字美觀大方、制作快捷簡(jiǎn)單、使用人工成本少。3D打印出來(lái)的邊框?qū)⑼耆�一體化，比精工技術(shù)下的無(wú)縫焊接更為精美，折彎處也會(huì)比手工制作更為標(biāo)準(zhǔn)。只要簡(jiǎn)單培訓(xùn)，即可上手，人工僅需參與粘燈和鑲面。3D打印發(fā)光字屬于增材制造工藝無(wú)廢料產(chǎn)生，且無(wú)需人工值守。節(jié)約了大量的人工及原料成本。一個(gè)120mm普通漢字，打印字殼成本不超過(guò)2元，約為原始操作方法節(jié)約2/3，降低了制作成本，提高了利潤(rùn)。最重要的是傳統(tǒng)工藝的雕刻、切割、焊接、打磨、噴漆等環(huán)節(jié)，不可避免的會(huì)產(chǎn)生粉塵及噪聲污。3D發(fā)光字采用綠色環(huán)保線材，能耗小， 而且無(wú)聲、無(wú)味、無(wú)塵、零排放，真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保生產(chǎn)，超低能耗。

廣告行業(yè)的3D打印技術(shù)的應(yīng)用，除了要滿足其對(duì)設(shè)備的要求，還對(duì)周邊的配套設(shè)施和服務(wù)提出了新的要求。傳統(tǒng)的3D打印模式，對(duì)于尺寸較大的發(fā)光字，打印時(shí)間較長(zhǎng)，并沒有很好的降低制作時(shí)間提高打印速度。因此閃鑄設(shè)對(duì)我們自己研發(fā)的切片軟件FLASHPRINT做了對(duì)應(yīng)的升級(jí)和優(yōu)化，顯著減少打印時(shí)間。
傳統(tǒng)廣告行業(yè)使用的建模軟件不能滿足快速制作字體的而要求，因此閃鑄也針對(duì)性的開發(fā)出與廣告行業(yè)相匹配的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化方案，幫助客戶實(shí)現(xiàn)一步轉(zhuǎn)化，簡(jiǎn)化了操作流程，增強(qiáng)了易用性和實(shí)用性。

   3D打印行業(yè)日新月異，行業(yè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，但是仍屬于新興行業(yè)，行業(yè)的發(fā)展仍需要社會(huì)各界的支持和努力。希望越來(lái)越多的行業(yè)精英能投入到3D打印在細(xì)分行業(yè)應(yīng)用的研發(fā)中去，切實(shí)的用3D打印技術(shù)為行業(yè)帶來(lái)新的制造模式和思路，共同創(chuàng)富有樂趣的3D生活。本文由浙江閃鑄科技向南極熊投稿