淺談兒童3D打印筆的應用現狀與發展趨勢

許麗++許黎亞++沈德超++鄭艷++王軍

摘 要：兒童3D打印筆是在3D打印技術發展到一定階段的新型產品，與3D打印機相比，3D打印筆更加便捷、易于操作。本文結合國內外研究與應用現狀，從兒童3D打印筆的概念、特點、市場趨勢、以及政府的政策支持等方面探討了兒童3D打印筆的發展趨勢。

關鍵詞：兒童；3D打印筆；現狀；應用；發展趨勢

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5312（2016）35-0271-02

兒童3D打印筆是近年來出現的一種新興的產品。兒童3D打印筆易于操作，方便攜帶且價格低廉，且對兒童的空間想象能力、審美能力、動手實踐能力都有有效的促進作用。國外研究表明，玩具可以刺激兒童每個腦神經元多伸長25%的突觸，適宜的玩具可以促進兒童大腦的發育。兒童3D打印筆可以使兒童們變成“神筆馬良”，也可以促進兒童智力的發育。兒童們充滿了無限的好奇心和求知欲，將紙上的不動的平面畫面變成立體的物體造型。

一、兒童3D打印筆的概念

兒童3D打印筆就是將3D打印技術與筆結合起來，將筆尖整合了3D打印機的打印端技術，利用熱熔塑料能夠快速融化并快速固化的特性，在內有加熱裝置的筆中，裝有固體的塑料條，經過融化后從筆頭擠出，因為已經變得很柔軟，兒童可以隨意拖拽成想要的形狀，而從筆頭出來的塑料在空氣中冷卻又會迅速固化，因此兒童可以利用這個特性“畫”出三維的雕塑形態。

二、兒童3D打印筆的特點

（一）操作簡單

兒童使用3D打印筆不需要任何軟件或電腦，使用時只需要插上電源，等幾分鐘就可以在空中或物體表面作畫，模型就在兒童自己的腦海中，打印指令就是兒童的手勢，想打印什么就在空中揮舞手，幾乎可以想要什么畫什么。Wobble Works的創始人馬克斯維爾﹒伯格講到，“幾乎每個人都知道如何使用一支筆，因此我們設計的這款3D打印筆，只要你會抬起手寫字、比劃或揮舞一下手指，就懂得怎么使用它。”

（二）便攜、安全

兒童3D打印筆利于隨身攜帶，可隨時隨地拿出來進行創作。早期的3D打印筆使用的是ABS或PLA塑料，要在200℃下熔融，而且塑料在熔融過程中散發出不愉快的味道。塑料直棒到達筆尖的熱噴嘴，被加熱到上百度的溫度才變成絲狀從筆尖出來，兒童不小心碰到就會有燙傷的危險。任何給兒童使用的產品首先考慮的就是安全，兒童不像成人已經有健全的辨別能力，他們充滿好奇心，所以兒童3D打印筆對安全的要求更高，材料使用的是安全可靠，不會加熱后產生難聞的氣體，加熱的溫度可是在兒童可以觸碰的安全范圍內。要在保證安全的前提下給所有人尤其兒童帶來歡樂的體驗。

三、國內外現狀

（一）國內外研究現狀

胡迪科普森（Hod Lipson）所寫的《3D打?。簭南胂蟮浆F實2013》一書提到“邊學邊做”的這個新的課程概念。可以讓兒童們實現“一面學一面做”的目的。也有利于培養學生綜合素質能力，如設計能力、批判性思維、問題解決能力等。《麻省理工技術評論》的編輯大衛﹒羅特曼在文章‘制造者和制造商之間的區別中準確指出，關于通過3D打印技術徹底改變工業生產方式這樣感情奔放的結論往往是由于對目前的工業現實缺乏認識所造成的。中國的工業生產方式還是一重工業為主，科技化的工業生產方式還沒有完全適用于中國。因此，3D打印筆在中國的普及還存在一些阻礙。

（二）國內外應用現狀

北京史家小學曾利用兒童3D打印筆進行了一場特殊的服裝設計大賽。小學生們不是用真實的布料設計服裝，而是使用兒童3D打印筆將心中所想的服裝模型勾勒出來，并使用不同顏色的原料對服裝進行配色.

