時間：2023-09-20 18:19:22
導語：在3d打印技術與運用的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.243
1 前言
3D打印是以三維設計模型為基礎，經過軟件分層離散與數控成形體系，運用激光束以及熱熔噴嘴等其它形式將陶瓷粉末、金屬粉末及塑料等其它較為獨特的材料實施逐層的累積黏結，最后通過疊加成形，以加工出實體的產品。
2 3D打印技術概述
當前，3D打印的核心技術大都把控在美國、歐洲以及日本其它發達國家的手中。在1990年之后，我們國家的多所高校逐漸對3D打印技術進行研究。經過比較可知，我們國家3D打印技術的研發依然有著較多的路要走，差距較大。目前，3D打印技術大都應用于工業制造領域，急需在速度、精度、尺寸以及軟件研發等層面不斷創新。
3 3D打印技術對于服裝設計影響
3.1 3D打印技術對服裝材料的影響
傳統形式的服裝材料涵蓋了麻、棉、毛以及絲等等，經過紡織成紗線，紗線再經過針織又或是梭織而產生面料。在制造中間環節實施色彩的印染等。經過不一樣粗細、不一樣結構和材料紗線的互相融合，達到服裝面料的改變。然而3D打印服裝的出現，因為打印材料非常有限，當前并不具備能夠打印紡織面料的設施。當前所使用的3D打印材料大部分都是PLA與ABS塑料。運用環裝結構來組成，具備較強的后現代主義風格，其所體現出更加多的便是設計人員自身的設計理念，而非是日常生活所穿著的服裝。在已經具有的3D打印服裝里面，其所使用的材料大部分均是塑料。設計人員把塑料設計為片狀又或是環狀的架構，互相融合。若想加工出舒適合體的服裝，材料是最為重要的。
3.2 3D打印技術對服裝加工工藝的影響
在3D打印服裝成功設計以后，或許是一個較為完善的三維裁片，又會是無數個完全不一樣的三維裁片，其主要是按照服裝的類別而明確，往往能夠將領片、袖片以及口袋等獨立進行打印，同樣還能夠將一些具有特殊效果的裁片運用3D打印技術，然而其它的裁片依然采取傳統形式的二維樣板又或是在3D打印的基礎之上實施立體裁剪來達到。從加工環節來看，在服裝設計明確以后，需把三維文件轉變成合適的3D打印技術文件，此種類的文件能夠直接性的融入至所有的打印機之中，部門打印機同樣會接受SLC、PLY等類型的文件導入。在文件完全導入以后打印機便會自行進行分層處理同時打印出相應的裁片又或是成衣。按照打印機尺寸的不一樣，整體設計、多個部件所茍恒的產品需實施一次性打印又或是分批進行打印，將所打印出的部件再實施縫合才可以獲得最后的成品。
3.3 3D打印技術對服裝個性化定制的影響
3D打印技術所具備的最大特征便是可以不斷的擴展設計人員的設計理念。采取3D打印技術，服裝設計人員不會再為傳統形式的裁剪沒有辦法達到自身的設計而煩惱，其只需在計算機軟件中繪制出本身的設計理念圖案，接著將所有后期的制作交由3D打印機完成便可。此種全新的制造工藝與傳統形式對比而言，其所具有的優勢便是能夠達到私人化的服裝定制，設計人員能夠經過掃描設施對顧客的身材實施三維求反，以此獲得量身定制的相應模型，通過經過3D打印機制造出極具個性的服裝。設計人員再也無需像之前那樣對顧客實施重復性的量體與較多次數的試衣便可以一次做完所有相關的工作，節約了大量的時間與費用。
3.4 3D打印技術對服裝顏色的影響
色彩是服裝設計最為主要的元素，其對服裝的風格與潮流有著非常大的影響。與此同時，色彩同樣還是3D打印技術最為主要的要素。怎樣在3D打印環節精準的融入顏色，始終都是專家學者所探討的話題。為了能夠節省費用以及材料的限制，3D打印服裝大都是單一顏色的。
第一，水文轉印法。此技術被被大量的運用至各類材料里面，主要有頭盔染色、玩具公仔染色以及模型染色等等。然而此技術卻存在一定的約束。因為薄膜在下沉的具體環節會逐漸的延伸，水轉印法的精準程度相對較低。
第二，經過粉末的相互融合又或是鋪設擠壓塑料。此種形式對于顏色的調控較為簡單，運用較多數量的噴頭整個不一樣顏色的原材料，又或是用不一樣材料的取代來達到顏色的相應改變。此種形式沒有辦法達到服裝領域對于色彩日益增長的展示需求。
第三，像素噴墨法。此方式參考了2D打印。將噴墨一滴一滴的滴在物體表面，此墨滴便會即刻被紫外線所固化，變成固體。其可以使得人們能夠對顏色有較為準確的調控。然而這樣的形式需要有龐大的數據計算，墨滴的體積非常之小，一立方厘米的固體里面大致涵蓋了1800萬左右的墨滴。
4 3D打印技術在服裝設計領域的發展趨勢
3D打印技術具備一定的先導性，引起了科技界與時尚界的高度關注。我們國家的3D打印服裝發展速度較為緩慢，在意大利，已有設計人員專門為客戶提供3D服裝設計的下載服務，其便代表著只要人們擁有一個3D打印機，便能夠定制又或是設計出自身所獨有的服裝。當服裝加工企業與設計部T掌握了3D技術之后便能夠逐漸的調整同時精準的審核服裝的構想，同時能夠在此環節降低成本費用，在一定程度上減少了服飾設計所需要的時間，使得企業能夠以穩定的步伐持續性的開發出全新的產品。正是出于這樣的緣由，從服裝設計的品牌商、設計商以及加工商等均能夠借此來增強自身的綜合競爭力。
5 結語
伴隨3D打印技術的逐漸進步以及紡織材料的日益創新，再加之人體測量以及CAD等其它相關技術，服裝設計領域將會提供完全自動化的訂制服務。在未來，顧客所買到的并不再是現實的服裝成品，其所購買到的將會是應用于3D打印的款式圖又或是打印所需要的材料，如此顧客經過購買同時下載相應的款式圖便能夠自行打印出自身所需要的商品。
參考文獻：
