《信息技术导论》
专业班级： 电子***班
学号： U2013***** 姓名： **********
联系方式： ************** 论文题目: 3D打印的历史、现状与未来前景
3D打印的历史、现状与未来前景
****
（华中科技大学，电子科学与技术系，武汉 430074）
世界在不断地发展，打印技术也同样在进步。从北宋庆历间中国的毕升发明的活字印刷术的诞生到现在在人们生活中扮演重要角色的平面印刷，终于，3D打印开始出现在人们的视野里。3D打印，即快速成型技术的一种，起初它主要应用于制造模型，如今它不仅可以用于某些工业产品的直接制造，甚至可以再人造器官的领域中占一席之地。现在3D打印还面临着许多如材料、花费方面的难关，尤其国内3D技术的发展还有很多缺陷，但不难想象，如果这一技术发展成熟将会为人们的生活带来多么大的改变。或许十几年后，商家都不再出售商品而是出售设计图，而用户只需打印出来了！
关键词：3D打印、快速成型技术、人体器官打印、光电
1 引言
3D打印（3D printing），即快速成型技术的一种，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。
3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、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、枪支以及其他领域都有所应用。
2 3D打印的历史
3D打印并非是新鲜的技术，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。设计领域许多人都知道3D CAD（3D计算机辅助设计）。从70年代诞生到现在，3D CAD经历了几十年的发展，已经成为广大设计人员的有力工具之一和很多设计领域的重要标准。而快速成型（Rapid Prototyping，简称RP）技术几乎与3D CAD的发展同步，人们从使用3D CAD的那天起就希望能方便地将设计“转化”为实物，因此也就有了发明3D打印机的必要。
在目前的3D打印机行业中，Z Corporation和Stratasys两家公司的产品占有绝大多数市场份额。提到3DP（Three Dimensional Printing，三维打印）几乎就是美国Z Corporation公司的代称。早在1994年，几个来自MIT（麻省理工学院）的科研和技术专家就发明了3DP技术并申请了专利。1997年，为了将3DP技术推向市场，Z Corporation公司正式成立。从
那时起，Z Corporation就一直占据着3D打印机市场的半壁江山。
成立于1990年的美国Stratasys公司率先推出了基于FDM技术的快速成型机，并很快发布了基于FDM的Dimension系列3D打印机。由于，FDM技术有其得天独厚的优势，适合汽车、家电、电动工具、机械加工、精密铸造及工艺品制作等领域使用，因此Stratasys的FDM快速成型机目前在全球RP市场已占有近半的比例。
我国对3D打印技术也同样有十分强烈的需求。自90年代初国内就有多所高校开始自主知识产权的RP技术研发，但是相比RP技术领先的美国、日本等国家，国内还没有一款达到国际水平的3D打印机推向市场，只有部分有实力的企业和科研院到专业的RP或3D打印服务商那里租用3D打印机或者订制模型。国内RP技术在研究队伍、资金投入和普及范围等多方面还有很长的路要走。比较而言，港台地区RP技术应用更为广泛。港台地区相比内地RP技术起步较早—很多高校、企业都有自己的3D打印设备。只不过，港台地区RP技术的重点是应用与推广，而并非自主研发。
与计算机和网络发展相一致，在经过20-30的萌芽期，3D打印进入快速成长期。
2011年9月BBC NEWS报道，德国弗劳恩霍夫研究所的一个小组，使用3D打印技术和一种称为“多光子聚合技术”，成功地打印出人造血管。通过这一过程打印出来的血管可以与人体组织相互“沟通”，不会遭器官排斥。打印时使用的“墨水”是生物分子与人造聚合体。
