时间：2023-09-20 18:23:40
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇3d打印技术与运用，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
中图分类号：TG76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0240-01
3D打印技术在桌面应用中的推广，应结合模具教学的应用教学和理论授课，进行详细信息的介绍，有利于将桌面3D打印技术的相关应用原理及实践经验，进行合理转化，从而更有利于被接受和认识，客观上推动桌面3D打印技术的推广和应用。
一、3D打印技术的概念
（一）、3D打印技术的概念
3D打印技术，主要是指针对3D技术的优势，结合打印技术的需要，综合应用在打印设计中，其中主要运用3D技术的数字和信息优势，实现对金属等粘合材料的逐层打印处理。以此构成新物体的过程，被称为3D打印技术，同时也称为“叠加式制造”。针对3D打印技术，有利于运用计算机实现对打印信息的处理，从而推动对打印信息的自动化计算，有利于减少打印过程中返工、质量等问题。因此3D打印技术，运用对打印信息的三维处理，推动制造业的发展。
（二）、3D打印技术的分类
3D打印技术，主要包括SLA和FDM两种。中SLA打印技术在模型制造中应用较为广泛，同时是国际相关教学的重点，相关优势包括光固化成型法运用较为先进，实用性较强，加工速度快，生产周期较短。但是SLA打印技术的缺点明显，例如生产成本较高，维修成本较高，机器设备涉及的电子信息较为先进，不利于打印人员的掌握。FDM打印技术，主要针对金属、塑料和石蜡等低熔点材料进行，由于成本低的影响，是市场上较为流行的打印技术。其应用优势同时包括：操作简单、快捷，设备简单，应用方便。但是它的缺点同样明显，例如精准度低，针对密度较低的材料进行打印过程。
二、桌面3D打印技术的应用原理
桌面3D打印技术的应用原理，即计算机三维设计的流程，其中通过计算机stl、obj、thing等格式，实现对3D打印信息的处理；其次通过USB接口，实现3D打印机器设备和计算机的链接，同时运用MakerWare软件，实现对3D打印信息向三维信息的自动化转换；最后通过PLA加热端，以实现对打印材料和打印信息的自动融合，其中打印机器设备将打印信息通过喷嘴将相关信息打印到打印材料中，通过对打印结构的反复处理，打印出需要的产品。相关工作原理流程，如下图：
通过上图可知：桌面3D打印技术，通过对计算机的操作，对打印信息的处理，较为先进，有利于实现打印过程中人力消耗。因此桌面3D打印技术在制造业中的应用，有利于推动制造业的发展。
三、桌面3D打印技术在模具教学中的应用
（一）、桌面3D打印技术在模具课堂教学中的应用
桌面3D打印技术在模具课堂教学中的应用，主要是指多媒体技术在课堂教学中的应用，有利于实现对相关教学背景的生动展示，有利于提供给学生视觉和感官上的享受，从而推动教学内容在学生心中的生动勾画。因此桌面3D打印技术，是新时期科学技术发展和教学需要结合的产物，有利于推动教学的发展，进而提高教学质量。针对桌面3D打印技术在模具课堂教学中的应用，相关的设计软件包括powerpoint和flash等，主要通过对教学材料进行数字和图画等信息的展示，结合教学工作者的教学讲解，提高学生的认知能力。
（二）、桌面3D打印技术在模具教学课堂设计中的应用
桌面3D打印技术在模具教学课堂设计中的应用，主要是指针对模具教学的需要，应提前进行课堂设计，运用Pro、UG等设计软件，以实现对模具设计的科学处理。时针对模具教学的课堂设计，应尊重学生的主体地位和主观能动性，教学工作者主要其引导和帮助解答疑难问题的作用，以此提高学生对模具设计的了解，客观上提高学生的动手能力，促进模具设计的教学需要。针对桌面3D打印技术在模具教学课堂设计中的应用，有利于提高学生对相关模型的了解，有利于提高对模型的了解，通过对不足之处的及时更新，提高学生的设计水平。
四、桌面3D打印技术在模具教学中应用的重要性
桌面3D打印技术在模具教学中的应用，应集合3D造型sheji8、打印处理、打印效果和应用反映等进行全面分析，以次科学判断桌面3D打印技术的应用效果，从而有利于教学工作者发现教学不足和改进方向，制定合理的教学计划和教学任务，全面提高学生的动手能力和理解能力，促进学生设计水平的提高。首先学生通过对3D打印技术的分析，有利于提高学生对模具的认识，其中对相关组成部分的全面认识，进行直观认识，有利于实现模具结构的优化设计。其次有利于实现3D打印辅助材料的合理应用，结合学生分组讨论的形式，实现对桌面3D打印技术的全面认识，提高学生的学习兴趣和活跃教学氛围，推动教学任务的展开。同时有利于提高学生对计算机等设备的了解、应用，结合学生对新生事物好奇的特点，提高教学质量，客观上引导学生的科技素养。
五、桌面3D打印技术在模具教学中应用的注意事项
（一）、合理运用打印材料
针对桌面3D打印技术，应合理运用打印材料，以确保打印设备的稳定运行。针对桌面3D打印技术主要运用塑料的打印材料，应结合模具教学需要，科学设计模具设计材料，从而符合打印设备运行的需要，有利于推动模具教学的需要。教学工作者应注意对模具材料的设计，以避免因为材料问题造成打印设备发生故障，不利于教学任务的稳定展开。
（二）、科学设计模具尺寸
对桌面3D打印技术在模具教学中的应用，应科学设计模具尺寸，以符合打印设备设计的需要，进而推动打印设备的稳定运行，打印需要的模具，推动模具教学的需要。同时应加强对模具精度的控制，以符合打印设备允许误差范围，有利于满足模具教学需要。
结束语
桌面3D打印技术的发展，应加强对其工作原理的分析，结合相关应用需要，制定合理的应用措施，以确保桌面3D打印技术的稳定运用。针对桌面3D打印技术在模具教学中的应用，应结合课堂教学和课堂设计进行全面分析，合理运用桌面3D打印技术，以提高模具教学质量，客观上促进桌面3D打印技术的推广和发展。
参考文献：
创客教育是一种坚持以学生为主体的教学理念，其旨在通过教师的引导，构建出轻松自由，富有活力的课堂教学氛围，随着新课程改革日益推进，教师的教育教学方式逐渐向突出学生主体地位而靠拢，而3D创客教育作为一种自主性较强、主体地位突出的教学模式，其走进小学信息技术课堂的趋势已不可避免，因此，如何运用恰当的方法将创客教育理念与教学课堂相融合，便是当下小学信息技术教师所要思考的问题。
1转变教学理念，将3D创客教学理念融入到课堂中去
3D创客教育是一种以3D打印技术为载体，具有创新性、体验性、互动学习性等特点的新型教育模式。由于这种教学模式还未产生系统的教育教学方针，这就要求，教师需要结合实际教学情况，通过恰当的教学方法，打破传统的信息技术教学模式，将这一新型的教学理念融入到日常教学中。要实现这一理念的转换：
1.1“做足功课”是实现这一转变的前提
3D创客教育是一种较为新颖的教育教学模式，教师想要将3D创客教育与课堂教学相融合，首先就需要对3D创客教育有足够了解，对此，教师需要通过各种渠道收集整理有关3D创客教育的信息做到“知己知彼”，同时结合自身丰富的日常教学经验，运用合理的方法，将3D创客教育与小学信息技术课堂教学有机融合。
1.2合适的设备是实现这一转变的必要条件
3D创客教育的关键在于3D打印技术，而3D打印技术的关键则是一套合适的设备。要想实现3D创客教育与信息技术课堂的完美融合，首先就需要一套便于小学生理解操作的3D打印设备。3Done是一款易于小学生学习使用的3D建模软件，教师在信息技术的教学课堂中，可以结合实践情况，考虑到小学生的实际特点，选择这款简单易懂，便于上手的3D打印设备教授学生们信息技术课程的相关知识。
2依据课本内容，制定完整的教学计划
2.1将小学信息技术课程教学目的与3D打印技术有机结合
培养小学生对信息技术的兴趣和意识，让小学生了解信息技术相关知识、掌握其基本技能，是小学信息技术课程教学的主要目的。因此，教师在实现3D创客教育与信息技术教学融合的目标是，就要将其教学目的利用3D打印技术来实现，教师可以利用3D打印直观性强、多样化、空间性强的特点，通过反复的操作实践，加深学生们对于信息技术的理解，发散他们的思维，培养他们的空间想象能力，并在3D打印的具体操作中，教导他们掌握基本的信息技术技能，从而实现信息技术课堂的教学目的。
2.2将课本内容与3D打印技术有机结合
一种教学理念从产生到实际运用，首先要做的便是制定详细教学方针，将课本内容与教学理念完美融合。因此，想要实现3D创客教育与信息技术课堂相融合，就需要教师将3D打印技术与课本内容有机结合。例如：在《参与网上学习》“名片DIY”的任务时，教师就可以利用3D打印技术进行教学，首先让同学们发散思维构思自己的名片，接着设计并制作出自己的专属名片，最后让他们通过3D打印技术将自己的名片打印出来。当拿到自己的专属名片时孩子们脸上喜悦无比。通过这样的教学方法，可以调动起他们的兴趣，极大的激发他们自主学习的积极性。
3采取有效策略，高效运用3D打印技术
3.1展现3D打印的魅力，培养学生的兴趣
兴趣是最好的老师，教师教学的关键就是要培养学生对于某一学科的兴趣，只有这样，学生才能产生对这一学科自主学习的动力。信息技术学科是一门较为有趣的科目，教师在教学过程中，要充分利用信息技术多元化，智能化，数字化等的特点，激发学生对于这门学科的兴趣，而随着3D打印技术在小学信息技术课堂中的应用，小学信息技术课堂变得更加多姿多彩，对此，教师所要做的就是向学生们展现出3D打印的魅力。
比如，教师在讲授《设计制作标志》一节时，可以充分利用3Done的快速空间建模功能，将学生们所设计制作的标志打印出来，让他们更加直观的感受到科技的魅力，从而点燃他们学习信息技术的热情。同时，教师可以适时的向他们普及一些信息技术的相关应用，教导他们掌握一些信息技术的基本技能，以此来开阔他们的眼界，激发他们学习的兴趣，将日后从事信息技术研发的种子植根于他们的脑海中。
3.2灵活运用3D打印技术，让课堂“活”起来