“在上班路上，每天經過一家打印公司，之前在這家打印公司的窗戶上偶爾能看到招聘平面設計人員，但是近日再經過這家店面的時候，發現變成了招聘3D設計人員?！睆垘煾颠@樣告訴記者。是的，這就是變化，從平面到立體，3D正引領著一場產業革命的到來。當然3D打印對于現在的企業而言，要么是天使，要么是魔鬼，但無論3D打印是“天使”，還是“魔鬼”，它至少已經在股市上抒寫了一曲“神話”。在美國，兩家高科技公司——3DSystems和Stratesys股價在2012年的美國股市甚是搶眼。其中，在納斯達克上市的Stratesys漲幅達157.8%，在紐約證交所上市的3DSystems股價則增加了近2.5倍。在國內，近期關于3D打印應用的消息仍然層出不窮，包括通過3D打印打出類生物組織、機器人零部件等，同時有消息稱中國新一代戰機有望全球首個使用3D打印技術。
據Wind統計，截至目前，3D打印概念指數1376.39點，而2012年12月初時不足1000點，遠遠跑贏滬綜指。今年年初至今，3D打印指數累計漲幅24.72%，高居所有概念板塊漲幅榜首位。龍頭中航重機，昆明機床，海源機械，在今年短短一個月內已經實現了股價3%以上的逆市上漲。
3D打印的新紀元
所謂3D打印技術，是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。同時，3D打印機則出現在上世紀90年代中期，即一種利用光固化和紙層疊等技術的快速成型裝置。事實上，在過去的一年時間里，3D打印業界進入了高度活躍期，不僅僅在它的發源地美國以及一些歐洲發達國家，在中國，3D打印技術已經蔓延至我們日常生活的每個角落，從小朋友的“喜羊羊”牙刷和定制玩具到父母的立體婚紗照，再到爺爺奶奶的助聽器，3D打印技術讓每個人都感到了精細并從中受益。另外，3D打印還可廣泛應用于輔助軍事技術研發。報道稱，在軍事領域，3D打印技術給裝備保障帶來的變化無疑是革命性的。在未來信息化戰場上，技術保障人員可隨時利用攜帶的3D打印機，直接把所需的部件一個一個地打印出來，裝配起來就可以讓武器裝備重新投入戰場。另外，3D打印還可廣泛應用于輔助軍事技術研發。有專家預測，未來不僅小型槍支、簡單物資可實現打印，軍艦、飛機、坦克等大型、復雜的武器裝備，甚至食物、軍事基地等都可用3D打印機直接或間接“制造”出來。目前，美國軍方已使用3D打印技術輔助制造某型導彈彈出式點火器模型，并取得了良好的效果。
對此有市場人士表示，長期來看，3D打印設備在醫療、文化藝術品等多個行業都會迎來更廣泛的應用，其未來確實有可能引發一次“工業革命”，影響力在某種程度上甚至可以超過“物聯網”概念，3D打印概念股市效應或將復制當年的“互聯網概念炒作浪潮”。
核心技術企業值得關注
事實上，作為一項較新的技術，3D打印的發展前景充滿了不確定風險。但也有分析人士認為，3D打印產業鏈從最初的原材料處理、設備制造直到最后的打印應用與服務，即使只有一小部分消費品通過3D打印的方式來制造，這也將是一個萬億規模的巨大市場。那么，哪些公司有望在3D打印機的發展過程中受益？
有市場人士認為，與3D打印機關聯性大的公司都有望受益，其中包括上游行業的企業，如激光制造公司、塑料公司等；也包括3D打印技術能為其創新提供良好條件的下游行業的公司，如服裝公司、汽車公司、船舶公司等；此外，還包括3D打印機制造公司，若3D打印技術在市場推廣，3D打印機制造公司將獲得巨額利潤。
首先，隨著3D打印技術的進步，可循環材料和多材料打印成為可能；其次，掃描技術和3D技術將共同提高實體世界和數字世界之間形態轉換的分辨率，我們可以掃描、編輯和復制實體對象，創建精確的副本或優化元件。
2桌面3D打印技術發展現狀
2.1桌面級與工業級3D打印的區別
2.1.1成形技術不同
目前桌面3D打印大多采用的是FDM（熔融沉積造型）技術，即FDM加熱頭把熱熔性材料加熱到半流體性質的臨界狀態并擠出，在計算機控制下沿確定的二維幾何軌跡運動，凝固成輪廓形狀的薄層。當一層完成后，通過垂直升降系統進行下一層，這樣層層堆積粘結，自下而上就形成了一個三維實體。而工業級3D打印技術根據材料的不同采用的技術更加多變，除了FDM技術，主要還有SLA（光固化立體造型）；SLS（選擇性燒結）和3DP（三維打印）等技術。
2.1.2打印精度不同
一般而言，桌面3D打印采用的FDM技術最高精度為0.1mm，而工業3D打印所采用的SLA技術精度可達0.025mm，做到了微米級別?？梢哉f，3D打印機的價格與其打印精度是成正比的。桌面3D打印機便攜化的尺寸和大眾化的價格在一定程度上限制了其打印精度，使桌面3D打印產品精度無法與工業級相媲美。然而，隨著技術的進步，桌面3D打印機也在成熟起來：全彩的、多功能的、專業的桌面級3D打印機不斷地出現。比如，頗受歡迎的桌面打印機Form1采用了逐層堆疊和光固化成型組合的技術而大大提升其打印產品的質量，但其材料光敏樹脂較為昂貴。
2.1.3運用材料不同
雖然目前已經有很多打印耗材出現在人們的視野中：塑料、金屬、尼龍等等，甚至食品或者醫學上的人體器官都通過3D打印的方式發揮自身的價值，但真正能夠普遍運用在桌面3D打印中使用的材料僅限于塑料，最常見的是ABS和PLA，這也在一定程度上限制了桌面3D打印產品的應用領域。工業級的3D打印用材更廣，除了塑料，尼龍、金屬、陶瓷、樹脂等等的材料都在嘗試或者已經成熟地被使用到制造中。
2.2桌面3D技術的材料特點
PLA（環保塑料）和ABS（工程塑料）是目前最為常見的兩種桌面3D打印耗材。針對幾個要素，筆者對它們進行了對比：
2.2.1綜合性能
PLA是一種環保再生材料，生物可降解，表面光澤，色彩鮮艷，氣味好聞。ABS呈亞光、無毒、具有刺鼻的氣味，但具很好的沖擊強度、化學穩定性、抗腐蝕性；電性能良好、耐熱耐磨、機械加工性能好。
3適合桌面3D打印產品設計新思維
3.1“+”思維
“+”思維是指針對桌面3D打印的特點對設計的產品造型與結構進行優化，合理設計打印過程，提升產品的質量。設計與打印時有以下幾點建議：
3.1.1做加法設計
3D打印是一種累加的成形技術，它要求設計師去用“+”的思維去創新、做設計。3D打印更適合一些累加、鏤空、扭曲、生長等復雜造型的產品。
3.1.2優化產品結構