2011年10月，一辆名为“Urbee”的汽车在加拿大温尼伯艺术画廊举行的展会上首次公开亮相，它包括玻璃嵌板在内的所有外部组件都是通过3D打印设备生产的。它用电和汽油作为混合动力，车速可达每小时100公里至110公里。
2011年12月，Theo Jansen展示一套采用“3D打印机”制作的风动机械装置，唯一使用的材料就是PVC。这个机械装置需要通过风驱动上面的大扇叶，带动内部的机械齿轮让装置行走，就像一个多足的机器人在那里爬行。
2012年的TED大会上，能打印出肾的3D打印机使人眼前一亮。这次打印出的肾组织只是一个雏形，只是用于实验操作。短期内不能被用于临床应用中。但神奇的效果却产生了震撼效应。
2012年3月，来自维也纳科技大学的研究人员推出了“纳米级”3D打印机，它可以创建复杂的对象，比如微型F1赛车、维也纳圣史蒂芬大教堂和伦敦塔桥的微型模型等，它们甚至比一粒沙子还要小。这种打印机使用液态树脂，采用一种名为“双光子光刻”的高新技术，通过激光使树脂硬化成形。
3 国内3D打印的现状
国内3D打印技术近几年刚开始发展，企业开始了解这种加工方式但不认可，一方面是由于企业不能摆脱传统制造业的思维方式，另一方面则是由于加工成本过高，部件不宜利用3D打印机进行批量生产。而且国内打印机的发展还有以下缺陷 ：
1.缺乏教育培训和社会推广
目前，企业购置3D打印设备的数量非常有限，应用范围狭窄。更有一切企业根本不知道3D打印是什么样的东西。而在教育教学方面，机械、材料、信息技术等工程学科的教学课程体系中，缺乏与3D打印相关的必修环节，3D打印停留在部分学生的课外兴趣研究层面，得不到深入研究。
2．企业对技术研发投入不足 我国虽已有几家企业能自主制造3D打印设备，但企业规模普遍较小，研发力量不足。在加工流程稳定性、工件支撑材料生成和处理、部分特种材料的制备技术等诸多具体环节，存在较大缺陷，难以完全满足产品制造的需求。
3．产业链缺乏统筹发展 3D打印行业的发展需要完善的供应商和服务商体系、市场平台。供应商和服务商体系中，包含工业设计机构、3D数字化技术提供商、3D打印机及耗材提供商、3D打印设备经销商、3D打印服务商。市场平台包含第三方检测验证支持、金融支持、电子商务、知识产权保护等支持。而目前国内的3D打印企业还处于“单打独斗”的初步发展阶段，产业整合度较低，主导的技术标准、开发平台尚未确立，技术研发和推广应用还处于无序状态。 而在国外特别是美国，3D打印技术要比在国内发展早，企业早已熟知这种可能对世界加工制造业带来革命的新技术。所以相较于国内，美国对3D打印技术的研发生产投资都远远胜于我国。
当前，全球正在兴起新一轮数字化制造浪潮。发达国家面对近年来制造业竞争力的下降，大力倡导“再工业化、再制造化”战略，提出智能机器人（300024）、人工智能、3D打印是实现数字化制造的关键技术，并希望通过这三大数字化制造技术的突破，巩固和提升制造业的主导权，加快3D打印产业发展，可推动我国由“工业大国”向“工业强国”的转变。
4 3D打印的未来前景
在科技力量发展迅速的当代，3D打印的未来无疑是光明的。相信未来这项技术可以突破现在阻碍他的一切难关。不少人做出了对3 D打印前景的预测,现如今被视为天马行空的事情（如3D打印飞机）很可能变为现实。虽然它不是个多么主流的话题，但与其他技术相比，他更有潜力带来以及技术革命。
i参考文献
i 1.《三维打印技术》 王运赣 华中科技大学出版社（2013出版）
2.《爱上3D打印机》Magicfirm MBot组 人民邮电出版社（2013出版）
3.《3D打印》 胡迪•利普森 中信出版社（2013出版）
4.《3D打印 打印未来》 中国机械工程学会 中国科学技术出版社（2013出版）
5.《快速成型技术与应用》 韩霞 机械工业出版社（2012出版）
