如何正確有效的學習3d打印技術
如何正確有效的學習3d打印技術
近年來，3D打印成為人們關注的熱點，并逐步走進教育領域。因此很多人想要學習3D打印，但是不知道怎么學起。為此，以下是學習啦小編分享給大家的學習3D打印的好處的資料，希望可以幫到你!
學習3D打印的好處
一：提高學生特長的差異化產生亮點。
現(xiàn)在很多中小學，招生的時候都可能會詢問孩子有什么特長。假如說會鋼琴、會書法、會繪畫，可能排在后面的同學幾十個都會。那么假如說我會3D打印，會通過3D打印做一些文具、機器人、日常生活小工具，相信只有極少數(shù)的同學會甚至沒有。這就是3D打印的亮點。
“3D打印與傳統(tǒng)的興趣提高班比較”
二：提高想象力：
人類的進步來自對現(xiàn)狀的不滿，3D打印是培養(yǎng)孩子發(fā)現(xiàn)和改變生活的有效工具。想要創(chuàng)造出實用、漂亮的發(fā)明，需要永無止境的想象力，想象力是發(fā)明創(chuàng)新的源泉。您發(fā)現(xiàn)了嗎?孩子們的想象力很多時候比家長大得多。不給孩子們一個實驗想象力的工具，孩子們的想象力會過早減退。
“自己打印出來的眼睛框還可以這樣”
“可愛又好玩的筆筒”
“孩子們打印出來的作品”
三：集創(chuàng)意設計、家庭玩具DIY、高科技學習于親子活動之中：
豐富課余活動，一家人共同完成一個作品。與之日常的商場所買的機器人相對比，3D打印技術可以讓設計、制造零件到組裝，一步一步去完成。小朋友負責設計，媽媽負責打印零件出來，爸爸負責組裝。從0到1，讓孩子們一步一步去體驗生活上每一樣物品的制作過程。從而激發(fā)孩子們的動手能力之余，一家人更加是其樂融融。
“這是一個非常好玩的機器人”
“自己設計-打印零件-組裝“
四：通過藝術與科技的結合的方法，提高學生的創(chuàng)意創(chuàng)新能力：
通過自己的想象力與智慧，把一些藝術家的名作，用3D打印技術復原。孩子們可以通過這樣的一個方式，去還原一個畫作，甚至從中學到藝術家的精髓。這樣做可以很大程度提高智商。
“梵高名畫--《臥室》的還原”
“只屬于我自己的皇冠”
五：預防沉迷于電子游戲
3D打印即可以學習，又好玩。通過IPAD，電腦去設計，從而讓孩子們減少對電子游戲的依賴。3D打印與生活上的息息相關，我們可以通過觀察生活上的一些不方便的地方進而改造，去發(fā)明可以幫助別人的物品等等…
3D 打印的發(fā)展史
1.1 第一代：立體光固化成型打印機
立體光固化成型SLA(stereo lithography appearance)，即用特定波長與強度的激光聚焦到液態(tài)的光固化材料表面，使之由點到線，由線到面的順序凝固，完成一個層面的繪圖作業(yè)。然后再移動光波至另一個層面，層層疊加構成一個三維實體。
1986 年，該項技術的發(fā)明人創(chuàng)立3D Systems公司，并推出了第一臺SLA 商用3D 打印機。
1.2 第二代：熔融沉積成型打印機
熔融沉積成型FDM (Fused Deposition Modeling) 工藝是通過將絲狀材料，如熱塑性塑料、蠟或金屬的熔絲從加熱的噴嘴擠出，按照零件每一層的預定軌跡，以固定的速率進行熔體沉積。每完成一層，工作臺下降一個層厚進行迭加沉積新的一層，如此反復最終實現(xiàn)零件的沉積成型。FDM 工藝的關鍵是保持半流動成型材料的溫度剛好在熔點之上( 比熔點高1˚C 左右)。其每一層片的厚度由擠出絲的直徑?jīng)Q定，通常是0.25~0.50mm。
FDM 技術由Stratasys 公司的創(chuàng)始人與1989年發(fā)明，它的優(yōu)點是材料利用率高，材料成本低，可選材料種類多，工藝簡潔。缺點是精度低，復雜構件不易制造，懸臂件需加支撐，表面質量差。該工藝適合于產品的概念建模及形狀和功能測試，中等復雜程度的中小原型，不適合制造大型零件。
1.3 選擇性激光燒結打印機
選擇性激光燒結法SLS(Se1ected Laser Sintering)，采用紅外激光器作能源，使用的造型材料多為粉末材料。加工時，首先將粉末預熱到稍低于其熔點的溫度，然后在刮平棍子的作用下將粉末鋪平;激光束在計算機控制下根據(jù)分層截面信息進行有選擇地燒結，一層完成后再進行下一層燒結，全部燒結完后去掉多余的粉末，則就可以得到一燒結好的零件[2]。
