2017年學(xué)術(shù)周心得體會(huì)一

學(xué)校開展了將一周時(shí)間的學(xué)術(shù)活動(dòng)，對(duì)大四的我來說是受益匪淺。學(xué)術(shù)周的活動(dòng)，是我對(duì)機(jī)電各個(gè)專業(yè)有了更加深入的了解，拓寬了自己的視野，對(duì)今后的學(xué)業(yè)和職業(yè)生涯有一定的影響。

學(xué)術(shù)周安排的講座較多，但大部分是比較對(duì)專業(yè)的針對(duì)性較強(qiáng)的講座，處于大四的我聽得很明白。但是工程實(shí)訓(xùn)中，對(duì)3D打印的初步認(rèn)識(shí)加深了我對(duì)材料成型與控制工程的了解。現(xiàn)在通過實(shí)踐中老師的講解以及查閱資料，簡(jiǎn)單談?wù)剬?duì)3D打印的了解。

3D打印(英語(yǔ)：3Dprinting)，又稱積層制造(Additive Manufacturing，AM)，屬于快速成形技術(shù)的一種，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)直接制造幾乎任意形狀三維實(shí)體的技術(shù)。3D打印運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層堆疊累積的方式來構(gòu)造物體，即“層造形法”。3D打印與傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)不同，后者通常采用切削或鉆孔技術(shù)(即減材工藝)實(shí)現(xiàn)。 過去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造。特別是一些高價(jià)值應(yīng)用(比如髖關(guān)節(jié)或牙齒，或一些飛機(jī)零部件)已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件，意味著“3D打印”這項(xiàng)技術(shù)的普及。

3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)。這種打印機(jī)的產(chǎn)量以及銷量在二十一世紀(jì)以來就已經(jīng)得到了極大的增長(zhǎng)，其價(jià)格也正逐年下降。該技術(shù)在珠寶，鞋類，工業(yè)設(shè)計(jì)，建筑，工程和施工(AEC)，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，槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

3D打印的歷史：長(zhǎng)久以來科學(xué)家和技術(shù)工作者一直有著一個(gè)復(fù)制技術(shù)的設(shè)想，但直到20世紀(jì)80年代，3D打印的概念才算真正開始實(shí)現(xiàn)。1982年，日本名古屋市工業(yè)研究所首次公開實(shí)現(xiàn)實(shí)體模型的印制。但直到2010年代才出現(xiàn)商業(yè)的3D打印機(jī)。 然而，最常被冠以發(fā)明“現(xiàn)代”3D打印機(jī)的人是查爾斯?W?赫爾(Chuck Hull)。自21世紀(jì)初，3D打印機(jī)銷量大增，進(jìn)而價(jià)格也明顯下降。根據(jù)總部位于美國(guó)的全球知名的從事3D打印行業(yè)研究的咨詢機(jī)構(gòu)Wohlers Associates,Inc統(tǒng)計(jì)，2012年3D打印機(jī)及其服務(wù)市場(chǎng)達(dá)到了22億美元，比2011年增長(zhǎng)了29%。

3D打印的一般原理：3D打印的設(shè)計(jì)過程是：先通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)或計(jì)算機(jī)動(dòng)畫建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。 設(shè)計(jì)軟件和打印機(jī)之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是STL文件格式。一個(gè)STL文件使用三角面來大致模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描來產(chǎn)生三維文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。

打印機(jī)通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個(gè)實(shí)體。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。

打印機(jī)打出的截面的厚度(即Z方向)以及面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米來計(jì)算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米，也有部分打印機(jī)如Objet Connex系列還有3DSystems' ProJet系列可以打印出16微米薄的一層。而面方向則可以打印出跟激光打印機(jī)相的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個(gè)微米。 用傳統(tǒng)方法制造出一個(gè)模型通常需要數(shù)小時(shí)到數(shù)天，根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度而定。而用3D打印的技術(shù)則可以將時(shí)間縮短為數(shù)個(gè)小時(shí)，當(dāng)然其是由打印機(jī)的性能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的。

傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品，而3D打印技術(shù)則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對(duì)較少的產(chǎn)品。一個(gè)桌面尺寸的3D打印機(jī)就可以滿足設(shè)計(jì)者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。

目前3D打印機(jī)的分辨率對(duì)大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠(在彎曲的表面可能會(huì)比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣)，要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法：先用當(dāng)前的3D打印機(jī)打出稍大一點(diǎn)的物體，再稍微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

有些技術(shù)可以同時(shí)使用多種材料進(jìn)行打印。有些技術(shù)在打印的過程中還會(huì)用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時(shí)就需要用到一些易于除去的東西(如可溶的東西)作為支撐物。

3D打印的技術(shù)：現(xiàn)在存在著許多不同的技術(shù)。它們的不同之處在于以可用的材料的方式，并以不同層構(gòu)建創(chuàng)建部件。有些技術(shù)利用熔化或軟化可塑性材料的方法來制造打印的“墨水”，例如：選擇性激光燒結(jié)(selective lasersintering，SLS)和熔融沉積式(fuseddeposition modeling，F(xiàn)DM)，還有一些技術(shù)是用液體材料作為打印的“墨水”的，例如：立體板印刷(stereolithography，SLA)、分層實(shí)體制造(laminated object manufacturing，LOM)。每種技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因而一些公司會(huì)提供多種打印機(jī)以供選擇。一般來說，主要的考慮因素是打印的速度和成本，3D打印機(jī)的價(jià)格，物體原型的成本，還有材料以及色彩的選擇和成本。

可以直接打印金屬的打印機(jī)價(jià)格昂貴。有時(shí)候人們會(huì)先使用普通的3D打印機(jī)來制作模具，然后用這些模具制作金屬部件。

家用打印機(jī)：有一些機(jī)構(gòu)以及公司正在努力開發(fā)一般家庭負(fù)擔(dān)得起的3D打印機(jī)，其中有許多是相關(guān)的。這項(xiàng)工作的推動(dòng)，并有針對(duì)性地DIY/發(fā)燒友/早期采用者社區(qū)的學(xué)術(shù)和黑客社區(qū)的鏈接。 RepRap3D打印機(jī)是一個(gè)在桌面類的運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的項(xiàng)目。RepRap項(xiàng)目的目的是產(chǎn)生一個(gè)自由和開放源碼軟件(FOSS)的3D打印機(jī)，其規(guī)格在GNU通用公共許可證下發(fā)布的，并可以打印自己的部分(打印件)，以創(chuàng)造更多的機(jī)器。截至2010年11月，RepRap可以打印塑料件，并要求電機(jī)，電子和一些金屬支撐棒來完成。打印印刷電路板，以及金屬部件的設(shè)備正在研究中。一些公司和個(gè)人出售部分創(chuàng)建不同的RepRap設(shè)計(jì)，開始于2012年的價(jià)格約