在小学信息技术的教学课堂中，灵活运用3D打印技术，让课堂“活”起来，是实现3D创客教育与信息技术教学相融合的关键。将3D打印技术引进到小学生信息技术课堂，就要充分利用3D打印技术将图纸变为现实的能力，因此，教师在信息技术教学过程中，可以充分利用3D打印技术这一特点，将原本只能呈现在电脑桌面上的图像实物化，以此来活跃课堂气氛，让课堂“活”起来。
比如说，教师在讲述《认识机器人》一课中，可以先利用3D打印技术打印出来一个机器人模型，以此为引将学生带入到课本内容中去，随后再开展相应的教学。通过这种教学方式，将3D打印技术与信息技术课堂有机融合，可以营造出一种积极的课堂氛围，提高教学效率，达到较好的教学效果。
3D打印（3D printing），即快速成型技术的一种。它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。过去常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。以一个手电筒为例，3D打印机能通过电脑将手电筒进行立体扫描，创建三维设计图，之后对这个立体原型进行“切片”，分成一层一层的，打印机将原材料按照设计图一层一层地“喷”上去，直到最终造出一个手电筒来，只不过3D打印机喷出的不是墨粉，而是融化的树脂、金属或者陶瓷等材料。
3D打印起源于19世纪末美国研究的“快速成型”——照相雕塑和地貌成形技术，并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现。3D打印的原理是：把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。打印出的产品，可以即时使用。
3D打印具有如下优点：
（1）3D打印成为工业化力量。3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本，成为工业化的重要力量。（2）3D打印开始治病救人。因为3D打印产品可以根据确切体型匹配定制，通过3D打印制造的医疗植入物将提高你身边一些人的生活质量。这种技术已被应用于制造更好的钛质骨植入物、义肢以及矫正设备。（3）定制化成为常态。通过3D打印技术，创新公司根据用户对产品确切的具体信息进行定制，通过3D打印制造并直接将产品送到用户的家门口。（4）产品创新速度加快。由于运用3D打印的快速原型制造技术能够缩短把产品概念转化为成熟产品设计的时间，设计人员将能够专注于产品的功能，使他们能够在设计的早期阶段就打印出原型产品、进行修改以及重新打印等等，从而加速创新，其结果将是更好的产品以及更快的设计速度。（5）3D打印开始广泛应用于电影工业。由于3D打印是一种快速成型技术，对于制作复杂电影道具具有成本低、时间快的优势，高仿真的电影道具已经使用了3D打印技术来制作面具模型、汽车模型和其他功能性道具。
美国和欧洲在3D打印技术的研发及推广应用方面处于领先地位。美国是全球3D打印技术和应用的领导者，欧洲十分重视对3D打印技术的研发应用。除欧美外，其他国家也在不断加强3D打印技术的研发及应用。澳大利亚在2013年制定了金属3D打印技术路线；南非正在扶持基于激光的大型3D打印机器的开发；日本着力推动3D打印技术的推广应用；中国3D打印设计服务市场快速增长，已有几家企业利用3D打印制造技术生产设备和提供服务。据美国消费者电子协会最新的年度报告显示，随着汽车、航空航天、工业和医疗保健等领域市场需求的增加，3D打印服务的社会需求量将逐年增长，有望从2011年的17亿美元增长至2017年的50亿美元。
随着3D打印材料的多样化发展以及打印技术的革新，3D打印不仅在传统的制造行业体现出非凡的发展潜力，同时其魅力更延伸至食品制造、服装奢侈品、影视传媒以及教育等多个与人们生活息息相关的领域。
3D打印技术日渐普及，应用于医学、建筑和军事等范畴，甚至开始家用化。但该技术在逐渐被广泛应用的同时，危害也日趋暴露出来。据香港《东方日报》报道，美国研究显示，家用3D打印机在室内运作时，会释放大量有毒超微细粒子（UFP），有害程度相当于吸食香烟，影响人体健康。除健康问题，3D打印也引发公众安全隐忧。一名加拿大男子上传短片展示他以3D打印手枪为蓝本，打印出一支塑胶步枪，并成功发射子弹，但发射后枪管裂开。
关键词：计算机辅助工业设计（CAID）；3D打印技术；工业设计
工业设计经过一百多年的发展已经从最开始的对批量生产的工业产品的材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工、装饰等的单个产品的设计发展到一种创造性活动，目的是为物品、过程、服务以及整个生命周期中构成的系统的设计，这种设计将会对人类的生产生活方式产生更大更广的影响。国内的工业设计从八十年代开始，受工艺美术的影响较深，无论从设计方法还是表现技法等方面。到了九十年代，随着中国改革开放的推进，国内的生产制造技术和工业产品的生产都到了一个蓬勃发展的阶段，而且出现了以计算机技术为支柱的信息技术的发展，计算机辅助设计已经被运用到设计、生产、制造等环节。这时也出现了最早的3D打印技术，直到二零一零年后3D打印技术趋于完善，被运用到很多领域，尤其是工业设计，设计师用3D打印技术打印设计的产品，缩短了产品设计的周期，省去了模型制造、审核的环节。通过计算机辅助工业设计和3D打印技术的结合，设计师可以很直观地对设计的产品进行测试、审核、检验，缩短了产品的开发周期，提高了产品投入市场的速度。
1计算机辅助工业设计
计算机辅助工业设计，简称CAID（ComputerAidedIndustri-alDesign）,来源于计算机辅助设计（CAD-ComputerAidedDe-sign）,是专门针对工业设计领域的创造性活动而言的。CAID，即在计算机技术和工业设计相结合形成的系统支持下形成的，与传统的工业设计相比，CAID在设计方法、设计过程、设计质量和设计效率等各方面都发生了质的变化，它涉及了CAD技术、人工智能技术、多媒体技术、虚拟现实技术、敏捷制造、优化技术、模糊技术、人机工程等许多信息技术领域，是一门综合的交叉性学科。一个产品的设计流程大体包括:设计需求、市场调研、设计定位、草图、效果图、数据模型、实物模型、量产等阶段。这其中可视化部分占了很大比重，也是在这一阶段计算机辅助工业设计运用比较多。比如效果图阶段，会应用一些平面类的软件（Pho-toshop、Illustrator、Coreldraw）进行计算机辅助设计，做二维效果图，用三维软件（Rhinoceros、3DMax、Maya等）来做计算机模型，渲染三维效果图。数据模型阶段用一些工程类软件（Pro/Engi-neer、SolidWorks、CATIA等）做工程模型，直接为后面的生产制造做准备。整个产品从创造设计到表现，运用计算辅助设计会比以前的手绘效果图和手工制作模型节省很多时间，也更直观、高效。用计算机辅助设计做设计表现的技术和软件已经相当成熟，尤其是伴随着计算机硬件的升级换代和计算机辅助设计软件的智能化、集中化，未来计算机会完美呈现设计者的设计构想，不用去花费太多的精力和时间去学习各种软件建模、渲染技术。这样是技术对设计师的一种解放，让设计师可以把更多的精力集中到设计创造阶段。除了计算机辅助设计在设计表现方面的运用，我们应该更大化地拓宽计算机辅助设计的层面，比如在设计的前期调研阶段，可以运用计算机技术来进行信息的采集和分析，运用大数据来分析，帮助设计师进行设计定位，这样的设计定位会更加准确可靠。还有设计过程中对产品的人机工程学分析，只要有了数据模型，我们可以通过计算机辅助设计技术，用人体数据库对设计进行检验，提出更合理的人因工程分析数据，帮助设计师改进设计。这些都是计算机辅助设计技术应该发挥作用的方面。
23D打印技术与工业设计
3D打印技术出现在20世纪90年代中期，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。3D打印技术在工业设计领域应用的相对较多。传统的工业设计进行到最后阶段会做一个手钣模型，用来测试和检验设计的可行性和合理性。做手钣模型一般要用一周时间，价格从几千元到上万元人民币，而且做出来的模型精度还不高。如果要涉及到开模，做一套模具将会花费更多的时间和更高的价格。如果运用3D打印技术，只需要一台3D打印机和相应的打印材料，就可以用几个小时的时间打印出精度高，复杂的模型。这样会大大缩短产品的开发周期和开发成本。随着3D打印技术变得越来越成熟，3D打印机越来越普及价格也越来越低，好多企业和设计公司都会配备一台3D打印机，甚至有一些3D打印公司专门针对家庭客户，当作是一个家电产品和玩具在销售。设计师发明了3D打印，3D打印技术助力了工业设计，可以说3D打印技术的出现会对制造业和工业设计产生根本性的影响，从目前的情况来看，3D打印技术已经在改变着这些方面，比如用3D打印技术打印的房子，改善了一些特殊环境下人类的居住条件；用3D打印技术打印的人体器官，将会改变一直靠捐献才能得到合适的人体器官的局面，让更多有需要的人得到帮助，延长了人类的寿命；用3D打印技术打印的衣服、饰品、鞋子等，这些打印产品的出现将会改变人类的生活方式。
3计算机辅助工业设计与33D打印技术的结合
计算机辅助工业设计与3D打印技术是相辅相成的，计算机辅助工业设计为3D打印技术提供数据模型，3D打印技术让计算机辅助工业设计从虚拟变成了现实。工业设计把计算机辅助设计和3D打印技术很好地结合了起来，这种结合将会改变工业设计的整个流程和方法，反过来，工业设计将使这两项技术走向更远，得到更广的运用。
4总结
通过对计算机辅助工业设计和3D打印技术在工业设计中应用的简单介绍和分析，我们可以基本了解和掌握一些情况，计算机辅助工业设计和3D打印技术应用在了工业设计的哪些环节当中，并起到了什么样的作用，甚至我们可以去思考和联想，未来的CAID和3D打印技术将会以什么样的作用来影响工业设计。笔者通过介绍实际参加的设计案例更直观地呈现了两项技术在设计过程中的作用。笔者也相信，工业设计的领域将会更加广阔，以人为本的设计理念将会涉及到各个行业，各个领域的先进技术和经验也会为工业设计拿来所用，以便促进工业设计的开发流程和方法。只要我们拥有一种不断创新的精神，相信未来中国的工业设计将会有更好的发展。
作者:郝建峰 单位:山西农业大学信息学院
参考文献:
[1]何人可.工业设计史[M].北京:高等教育出版社,2010.
