摘要：3D打印思想起源于19世纪末的美国，学术名称为快速成型技术，也称为增材制造技术，它可以通过3D打印机利用分层打印的技术打印出立体实物。随着3D打印研发技术的不断突破，3D打印已经成功应用于生物医疗、产品设计、机械制造等多个领域，随着新技术的不断出现和广泛应用，3D打印技术必将成为新的工业革命中不可或缺的助力。

关键词：3D打印 分层 制造 材料 领域 精度

科技是产业发展的第一动力。近年来，我国先后出台了多项政策推动前沿技术的发展。3D打印作为前沿技术之一，对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合等都产生了深刻的影响，并有力的改变了制造业等行业的发展进程。下面我们就一起来认识一下3D打印技术。

一、什么是3D打印

3D打印通过3D打印机来完成，它是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，之所以通俗地称其为“打印机”是因为3D打印分层加工的过程与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有所区别。普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。

二、3D打印的起源与发展

3D 打印的思想起源于19这一技术的发展随后产生了3D打印的核心制造思想。在随后的百余年的时间里，新的科技不断出现，3D打印的技术也在在新科技的融入下不断完善。

1986年，美国發明家查尔斯·赫尔成立一家名为“3D Systems”的公司，价格昂贵，而且所能打印的产品数量也少得可怜。虽然以我们现在的眼光来看这台机器非常落后，但它毕竟是第一台得以成功推向市场的商业3D打印机，它的出现为3D打印技术的推广奠定了基础。

但是在较长的一段时间内，由于价格昂贵、使用不便，3D打印技术一直都是各大研究室的专属，迟迟未能得到普及。这一项目的实施为3D打印普及化浪潮揭开了序幕。至此，3D打印技术终于得以面向普通大众开放，而在随后的十余年的时间内掀起了全民参与的热潮，进而极大地推动了3D打印技术的发展。

三、3D打印技术的应用现状

3D打印技术自从2000年被应用于医学领域之后，在不断发展的过程中，3D打印技术开始在多个行业显示出其特有的功能，例如在最开始通过制造牙齿，人体植入物，以及定制化修复过程，另外还可以提高3D打印技术的精度，来直接打造助听器，植入物，复杂手术器械，另外通过运用3D打印技术，还能够帮助设计开发人员建立全新的产品开发方式，直接通过3D打印技术可以快速精确的将设计思想转化为设计食物，不仅能够缩短开发周期，而且也能够降低开发的整体费用，保证企业在激烈的市场竞争中具有核心竞争力，另外在3D打印的过程中，由于规模制造较小，另外在高端产品定制上也非常符合，所以3D打印技术同样能够在机械制造领域获得广泛的应用，通常来说，对于单件或者小批量的零件制造，能够有效的节省生产成本，提高自身的竞争优势。

从目前来看，注塑模具的设计与3D打印主要包括UG和Pro/e两种方法。其中UG注塑模具能够运用Mold Wizard模块进行自动3D打印和设计，保证整个模具设计更加的精细化。通过建模环境下利用实体操作进行手工3D打印，而Pro/e模具则能够利用Mold Design模块和EMX模块进行产品设计。但是相比较来说，UG软件更加的方便快捷，而且功能更加强大。通过利用3D软件针对模具进行分模设计能够快速的实现分型面设计[1]。如果分时面比较复杂，还可以通过破孔和台阶面的方式进行设计。

针对注塑模具后盖的孔进行修复，点击分析塑模部件验证，针对产品拔模分析，单击抽取命令，将分型面的所有曲面进行抽取。通过缝合命令将所有产品的后面膜补孔面分型面进行组合。然后运用注塑模工具创建方块和分割实体，注塑模具后盖的前膜与后膜，最终完成3D打印设计。在设计圆形过渡面的过程中，通过塑模部件验证的功能并不能够直接判断分型面的位置，所以必须要使用面拆分命令进行处理。首先要打开菜单栏的分析，点击塑模部件验证的命令，设置脱模方向为正向行，然后单击塑件部件验证的命令框，选择所有命令颜色。保证圆角处的位置都处于分型面上，不能够直接的分开前膜与后膜，在这种情况下就能够单击面拆分选择被等斜度线拆分。然后再回到注塑部件验证的选择框选择命令区域，根据分型线的位置设计前膜和后膜。脱模方向包括次脱模方向和主脱模方向。为了能够有效的保证脱模质量，再次涂抹的过程中应该与侧抽芯机构方向保持一致。而在主脱模的过程中，应该与注塑机合模的方向保持一致，在脱模的过程中，必须要保证脱模方向简单化。3D打印线就是指型芯、型腔、滑块斜顶等各部分的分界线。3D打印线必须要保证塑件脱模方向的最大投影边缘轮廓线保持一致，所在的位置不能够影响塑件的正常使用。并且对于塑件的模具要求一次成型。但是在实际制作的过程中，由于3D打印线很容易出现毛峰等缺陷，导致模具自身存在精度不足的问题。所以为了避免这种情况发生，3D打印线必须要避开塑件光滑的表面，并且保证3D打印线所在的位置能够帮助模具进行快速排气，为了能够保证塑件的生产必须要谨慎的选择3D打印线[2]。要想促进模具和机械加工工艺的使用寿命不断增强，在设计分型面的过程中，要尽可能的提高分型面的光滑程度，避免出现锐边或者薄钢板的情况，分型面的封胶长度应该要保持一致，不能够与侧面接触同时侧面的斜度设计要保持稳定。

四、困扰3D打印的几个问题

3D打印技术作为一种新兴的技术，从出现到应用也不过几十年的时间，所以3D打印技术在现阶段还有许多问题必须解决，首先，3D打印技术的打印材料无法满足实际的需求，因为3D打印技术必须要通过，在14种基本材料基础之上，混搭出107种材料，而这些材料与我们日常生活中所能够接触到的材料相比较来说非常的少，其次，3D打印虽然具有简单性的特点，并且不受各种条件的限制，但是它会影响体积大小以及精细程度，伴随着体积的不断增加，3D打印技术的成本打印时间，材料的质量也会不断增加，由于3D打印，通过一层一层的制作物品，要想进一步提高物品的精确度，必须要保证每一层的厚度都缩小，但是这样就会导致3D打印速度变慢，从而影响3D打印的效率，另外3D打印机在打印的过程中，必须要将材料加热，通过喷嘴喷出，在这一过程中，不仅会释放大量有毒的粒子，而且很有可能影响人体健康，随着科学技术的快速发展，各种新技术新方法不断被人们所应用，通过3D打印技术的发展能够更好的促进工业制造的整体水平，而且随着纳米材料复合材料等新型材料在23D打印中的应用，可以有效解决3D打印材料问题的不足。

参考文献：

[1]张学军，唐思熠.3D打印技术研究现状和关键技术[J].材料工程，2016，（02）：122-128.

[2]朱艳青，史继富.3D打印技术发展现状[J].制造技术与机床，2015，（12）：50-57.

[3]王延庆，沈竞兴，吴海全.3D打印材料应用和研究现状[J].航空材料学报，2016，（04）：89-98.

[4]郭日阳.3D打印技术及产业前景[J].自动化仪表，2015，（03）：5-8.

（作者简介：周易知，高中在校生，山东省淄博第七中学，研究方向：3D打印技术。）