盡可能避免大塊實體、平面的造型；同時由于桌面3D打印精度的限制，細節與薄壁結構處理時要合理，以免打印失敗。
3.1.3合理選擇分層方向
分層方向即打印時產品生長的方向，如果分層方向選擇不當，會影響模型的表面質量、強度、成形時間、支撐材料使用量以及剝離支撐的難易程度。選擇時遵循以下原則：
（1）表面質量：水平面好于垂直面，垂直面好于斜面，重要的表面要選為上表面；
（2）精度：水平方向好于垂直方向，如圓孔軸線垂直工作臺可以提高圓的精度；
（3）強度：水平方向好于垂直方向，如強度高的方向設置為水平方向；
（4）支撐：支撐面積越小越好，支撐高度越低越好，但需避免投影面積小，高度高的支撐面出現。
3.2“-”思維
“-”思維是指減少打印過程中的影響因素，提升打印效率。
（1）減少臺階效應：盡可能地使零件具有較少的斜面；以減少零件的臺階效應。
（2）減少打印支撐：使零件具有較少的懸臂結構；在設計時盡量確定好產品的打印方向，優化結構，減少或者避免支撐。
（3）減少打印時間：減少支撐和優化結構都可以減少打印時間。同時還要合理設計產品的尺寸。因為3D打印滿足所謂的“三次方增加規律”。如果我們需要2倍大的東西，我們就需要花8倍的時間和材料來打印。
4結語
關鍵詞：3D打印技術；發展前景應用；前景應對政策
中圖分類號：TB
文獻標識碼：A
文章編號：1672―3198（2014）10―0193―01
3D打印技術作為快速成型領域的一種新型技術，目前正迅猛發展。國內外專家一致認為，3D打印技術未來的發展將使大規模的個性化生產和復雜精密的零件批量生產成為可能，這將會帶來全球制造業的“第四次工業革命”。越來越多的新聞和媒體認為，3D打印產業將會是具有強大的競爭能力的新型產業。
13D打印技術的簡要介紹
3D打印是制造業領域正在迅速發展的一項新興技術，被稱為“具有工業革命意義的制造技術”。其生產過程主要是通過電腦軟件的3D建模或者是掃描出零件的3D圖片，設計出立體的加工樣式，然后通過3D打印設備，用樹脂、金屬粉、塑料粉、尼龍粉等固體材料逐層“打印”出產品。
3D打印技術是“增材”制造的主要實現形式。不同于傳統的“去除型”制造。3D打印技術運用的是“加法”而不是減法，通過對產品的逐層掃描，然后分成無數個厚度極小的截面，一層一層的堆疊起來，無需原胚和模具，就能直接根據計算機圖形數據，通過這樣的疊加材料的方法，能制造出內部結構相當復雜的產品。運用這種生產方式，能夠大大的簡化產品的制造過程，極大程度的縮短產品的制造周期，并能有效的提高生產效率降低生產成本。
23D打印技術的行業應用
（1）航空航天：航空航天是3D打印技術應用最為廣泛的一個行業，眾所周知，航天航空所需的產品往往具有形狀復雜、批量小、零件規格差異大、可靠性要求高等特點，產品的生產是一個復雜而且精密的過程，通常需要反復的設計、測試和改進。如果用傳統制造業來完成的話，不僅耗資巨大，而且周期長。這些恰巧都是3D打印技術的特點，精密、成本低、生產周期短。因此，3D打印技術在航空航天領域將會有相當巨大的應用前景。
（2）生物醫療：人造骨骼、牙齒、助聽器、假肢等。
（3）建筑設計：在建筑業里，工程師和設計師能夠使用3D打印設備制造建筑模型，這樣快速、成本低、環保，同時制作精美，能夠完全的符合設計者的要求，同時也能節省大量的材料。
（4）配件、飾品：這是離我們最近的一個行業，你可以讓顧客設計自己想要的產品的樣式、顏色、細節并“打印”出來，耗時少成本低，在這個崇尚個性的時代，DIY更能滿足顧客們的要求。
3D打印技術還能應用在科學研究，產品原型，文物保護，食品產業，服裝設計等等領域。幾乎任何你能看到的東西都能用3D打印技術打印出來。如果任何現實手法難以實現的另類造型都可以被3D打印機“制造”出來，你的想象力是否被再次挑戰？
3對3D打印技術的思考及對策
古語有云：“知己知彼，百戰不殆”誠然，3D打印技術已成世界技術革新之潮流，不可逆轉，3D打印產業發展是推動我國由“工業大國”向“工業強國”轉變的重大機遇之一。如果我們不能占據在以3D打印制造技術的制高點，我國與發達國家的差距將進一步的拉大，特別是如今現有的傳統制造產業和生產模式將很快被3D打印技術產業取代。因此，我提出以下幾點建議：
我國作為全球制造業大國，把3D打印技術作為傳統制造業升級轉型的重頭戲，國家把3D打印產業放在產業領軍者的地位。所以我國應該加快國家3D打印產業的頂層設計和統籌規劃。加快研究和出臺國家3D打印產業的發展規劃，并在我國工業轉型升級、發展智能制造業的相關規劃中對涉及3D打印產業給予政策銜接。
其次，政府應該制定符合我國國情的3D打印中長期發展戰略，讓從事3D打印產業的民營企業有充分的自主發展空間；發揮財稅杠桿力度，針對已有3D打印重點企業在降低制造成本、提高制造效率低和制造精度等方面給予研發補貼和稅費優惠。加快3D打印技術的推廣應用，加強與發達國家的技術合作，加強產學研的溝通和交流，盡快將商用3D打印機推向市場。
再次，將3D打印技術作為國防科技和重工業以及占有重要經濟地位的產業的重要支撐發展技術之一。國家應重點選擇在航空航天、汽車模具等領域進行3D打印技術的推廣應用，加快推進產業化；將3D打印技術定位為生產業、工業設計、先進制造及制造業信息化工程的關鍵技術，將該產業納入優先發展產業及產品目錄。
最后，對于材料為王的3D打印產業來說，中國搶占該領域的經濟科技最高點首選就是要從打印材料實現突破，而國家支持部分3D打印研發機構和重點企業全球招聘材料科學領域領軍人才和團隊是關鍵所在。
4總結
綜上所述，我們應當充分認識3D打印技術引起社會形態變遷的可能性和巨大潛力。近幾年3D打印技術發展勢頭迅猛，國外對該技術在各個行業的應用研究的投資力度也空前增大，我國應該高瞻遠矚，及時把握好時代的節奏，積極有效的應對好3D打印技術，使之為實現中國夢和中華民族的偉大復興而服務。
參考文獻
[1]王瑩雪.3D打印技術與產業的發展[J].中國高新技術企業，2012，（08）.