至1992 年，DTM 公司售出第一臺SLS 打印機以來，該項技術并沒有占領太大的市場，主要由于SLS 有很多缺陷，比如在成型的過程中因為是把粉末燒結，所以工作中會有很多的粉狀物體污染辦公空間。另外，產品存儲時間過長后會因為內應力釋放而變形。對容易發(fā)生變形的地方設計支撐，表面質量一般。生產效率較高，運營成本較高，設備費用較貴，能耗通常在8000瓦以上。
1.4 三維噴墨打印
三維噴墨打印是通過將液態(tài)連結體鋪放在粉末薄層上， 以打印橫截面數(shù)據(jù)的方式逐層創(chuàng)建各部件，創(chuàng)建三維實體模型。采用這種技術打印成型的樣品模型與實際產品具有同樣的色彩，還可以將彩色分析結果直接描繪在模型上，模型樣品所傳遞的信息較大。 三維噴墨打印的材料主要是一些高性能復合材料(高強打印粉)。
1993 年，麻省理工學院開發(fā)了在三維空間里的噴墨打印技術，開創(chuàng)了三維噴墨的新時代。獲得MIT 獨家授權的Z.corp. 公司在95 年開發(fā)了第一臺高清彩色噴墨三維打印機。至2012 年，由Stratasys 公司開發(fā)的世界上最大的3D 噴墨打印機已經(jīng)可以打印1×0.8×0.5m 大小的物體。
目前，三維噴墨打印機是市場上精度最高，成型效果最好的高端打印設備。
3D 打印在生物醫(yī)學上的應用
3D 打印在生物醫(yī)學上的應用主要體現(xiàn)在醫(yī)學模型快速建造、組織器官代替品制作、臉部修飾與美容等三方面。
2.1 醫(yī)學模型快速建造
醫(yī)學道具、模型、用品等材料可通過3D 打印獲得[3,4]。利用3D 打印技術，可將計算機影像數(shù)據(jù)信息形成實體結構，用于醫(yī)學教學和手術模擬。
傳統(tǒng)醫(yī)學教學模型制作方法時間長, 且搬運過程容易損壞, 使用3D 打印技術, 可有效減少制作時間，根據(jù)需要隨時制作，并降低搬運損壞的風險。據(jù)報道, 美國某醫(yī)院在所實施的頭顱分離手術前，先使用3D 打印機造出了嬰兒連體頭顱模型，并對手術方案進行充分的研究分析。他們將往常同類型手術72 小時縮短到了22 小時。
目前，3D 打印醫(yī)學模型已獲得較好的技術支持，具備一定的打印速度，能使用多種材質進行打印，應用程度高，有著很好的應用前景。
2.2 組織器官代替品制作
人體組織器官代替物的材料要求很高，實現(xiàn)難度大。但目前已有一些成功案例，比如復制人體骨骼, 制作義肢等[5]。比如，人體某塊骨骼缺失或損壞需要置換，首先可掃描對稱的骨骼，形成計算機圖形并做對稱變換，再打印制作出相應骨骼。與傳統(tǒng)方法相比，該技術不需要先制作模具，可直接打印，建造速度較快。
這項技術可應用于牙種植、骨骼移植等[6,7]。與此同時，微型人體肝臟也已被成功制造。德國研究人員利用3D 打印機等相關技術，制作出柔韌的人造血管，并能使血管與人體融合，并同時解決了血管免遭人體排斥的問題。
該技術的不斷進步和應用的深人將有助于解決當前和今后人造器官短缺所面臨的困難。
2.3 臉部修飾與美容
利用3D 打印技術制作臉部損傷組織，如耳、鼻、皮膚、牙齒等[8,9]，可以得到與患者精確匹配的相應組織，為患者重新塑造頭部完整形象，達到美觀效果。首先掃描臉部建立起3D 計算機數(shù)據(jù);醫(yī)生可以制作出患者所缺少的部位，重現(xiàn)原來面貌。比起傳統(tǒng)技術，該方法更精確，材質選擇更加多樣化。據(jù)報道，一位左半邊臉上長著腫瘤的患者，在做了切除手術后臉上留下了一個大洞。醫(yī)生利用3D 打印技術為患者制作了一張假臉。制作中，首先全面掃描患者頭骨及面部，根據(jù)所得的結果分析并建立起原來的面部三維圖像，再打印輸出實物，通過使用特殊的材質，再打印制作出與面部完美貼合并且栩栩如生的假臉。
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