【关键词】产品设计 3D打印 应用 优势
近年来，3D打印技术已经成为一种潮流和热门话题，并在产品设计，特别是数字化产品模型制造领域的应用等方面发挥着越来越重要的作用。其是一种快速成形技术（rapid prototyping），以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，并通过逐层打印的方式来构造物体。3D打印机是一种可以“打印”出真实的3D物体的设备，比如打印机器人、玩具车、各种模型，甚至是食物等。3D打印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、镀金和橡胶类。
一、现状
（一）3D打印技术发展状况
3D打印关键技术主要掌握在美国、日本及欧洲一些国家（表1）。美国《2013沃勒斯报告》显示，2012年全球3D打印市场（包括产品和服务）约为22亿美元（约135亿元人民币），比2011年增长28.6%，预计至2017年，全国3D打印市场将达到60亿美元的规模。就全球3D打印机的安装量而言，美国比例最高约为38%，日本为9.7%，德国为9.4%，中国则为8.7%。
（二）3D打印国内研究现状
自上世纪90年代以来，国内高校相继开展了3D打印技术的自主研发。其中，清华大学与北京殷华激光快速成型与模具技术有限公司合作，在现代成型学理论、分层实体制造、FDM工艺等方面建立了一定的科研优势。西安交通大学自主研制了三维打印机喷头，并与陕西恒通智能机器有限公司合作开发了光固化成型系统及相应成型材料，成型精度高达0.2mm。武汉东湖高新区建立了“中国首个3D打印工业园”；中国科技大学自行研制8喷头组合喷射装置，该设备有望在微制造、光电器件领域得到推广应用。
二、在产品设计领域应用的优势
（一）3D打印拓展了设计人员的想象空间
在后工业时代，每个人都是设计师，传统的设计师不再依靠自己的力量独立设计，而是扮演设计组织者的角色，组织有效的设计平台。3D打印是由计算机通过三维软件进行模型建造，并以STL的文件格式传输至3D打印机，3D打印机识别到片层截面，并完成文件输出。截面是由多个三角形面来模拟所设计的物品的表面形态，三角形面越小，物体打印的越精细。此外，VRML、WRL也是经常被使用的输入文件格式。
设计师能够专注于产品形态创意和功能创新，即所谓“设计即生产”。设计师对产品形态的创作将更加挥洒自如，这是传统产品设计、手板模型制作等流程难以企及的。
（二）3D打印缩短了产品设计到成型的周期
当前，消费者对新奇产品的需要和渴望远远大于过去，3D打印等数码技术可以帮助厂家应对消费者瞬息万变的口味，设计师可以通过互联网这个开源平台进行设计，注重利基产品的开发和生产，进入产品和经营的长尾时代。3D打印更适合一些小规模制造，尤其是高端定制产品，比如零部件制造。虽然当前打印制造材料仍然以塑料为主，但金属材料肯定会在未来被运用到3D打印中来。可以预见，该技术将会在未来得到越来越广泛的应用。
（三）3D打印节省产品设计研发的成本
市场需要产品以最快的速度更新换代，但新产品生产出来后，若没有销路，则得不偿失。开发一副模具要几十万，甚至几百万，而利用3D打印技术，可以把产品先开发出来，如果该产品符合技术要求和市场需求，再进行模具开发，并进行进一步批量生产。此外，3D打印技术和传统模具制造技术可以实现相互补充，而未来的制造领域中，3D打印机可完成30%的产品，而70%由模具制完成。
在产品设计方面，3D打印产品不需要昂贵的模具实现生产注塑，其所需的原材料和能源仅为传统方式的1/10，还降低了企业因开模不当造成的不必要损失和风险；3D打印可以制造曲面更复杂、造型更丰富的产品，可以为客户定制个性化产品，实现“即想即得”；3D打印产品也可以远程传输文件并异地打印，减少运输费用。3D打印的出现意义在于我们能够制造自己的产品供其他人进行消费，人们的设计创造才能被尽情释放，能够满足高层次的需要。
结语
长期来看，3D打印有着较广泛的发展前景。3D打印技术的发展将推动产品设计模式发生变革，加快信息时代以大规模协同分享替代工业时代以资本专用性为特征的生产方式。
3D打印机不再只是传统的专业的产品设计师制造产品手板模型的工具，而是大众都可以使用的桌面制造工具，追求个性的产品设计将在3D打印技术的应用下变成现实。产品的造型、结构将变得更有细节，产品设计的流程也将变为并行的过程，产品设计依托于互联网平台将更加开放，订单式将是设计制造企业发展的未来方向。此外，需要强调的是，寄希望于通过3D打印技术彻底改变传统工业生产方式是不现实的。
参考文献：
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[关键词]3D打印；玩具类产品；物流配送；双向交流
[DOI]1013939/jcnkizgsc201716135
中国是玩具制造大国，全球有4/5的玩具产自中国。在国内，玩具企业超过20000家，其中玩具制造企业占将近1/2。随着对玩具质量的要求越来越高，玩具的成本也在逐步上升，使得玩具制造行业的利润越来越低。然而，将3D打印技术应用到玩具制造行业，将会给该行业带来新的契机。本文以3D打印技术为基础，通过调查研究结合当今物流发展技术水平，根据全球玩具类产品的发展趋势构建配送策略模型，降低物流费用的同时增加3D打印技术在玩具类产品物流分支上的竞争力。并且将时间成本考虑进去，结合3D打印的特殊性，以玩具类产品为出发点，建设物流支撑技术平台。通过对数据的研究，分析3D打印技术在未来物流平台的发展上是否可以取代现如今的物流方式，或者是为现如今的物流方式提供一个更好的发展思路。
1基于3D打印技术的玩具类产品的基本特征
11以现代信息技术与物流技术为基础
发展现代化的信息技术，将企业与消费者在互联网上完成对接，利用3D打印技术，就可以快速生产出商品，不仅仅节约了资源，加快了生产速度，并且也能够提高企业生产高质量产品的水平。
111将客户作为生产中心
在3D打印技术下，完全可以根据客户的不同去定制符合他们需要的玩具。生产企业完成了产品设计，可以与客户进行对话，让客户参与到产品的制作中。
112物流功能细分
用3D打印技术来取代传统的玩具类产品生产和物流过程，同样这种思想也可以运用到物流行业，可以把物流的功能分解成为无数个模块，然后为客户的不同需要进行重组拆分合并，结合3D打印技术的生产方式，实现物流过程中的消耗最低化，各个模块同时可以协调工作。
113敏捷供应链
因为玩具制造企业受制于社会的大环境，在现有资源和规则的基础下，企业之间如果能够有效地联合起来，建立起互帮互助关系，并且能够将资源合理地配置优化，为客户提供低价和优质的产品和服务。
114个性化定制
为客户提供定制化的服务只有3D打印技术可以完整地实现，如果将定制化生产规模化，同时灵活变通，在大规模需求的条件下进行有机组合，企业集中生产，在少数消费者上完成单个客户定制生产。
23D打印技术运用于玩具类产品的生产工艺
针对3D打印技术运用于玩具类产品建立一套完整的生产工艺，工艺的运作涵盖了企业利用3D打印如何完成订单交付、生产、反馈等一系列程序，保证企业正常作业，并且能够根据客户反馈实时修改。构建电子商务平台支撑起企业电商平台实现在线完成下单、支付、生产、配送、运输等一系列业务，并且由反馈系统实现实时反馈，采取3D打印技术将实时反馈的数据纳入打印生产范围中，实现企业对于产品的掌控，并且保证交易的顺利，实现物流的全信息化和产品的有效监控。
在基于客户定制的电子商务平台中，需要将客户的需求分析放在首位，在平台中展示多种多样的产品，客户根据自身需要选择需要的产品，再与平台进行联系，可将产品进行个性化修改，满足客户定制原则。同时平台根据每次顾客的不同订单所产生的不同需要将产品的修改次数做出统计，将产品进一步进行细致分类，同时为产品打造最理想的物流服务和产品服务。只有将产品的分类模块化，电子平台能够与客户进行双向互动，保证客户反馈情况。当订单确认下达，订单移交至3D打印设备系统进行打印，打印完成后再交于客户进行细致的反馈修改，如果客户满意，则订单完成。如果客户仍不满意，需要平台与客户进行下一步的细致的订购规划，并且将模型重返打印系统进行重返打印，直至符合客户需求，订单完成。
3基于3D打印技术玩具类产品的物流支撑技术分析
31个性化定制
随着3D打印的发展和逐u的成熟完善，3D打印的制造点将可分布在任何地点，无论客户在哪里下单，信息网络都可以根据距离最优化锁定最佳制造点。每个实体店都拥有一台3D打印机，生产模式进入到一个全新的阶段，根据强大的数据库得出每台3D打印机的工作与待机时间，再根据客户具置及其物流运输路线，将整体的配送模式提升到新的高度，达到真正的零库存。
32整个供应链快速反应
在初期减少货物的返货率与退货率。3D打印技术下的生产模式与传统的生产模式有根本性的不同，3D打印技术是将顾客的需求作为前提进行生产，根据顾客的不同需求会存在不同的生产调整，根据顾客订单生产的产品会大大降低退货率与返货率，减少了因为产品不合要求所导致的对流运输以及过量运输。
因为3D打印技术下生产的特殊性，在发生退货行为后对于废弃产品的回收也存在新型的回收方式，除了回库也可以选择重新加工，并且在重新加工的过程中不会因为再加工的二次成型而提高加工成本。
33创造高效能回收机制
通过建立一个闭环回路最大限度让资源进入再生系统。基于3D打印技术的回收机制将打破传统的回收机制，首先3D打印的特殊性在于它的原材料的形状是没有特殊需求，基本处于粉末化的特性。对于回收企业来说降低了一部分回收成本。打造出废品回收站以企业的形式运营是完全市场性的，以利益最大化为目标，其分布也具有强烈的利益导向性。
34物流配送模式