關鍵詞：英國；3D打印技術；學科教學；創新設計；體驗式學習
[中圖分類號]G40-057 [文獻標識碼]A [論文編號]1009-8097（2015）04-0108-07 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2015.04.016
引言
3D打印技術以計算機輔助設計（CAD）軟件生成的或通過實體掃描設備掃描實物所獲得的數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過“積層造型法”逐層打印材料層創建物體，主要用于原型設計以及組件或產品地制造。3D打印技術實現了“設計即生產”的創想，具有快速生成的特點，不但能夠實現從零件設計到整體設計的跨越，而且所“打印”的產品，較之傳統方法所生產的產品具有更強的穩固性、更精密的結構，支持更有創意的設計與生成，因此近年來在機械制造、生物醫藥、建筑設計、藝術創造等多個領域受到越來越多地關注。
雖然3D打印技術在上述多個領域的應用受到關注，但目前針對3D打印技術在基礎教育領域深入應用的系統研究相對較少。英國教育部及相關組織機構于2012-2013年實施了為期一年的探究3D打印技術在學科教學創新中的應用，該項目不僅取得了實質性教學應用成果，而且推動了3D打印技術在教育領域中的應用，為更多學校引進3D打印技術，變革教與學的模式起到示范與引領作用。本文結合英國3D打印技術教學應用案例，深入分析3D打印技術在英國中小學教學中應用的目標指向、應用效果及影響因素，探究3D打印技術在教學應用推廣時需要注意的問題，希望為學校教育引入3D打印技術提供一定的參考。
一、3D打印技術在英國中小學教學中應用的目標指向
1.指向提升學生的學習主動性、培養學生的創新思維
基于對3D打印技術本身特性的把握，發現該技術可以作為動力激發工具和支持創新設計的技術工具應用到教學活動中，促進學生學習主動性的提高和學生創新思維的培養。
一方面，3D打印技術本身的功能特性以及對學習活動的支持作用決定了其作為技術支持工具對提升學生學習主動性有積極影響。首先，3D打印技術作為一種新型技術，其新穎性更加容易引起學生參與基于該技術的學習活動的好奇心和興趣，激發他們主動參與學習活動的動機。其次，3D打印技術的獨特功能一一快速打印模型或實物，支持并激勵學生主動參與打印活動。學生可以利用3D打印機將自己的創新設計或想法以可視化方式呈現給教師和其他學習者，由此獲得的成就感，不僅會促使學生更加積極主動地參與學習活動，而且會激勵他們主動參與創新設計。第三，3D打印技術支持的學習活動有助于體現學生作為學習活動主體主動參與學習的重要性和價值，進而促進學生主動參與學習活動?；?D打印技術的學習任務，需要學生主動分析打印任務、參與計劃與決策、參與創新設計原型，這種主體意識和被需要的感覺讓學生意識到自己在學習過程中的重要性和價值，促使學生更加的主動地參與到打印活動。
另一方面，為保證學生主動參與并有效進行學習活動，英國教育研究者認為在3D打印技術快速打印實物功能的支持下，學生可以將時間和精力集中在創新設計環節，有助于創新思維的培養。創新啟于格物致知，創新思維啟于透徹地分析打印任務和豐富的實踐經驗，是進行創新設計、打印出創新性個性化作品的基礎和源泉。學生通過主動參與創新設計、全面細致地分析打印任務，充分發揮想象力和創造力，最終打印出個性化的作品。
2.指向探索新的教學方法
英國3D打印技術在學科教學中的應用項目是在“人類可以通過制造和分享過程產生學習”理念指導下開展的學科教學創新探索項目。該理念的核心是“制造”和“分享”，強調在真實情境中通過體驗式學習與探究式學習是獲得知識并實現學以致用的有效方式。所以，教師借助3D打印技術可以為學生創建“體驗式學習中心”，這同時也是一個知識運用空間，學生需要主動參與到真實的實踐活動中，并通過親自動手操作獲得直接的學習體驗，提高解決問題的知識與技能水平。在3D打印技術支持下的體驗式學習中心從學習內容、學習方式上都有所突破。
“體驗式學習中心”的學習內容可以是一個專題的探究學習，也可以是單一知識或問題的學習與探究，還可以僅是一個創意的實現，甚至是這三者的交叉融合。在專題探究學習活動中，教師需要給學生提供一個主題及其設計綱要，并期望學生能對該設計做出自己的選擇，主動的進行學習和探究。學生在專注于研究主題的同時，會自然地將3D打印機作為學習或探究內容的一部分。針對后兩種學習內容，學生可以利用3D打印機將一個想法變成現實，將一個知識或問題以可視的打印作品呈現，有助于個性化和創新思維的發展。例如，沃特福德男子文法學校（Watford Grammar School for Boys）的學生打印出各種代數方程的3D圖形。
“體驗式學習中心”的學習方式可以是協作學習，也可以是自主學習，前者是實現“共享”理念的有效方式，而后者在實踐中已經證實了3D打印技術對學生個性化學習起著重要的支持作用。在2012-2013年英國3D打印技術走進校園項目研究中發現：基于3D打印技術的自主學習能改善學習效果并伴隨產生其他更廣泛的利益。例如在物理和數學學科教學中，教師非常希望能成功的使用打印機來促進學生思考、推理和理解學科教學知識，并且開展學生為主導的實驗。這種自主學習方式更大程度的將學習的主動權交付學生，讓學生在3D打印技術支持下進行自主學習，將知識學以致用。這種突破性的新教學方法，不僅有利于學生個性化發展，而且有助于學生創新思維的培養。
3D打印技術通過創造與設計這兩種技術使用方式為學生獲得并應用知識提供可靠、便捷的技術支持，實踐了“設計是重點，生產不是問題”的新思想，在提升學生分析、設計、評估、實踐和創造能力、促進學生的分析性思維與創新性思維以及系統思維發展、提高現實中建造高質量的工程提供保障并切實地實現了利用技術輔助工程設計等方面有重要實際意義。而且就如溫莎男子學校（The Windsor Boys’School）的DT負責人認為，熟悉3D打印設計流程（計劃、設計、制造和評估）的學生能夠利用3D打印機來縮短“制造”階段的時間，使打印機在“打印”產品時更快。這意味著學生可以將更多的時間和精力分配到產品的“設計”上，發展他們的創新思維。此外，目標指向中提到的“體驗式學習中心”，更多地發生在“設計與技術”學科教學過程中。
三、影響3D打印技術在英國中小學教學中應用的因素分析
通過對2012-2013年英國開展的3D打印技術進入學科教學項目的分析，總結出成功背后的影響因素有以下幾個：
1.教師對3D打印技術的教學應用持積極的態度
正如許多參與項目的老師說，他們只花幾個月的時間就能足夠熟練地使用打印機和相關軟件，并且能在教學中成功而自信地使用。在實踐教學中表明，自信的教師在使用3D打印技術時要比那些相對孤立且不能堅持解決委托或獲得持續支持的教師更得心應手，因為他們有著對主題探究的熱情和敢于實驗與創新的膽量。正所謂“心之所向，身之所往”。當教師憧憬并相信3D打印技術具有促進教與學的潛能，便會致力于技術與教學的有效整合，探究創新教學方法，最終獲得成功的經驗和有效的技術應用策略。
2.教師與教學支持人員的通力協作
英國3D打印技術在中小學學科教學中應用項目，是由教育部、物理學會、全國數學教師理事會（NCETM）、3D打印機廠商、學校等合作進行的。其合作的目的有三個：一是確保教學中所選擇的軟件是適合跨學校、跨科目的；二是提高各種資源的有效利用率，包括各學校的教9幣資源、技術資源；三是促進交流與共享技術應用經驗。技術與教學整合需要投入大量的時間、精力和人力。例如參與項目的Highworth女子文法學校有成功的案例，該校的DT老師和物理技術人員密切合作，共同設計一組可以通過金箔模擬阿爾法粒子的散射的設備。所以，教師與教學支持人員，包括專業技術人員、3D打印機廠商、同一學科或不同學科的教師之間的通力協作是推動探索技術促進學科教學的持續動力。