《信息技术导论》
专业班级： 电子***班
学号： U2013***** 姓名： **********
联系方式： ************** 论文题目: 3D打印的历史、现状与未来前景
3D打印的历史、现状与未来前景
****
（华中科技大学，电子科学与技术系，武汉 430074）
世界在不断地发展，打印技术也同样在进步。从北宋庆历间中国的毕升发明的活字印刷术的诞生到现在在人们生活中扮演重要角色的平面印刷，终于，3D打印开始出现在人们的视野里。3D打印，即快速成型技术的一种，起初它主要应用于制造模型，如今它不仅可以用于某些工业产品的直接制造，甚至可以再人造器官的领域中占一席之地。现在3D打印还面临着许多如材料、花费方面的难关，尤其国内3D技术的发展还有很多缺陷，但不难想象，如果这一技术发展成熟将会为人们的生活带来多么大的改变。或许十几年后，商家都不再出售商品而是出售设计图，而用户只需打印出来了！
关键词：3D打印、快速成型技术、人体器官打印、光电
1 引言
3D打印（3D printing），即快速成型技术的一种，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。
3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、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、枪支以及其他领域都有所应用。
2 3D打印的历史
3D打印并非是新鲜的技术，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。设计领域许多人都知道3D CAD（3D计算机辅助设计）。从70年代诞生到现在，3D CAD经历了几十年的发展，已经成为广大设计人员的有力工具之一和很多设计领域的重要标准。而快速成型（Rapid Prototyping，简称RP）技术几乎与3D CAD的发展同步，人们从使用3D CAD的那天起就希望能方便地将设计“转化”为实物，因此也就有了发明3D打印机的必要。
在目前的3D打印机行业中，Z Corporation和Stratasys两家公司的产品占有绝大多数市场份额。提到3DP（Three Dimensional Printing，三维打印）几乎就是美国Z Corporation公司的代称。早在1994年，几个来自MIT（麻省理工学院）的科研和技术专家就发明了3DP技术并申请了专利。1997年，为了将3DP技术推向市场，Z Corporation公司正式成立。从
那时起，Z Corporation就一直占据着3D打印机市场的半壁江山。
成立于1990年的美国Stratasys公司率先推出了基于FDM技术的快速成型机，并很快发布了基于FDM的Dimension系列3D打印机。由于，FDM技术有其得天独厚的优势，适合汽车、家电、电动工具、机械加工、精密铸造及工艺品制作等领域使用，因此Stratasys的FDM快速成型机目前在全球RP市场已占有近半的比例。
我国对3D打印技术也同样有十分强烈的需求。自90年代初国内就有多所高校开始自主知识产权的RP技术研发，但是相比RP技术领先的美国、日本等国家，国内还没有一款达到国际水平的3D打印机推向市场，只有部分有实力的企业和科研院到专业的RP或3D打印服务商那里租用3D打印机或者订制模型。国内RP技术在研究队伍、资金投入和普及范围等多方面还有很长的路要走。比较而言，港台地区RP技术应用更为广泛。港台地区相比内地RP技术起步较早—很多高校、企业都有自己的3D打印设备。只不过，港台地区RP技术的重点是应用与推广，而并非自主研发。
与计算机和网络发展相一致，在经过20-30的萌芽期，3D打印进入快速成长期。
2011年9月BBC NEWS报道，德国弗劳恩霍夫研究所的一个小组，使用3D打印技术和一种称为“多光子聚合技术”，成功地打印出人造血管。通过这一过程打印出来的血管可以与人体组织相互“沟通”，不会遭器官排斥。打印时使用的“墨水”是生物分子与人造聚合体。