企业只需要优化计算离客户最近的3D打印服务商，向其发送客户的打印订单资料，由该服务商制作再配送到顾客的手中，减少了级级分层的费用，降低成本。新型的物流配送模式去除了企业运输商品到配送中心的环节，而是直接传输电子信息文件给靠近买家的3D打印服务商，由3D打印服务商进行打印并配送给顾客。以运输配送成本最小化为目标，通过引入3D打印服务商优化模式，去除了传统物流运输配送模式下产品由生产地运输至配送中心的环节，从而降低了总体物流运输配送成本，并且减少了商品运输途中的价值损耗，更加贴近实际。
物流的支撑技术最重要的构成环节是运输配送环节，但对传统制造业，运输配送环节成为3D打印技术的成本降低环节，同时在制造成本上，3D打印技术的制造业具有的可逆性相对与传统制造业的不可逆，成本同样是相对较低。
4与传统生产消费方式的对比分析
对于传统玩具类产品的生产消费方式，基于3D打印技术下的生产方式有全新的变革和突破，并且在生产模式、配送模式上也有进一步的提高。整体供销产业链因为3D打印技术的加入，构建了一个完整的生产体系和生产方式，这种模式具有广泛意义上的普遍性。针对于传统玩具类产品的生产消费方式和基于3D打印技术下的生产消费方式，从四个方面做出对比分析。
在支付方式上，传统生产遵循的支付方式为线下付款，小批量采用现金，大批量采用汇款的方式，与构建电子商务平台的3D打印技术下的生产模式采用的在线支付模式对比，支付方式较为烦琐。随着经济全球化发展和网络的逐步渗透，未来全球支付模式都会从传统的线下支付模式走向线上的支付模式。
在仓储体系上，传统生产方式是根据生产周期进行合理备货，生产周期缓慢，所以传统的生产方式容易导致仓库积压，货物滞留等问题，或者出现仓库货物供不应求而加急生产。3D打印技术的特殊性完全可以做到零库存，因为生产周期相对快速，并且各个生产节点是相互联系，在电子商务平台上根据货物的订单可以合理地分配生产节点，不会出现货物停滞待销的情况。
在配送方面，传统生产方式因为生产厂商是大规模生产，所以配送方式采用的是级级分送的模式，这种配送方式出错率高，运送周期长，并且资源耗费高。在3D打印技术下的生产模式下，生产的节点根据订单调整到接近配送点的位置，使配送的时间周期大大缩短，提高客户体验。
因为传统生产模式的特殊性是针对大模式生产方式，产品追溯方式是存在的，但是追溯反馈模式无法实现。在电子商务平台下全程监管模式提供贯穿平台操作的一站式服务，所有环节都是实时数据，通过系统可以实现完整产品追溯反馈，对消费者退货的货物进行问题追溯。
5结论
文章从玩具类产品的角度剖析了3D打印技术对未来物流发展的影响，并且根据玩具类产品的特殊性，研究了不同玩具类产品的3D打印生产过程，与传统生产做了对比。3D打印技术一方面充分考虑到了顾客的感受，另一方面也可以集合现有的资源和企业的实际生产情况，以物流企业收益模式为基础，再根据消费者的需求制造一套完整的合理的生产方案，优化生产与配送，并且将计算机技术融入到物流供应链中。通过玩具类产品的生产，将其与大规模生产做出对比，不同的生产有不同的营销模式。基于3D打印技术，将“产品模块化”融入其中应用于物流业发展，根据客户实际价值体验，互相组合实现生产。
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关键词：产品设计 3D打印技术 增材制造技术
中图分类号：TB47
文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2015）10-0082-02
工业和信息化部、国家发改委、财政部印发《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）》，提出到2016年，初步建立较为完善的增材制造（又称“3D打印”）产业体系。来自全球领先的移动互联网第三方数据挖掘和整合营销机构iiMedia Research（艾媒咨询）近日了《2015中国3D打印市场研究报告》3D打印技术席卷各行业领域，主要包括产品设计、医疗、教育、航天、考古、建筑和军事等领域，3D打印技术将从实验室逐步走向市场应用，而随着技术的成熟，3D打印将会应用在更多领域，改变着人们的生产生活方式。
1 3D打印技术的研发与应用
1.1 3D打印技术
3D打印技术又称之为增材制造技术，是快速成型技术（RapidPrototyping Manufacturing）的一种，是以经过智能处理后的3D数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合性材料，通过逐层增加材料的方式来构造任意复杂物体的技术。3D打印是通过一层层堆积的方式，运用“加法”的加工工艺来构建形体，而传统的切、削、车、铣、磨等是运用“减法”的加工工艺。3D打印的出现打破了传统制作模型依赖模型工依据图纸制作每个零部件，然后组装验证的复杂、漫长过程，3D打印技术解决了传统加工工艺“伸不进、够不着”以及不能加工任意复杂的中空形体的难题。
1.2 3D打印技术的工作原理
3D打印是以三维数字模型为基础，通过材料层层叠加的方式形成三维实体模型。3D打印机在三维数字模型文件指令的引导下，打印喷头根据模型每层的横截面的路径轨迹，喷出固体粉末或熔融的液态材料形成一个X、Y轴的二维薄层面，第一层固化后，喷头再次返回，在第一层的基础上叠加出第二层，如此往复，最终通过N层的薄层累积形成三维实体模型。
3D打印技术的学名为“增材制造技术”，又称“产品快速成型技术”是对3D打印机的工作原理做出的直白解释。“增材”是指3D打印通过原材料沉积或黏合为材料层以构建成三维实体的打印方法，“制造”是指3D打印机通过某些壳测量、可重复、系统性的过程制造材料层。
1.3 3D打印的成型工艺
目前3D打印技术成型工艺中以SLA、SLS、FDM和3DP等发展得较为成熟。不同的工艺技术在所使用的材料和成型方式E有所不同，因此也都有各自的优缺点以及应该领域的不同。
世界上第一台3D打印机采用的就是SLA技术。
SLA全称为光固化立体成型（Stereo Iithography Appearance）。SLA的工作原理（见图1）：在容器里装有透明、有黏性的液态光敏树脂等材料，采用紫外激光束照射，按照数字模型转换的路径层面，使之快速固化、逐层成型。
SLS全称为选择性激光烧结（Selective Laser Sintering），该工艺属于粉末、丝状材料高能束烧结或熔化成型。SLS工作原理（见图2）：利用粉末材料在激光照射下烧结成型。首先铺粉辊筒在工作台上均匀地铺上一层粉末材料并刮平，然后模型文件的切片轨迹控制高强度的激光器，进行有选择地在该层截面上扫描，使固体粉末温度升至熔点，然后烧结形成黏结；其次，粉末完成一个层面的后，工作台下降一个层厚，铺粉系统在铺上新粉，激光束在进行扫描烧结，如此往复，层层叠加，直到形成3D物体。
FDM全称为：熔融沉积成形（Fused Deposition Modeling），该工艺属于丝材基础热熔成型。FDM工作原理（见图3）：将丝状材料的热塑性材料通过导管送入喷头，在喷头内加热熔化，通过喷头下方的微细喷嘴挤压喷出，随后喷头沿着一系列的水平、垂直轨道构建一个层面的横截面和轮廓，第一层打印完成后，打印的喷头沿z轴会略微抬起，继续熔丝沉积下一个层面，直到打印出整个实体模型。
2 3D打印技术革新产品设计方法
近年来，3D打印技术由于其增材制造工艺的优势，越来越多地被用在产品设计研发的流程中。传统的产品设计建立在大规模生产方式上，然后又受限于规模经济的基本经济规律之中，所以导致设计师的许多创新理念束缚在制造技术、产品质量、消费价格以及企业的利润等问题上。
产品的大规模生产虽然具有生产效率高、生产成本低、自动化程度高的特点，却是以牺牲产品的多样性为代价，实质上已经不能再适应变化越来越快的市场需求和激烈的竞争。第一，大规模生产为了适应规模经济的规律，增加企业的利润，必须降低批量生产产品的价格，导致企业生产的产品必须出售大量相同的产品才可以从中获益，这意味着消费者个性化需求的特点在产品设计过程中难以实现；第二，大规模生产要依靠工厂和生产线，这就存在产品制造企业必须购买大规模的加工机器和配套场地，同时还必须雇用技术人员和工程师，从而可以保证产品设计能够成功地转为实际的产品；第三，进行批量生产的产品在制造的过程中会受到产品造型、结构、材料和机器设备等的制约。相比较传统的产品生产制造，手工制造不需要投资建厂，也不需要雇用熟练的设计师、技术人员和工程师，但是如果一个新的设计理念在制作成产品后被证实存在致命缺陷，那么这个产品基本上被认定为是失败品，手工制造者得承受材料上和时间上的浪费等，而且手工制造的缺点是不具备规模化生产。
随着经济的快速发展，大众对多元化、个性化和多形态产品需求已经成为现代消费的发展趋势，增材制造技术引领着批量制造模式向个性化制造模式的发展。相比较传统减材的生产方式，3D打印的增材制造工艺能够拓展设计人员的创新思维，使得设计师在产品初期的创造思维不受制约。设计师可以尽情地拓展想象空间，把在虚拟世界中创造“作品”带到现实生活中进行修改、完善和再创新，将设计图纸快速成型使之具象化。产品的多样化和个性化特征更加明显，可以使得消费者不再是被动地接受产品，而是根据消费者本身的个性以及实际需求对众多个性化产品进行挑选。
其次，通过3D打印出来的产品可以很好地作为设计交流媒介。产品虚拟概念模型通过3D打印机输出实物模型，便于设计团队中的每位成员以及客户直观体验，从而深入完善设计理念的表达，实现整个产品研发过程中的每个环节达到无缝对接的协同工作状态。
再者，3D打印在产品的研发过程中，可以缩短产品成型的周期以及降低研发的成本。设计中出现的缺陷，能够在早期阶段被析出并加以解决，最大限度地减少设计反复，缩短产品设计开发时间。缩短产品的研发周期，也就提高了产品市场转化的效率，增强了市场竞争力。同时，3D打印能够快速进行新产品进行测试，以便于适应不断变化的市场需求，从而可以帮助新产品降低推向市场的风险和成本。
