淺談神秘的3D打印

常藝琛

摘?要：3D打印技術是一種利用特殊的復合材料，根據軟件設計的三維立體圖形最終打印出實物的新技術。作為新興的高新技術產業，3D打印技術具有廣闊的應用市場，對于推動現代制造業的發展有著重要的意義。

關鍵詞：3D打印;高中階段;技術探索

3D打印技術誕生于19世紀中期，到目前為止已經在世界范圍內得到了快速發展，在各種科研領域和實際生活領域得到了廣泛的應用。在高中的信息技術課程上已經初步涉及到了有關3D打印的課程，可以擴展我們對于3D打印等高新技術的認識，有些高中學校有自己的3D打印設備，可以實際觀察甚至動手操作，但并不是每個人都有實際觀察的機會。本文結合高中學習的部分知識，對于3D打印技術進行了探究，以下是主要內容。[1]

一、3D打印技術的神秘感

（一）感官上的神秘感

從我們高中生的角度觀察，3D打印技術具有很強的神秘感，因為在傳統的認知中，打印技術都是二維的呈現在紙張上的一種操作技術，而所謂的3D打印，是通過軟件和技術的應用，使得打印出來的內容，呈現一種立體感和真實感，且仿真效果十分顯著，這種技術是通過什么方法，將二維的畫面和圖形以一種具備真實感和體驗感的技術呈現出來的，這就是這種技術的神秘之處。

（二）技術層面的神秘感

所謂的技術層面上的神秘感，主要是指這種打印技術所應用的原材料為基礎的粉末狀金屬材料和塑料粘合材料，材料應用在取材上并不具備神秘感，而且，其應用的基礎也是以計算機平臺為依托的，而如何通過對常見材料的應用而達到一種立體實物感的打印效果，是這種技術在應用過程中技術層面上的神秘感。[2]

二、3D打印技術在各行各業的應用

在制造業上，3D打印可以實現節能制造，沒有太多資源浪費，且操作簡便，對于操作技術沒有太高的要求，可以制造高精度的零件。在醫學上，可以通過生物仿生學技術仿造人體組織，也可用于生物醫學等領域。航空工業中的許多機械零部件也可以通過3D打印技術完成。

（一）制造業

3D打印技術與傳統制造業具有很大的區別，傳統制造業在進行零件加工等作業時通常根據零件的尺寸選擇合適的原材料，再在原材料上除去不需要的部分，進行拋光等方式進行表面粗糙度處理，最終得到零件。傳統的制造工序是一個消減的過程，從原材料到成品會產生許多材料浪費，邊角料很大一部分都直接廢棄了。而3D打印是個增加的過程，這個過程中沒有材料浪費。在進行復雜零件加工時，傳統制造業就要求有豐富經驗和技巧高超的工人，但3D打印則沒有這一方面的限制，可以通過軟件設定完成高精度的加工。

（二）3D打印技術醫學領域的應用

一些高難度的器官治療手術，例如心臟支架手術，可以通過3D打印技術打印心臟支架。在高精度醫療器械需要進一步發展的今天，3D打印技術可以利用其本身具有的高精度、高強度等優勢，完成精密醫療器械制造。對于四肢有殘疾的傷患人員，可以利用3D打印基礎打印人體骨骼，進行肢體移植，這樣對于需要佩戴義肢的患者來說也有一定的好處，主要是因為義肢與肢體的連接處的摩擦有時會對人體本身造成傷害。國外的研究人員甚至用3D打印技術進行了胚胎干細胞打印，這就意味著3D打印技術在醫學科研領域也有著重要的應用。

（三）航空工業

波音公司采用3D打印技術，已經打印了將近300種不同的飛機零部件，可以說明3D打印技術在精密部件加工方面的能力是得到驗證的。利用3D打印進行大型的航空部件例如機翼、機艙等的加工仍然在研究之中。

三、3D打印在課堂上的應用

在物理、地理、數學等課堂上，三維立體圖形、地形、幾何圖形等對于空間想象力要求較高的教學，都可通過3D打印技術進行模型快速打印，這種技術在課堂教學中的應用，豐富了課堂教學的模式，同時也因為其所具備的神秘感調動起了學生的好奇心和探索欲，這也是這種技術在課堂上進行應用的必要性和有效性的體現。

（一）物理課堂上的3D打印

在物理實驗中，有的實驗操作比較復雜，實驗過程也比較枯燥，在單擺實驗中如果可以從利用3D打印技術打印實驗用的小球開始，那實驗一開始就會比較有趣，也有助于提高大家的學習熱情。因為對于我們處于高中階段的學生來說，接觸3D打印技術的機會并不多，有的同學可能在科技展覽館等場所看過，但實際接觸的話會更容易激發大家的好奇心和動手能力。

（二）數學課與3D打印技術

在數學中的三維立體圖形切割求切割面積等立體幾何問題，目前主要是利用作輔助線等方法來解決，有的題目可能需要多條輔助線，這對于空間想象能力較差的同學來說有很大的難度。利用3D打印技術根據課本要求打印出同樣尺寸的集合圖形，在動手的過程中可以對立體幾何同行的尺寸結構和幾何特性有比較深的理解，也可以牢固掌握知識點。

（三）地理課與3D打印技術

地理課上我們需要學習全球的經度緯度、地貌特點、氣候特點如疾風洋流等，我們對于自己生活的地區所具有的特點可能比較容易理解和記憶，但是對于所處環境之外的地區理解起來就較難。利用3D打印技術根據丘陵、丘陵、盆地等地形特點打印出地形模型，可以幫助同學們比較直觀地掌握地理知識。

四、結語

在本文中，我們以3D打印技術為中心，研究了3D打印技術的應用領域，并且擴展了這門技術對于高中幾門課程學習的幫助，本文的研究仍處于高中教材發散的初級內容范圍內，在今后的探索中，我們可以從更為專業的角度對3D打印技術進行深入的學習。

參考文獻：

[1]賈金元，武小龍，張天順.高中3D打印校本課程設計與教學實踐[J].基礎教育參考，2017（7）：43-45..

[2]赫鵬，蔣一凡，金成浩，等.3D打印技術在高中數學教學中的應用研究[J].課程教育研究，2016（32）.