2023年国家公务员常识积累：3D打印技术

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　　3D打印的发展历史悠久，早在1981年的时候，3D打印这个新概念已经面世，不过打印的产品价格不菲，人们开始尝试用这个方式生产制造。但是三十年后，到了今天，3D打印才算是真正的迎来了春天。现在3D打印的精度、速度以及材料应用才实现突破。

　　1. 3D打印的多领域应用

　　3D打印的应用越来越广泛，涵盖教育、文化、医疗、机械、电子、航天航空、军事等等。

　　2. 传统制造与3D打印的异同

　　以镂空设计的球为例，表面有十几朵花，如果用传统的机械加工十分麻烦，必须逐个修改花纹。而选用3D打印的话，就没有浪费材料，所以它还有一个名字叫增材制造，意思是采用材料逐渐累加的方法，制造实体零件。 传统方式是先做好胚，再弄掉多余的材料，留下来的材料就是需要的形状。如果检查到问题，需要再开模具修改;而3D打印是用一点一点材料堆积，你可以迅速见到成品。

　　3. 3D打印的技术实现

　　3D打印技术应用到工业化生产。3D打印需要用到的其实不是实物，而是数字模型。假如你想把眼前的实物用3D打印出来，那么，你必须通电脑建模，或者用3D扫描仪，将实物数字化，即3D模型，最快十五分钟就可以打印出东西。目前3D打印技术分为FDM、DLP/SLA、SLS

　　FDM 熔融堆积成型工艺

　　FDM 技术相比DLP和SLS技术来说比较简单，因此受众群体多，也比较容易走进家庭。利用热塑性材料受到挤压成为半熔融状态的细丝，由沉积在层层堆栈基础上的方式，从3D CAD资料直接建构原型。FDM技术的优势在于机械结构简单，设计容易，制造成本、维护成本和材料成本低，对环境无污染，因此FDM也是在家用的桌面级3D打印机中使用得最多的技术。是相对传统的打印方式，不用激光，成本较低，不过精度不高，打印速度非常慢。这是大家最容易接触到的方式，一般用在教育市场。

　　SLS立激光烧结成型工艺

　　SLS 是用相对高科技的粉末，在激光照射高温条件下粉末融化。在工作台上铺上一层薄粉，激光束在该层截面上扫描，使温度升至融化点，从而实现烧结粘合，不断重复铺粉、烧结，并打磨、烘干处理，直至模型成型。其实3D打印就是一遍又一遍的2D打印，如果你把一个物体切得很薄，你会发现每一片都是一个形状，如果把所有形状合在一起，得到了一个三维结构物体。所以我们用激光的方式画出图形。SLS成型件对环境(温度、湿度和化学腐蚀)的抵抗能力类似于热塑性材料;而SLA 成型件的抵抗能力则比较差，例如，用环氧基树脂成型的SLA工件易被湿气和化学品侵蚀，在38℃以上的环境中会软化而翘曲变形，但成型精度较高。

　　SLA立体光固化成型工艺

　　SLA是一种光固化的技术，目前在中国相对比较发达。“立体光固化成型”，是激光束在液态树脂表面勾画出物体的第一层形状，然后制作平台下降一定的距离(0.05-0.025mm之间)，再让固化层浸入液态树脂中，如此反复。使用的树脂是光敏树脂，激光束照射后会形成固态，成型模型速度快，精度高。

　　DLP立体光固化成型工艺

　　DLP数字光处理，被称为激光成型技术。DLP 3D打印技术同SLA3D打印成型技术有诸多相似之处。如果把生产比喻成用铅笔画一个圆，那 SLA 的技术相当于一层一层地描绘，而 DLP 相当于直接盖印章。我们所追求的量产化有两点是非常重要的，一是效率，二是材料成本。有一种3D打印机可以做到比传统制造快百倍的打印速度，即连面技术，目前深圳一家光棱科技已经研发出。一个镂空的球用传统FDM 3D打印打印要2-5个小时，最快也要1一个小时，而用最新连面技术打印只需要10分钟左右，打印速度令人惊叹，这款3D打印一旦面市，对传统工艺的冲击还是很大的。

　　4. 3D打印对制造业和传统工艺的影响

　　3D打印能释放无穷想象力，将很多以往的虚拟构想变成现实，包括如下：

　　(1)定制化

　　以牙科为例，每个人的牙齿是不一样的，但3D打印能解决定制化生产与批量生产之间的矛盾，批量生产定制化的种植牙、牙套等等。

　　(2)实时

　　因为3D打印的速度快，设计师上午设计一版产品，中午就能让领导看到成品，下午六点再设计一版，第二天早晨又能看到成品，极大地加速了新产品的开发速度。如果不是特别复杂，3D打印3小时可以出成品，而传统打样每次都要4-6周的时间，所以也提升了工业设计的整体速度。

　　(3)无污染

　　由于生产的原材料都是环保的，所以整个生产流程也就是无污染生产。既无废气废水污染，也没有边角料浪费。

　　(4)数据化

　　当数字化牙科发展成熟后，对医生的技术要求就大大降低。病人在医院里只需要用仪器扫描两分钟，就能知道牙齿所有问题的原因以及解决方案。

　　另外，3D打印还能做牙齿矫形，打印个性化定制的透明牙套。究竟整形的时候，牙齿的移动方向是往左还是往前?移动多少毫米?以往的牙科手术单纯依靠医生的个人经验，而数字化牙科增加了手术的稳定性，并降低了医生的技术门槛。

　　(5)快速

　　与传统工业工艺相比，3D打印不需要人力、运输等前期准备，仅需要机器和原料，就能快速投入生产。

　　(6)自动化

　　可以说虚拟想象与实物之间只差了一台3D打印机。3D打印的一键生产省去了很多人力成本和人为失误。

　　不管3D打印是颠覆制造业还是取代传统工艺，总之,3D打印对我们的影响非常大，也让更多的人变得更有意义，我们期待未来3D打印变得越来越好。

　　刷题巩固

　　【例题】3D打印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。下列关于3D打印说法不正确的是：

　　A. 激光快速成型技术属于3D打印技术、采用分层加工，叠加成型来完成打印

　　B. 3D打印技术可大幅降低生产，提高原材料和能源的使用效率

　　C. 目前3D打印还停留在塑料制品阶段，不能用于打印金属制品和实物

　　D. 今后3D打印技术的成熟发展将改变现有的制造业模式

　　答案：A、C

　　【解析】3D打印，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。

　　激光快速成型技术是上个世纪80年代发展起来的一门高新技术，它是利用激光技术、CAX技术、自动控制技术、新材料技术，直接造型，快速制造产品模型的一门多学科综合技术。激光快速成型技术并不是3D打印。因此A项错误。

　　虽然3D打印技术还不是十分地成熟，但目前可以打印金属、ABS、PLA、石膏等材质。C项错误。由于3D打印技术还是不够成熟，有种种因素的限制，在一个相当长的时间内是不会出现的。

　　故正确答案为AC。

（编辑：zhangxiaoyin）