最后，3D打印还可以推进体验经济的发展，体验经济可以让消费者获得新的技能，还可以让消费者在设计和制作过程中获得满足感。3D打印可以打破传统沉闷的用户体验，消费者可以恨据自己的需求，进行数字化三维建模或者获取开放的数字模型文件，使用3D打印机实现个性化产品需求。这种体验式产品开发模式，将打破设计师和消费者间的鸿沟，实现全民参与的“民主设计”新时代。所以将3D打印技术运用于产品设计中，可以改变原有的规模经济模式所带来的束缚，转变为设计众包的设计模式。
3 3D打印技术在产品设计中的应用展望
传统大规模机器生产具有高效优势，能够降低生产成本，但由于规模经济的制约，产品的多样性和定制性受到制约。相比较，手工制造虽然能轻松生产出个性化的产品，但满足不了规模化、批量化的需求。3D打印技术突破了以往制造中受众多因素限制，如：在产品的造型形态上、功能上、机器设备上以及材料上等方面，它可以将精准的数字技术、工厂的可重复性和工匠的设计自由结合在一起。
虽然3D打印已经快速渗透到人们的生活中，改变着人们的生活方式，但也带来了很多新的问题和挑战。第一，三维数字化模型是3D打印机输出的前提，三维设计软件是构建三维数字模型的方法之一。目前，众多的三维设计软件对大众而言，有一定的入门难度，往往依赖于专业的设计师，因此，三维软件的简易化、普及化是快速培养3D打印行业人才的重要因素之一。第二、优化3D打印硬件技术，降低3D打印成本。3D打印技术早在20世纪80年代就出现，中国物联网校企联盟将其称作“19世纪的思想，20世纪的技术，21世纪的市场”。虽然3D打印在近几年里得到了迅速发展，在不同行业发挥着重要的作用，但由于3D打印设备和使用成本上还处于比较昂贵的状态，所以发展和提高3D打印的技术，研发“平民化”3D打印设备，是普及3D打印技术的重要因素之一。第三，目前3D打印多数使用PLA、ABS、光敏树脂、尼龙等材料，而生物类材料和复合型类的材料都还在停留在实验室阶段。因此，要拓展3D打印的应用领域，要不断研发出新材料，形成多元化的3D打印材料。第四，3D打印的产品质量以及打印物品的版权纠纷等问题亟待解决。目前MakerBot公司的Thingiverse和Google的3D模型库都提供3D模型的下载，用户只要登录网址选择适合的模型文件进行下载，然后交给3D打印机进行打印，便可以实现虚拟模型到实物模型的转变，如果下载打印模型的为制造商，那就可以利用3D打印机进行小批量生产和销售，或者使用打印出来的实物模型进行开模后并批量生产，就会出现所销售产品的版权等问题。
综观上述，3D打印时代的到来，既要看到3D打印技术的优点也要看到它的不足，在理性分析3D打印的优缺点的基础上，让3D打印技术更好地为产品设计研发服务。随着3D打印技术的发展，目前的3D打印技术的不足将会有所完善，三维打印技术打印出来的对象也将从外部的形状发展到内部结构，最后发展为可以打印对象的高级功能和行为等方面，不再停留在打印对象外在造型的复制，而是进一步满足其在外观、功能、情感等使用上的结合。未来3D打印技术也将通过网络平台实现客户与厂商的对接。如云平台，3D打印云平台的工作流程迎合时下点击消费速度与私人定制潮流，使消费者根据自己的审美需求通过3D打印云平台，实现定制化、个性化服务，轻松地让自己的想法变为现实。创客者或者企业只需要有一台3D打印机，通过网络数据库平台进行具体项目需求对接，完成线上客户需求和线下客户资源的进一步交流以及后期的制造需求，全球的需求供应链将被以零库存的小制造商或个人所取代。企业也可以通过网络平台来寻求小的供应链来达到缩短研发成本以及迅速检测所研发产品是否合理等问题。
关键词：3D扫描;3D打印;定格动画;新变革
中图分类号：TP316 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）12-00-02
0 引 言
3D扫描、3D打印 技术作为一种新兴技术，席卷全球，将成为全新的产业革命。随着3D扫描、3D 打印技术的成熟发展，其应用也渗透到工作、生活的各个领域，尤其融入动画艺术的重要分支之一――定格动画中，完善了定格动画，把现代科技和手工艺完美结合，产生了积极的创新性变革作用。
1 3D扫描、3D打印技术及其工作原理
1.1 3D扫描技术及其工作原理
3D扫描技术则是利用三维扫描仪，用来侦测并分析物体及环境的形状、构造与外观数据。采集的数据信息用于三维模型重塑计算，从而构建虚拟的数字模型（如图1）。而传统的扫描是扫描平面的对象，如照片、文本页面、照相底片等。
图1 3D扫描产品外观图
3D扫描技术的工作原理：通过激光器和镜头扫描对象，记录扫描对象切面的距离数据并组合成一个三维模型，并在终端设备中显示。
1.2 3D打印技术及其工作原理
3D打印技术也称“快速成形技术”， 是以数字模型为基础，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将打印耗材，如金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成立体型，最终将数字三维模型打印成实物产品。
图2 3D打印产品外观图
3D打印技术的工作原理：根据需求选好打印材料，并将数字三维模型数据输入到3D打印机中，设备会按照模型数据以层层叠加的方式将模型打印成实物。3D打印机和2D打印机的区别在于多了一个维度，实现喷头与介质之间的移动。
2 3D扫描、3D打印技术与定格动画的结合
3D扫描技术是3D打印技术的一个衍生。因为一些无法构建的复杂物体模型，会导致3D打印受阻，也会占用大量的时间、耗费大量的精力。它通过将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字模型，通过软件编辑就能将复杂的模型简单构造出来。
定格动画（stop-motion Animation）与手绘动画、电脑动画共同构成了现代动画的三大门类。定格动画是通过逐格地拍摄动画师用模型定位的实体对象，一一副画面拍好后，再由动画师将对象稍作移动，拍下一个镜头，每次只拍摄一帧，使之连续放映，从而产生仿佛活了一般的镜头。手工技术往往要经过复杂的手工工序，通过不断的再加工，花费大量的时间才能制作完成。所以传统定格动画的周期相对较长，工序复杂，在空间的转换上显得力不从心。然而当3D扫描、3D打印技术与定格动画完美结合，就能弥补其劣势，突出其优势。在科技快速发展的今天，运用3D扫描、3D打印技术的精确性和方便性，借助功能强大的各类设备和软件，即可达到理想的效果。首先用3D扫描技术全方位扫描现实物体，获得物体或景物的三维模型、材质，同时捕捉物体的真实动态，再利用计算机软件加以变化、组合，改造现实世界中的物体，最后打印出符合情景的动画模型和场景。目前相对流行的三维软件设计的图形都可以导入打印设备进行打印，使得原本繁杂的手工工序得到了简化，如图3、图4所示。
图3 传统定格动画工作流程
图4 偶形布景设计制作环节融入全新的3D采集
及3D打印技术
定格动画与3D扫描与3D打印技术的完美结合，使传统定格动画得到了升华和完善，既弥补了定格动画制作的复杂性，也最大限度地保持了其朴实的逼真性。
3 3D扫描、3D打印技术结合定格动画带来的新变革
在现代科技的高速发展下，3D扫描、3D打印技术结合定格动画，必将带来的新变革。
3.1 节约成本，缩繁为减
就传统定格而言，角色、场景制作越精良，工序就越复杂，相应的制作成也就本越高。而加入3D打印技术制作，并配合传统手工艺技术的定格动画，反而简化普通人制作产品的流程，缩减了成本。因为依靠3D扫描、3D打印技术的支撑，加上计算机软件的生成，就可以省去损耗素材的成本，创建出本需要很多工序、人力、财力、物力，形状各异、复杂的定格动画的角色、场景。
3.2 提高效率，优化创作
在定格动画的整体创作中，无一不体现创建符合情节需要的模型的重要性。传统定格动画中角色如果在一个或几个场景中出现就需要反复翻制人偶、场景等素材，期间要经过复杂的手工工序，不断的再加工，花费大量的的时间才能制作完成。同样的运用3D扫描技术和3D打印技术的定格动画将数字精度扩展到实体世界，通过3D扫描仪获得的计算机能直接处理的数字模型，在三维软件中复制、编辑对象，进行的细节调整和实验，创建精确的副本或优化原件。所以如果能将3D扫描技术和3D打印技术配合使用， 就能轻松完成许多小型复杂物体的制作工作，也不必等待好由工厂生产原型产品的时间，极大节约了时间与精力，提高了工作效率，能够更好更轻易地构建精细而细腻的动画角色、动画场景。
3.3 完善材质，提高真实感
在定格动画电影制作中，人物造型、道具、角色动作甚至是故事情节设计，都离不开对材料材质的选择，而传统定格动画材质通过摄影机拍摄却无法完美呈现，尤其在立体感表现方面欠佳，而运用3D扫描技术对模型材质进行扫描后，经过数字修正，再使用多种 “印材料”对角色和场景不同区域进行3D实物打印，既保留了材料材质的原始属性，修正后又使得材质细节更加精准、完真。实物成型后，再采用逐帧拍摄，将诸多静态画面制作成动态影像，给观影者营造极佳的影像体验效果，更能有效表达创作者的创意与智慧。
3.4 连接手工艺和科技，丰富效果
众所周知，传统定格动画的制偶、制景是以实物搭建，如泡沫、塑料、沙子、盐、铝铁、玻璃、线团、泥、陶、纸、木、竹、塑料，蜡、硅胶、布料等，全片各角色、场景及道具不仅要精细选材，且要精细制作，传统手工制作艺术形式贯穿于整个定格动画的创作中。手工技术源于生活，融合了民间群众智慧，具有原始朴素的特质。80届奥斯卡金像奖最佳动画短片奖的定格动画《彼特与狼》，为了呈现影片细腻逼真的效果，就采用了相当纯熟的手工技术，如用白色的驼羊毛来表现老人蓬松的发须，用半透明的矽和颜料混合制成人物的皮肤，更为了达到湿润而有神韵的眼睛而在眼球上涂抹甘油并刻画细致的脉络纹理。动画师们整合了这些天然的材料使整部影片在真实与艺术中找到和谐统一。