3.必要的軟硬件環境建設
（1）軟件
項目組織者和支持者為教師和學生提供使用設計軟件的專門培訓，而且盡可能選擇容易上手且免費的設計軟件，比如很多學校選擇使用的免費Sketchup（草圖大師）?；谠擃愒O計軟件的數字設計模型是3D打印機打印產品的源文件。該文件在打印輸出時，通常是一個.stl文件，然后送入第二層軟件并生成打印機指令（G code），該指令唯一指向于一個特定的打印機。.s3g文件格式的G代碼通過SD卡輸入打印機。打印項目中Makerware和復制因子G計劃通常被用于生成G代碼。數字設計模型可以從如Thingiverse等免費網站下載，這有助于入門打印機操作的學習。
（2）3D打印機
從英國3D打印技術應用到學科教學的項目經驗分享中可以看出，3D打印機的選擇關系著能否有效使用打印機并將其優勢功能發揮到最大化。需要從以下幾點考慮：第一，要考慮3D打印機的使用者和使用目的。若是教師使用3D打印機打印教學模具，優先考慮打印機的速度和質量：若是學生利用該技術制作模型，則還需要考慮其易用性、耗材和成本。第二，要考慮打印機本身的一些因素，比如打印速度、打印機文件傳輸接口、與學校操作系統和網絡的兼容性以及質量和售后支持等。第三，要重視打印機所置放位置和環境，防止拖拉或移動，避免要打印出來的物體出現干燥和翹曲等問題。所以，學?；蛘呓處熢谶x擇和使用3D打印機時需要全面且慎重考慮。
4.對應用過程提供系統的支持
（1）來自學校管理層的支持
參與項目的大多數學校里的領導教師都是具備專業計算機輔助設計能力的設計與技術專家，他們通過“低干涉”管理讓學科教師更專注于技術使用方法和教學目標實現途徑，這不僅為學校師生提供財政支持以及他們創新使用3D打印機的視角，而且在鼓勵和支持教師使用新的、不熟悉的技術，組織并建立強大的人才團隊以及給學生傳授他們的技術知識等方面也起著積極作用。
（2）對應用3D打印技術的教師團隊進行專門的培訓
學校管理者與相關技術專家在學校引入3D打印技術后需要對校內擬在教育教學中的應用3D打印技術的教師進行專門的、系統的培訓。培訓初始期間，3D打印技術的使用輕松實現教師、技術工作人員和學生的一些大膽創新性想法，進而激發他們對技術持續探索的熱情。而且，跨部門在使用相關軟件時證明專門的培訓和持續的支持對技術使用與推廣起著至關重要的作用，因為沒有經驗的教師必須花一段時間來提高使用打印機和應用設計軟件的能力。
培訓課程一般包含為教師提供3D打印機項目基礎內容和實踐機會，組織討論會分享使用3D打印機的經驗想法等活動。此外，教師需要花費正常教學以外的時間和精力來鞏固編程技術和CAD專業技術，以保證熟練使用3D打印機并充分發揮3D打印機的功能。
四、結束語
制造業
在3D打印發展之初，其應用僅局限在原型制作或工藝品打印。隨著3D打印技術的日趨成熟，在汽車、航空、醫療、教育、電子消費品等領域有了更為廣泛的應用。其中3D打印在航空和汽車領域的發展已經比較成熟，而生物醫療則成為了最近3D打印研究的熱門領域。
汽車行業
汽車制造商可以算作是增材制造技術的最早使用者之一，過去幾十年汽車制造商多將3D打印技術應用于小批量原型制造。最近幾年，各大汽車制造商開始加大3D打印技術使用步伐，向更高價值的應用轉變，3D打印在汽車行業的應用正在從用于最終檢查和設計驗證的相對簡單的概念模型，演進到用于測試車輛、發動機和平臺的功能性部件。目前，汽車行業是3D打印的原型零部件的主要生產者，每年汽車行業將生產超過10萬件原型零部件和添加制造的模具。
航空航天
3D打印技術特別是金屬直接快速成形工藝成為航空航天領域的應用熱點，其優勢體現在生產周期短、生產成本低、減重（輕量化）等方面。
由于航空航天設備所需要的零部件往往都是一些需要單件定制的小部件，如果運用傳統工藝制作勢必會存在制作周期過長、成本過高的問題。3D打印工藝制造速度快，成型后的近形件僅需少量后續機加工，可以顯著縮短零部件的生產周期，滿足對航空航天產品的快速響應要求。3D打印加工過程的材料利用率很高，成形過程無需專用模具、工具和夾具，可以節省制造航空航天裝備零部件所需的昂貴原材料，顯著降低制造成本。
金屬零件直接成形時的快速凝固特征可提高零件的機械性能和耐腐蝕性，與傳統制造工藝相比，成形零件可在不損失塑性的情況下使強度得到較大提高。如由激光快速成型技術打造的一次成型鈦合金的承力能力比普通鍛造、焊接強上近30%。
同時，3D打印擁有良好的設計靈活性和加工柔性。3D打印工藝能夠實現單一零件中材料成分的實時連續變化，使零件的不同部位具有不同成分和性能，是制造異質材料（如功能梯度材料、復合材料等）的最佳工藝。航空航天裝備的零部件由于工作環境的特殊性通常對材料的性能和成分有著嚴格甚至苛刻的要求，大量試用各種高性能的難加工材料，而3D打印技術可以方便地采用高熔點、高硬度的高溫合金、鈦合金等難加工材料。
醫療行業
目前醫療行業3D打印技術的應用主要有以下幾方面：一是無需留在體內的醫療器械，包括醫療模型、診療器械、康復輔具、假肢、助聽器、手術導板等;二是個性化永久植入物，使用鈦合金、鈷鉻鉬合金、生物陶瓷和高分子聚合物等材料3D打印骨骼、軟骨、關節、牙齒等產品，通過手術植入人體;三是3D生物打印，即使用含細胞和生長因子的“生物墨水”，結合其他材料層層打印出產品，經體外和體內培育，形成有生理功能的組織結構。
體外醫學模型
3D打印模擬器官可以用來檢測藥物效果，一方面有利于縮短臨床藥物研發周期，另一方面可以避免潛在的人體試驗損害，極大地節省新藥的研發費用。構建3D 模型在手術設計、操作演練等方面具有廣闊的應用前景和極高的應用價值。器官或組織的3D 醫療模型，能夠將器官或組織內部構造的細節逼真地顯示出來，使得醫學知識變得更加直觀明了。這種技術已在整復外科、口腔科、眼科等領域中的顱骨修復、下頜骨修復正形等方面發揮了積極作用。
3D打印通過復雜建模可造福外科手術。醫生在手術前可以在患者體外再現體內實際模型，可以通過反復利用模型進行實驗分析，從而減少在真實手術中的效率和風險。例如，北京阜外醫院主要將這一技術應用在心血管介入手術方面，與比利時的3D 打印服務商Materialise 合作，在手術前提前模擬打印出心臟模型進行精準化訓練，從而大大提升手術的成功率。這種方法對于先天心臟缺陷的嬰兒好處明顯，因為嬰兒的器官相對弱小，手術就必須有更充分的準備，也必須非常精細。
定制化醫療器械/組織工程
3D打印技術在助聽器、假肢制造、康復輔具、骨科手術個性化導板、人工關節、人工外耳和個性化種植牙等方面已得到了廣泛應用。運用3D 打印技術設計和制作的助聽器可滿足個性化需求。利用3D 打印技術制造出的假肢也更加符合人體工學。應用金屬打印制作的多孔鈦結構，生物學表現特性更加合理，具有輕量化，更加符合人體工程學，從而克服了傳統制造工藝的限制。
傳統牙齒修復過程相對復雜，難以保證精度，返修率高、制作周期長。將3D打印技術運用到義齒修復中已經成為牙科領域廣泛應用的技術，降低了義齒修復成本，縮短了制作周期。此外，3D 打印在骨科的應用可實現低成本假肢打印。
人工器官和組織
3D 打印技術不僅能夠打印醫療模型、醫療器械，還可以根據患者需要打印出相應的器官。
3D生物打印使用含細胞和生長因子的“生物墨水”，結合其他醫療材料層層打印出產品，經體外和體內培育，形成有生長能力功能的組織結構。這項技術的推廣與使用有望解決全球面臨的移植組織或器官不足的難題。
