浅谈神秘的3D打印

常艺琛

摘 要：3D打印技术是一种利用特殊的复合材料，根据软件设计的三维立体图形最終打印出实物的新技术。作为新兴的高新技术产业，3D打印技术具有广阔的应用市场，对于推动现代制造业的发展有着重要的意义。

关键词：3D打印;高中阶段;技术探索

3D打印技术诞生于19世纪中期，到目前为止已经在世界范围内得到了快速发展，在各种科研领域和实际生活领域得到了广泛的应用。在高中的信息技术课程上已经初步涉及到了有关3D打印的课程，可以扩展我们对于3D打印等高新技术的认识，有些高中学校有自己的3D打印设备，可以实际观察甚至动手操作，但并不是每个人都有实际观察的机会。本文结合高中学习的部分知识，对于3D打印技术进行了探究，以下是主要内容。[1]

一、3D打印技术的神秘感

（一）感官上的神秘感

从我们高中生的角度观察，3D打印技术具有很强的神秘感，因为在传统的认知中，打印技术都是二维的呈现在纸张上的一种操作技术，而所谓的3D打印，是通过软件和技术的应用，使得打印出来的内容，呈现一种立体感和真实感，且仿真效果十分显著，这种技术是通过什么方法，将二维的画面和图形以一种具备真实感和体验感的技术呈现出来的，这就是这种技术的神秘之处。

（二）技术层面的神秘感

所谓的技术层面上的神秘感，主要是指这种打印技术所应用的原材料为基础的粉末状金属材料和塑料粘合材料，材料应用在取材上并不具备神秘感，而且，其应用的基础也是以计算机平台为依托的，而如何通过对常见材料的应用而达到一种立体实物感的打印效果，是这种技术在应用过程中技术层面上的神秘感。[2]

二、3D打印技术在各行各业的应用

在制造业上，3D打印可以实现节能制造，没有太多资源浪费，且操作简便，对于操作技术没有太高的要求，可以制造高精度的零件。在医学上，可以通过生物仿生学技术仿造人体组织，也可用于生物医学等领域。航空工业中的许多机械零部件也可以通过3D打印技术完成。

（一）制造业

3D打印技术与传统制造业具有很大的区别，传统制造业在进行零件加工等作业时通常根据零件的尺寸选择合适的原材料，再在原材料上除去不需要的部分，进行抛光等方式进行表面粗糙度处理，最终得到零件。传统的制造工序是一个消减的过程，从原材料到成品会产生许多材料浪费，边角料很大一部分都直接废弃了。而3D打印是个增加的过程，这个过程中没有材料浪费。在进行复杂零件加工时，传统制造业就要求有丰富经验和技巧高超的工人，但3D打印则没有这一方面的限制，可以通过软件设定完成高精度的加工。

（二）3D打印技术医学领域的应用

一些高难度的器官治疗手术，例如心脏支架手术，可以通过3D打印技术打印心脏支架。在高精度医疗器械需要进一步发展的今天，3D打印技术可以利用其本身具有的高精度、高强度等优势，完成精密医疗器械制造。对于四肢有残疾的伤患人员，可以利用3D打印基础打印人体骨骼，进行肢体移植，这样对于需要佩戴义肢的患者来说也有一定的好处，主要是因为义肢与肢体的连接处的摩擦有时会对人体本身造成伤害。国外的研究人员甚至用3D打印技术进行了胚胎干细胞打印，这就意味着3D打印技术在医学科研领域也有着重要的应用。

（三）航空工业

波音公司采用3D打印技术，已经打印了将近300种不同的飞机零部件，可以说明3D打印技术在精密部件加工方面的能力是得到验证的。利用3D打印进行大型的航空部件例如机翼、机舱等的加工仍然在研究之中。

三、3D打印在课堂上的应用

在物理、地理、数学等课堂上，三维立体图形、地形、几何图形等对于空间想象力要求较高的教学，都可通过3D打印技术进行模型快速打印，这种技术在课堂教学中的应用，丰富了课堂教学的模式，同时也因为其所具备的神秘感调动起了学生的好奇心和探索欲，这也是这种技术在课堂上进行应用的必要性和有效性的体现。

（一）物理课堂上的3D打印

在物理实验中，有的实验操作比较复杂，实验过程也比较枯燥，在单摆实验中如果可以从利用3D打印技术打印实验用的小球开始，那实验一开始就会比较有趣，也有助于提高大家的学习热情。因为对于我们处于高中阶段的学生来说，接触3D打印技术的机会并不多，有的同学可能在科技展览馆等场所看过，但实际接触的话会更容易激发大家的好奇心和动手能力。

（二）数学课与3D打印技术

在数学中的三维立体图形切割求切割面积等立体几何问题，目前主要是利用作辅助线等方法来解决，有的题目可能需要多条辅助线，这对于空间想象能力较差的同学来说有很大的难度。利用3D打印技术根据课本要求打印出同样尺寸的集合图形，在动手的过程中可以对立体几何同行的尺寸结构和几何特性有比较深的理解，也可以牢固掌握知识点。

（三）地理课与3D打印技术

地理课上我们需要学习全球的经度纬度、地貌特点、气候特点如疾风洋流等，我们对于自己生活的地区所具有的特点可能比较容易理解和记忆，但是对于所处环境之外的地区理解起来就较难。利用3D打印技术根据丘陵、丘陵、盆地等地形特点打印出地形模型，可以帮助同学们比较直观地掌握地理知识。

四、结语

在本文中，我们以3D打印技术为中心，研究了3D打印技术的应用领域，并且扩展了这门技术对于高中几门课程学习的帮助，本文的研究仍处于高中教材发散的初级内容范围内，在今后的探索中，我们可以从更为专业的角度对3D打印技术进行深入的学习。

参考文献：

[1]贾金元，武小龙，张天顺.高中3D打印校本课程设计与教学实践[J].基础教育参考，2017（7）：43-45..

[2]赫鹏，蒋一凡，金成浩，等.3D打印技术在高中数学教学中的应用研究[J].课程教育研究，2016（32）.