在科技快速发展的今天，通过先进的科学技术突破传统工艺瓶颈的制约。用3D扫描技术全方位扫描实物，获得景物三维模型及材质，同时捕捉景物的动态参数，再通过调节参数加以变化、组合，将虚拟景像随心所欲融入创意思想，最后打印出符合情景的动画模型和场景，而实现快捷、精准，更加丰富的表现效果，实现定格动画的多元化发展，如在定格动画中增强传统手工艺元素，如借鉴民间艺术中的皮影、剪纸、木偶等，将丰富定格动画的艺术表现效果。
4 结 语
定格动画拥有经久不衰的艺术魅力，它不仅继承了传统技艺，还在不断完善自身的同时也不断汲取各种先进技术的长处。所以我们应该充分发挥定格动画的优势，革新动画语言，支持动画业的全新发展。在动画技术日新月异，科学技术飞速发展的今天，与3D扫描、3D打印技术结合的定格动画揭开了动画新篇章.
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原本以为打印只可能印在纸张等平面上的，又何来3D打印之说呢?其实，3D打印机跟传统打印机―样，是一种连接电脑并把电脑中信息输出的设备(其工作方式与喷墨打印机也有些许相似)；最大的不同是，3D打印机输出的是真实的物体模型。因此，人们形象地将其称为“3D打印”。
3D打印对于普通商务用户来说用处不大，但在工业设计或3D模型设计等特殊领域都能够发挥极大的作用。我们知道，一款产品从设计到投产之前会多次修改，而阶段性的设计成果通常会被制成模型来确定效果。这时，再好的设计图纸也不如一个真实的成品模型更有说服力。可惜的是，传统的模型制作方法成本高昂、耗时耗力且精度不高，因此快速成型技术成为设计行业的迫切需要。3D打印则是其中极具发展潜力的快速成型技术之一。现在，让我们从3D打印的发展说起，逐渐了解这一方兴未艾的新技术，并设想它会给我们带来什么样的变化吧。
“快速成型”的迅猛发展催生“3D打印”
虽然在多数人看来3D打印还是一个新生事物，其实在二十年前3D打印设想已开始酝酿。
设计领域许多人都知道3D CAD(3D计算机辅助设计)。从70年代诞生到现在，3D CAD经历了几十年的发展，已经成为广大设计人员的有力工具之一和很多设计领域的重要标准。而快速成型(RapidPrototyping，简称RP)技术几乎与3D CAD的发展同步。换言之，前者其实就是后者发展的写照，因为人们从使用3D CAD的那天起就希望方便地将设计“转化”为实物。
快速成型技术是一种由CAD数据通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型的技术。这一成型过程不再需要传统的刀具、夹具和机床就可以打造出任意形状。它可以自动、快速、直接和精确地将计算机中的设计转化为模型，甚至直接制造零件或模具，从而有效地缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本。
RP在多年的发展中形成了多种流派，如SL(Stereo Lithography，立体光造型)、SLS(Selected Laser Sintering，选择性激光烧结)、3DP(Three Dimensional Printing，三维打印)及FDM(Fused DepositionModeling，熔融沉积制造)等。前两种是基于激光或其它光源的成型技术，设备造价和制作模型成本都比较高昂，因此只在一些特殊领域有所应用；而3DP~FDM则是基于原料喷射成型的技术，不需要昂贵的激光器，成本低了不少，因此成为RP行业中“最亲民”的技术，近几年大有普及之势(由于都有近似喷墨打印机的工作方式，因此人们将它们称为“3D打印机”)。下面我们就与3D打印机来一个近距离接触。
好用不贵的3D打印
之前，3D打印离我们还很遥远，主要是受到以下三个因素影响：
成本太高，这是阻碍3D打印普及的最主要因素
太慢的3D打印速度
较低的打印精度
现在，这样的局面即将被打破――基于快速成型技术的3D打印有了长足进步，早先只有某些行业用户用得起的3D打印机越来越多地出现在各种民用领域中。那么，3D打印机到底是如何实现的呢?
3D打印机是这样工作的
传统的加工手法与雕塑相似，通常是一整块材料按照设计去除无用的部分，剩下的才是精华。而3D打印机采用分层加工、叠加成形方式来“造型”，会将设计品分为若干薄层，每次用原材料生成一个薄层，再通过逐层叠加获得3D实体。从这点来看，它与喷墨打印机工作方法十分类似，3DP是一层层地印，而喷墨打印机是一条直线一条直线地喷，通过若干直线的叠加形成图像，因此“3D打印机”的称呼也就显得十分贴切了口当然原理相仿的3DP与FDM在实现细节上还是存在较大差别，最终导致了产品的性质和用途各不相同。
3DP
提到3DP，几乎就是美国z Corporation司的代称。早在1994年，几个来自MIT(麻省理工学院)的科研和技术专家就发明了3DP技术并申请了专利。1997年，为了将3DP技术推向市场，Z Corporation公司正式成立。从那时起，Z Corporation就一直占据着3D打印机市场的半壁江山。
3DP工艺的原理是先由储存桶送出一定量的原材料粉末，再用滚筒将粉末在加工平台上推成薄薄一层，接着打印头会喷出一种特殊胶水(黏着剂)，依照电脑模型切片后获得的二维切片形状黏着粉末并使其迅速固化。每喷完一层，加工平台就会自动下降―点，按照刚才的顺序做几次循环直到完成。这时只要扫除松散的外层粉末便可得到想要的实体模型。
这种技术的特点是成型速度快，制作成本低。它目前可以达到每小时25mm垂直高度的成型速度，每层厚度为0.089～0.203mm，最高分辨率600dpi。层厚度越薄分辨率越高，实体模型的精细度当然就越高。而且，它能够使用多种原材料(陶瓷颗粒都可以使用)可成型出具有软质PVC特性的模型。如果使用彩色原料，它甚至可以加工出24位彩色模型来。Z Corporadon的3D打印机也是目前唯一能够打印彩色零件的快速成型设备。但3DP工艺制作出来的模型强度不高，主要用于外观概念模型。
FDM
成立于1990年的美国Stratasys公司率先推出了基于FDM技术的快速成型机，并很快了基于FDM的Dimension系列3D打印机。由于’FDM技术有其得天独厚的优势。适合汽车、家电、电动工具、机械加工、精密铸造及工艺品制作等领域使用，因此Stratasys的FDM快速成型机目前在全球RP市场已占有近半的比例。那么，FDM的优势何在呢?看完下文你就会对它有一个简单的认识。基于FDM的3D打印机是这样工作的
CAD生成的模型数据先导入3D打印机的控制软件，再经其处理自动生成支撑材料和加热喷头运动路径。这时，加热喷头会在计算机的控制下根据产品零件的截面轮廓信息作平面运动，而热塑性丝状材料由供丝机构送至加热喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态后挤压出来涂覆在相应工作平台上。待到快速冷却后平台上就会形成一层约0.1mm厚的薄片轮廓。这仅仅是完成了一层截面成型，接着工作台会下降一定高度再进行下一层的熔覆，通过周而复始地多层堆迭来形成三维实体。
这样工作是不是看起来很慢?好在Stratasys公司的FDM打印机可以采用两个喷头同时造型，所以制作速度得到了大大提高。而且FDM工艺完成的模型“很干净”――不会有产生毒气和化学污染的危险，使它可以安全地运用于办公环境。
FDM可以采用ABS(由丙烯腈、丁二 烯和苯乙烯三种化学单体合成)或PC(聚碳酸酯)等材料进行制作。目前，FDM工艺在汽车、机械制造等行业中应用最为广泛，其主要原因在于FDM是唯一运用工程材料快速成型的模型工艺。
主流3D打印机
在目前的3 D打印机行业中，ZCorporation和Stratasys两家公司的产品占有绝大多数市场份额。
Z corporation的产品主要有ZPrinter310 Plus、ZPrinter 450和SpectrumZ510三种。除第一款为黑白打印机以外，其它两款都具有彩色打印功能。而且Z Corporation的3D打印机能使用多种原材料，无需支撑结构，但需要做浸洗等后期处理。
Dimension系列3D打印机是美国STRTASY公司的产品，分别是BST768、BST1200、SST768、SST1200以及Hite(Elite为该系列最新机型，精度最高，可以实现0.127mm层厚)。其中BST采用了剥离式技术，即手动剥离成型后的支撑材料；而SST和Elite为水溶式技术，即模型上的支撑材料可用专门的溶液溶解掉，非常适合成型复杂模型。五款机型除了成型精度、成型尺寸圾支撑材料去除方式不同，其它性能基本相同。
3D打印在中国
我国XCRP技术也同样有十分强烈的需求。自90年代初国内就有多所高校开始自主知识产权的RP技术研发。清华大学主要研究RP方面的现代成型学理论、SSM分层实体制造、FDM工艺，并开展了基于SL工艺金属模具的研究；华中科技大学研究LOM(分层实体制造)工艺，推出了HRP系列成型机和成型材料，西安交通大学开发出LPS和CPS系列的光固化成型系统及相应树脂，CPS系统采用紫外灯为光源，成型精度0.2mm。
但是相比RP技术领先的美国、日本等国家，国内还没有一款达到国际水平的3D打印机推向市场，只有部分有实力的企业和科研院到专业的RP或3D打印服务商那里租用3D打印机或者订制模型。国内RP技术在研究队伍、资金投入和普及范围等多方面还有很长的路要走。比较而言，港台地区RP技术应用更为广泛。港台地区相比内地RP技术起步较早――很多高校、企业都有自己的3D打印设备。只不过，港台地区RP技术的重点是应用与推广而并非自主研发。
3D打印的将来：另一场制造业革命?