美國圣迭戈Organovo將細胞用作“生物墨汁”，通過3D打印程序制成活性人體組織片，已成功打印出心肌組織、動脈血管等。愛丁堡赫瑞瓦特大學開發了一種基于瓣膜的雙噴嘴打印機，配有兩個“墨盒”，一個裝著浸在細胞培養基中的人體胚胎干細胞，另一個只有培養基。使用這一打印機可打印用于組織再生的首例人體胚胎干細胞以及其他活細胞的打印。所研發的3D 打印機通過控制實現精確打印速度和墨水流量。
藥劑
3D打印可制造靶向藥物運輸超微機器人。在人體內精準運輸藥物的機器人可以用來提升太近微創手術、靶向用藥、遠程感應和單細胞操控技術的效果和水平。
通過3D 打印技術實現的微型機器人被設計成“鞭毛”的類似物，這樣可以更好地被數字化操控，從而靈活地將藥物送達到人體各部。FDA 批準了美國Aprecia制藥公司首款采用3D打印技術制備的“左乙拉西坦速溶片”上市。這種藥采用Aprecia公司的ZipDose3D打印技術生產，內部呈現多空狀，內表面及高，可在短時間內被很少的水融化，用分層打印制備藥物制劑取代傳統的壓片技術，使得含水流體將多層粉狀藥劑結合在一起。
主要企業
3D 打印的核心專利大多被設備廠商掌握，因此在整個產業鏈中設備廠商占據主導地位。隨著專利陸續到期，設備廠商的地位必然會受到沖擊。近年來，3D 打印行業整合加劇，其中以3D Systems 和Stratasys 的整合路徑最具代表性。3DSystems 采取上下游并購路徑，并購對象包括服務商、軟件公司、材料和設備廠商。Stratasys 的整合路徑以橫向整合為主，如與Objet 的合并和收購MakerBot。通過一系列的整合，設備企業轉變為綜合方案提供商，加強了對產業鏈的整體掌控能力。
全球3D 打印兩大巨頭3D Systems 和Stratasys 生產了全球半數以上的打印機，并在近幾年通過兼并收購其他3D 打印企業不斷擴大規模。另外，一些企業（如EOS、Envisiontec 等）在各自擅長的領域也有突出表現。除了這些企業，市場上還有許多提供3D 打印服務的中小型企業。
3D Systems
3D Systems公司由3D 打印技術的發明者查爾斯?赫爾成立于1986年，位于美國南卡羅來納州羅克希爾，以立體光固化成型技術（SLA）起家。在此后的二十幾年中依靠基礎專利的優勢，通過并購形成了覆蓋打印材料、打印設備和打印服務領域的全產業模式。
近年來3D Systems已經逐漸擺脫了業績虧損的狀況，進入了盈利增長時期。自2009年以來，公司營業收入均保持20%以上的增速，2014 年，公司營業收入達到6.54 億美元，凈利潤達到0.18 億美元。目前在全球范圍內擁有近900 名員工。
在外延并購方面，3D Systems動作頻頻。在過去的四年中，3D Systems公司已經收購了超過45家公司，總金額達到5.2億美元。2014年，公司通過收購Cimatron、Simbionix、LayerWise、Laser Reproductins 等公司開始進軍仿真、航空航天以及醫療等領域。2015 年3D Systems 收購了無錫易維，加緊了其在中國3D 打印市場的布局。另外，通過收購Bits from Bytes（一家普及型打印設備提供商），3D Systems也成為消費者使用的個人系統的領先供應商，其產品廣泛應用于教育等領域。
3D Systems 是全球領先的3D 打印解決方案提供商。3D Systems 提供不同種類的產品。個人產品如Cube、BfB、RapMan 系列，入門級專業打印機V-Flash，專業打印機Projet 和Zprinter，以及基于SLA、SLS、SLM 技術的工業用打印機等。其技術優勢包括概念建模、快速原型設計及制造等。3D Systems 提供7 種3D 打印解決方案，包括光固化快速成形和激光燒結、聚合物成型以及用于個人打印機技術FDM等。公司在3D 打印領域擁有超過1100 項專利，材料包括塑料、蠟、尼龍、金屬等100 多種材料。
3D Systems產品和服務的一個重要發展是其“創作工具”。3D Systems 率先引入了基于網絡和基于軟件的工具來簡化3D 產品的創造。通過對Vidar 的收購，3D Systems 成為創建三維數字化醫學影像的領導者。同樣的，通過對My Robot Nation 的收購，公司迅速打入消費產品領域。
3D Systems經營兩個按需生產零件服務：ProParts 和Quickparts。在按需打印方面，3D Systems 提供Quickparts 和ProParts 服務。3D Proparts 是一家提供快速成型制造和服務的企業，其服務包括定制支持和項目管理等，于2009 年被3D Systems 收購。QuickParts于2011年2月被3D Systems收購，是一個小批量的生產商。
Stratasys
Stratasys由Scott Crump于1989年在美國明尼蘇達州成立，并于1994年在納斯達克上市。Stratasys專注于熔融沉積成型（FDM）技術的研究及開發，并成功打造出Dimension、uPrint 和Fortus 三個品牌。其中，Dimension憑借高性價比，成為全球最暢銷的3D打印機系列之一。與3D Systems 相同，Stratasys的營業收入也在近年來保持快速增長，2014年公司營業收入達到7.5億美元。
Stratasys 在近4 年來的并購浪潮中同樣大動作頻出，如以14 億美元收購以色列3D 打印系統提供商Object 公司;以4 億美元收購桌面級3D 打印設備生產商MakerBot;1 億美元收購CAD 設計師社區Grabcad。隨著各類企業的并購，Stratasys的3D打印領域全產業鏈在不斷完善。
Stratasys主要經營3D打印設備和打印材料，這兩項合計占其收入的85%。公司的3D打印設備包括理念系列、設計系列和生產系列三個級別，同時公司還制造專門用于牙科的3D 打印機。在打印材料領域，現在能夠生產超過130種的打印材料，其中包括100種的光聚物和10多種的熱塑性塑料打印材料。
ExOne
Exone也是3D打印全產業鏈企業，成立于2012年，使用麻省理工學院提供的粉末噴墨三維打?。↖nkjet3DP）。主要提供兩種打印機，分別使用沙子和金屬材料，可以完成較大尺寸產品的制作。該公司的3D 印刷機器能夠制造壓鑄模具和特種石英砂、陶瓷的鑄造產品。
Exone 公司共有兩個系列的產品，分別是S 系列和M 系列。S 系列的產品主要用于工業生產，生產澆鑄所用的鑄型，代表性的產品有S Max、S Print。M 系列的3D 打印機主要用于直接打印可以使用的零件或是終端產品，代表性產品為M Flex 和M Lab。前三者都是工業用打印機，M Lab 是科研人員專用的打印機，屬于專業用途。
Exone 主要的客戶集中在航天、汽車、重型設備、能源等行業。該公司還提供耗材和零件、服務、培訓和技術支持，通過位于美國、德國、日本的生產服務中心（PSCs）來對其客戶進行生產前合作與定制服務。
RepRap
RepRap 是一種三維打印機原型機，它具有一定程度的自我復制能力，能夠打印出大部分其自身的（塑料）組件。RepRap 是（replicating rapid prototyper）的縮寫。
這種原型機從軟件到硬件各種資料都是免費和開源的，都在自由軟件協議GNU 通用公共許可證GPL 之下。
至目前為止，RepRap 項目已經了四個版本的3D 立體打印機：2007 年3 月“達爾文”（Darwin），2009 年10 月“孟德爾”（Mendel），2010 年“Prusa Mendel”和“赫胥黎”（Huxley）。開發者采用了著名生物學家們的名字來命名，是因為“RepRap 就是復制和進化”。