（三）市場現狀

1.教育市場

3D打印筆從幼兒教育端出發，是個不錯的入口，科技市場暫時還未打開，拿下教育市場也不錯，更何況3D打印筆無論從便攜式還是從其功能益智性都是不錯的產品。

2.未來大量“中國制造”

國外早已領先中國一步研發了兒童3D打印筆，并且不斷地推陳出新。未來中國也大量制造兒童3D打印筆。Wobble Works已經從事研發3D打印筆長達一年。其創始人也像記者透露，他們會將市場中心放在中國，他們正在努力尋找中國有能力的廠商，未來的3Doodler有可能在中國大陸或者在香港生產。

從上述案例可以看出，國外市場對3D打印筆的研發比我國早得多，他們對3D打印筆的技術更為成熟，但也已經達到一定程度。中國市場對3D打印筆的關注會越來越大，3D打印筆尤其兒童3D打印筆在中國市場將會占有一席之地。

四、政府支持

政府的規劃，直接影響其對科技資源的配置。李克強總理曾指示要重點研究3D打印產業，管理層對3D打印的政策支持力度也不斷加大：科技部2013年公布的863計劃，首次將3D打印產業納入其中；各省級政府也在研究如何在本省加強3D打印產業，2014年北京市科委公布《促進北京市增材制造科技創新與產業培育的工作意見》，提出設置3D打印科技重大專項，全方位支持3D打印全產業鏈技術創新，持續推動3D打印產業發展。

盡管政府對我國3D打印的政策支持力度不斷加大，但是從實際情況來看對3D產業的支持還沒有完全真正意義上的落實，做3D打印服務的無錫易維模型設計有限公司總經理劉鈞曾嘗試申請減免稅，但是相關職能不笨卻對3D打印缺乏足夠的知識，致使在業務辦理過程中遇到一些不必要的麻煩。

五、兒童3D打印筆的發展趨勢

（一）造型設計卡通化

由于兒童特有的思維結構和生活經驗，他們的審美意識非常缺乏、知識水平非要欠缺、視知覺非常不穩定，卡通化的形象大多具有極大的夸張、變形、滑稽可笑的造型，而這些造型恰恰對那些抽象的知識概念進行了童趣的表現。兒童被吸引的僅僅只是卡通化的外在形式，他們基本不懂其中的真正內涵。現在的兒童基本上都會在生活中接觸卡通，比如說卡通畫。將兒童3D打印筆外形若做成卡通畫中的人物，他們會毫不猶豫選擇。

（二）智能化

“玩具消費特征現在已經發生很大變化，要讓兒童消費者認可，玩具產業必須借助流行文化的力量，同時提高玩具設計的科技含量”。兒童3D打印筆亦然，外形的卡通化吸引兒童是不夠的，還需要更加智能化。隨著生活水平的提高，人們的教育觀念也在變化，每個家庭更加注重兒童成長教育，所以很多家長更愿意花更多的錢買具有智能化的產品給自己的孩子。

（三）環保

環保因素一直是產品設計中不可忽略的的因素，從長遠利益考慮，環保還是一切以“人”為核心，最有效的途徑就是“環保從兒童抓起”。不管在選材或者后期處理都應該考慮到是否環保，兒童3D打印筆的材料是塑料，所以必須考慮使用后降解的難易程度。讓兒童在創作的時候也能有環保意識，環保成為設計產品重要的因素是一個必然的趨勢。

基金項目：浙江省大學生科技創新活動計劃暨新苗人才計劃浙江農林大學項目（2016R412036）。

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