现在我们已经发现，要想3D打印全面普及，成本、打印精度、速度和原材料的多样性等等都是现在的3D打印机必须不断完善的项目。
第一，成本方面，在不久的将来3D打印机的价格会有大幅下降。一些较小规模的3D打印机制造商已经开始推出―万美元以下的3D打印机，例如Desktop Factory的4995美元打印机。还有一些爱好者从2006年开始也在研制“开源”的3D打印机。他们的目的是希望大家都来参与改良3D打印机，并最终促成低价3D打印机的诞生和普及。第二，开发更为多样的3D打印材料。如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及其他方法难以制作的复合材料等。当然还有金属材料，直接金属成型技术将会成为今后研究与应用的又一个热点。第三，提高3D打印的速度和效率。开拓并行、多材料制造的工艺方法，以便能够直接面向产品制造。改善3D打印系统的可靠性、生产率和制作大件能力，尤其是提高成型件的精度、表面质量、力学和物理性能。除此之外，还有许多新的成型方法与工艺会在未来应用于3D打印机中。
在未来，3D打印机有可能走进千家万户。有了它，你可以做许多现在看起来匪夷所思的事情，因为从某种角度来说，许多你想到的东西都能直接打印得到。
3D打印机将使工业设计人员可以随时制作设计品的高度仿真模型，交给生产部门或用户，然后根据反馈意见进行进一步修改。家居装饰公司可以根据设计图纸呈现数个逼真、缩小的新家模型供你挑选。整形医师采用特殊材料订制整形所用的不同形状的人造骨骼。这一切用3D打印机只需要很短时间就能完成。
3D打印技术作为第三次工业革命的重要组成部分，广泛应用于航空航天、军工、建筑、汽车、医疗、工业设计等行业，给人们的生产生活模式带来重大变化。本学期学校在以往学校社团活动经验基础上，在六年级全面实施开发具有校本特色的3D建模打印课程，让学生近距离感受最前沿的3D打印科技。在课程设计中注重与学生学习生活实际的结合点的把握，注意以问题的解决为着眼点安排教学内容。
比如：第一课时的教学内容是用布尔运算给“摔坏”的锅盖设计一个把手（图1）；第二课时是根据学生创新金点子构建一个“洁净水杯”并打印；第三课时则是省编教材“画房子”的升级版“建房子”，要求学生运用标准基本体及复合对象面板中的有关命令设计并构建一个有太阳、小树、房子、远山的三维场景；第四课时要解决的实际问题是如何打印一个钥匙临时开启房门（图2）。
1 信息技术公开课“3D洁净水杯的构建及打印”的教学设计
教学目标 学习应用二转三维命令“挤出”“车削”构建3D造型；会在“面与线条”命令面板中绘制二维图形；会对角点进行移动、平滑的初步操作，掌握样条线――轮廓命令形成二维造型；会对车削命令中的部分参数，如车轴、焊接内核、分段数等进行设置；能独立运用以上命令完成“洁净水杯”模型的构建；了解3D打印机打印水杯的过程及方法。
教学重难点 轮廓命令的运用，车削命令的部分参数设置等。
教学准备 二维模型，3D打印水杯，水杯原型，3D打印过程录像等。
教学过程
1）谈话引入课题。大家参加过青少年科技创新比赛吗？手中拿的水杯跟普通水杯有何不同？（讲解创新亮点）；如果我有这样的创意，但是找不到人来帮忙制作，那么我们可以考虑用什么办法来完成这个创新作品？（板书课题：3D洁净水杯模型构建）
2）学习车削命令的运用。我们看一下这个杯子的主体有哪两部分组成？如果你是个陶瓷艺人，你会如何制作（说说步骤）？观察分析杯子主体特点：截面特点，压瘪后会形成怎样形状的物体；绘制杯子投影平面；用二维模型演示侧截面特点，板书截面。
3）学习在“面与线条”命令面板中绘制二维图形。
注意点：A绘制直线时应用SHIFT键辅助；B样条线轮廓命令拉出二维闭合图形，有问题的同学可观看教程步骤1～3；C角点调整。
4）学习在修改面板中选择车削命令进行二维转三维物体的尝试。教师演示：注意点有灭灯操作、最小化概念理解、焊接内核、分段等，其中部分让学生自己充分尝试后演示。
5）尝试挤出命令的运用。观察水杯的柄部分的特点，截面是怎样的？能不能继续利用车削命令来完成。截面能不能利用上面所学的轮廓命令来完成，绘制前要切换到哪个命令面板？学生尝试自己完成杯子手柄部分的二维闭合图形（图3）。
6）让学生利用修改面板中的“挤出”命令尝试完成手柄三维图形的构建（包括尝试调整参数）。
7）考虑学生演示。
2 角点让水杯变形
教师演示角点的操作包括平滑角点、顶点的新增移动等，让水杯变起来。完成的学生电子举手，教师演示后加分。
3 观看3D打印录像片段
了解3D打印机工作过程（图4）。
4 小结
关键词：机械设计；3D打印技术；案例教学模式
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）29-0197-02
3D打印外在不断发展的过程中，开始慢慢渗透到各行各业中去，逐步从工业向民用发展，在众多应用领域和行业中，教育教学对于3D打印的应用也进行了尝试和探索，以《机械设计》课程教学为例，希望在3D打印的基础上真正实现案例式教学模式的探索，希望由此迎来全新的《机械设计》课程教学格局。
一、《机械设计》课程的特点以及当前教学中存在的问题
1课程特点分析。《机械设计》是机类专业的一门专业基础课，其特点表现为：设计性（结果不唯一）、实用性（联系实际）和繁杂性。其繁杂性特点又表现为“五多”，即关系多、门类多、要求多、公式多和图表多。关系多指涉及诸多先修课程：如机原、公差、制图、金工、力学等等；门类多指典型零部件多、且类型多，而设计方法各有所不同；要求多指设计同一机器或零件，应同时满足性能、工艺性、经济性等多个要求；公式多指设计计算公式；图表多指设计中需要查图表地方很多。总之，课程牵涉到的知识点较多，难度较大，理论性和实践性较强，对于学生的逻辑思维能力、空间想象能力和实践动手能力要求较高。
2课程教学存在的问题。从当前课程教学的现状来看，存在问题集中体现在：传统教学方法依然是主导，重视理论学习，忽视实践运用；实践操作环节比重较低，教学灌输式倾向严重；教材与教学严重不协调，与学生素质与课时等不匹配、不同步，教学知识点处于彼此孤立的状态。总之，当前课程教法落后，效果不佳，手段单一，急需进行创新、调整和改善。
二、《机械设计》应用3D打印案例式教学模式的必要性
在《机械设计》课程中应用3D打印案例式教学模式，就是通过3D打印来提高学生学习兴趣与动力，丰富教学方法手段，推动案例教学法在课程教学中的应用，由此促进课程教学质量的提升，主旨在培养学生的工程素养，即工程表达能力、工程计算能力和良好工程习惯，并注重学生多向思维和创新能力的训练。下面对3D打印案例式教学模式基本情况进行简单介绍：很多机械专业的学生在接触机械制图的时候，因为空间想象能力比较差，难以实现平面投影视图与零件图像之间的转化，常依托影射规则来实现三维零件图形的感知，这种认识过程存在很大的缺陷和不足，投影视图不能全面形象地展现出零件三维图形，也就难以保证学生对于机械制图的深刻理解。此时，无论是依靠实体教学模型，还是依靠零件模型来帮助教学，都会消耗很多的时间去备课以及很多的资源去设计，不仅效率低下，教学效果也不可能很好，毕竟学生没有切身的参与进去。但是应用3D打印的案例教学模式就可以打破这样的格局。无论处于何种课程情境中，教师都可以在3D打印技术的帮助下，很容易打印出对应的立体模型，并且依照实际课程案例需求，实现对应的切割和改变，由此可以得到更加具体的三维零件模型，甚至实现设计结果的验证，在此过程中学生切实的参与进去，在3D打印技术的帮助下，也能够准确的找到案例教学法的切入点，这对于促进课程教学质量而言，是很有意义的尝试和探索。
三、《机械设计》应用3D打印案例式教学模式的策略
1.基于3D打印的案例式教学模式的优势分析。在课程教学过程中运用案例教学模式，是当前该课程教学的普遍共识，认为这样的教学模式可以给予学生更多的机会去了解设计要点、方法和步骤，可以融合贯穿课程知识点，但是一直以来难以找到比较好的契机去推动案例式教学模式的开展。3D打印技术运用到教育领域之后，展现出其辅助教学的效能，我们意识到《机械设计》应用3D打印案例式教学模式的时机已经到来。该教学模式的优势集中体现在：其一，促进课程教学模式的改革，改变课程教学格局，使得其展现出参与式、启发式、探究式和讨论式的特点来；其二，促进课内讲授时间的缩短与课时匹配，使学生积极主动参与进去，有利于学生自主学习钻研能力的培养，以更大的兴趣参与到课程学习中去；其三，妥善处理理论教学与实践教学之间的关系，使得课内与课外的比重也朝着理想的方向发展；其四，有利于改变课程评价方式方法，在平时表现和期末考试成绩的综合评比之下，对于学生的成绩进行综合考量，由此形成更好的教学效果。