由于機器具有自我復制能力，能廉價地傳播RepRap 給個人和社區，使他們能夠創建或下載來自互聯網的復雜的產品，而不需要昂貴的工業設施。
Arcam
瑞典Arcam公司成立于1997年，在斯德哥爾摩證券交易所上市，公司是唯一使用電子光束溶解法（EBM）技術的增量制造公司，2003年3月第一臺EBM S12機器上市，隨后推出基于EBM技術的改進機型。
Arcam為市場提供EBM 的完整生產鏈，包括打印機、系統服務和金屬粉末銷售。Arcam還與美國DiSanto 技術公司合作，致力于骨科植入物（Orthopedic Implants）市場。OI 產業可分為三部分：重構、外傷手術和脊柱手術。
目前，Arcam上市的打印機有Arcam A2X、Arcam Q10、Arcam Q20，Arcam A2X主要應用于航空航天領域，應用材料是鈦和鋁化鈦;Arcam Q10 則是針對于OI 市場，而Arcam Q20 則是在前者基礎上，加大制造空間以適應在航空航天上的應用，二者均具備有電子槍、e LayerQamTM 系統。
其他
關鍵詞：云計算；醫學教育；3D打印；STL；WebGL；模型管理系統
中圖分類號：TP393 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2017）01-0034-02近年來，3D打印技術獲得迅速發展，受到科學界的廣泛關注，美國科學家將3D打印產業列為“美國十大增長最快的工業”之一[1]，一部分科學家甚至宣稱3D打印技術將帶來“第三次工業革命”[2]。目前3D打印技術在各個領域的應用越來越廣泛，在醫學領域更是如此， 3D打印技術正應用于打印醫學模型、打印人工骨骼、打印生物器官、打印牙齒、打印可控釋放藥物、整形美容等方面 [3]。與此同時，基于互聯網服務的增加、使用和交付模式的擁有強大的計算能力的云計算技術也給3D打印技術的發展注入了新的活力。云計算在網格計算的基礎上發展而來，是先進計算機技術和網絡技術發展融合的計算模型，具有超強運算能力和海量數據存儲能力。建立基于云計算的醫學教育3D打印模型管理系統，既可以為醫學教育提供教學用3D模型展示和學習的空間，也可以為相關從業人員提供技術交流、STL文件存儲和的平臺，能夠為醫學相關專業的教育提供良好的技術支持，也能夠滿足相關教師和科研人員的部分科研需求。
一、3D打印模型管理系統云環境構建
相對于傳統服務器，云服務器具有更好的穩定性，數據可靠性更高；具備更強的彈性，可自由配置硬件資源；更高的安全性，云服務商會提供全面防護；更低的成本，無需專門運維人員；更佳的易用性，云服務商提供了多種操作系統和應用軟件。因此很容易構建適用于醫學教育領域3D打印模型管理系統的云環境。
本文以百度云服務器BCC（Baidu Cloud Compute）為例說明3D打印模型管理系統的云環境構建過程。登錄百度開放云官網購買百度彈性云服務，這是一種處理能力可彈性伸縮的計算服務器，購買時要根據實際需求指定CPU、內存、公網帶寬、鏡像類型、操作系統、CDS磁盤、臨時數據盤的規格。BCC提供兩種計費方式，包年包月方式：可選1-12個月的包月服務或1到3年的包年服務，采用預付費方式；按需計費方式：根據實際使用量，按分鐘計時計費并扣費，需提前向賬戶充值。接下來創建BBC實例，在官網云服務器BCC實例列表界面設置BBC實例名稱、ID、區域、配置信息等內容，其中臨時數據盤和CDS云磁盤可根據需求x擇。確認所有配置并成功付款后，系統將在后臺進行云服務器的創建。點擊“管理控制臺”即可進入“實例列表”界面管理和查看創建好的云服務器實例。
二、醫學教育3D打印模型管理系統需求分析
1.功能需求分析
醫學教育3D打印模型應提供后臺管理功能，管理員通過登錄后臺對系統進行管理，包括管理模型管理、用戶管理、供求區管理和留言管理等；系統同時提供前臺功能，所有用戶均可通過瀏覽器訪問前臺頁面，注冊用戶登錄系統后可上傳3D打印模型文件或在供求區回復主題；3D化外觀展示功能，認證教師、注冊學生和科研人員可通過登錄系統平臺直接觀看3D模型全方位細節展示。
2.性能需求分析
因為主要面向非計算機專業的醫學教師和醫學生提供服務，系統應提供良好的用戶易用性和系統安全性。其中易用性體現在用戶對系統的熟悉速度和使用感受上，前者由前臺設計保障，后者由云服務器的處理性能提供；系統安全性體現在環境安全和數據安全方面，其中百度云服務器BCC提供的云安全BSS（Baidu Security Service）和云監控BCM（Baidu Cloud Monitor）可以提供DDoS防護、云服務器防護、Web漏洞監測等服務保障環境安全，云服務器提供的快照功能和系統的數據庫備份功能則可以保障數據安全。
3.技術可行性分析
醫學教育3D打印模型管理系統需采用的主要技術有HTML5技術、WebGL技術、Ajax技術等，其中HTML5、Ajax技術已經非常成熟[4]，WebGL技術是功能強大且完全免費的Web3D技術[5]，由OpenGL和JavaScript結合產生，能在很多不同的設備上運行，比如個人電腦、平板電腦和智能手機等，這些技術的運用保證了系統的穩定性和擴展性。
三、醫學教育3D打印模型管理系統設計
為了應對不同寬度的顯示器和手持終端，系統前端設計采用自適應網頁設計模式（Responsive Web Design），這也可以保障后期手機APP開發的方便性；系統后臺設置獨立的管理員登陸接口，管理員設置多個帳號多種權限，每個管理員設置獨立帳號和密碼；數據庫設計考慮到系統涉及大量數據模型，采用開源的MySQL數據庫系統，遵循GNU通用公共許可證下各種專有協議。其中系統前端結構如圖1所示，前端分為5個子模塊，包括“首頁、模型庫、供求區、實物展示、注冊&登錄”。
其中――
首頁：提供各種頁面下的返回首頁功能。
模型庫：提供解剖類、組胚類和其他STL模型3D效果展示功能。
供求區：供認證教師、注冊學生和科研人員和查看STL模型需求和轉讓信息，認證教師、注冊學生和科研人員還可在需求和轉讓信息下方回復消息和添加評論。
實物展示：管理員、認證教師、注冊學生和科研人員可以在該模塊下3D打印好的實物文字、圖片、視頻等信息。
注冊&登陸：提供教師、學生和其他用戶注冊功能，已注冊用戶可以在此登陸系統。
醫學教育領域3D打印模型管理系統中應用的關鍵技術WebGL是javascript與openGL ES2.0結合的產物，它提供了底層的繪制和計算函數，通過experimental-webgl來利用底層顯卡加速圖形繪制，這些繪制信息會被傳遞給GPU進行處理，從而得到最終的繪制結果。系統中應用WebGL繪制的效果如圖2所示。
四、總結與展望
本文研究的基于云計算環境的醫學教育領域的3D打印模型管理系統，在系統中應用了WebGL技術，系統的3D打印模型資源庫為教師、學生和科研人員提供了全方位觀看并控制3D打印模型姿態的功能，能夠更好的展示3D打印模型的全部細節，并提供了上傳和下載STL模型文件功能，為醫學教育教學和相關領域科研提供了一個功能強大的平臺，能夠有效地促進行業交流與醫學教育科研領域中3D打印技術的研究和應用。
參考文獻：
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[3]姜杰，茱莉婭，楊建飛，等.3D打印技術在醫學領域的應用與展望[J].機械設計與制造工程，2014（11）：5-9.