2011年10月，一辆名为“Urbee”的汽车在加拿大温尼伯艺术画廊举行的展会上首次公开亮相，它包括玻璃嵌板在内的所有外部组件都是通过3D打印设备生产的。它用电和汽油作为混合动力，车速可达每小时100公里至110公里。
2011年12月，Theo Jansen展示一套采用“3D打印机”制作的风动机械装置，唯一使用的材料就是PVC。这个机械装置需要通过风驱动上面的大扇叶，带动内部的机械齿轮让装置行走，就像一个多足的机器人在那里爬行。
2012年的TED大会上，能打印出肾的3D打印机使人眼前一亮。这次打印出的肾组织只是一个雏形，只是用于实验操作。短期内不能被用于临床应用中。但神奇的效果却产生了震撼效应。
2012年3月，来自维也纳科技大学的研究人员推出了“纳米级”3D打印机，它可以创建复杂的对象，比如微型F1赛车、维也纳圣史蒂芬大教堂和伦敦塔桥的微型模型等，它们甚至比一粒沙子还要小。这种打印机使用液态树脂，采用一种名为“双光子光刻”的高新技术，通过激光使树脂硬化成形。
3 国内3D打印的现状
国内3D打印技术近几年刚开始发展，企业开始了解这种加工方式但不认可，一方面是由于企业不能摆脱传统制造业的思维方式，另一方面则是由于加工成本过高，部件不宜利用3D打印机进行批量生产。而且国内打印机的发展还有以下缺陷 ：
1.缺乏教育培训和社会推广
目前，企业购置3D打印设备的数量非常有限，应用范围狭窄。更有一切企业根本不知道3D打印是什么样的东西。而在教育教学方面，机械、材料、信息技术等工程学科的教学课程体系中，缺乏与3D打印相关的必修环节，3D打印停留在部分学生的课外兴趣研究层面，得不到深入研究。
2．企业对技术研发投入不足 我国虽已有几家企业能自主制造3D打印设备，但企业规模普遍较小，研发力量不足。在加工流程稳定性、工件支撑材料生成和处理、部分特种材料的制备技术等诸多具体环节，存在较大缺陷，难以完全满足产品制造的需求。
3．产业链缺乏统筹发展 3D打印行业的发展需要完善的供应商和服务商体系、市场平台。供应商和服务商体系中，包含工业设计机构、3D数字化技术提供商、3D打印机及耗材提供商、3D打印设备经销商、3D打印服务商。市场平台包含第三方检测验证支持、金融支持、电子商务、知识产权保护等支持。而目前国内的3D打印企业还处于“单打独斗”的初步发展阶段，产业整合度较低，主导的技术标准、开发平台尚未确立，技术研发和推广应用还处于无序状态。 而在国外特别是美国，3D打印技术要比在国内发展早，企业早已熟知这种可能对世界加工制造业带来革命的新技术。所以相较于国内，美国对3D打印技术的研发生产投资都远远胜于我国。
当前，全球正在兴起新一轮数字化制造浪潮。发达国家面对近年来制造业竞争力的下降，大力倡导“再工业化、再制造化”战略，提出智能机器人（300024）、人工智能、3D打印是实现数字化制造的关键技术，并希望通过这三大数字化制造技术的突破，巩固和提升制造业的主导权，加快3D打印产业发展，可推动我国由“工业大国”向“工业强国”的转变。
4 3D打印的未来前景
在科技力量发展迅速的当代，3D打印的未来无疑是光明的。相信未来这项技术可以突破现在阻碍他的一切难关。不少人做出了对3 D打印前景的预测,现如今被视为天马行空的事情（如3D打印飞机）很可能变为现实。虽然它不是个多么主流的话题，但与其他技术相比，他更有潜力带来以及技术革命。
i参考文献
i 1.《三维打印技术》 王运赣 华中科技大学出版社（2013出版）
2.《爱上3D打印机》Magicfirm MBot组 人民邮电出版社（2013出版）
3.《3D打印》 胡迪•利普森 中信出版社（2013出版）
4.《3D打印 打印未来》 中国机械工程学会 中国科学技术出版社（2013出版）
5.《快速成型技术与应用》 韩霞 机械工业出版社（2012出版）