2基于3D打印的案例式教学的实现路径选择。从目前教学经验来看，《机械设计》应用3D打印案例式教学实现途径主要有以下几种：①整体案例式教学。即将课程设计任务纳入到课程教学体系，以课程整体教学案例的视角去开展课程设计，使课设内容和知识点得到优化组合。这种教法一般都是以建立3D打印案例模型的方式，使得课程设计更有目标性和针对性。在使用整体案例式教学法的时候，要注重案例的合理选择，必须要具有代表性，其涵盖的课程知识点应该与课设题目之间存在特定的联系，由此可以保证课设任务的合理分解和安排，这才能够保证整体案例式教学法效果的实现。②任务法教学。教学案例设计要与课设题目关联，并且在此基础上将其合理的分组安排，以任务驱动的方式，使得学生能够学习到对应的知识，进而实现课设题目相关任务的完成，在此基础上实现学生课外主动学习探究习惯的培养。任务驱动教学的过程中，关注的主要环节在于：以3D打印为基础，实现不同任务情境的塑造，由此才能够保证任务法教学效益和效率的实现。在此教法运用的过程中需要注意以下内容：任务情境设置要保证与学生的知识系统相关，与学生的平时生活相关，与学生的兴趣点相关，与学生的认知能力相关，这是保证学生切实融入到对应课程教学的重要手段。③实物教学法。就是倡导在3D打印的帮助下，尽可能的塑造更多的零件模型和机械模型，使得原本空洞的讲述过程变为眼睛可以看到的实际物品，由此实现教学效益和质量的提升。在实物教学法运用的过程中，教师在课程设计中需要注意以下几个方面：其一，找到学生工程表达能力培养的难点和重点，以此为切入点，实现对应实物的塑造，保证学生在参与3D打印的过程中能够更加清楚的去了解实物的构造，以提升实际的理解效益；其二，鼓励学生以小组的方式去开展模型的改进和设计制作过程中，给予学生更多的机会去接触去探究，由此实现学生多向思维、创新能力和实践能力的培养提升，这也是本教学模式的最大优势之一。④实习法教学。为了实现课程理论知识与实践知识之间的融合，为了促进不同课程之间的联动，常会采用的教学策略为：以动手操作方式引导学生去分析问题、讨论问题和探究问题。例如制图课中的减速箱测绘，二维CAD绘图，三维CAD，机设课轴系零件拆装实验，都可以以实习教学方式来贯穿进行，不断加深学生实际感性认知，并引导激发对原理理论的探究。实习法贯彻的过程中，需要对于实习过程进行引导和监督，对于学生可能遇到的问题，要在他们自己探讨的基础上，给予对应的引导，由此才能够发挥对应的效益。⑤竞赛法教学。引入竞争奖励机制，在各章节知识（按常用零件）教学过程中，加重对平时表现的评价在总评成绩中的占比，将课程设计成绩与课程成绩联动，采用竞赛法择优3D打印学生的设计成果模型，激发学生的学习兴趣和钻研精神。3D打印可以为竞赛法的执行营造良好的操作环境，学生可以在3D打印的引导下，保证以更加真实的姿态参与到竞争中去，并且以能够以更加直观的方式来呈现竞赛取得的结果，这对于实际的教学效率提升，教学氛围营造来讲，是很有必要的举措。
四、结束语
综上所述，《机械设计》应用3D打印的案例式教学模式，其的确能够引导课程教学质量朝着更高的方向发展和进步。对于课程专业教师而言，应该树立教学创新理念，正确认识3D技术在机械设计案例教学过程中的应用价值，找到全新课程教学策略，由此保证《机械设计》的教学格局得到全面改善和调整。除此之外，还需要做好以下几个方面的工作：其一，学校要积极参与到3D打印技术引入的工作中去，正确认识3D打印对于《机械设计》课程质量提升的积极作用，由此保证建立健全对应的3D打印案例式教学体系，保证具备良好的3D打印技术环境和氛围；其二，对于课程应用3D打印技术的方式和方法进行探讨和研究，鼓励教师积极在此方面进行探索，在形成成熟的教学案例之后将其推广，由此发挥3D打印技术在促进专业教学效益提升的作用。
参考文献：
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3D打印是一种应用计算机软件完成的创新设计。通过基础设计，对打印功能进行革新。将传统的打印方式立体化，通过计算机软件三维立体设计，实现3D打印实物设计。将这种技术应用到工业设计中，完善3D打印设计的标准，利用网络计算机技术应用，逐步提高工业设计的实际应用效果，改变消费者和设计师的传统消费和设计理念，提高工业设计思路，为消费者提供更加适合工业发展的产物。
一、3D打印设计应用
3D打印技术于90年代出现，通过快速打印的形式进行立体呈现。3D打印技术主要以软件数据数字的文件传递，通过运用打印材料进行粘黏，通过立体造物模式完成打印过程。3D打印采用软件数字技术实现，主要的常用于工业设计中，通过对工业设计产品的制造，将各种零件进行组装，达到更加精准的设计标准。
（一）协同制造设计工作
3D技术通过打印机与软件系统的融合，实现工业设计创新、服务制造的一体化融合，通过计算机网络软件数据平台，对各类工业设计标准进行设计限定，通过设计制造实现设计与工作的完美融合，确保工作设计的协调标准，确保工作设计的准确性。
（二）提高设计准确度、降低设计周期
通过软件数据的精准设计，提高设计产品的直观性。通过装配设计步骤，为3D打印机设置合理的设计模型数据，提高数据模型复合基本标准，使设计模型更加具有精准度，更加复合设计制造的标准。在设计制造过程中，通过软件数据设计，可以随时对设计内容进行更改，降低了设计更改成本，提高了设计标准，提高了设计定稿速度，降低了设计的周期。在修改过程中，对大型的设计可以采用数据计算软件进行分析，对细节设计可以通过简单的变更设计数据，实现结构的微调。通过3D打印机设计，完成设计产品的快速修正和调整，极大的缩减设计周期，降低设计生产成本。
（三）复杂模型制造设计
3D打印机的设计不受硬件产品的影响和约束，通过对产品的曲面加工，确定产品的复杂角度，完善设计的优越性能。工业设计师利用CAD软件制图，通过计算机完成工业产品的设计制造，将相关数据流程记录存储下来，实现软硬件设备的存储管理。伴随着3D打印技术的快速发展，打印的原材料越来越丰富，产品性能越来越完善，一些非金属的材料更加具有良好的机械稳定性，在模型制造过程中，受到市场的广泛认可。
（四）反向设计的需求
利用计算机可以对工业设计进行反向思维分析，通过3D打印扫描的结合，实现对产品整体结构数据的快速分析，通过3D扫描将需要分析的物体进行3D扫描，通过数据云存储，分析这些数据的结构类型，对3D模型进行研究，将计算机辅助软件应用到数据制造过程中去。这样就可以很好地提高产品的设计效果，更大的提高食物模型的设计标准准确性，方便人们更好的认识模型创新设计效果。
二、市场发展影响
随着现代信息化、多元化产业的快速发展，消费已经从基本生活需求逐步转变为高级定制，从衣服服饰到电子设备、家具、汽车等。3D打印技术已经被应用到各个方面，将设计思路通过计算机在电脑中呈现出来，通过特殊打印材料和电脑数据的设定，按照实体模型进行填充，通过调整细节，实现设计师想要的效果。这种的产品更加适合消费者的基本需求，复合设计师的基本要求，可以有效的提高设计价值。3D打印技术的提高，制造效率的升级，可以让设计师顺利的完成实物打印技术，方便产品的供给，满足客户的需求。在设计前，需要和客户进行设计沟通，确保•设计打印实物复合市场基本需求，方便后续交流研究。市场产品的认可是提高3D打印技术发展的关键，良好的市场可以有效地提高市场发展，更好的加强市场资源的利用。设计师依靠3D打印机技术完成真实产品的设计，伴随之产生大量的设计品牌，各种设计文化趋势打破原有的设计避雷，为消费者提供适合自身的独有设计，提高了市场的认同度。3D打印的发展，推进了消费者的消费兴趣，通过网络技术设计师与消费者可以在电脑前进行沟通，消费者可以自己动手完成专属作品的设计，一早生产平台，依照个人兴趣爱好完成产品的设计，这种按照消费者意愿生产出来的产品是独一无二的，是具有独立创新特点的产品，这为设计师提供了更多的设计灵感和设计空间，更好的完成设计与消费的统一。依照消费者的基本需求，逐步提高设计产品的设计质量，扩展市场需求，按照市场运营标准，提高设计打印技术的准确性，实现3D打印技术的快速发展。
三、结语