這個項目是由澳大利亞蒙納士大學和Amaero 工程公司合作開發研究的，至今已經兩年有余。據悉，這個項目已經引起了包括空客、波音公司在內的世界大型航空巨頭的注意，他們相信，未來飛機發展的趨勢將會與3D 打印機密切相關。事實上，3D 打印噴氣發動機技術也會給正在緩慢衰落的傳統汽車制造業帶來新的活力，新的制造產業即將誕生，既簡化了生產工序，又帶來了新的工作崗位，還重新激發了制造業的生機和活力。如果設想成功的話，這無疑是一場新的工業革命。
3D 打印技術出現在20 世紀90 年代，投入到航空領域也是很久之前就已經有過的事情了，早在2011 年8 月，南安普頓大學的工程師們就開發出了世界上第一架3D 打印的飛機。不過，澳大利亞科學家將3D 打印機技術引入到噴氣發動機領域，在全世界范圍內而言，還屬于技術性難題。這項技術的難點在于，3D 打印機復制出來的飛機徒有其形，卻不能飛行，而3D 打印噴氣發動機技術將切實的考慮投入到日常生活中去。澳大利亞的工程師們已經確認，預計將在未來一年內對打印的引擎部件用行測試，并計劃在兩到三年之內將其用作商業用途。通過3D 打印，飛機零部件的制造時間可以從三個月降低到只要6 天。不過，澳大利亞出產的這臺3D 打印的噴氣發動機并不是像它們宣傳的那樣是世界首例。2014年8 月份，新西蘭的工程師格里. 漢密爾頓就通過3D 打印機制造出一款能夠正常產生推力的噴氣發動機。這名工程師將制作的全部過程都做成了相關視頻，在了網絡上，引起了網民追捧的熱潮。不過，令人遺憾的是，由于噴氣發動機的制作涉及很高水平的工業制造，新西蘭的工程師無法搜集起打印噴氣發動機所需的全部原料，只能以普通的PLA 原料代替，所以他制作的發動機，雖然能夠產生一定的動能，卻不能真正的運用到現實生活中去。
對澳大利亞科研組來說，這也是目前3D 打印噴氣發動機技術的最大難題。眾所周知，3D 打印技術是以數字模型文件為基礎，運用混合型粘合材料，通過逐層打印的方式來產生實物的。其中，粘合材料以怎樣的比例來進行混合，是個最大的難題?？茖W家們要想制作出真正的能夠運用于日常生活中的噴氣發動機，必須通過大量的試驗來進行論證。
關鍵詞 3D打印 傳統打印 3D模具
一、過程原理
每一層的打印過程分為兩步，首先在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結，而沒有膠水的區域仍保持松散狀態。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環利用。
二、3D打印過程
打印耗材由傳統的墨水、紙張轉變為膠水、粉末，當然膠水和粉末都是經過處理的特殊材料，不僅對固化反應速度有要求，對于模型強度以及“打印”分辨率都有直接影響。3D打印技術能夠實現600dpi分辨率，每層厚度只有0.01毫米，即使模型表面有文字或圖片也能夠清晰打印。受到噴打印原理的限制，打印速度勢必不會很快，較先進的產品可以實現每小時25毫米高度的垂直速率，相比早期產品有10倍提升，而且可以利用有色膠水實現彩色打印，色彩深度高達24位。
三、優勢
1、制造復雜物品不增加成本。就傳統制造而言，物體形狀越復雜，制造成本越高。對3D打印機而言，制造形狀復雜的物品成本不增加，制造一個華麗的形狀復雜的物品并不比打印一個簡單的方塊消耗更多的時間、技能或成本。
2、產品多樣化。不增加成本一臺3D打印機可以打印許多形狀，它可以像工匠一樣每次都做出不同形狀的物品。3D打印省去了培訓機械師或購置新設備的成本，一臺3D打印機只需要不同的數字設計藍圖和一批新的原材料。
3、無須組裝。3D打印能使部件一體化成型。傳統的大規模生產建立在組裝基礎上。3D打印機通過分層制造可以不需要組裝。省略組裝就縮短了供應鏈，節省在勞動力和運輸方面的花費。
4、零時間交付。3D打印機可以按需打印。即時生產減少了企業的實物庫存，企業可以根據客戶訂單使用3D打印機制造出特別的或定制的產品滿足客戶需求，所以新的商業模式將成為可能。如果人們所需的物品按需就近生產，零時間交付式生產能最大限度地減少長途運輸的成本。
5、設計空間無限。傳統制造技術和工匠制造的產品形狀有限，制造形狀的能力受制于所使用的工具。例如，傳統的木制車床只能制造圓形物品，軋機只能加工用銑刀組裝的部件，制模機僅能制造模鑄形狀。3D打印機可以突破這些局限，開辟巨大的設計空間，甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形狀。
6、減少廢棄副產品。與傳統的金屬制造技術相比，3D打印機制造金屬時產生較少的副產品。傳統金屬加工的浪費量驚人，90%的金屬原材料被丟棄在工廠車間里。3D打印制造金屬時浪費量減少。隨著打印材料的進步，“凈成形”制造可能成為更環保的加工方式。
7、材料無限組合。對當今的制造機器而言，將不同原材料結合成單一產品是件難事，因為傳統的制造機器在切割或模具成型過程中不能輕易地將多種原材料融合在一起。隨著多種材料3D打印技術的發展，我們有能力將不同原材料融合在一起。以前無法混合的原料混合后將形成新的材料，這些材料色調種類繁多，具有獨特的屬性或功能。
四、應用狀況
3D打印的應用領域也在隨著技術進步而不斷擴展。美國科學家已經研發出了能打印皮膚、軟骨、骨頭和身體其他器官的三維“生物打印機”。人們還使用3D打印來制造雕塑并修復雕塑，制造由塑料和聚合物制成的三維物體并打印出了實品。
近年來，我國也積極探索3D打印技術的研發，初步取得成效。在3D打印設備制造技術、3D打印材料技術、3D設計與成型軟件開發等研究方面，開展了積極的探索。其中，激光直接加工金屬技術發展較快，基本滿足特種零部件的機械性能要求。在傳統的戰斗機制造流程當中，飛機的3D模型設計好后，需要進行長期的投入來制造水壓成型設備，而使用3D打印制造技術后，零件的成型速度、應用速度得以大幅度提高。
參考文獻：
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