3d打印技术与运用精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇3d打印技术与运用，期待它们能激发您的灵感。

篇1

【关键词】3d打印;高中地理;地理教具;地理模型;三维数据

3D打印即快速成型技术的一种，是一种基于数字模型文件，运用可黏合的塑料或粉末状金属等材料，通过3D成型设备，以材料叠加的方式生成的实物模型。也就是说，3D打印机是能够打印出真实物体的一种设备。因而，3D打印技术在地理教学中将发挥非常重要的作用。

一、打印3D地形图

3D打印应用于地理教学的关键之处，在于对地理模型三维数据的设计。要打印出精准的地理模型，先要建设完善的地理模型数据库。目前，获得三维地理数据的主要途径有三种，一是对实物进行三维扫描;二是运用MAX等三维软件设计地理模型;三是直接从卫星提供的3D影像数据库中导出三维DEM（数字高程模型图），或运用GIS软件导入3D打印机兼容的文件，直接打印模型，如果是大范围的地理结构图，可采取分段分块的方式，将地理模型逐块打印，再拼接到一起。

二、制作地理教具

目前，地理教学常用的工具和仪器由专门的教学设备制作工厂制作发行。传统地理教学模型制作过程中，多采用手工制作、模型加工或铸模方法，其生产速度均很缓慢，成本较高昂，多媒体课件中展示的教学内容也无法使学生直接接触和观察三维实体。3D打印地形图仅需几小时即可输出高质量的地理模型，如平原、城区和山地等，成本低廉。教师可通过有形的三维格式展示教科书中提取的二维信息，并可设计个性化的教学模型以适应教学内容的变化。

3D打印无须经过机械加工或模具生产过程，就可从计算机图形数据中生成任意形状的物体，因此可广泛使用于地理教学模具的制作。教师可根据课程需要，自己设计、打印教具。如制作增强型的立体教具、学具，制作等高线判读模型、褶皱与断层模型、火山模型、喀斯特地貌模型、海底地形模型等。

可视化教具对提高地理教学效率有显著促进作用。传统教学场景下，教师多使用语言、图片和视频描述教学内容，较少配备或无法定制形象直观的立体教具，多数教师也都缺乏制作或设计教具的工具和能力。3D打印技术可提供更多的创造空间，教师可自行制作某些教具并在课堂上展示，学生也可观察、触摸和组装这些教具，这种方式显然要比传统的教学效果更好。另外，将3D打印技术应用于教学时，只要共享所设计的文件，这些模型就可以在教师甚至是学生之间分享，充分发挥其作用。

如在学习高中地理（人教版・必修1）第四章“地表形态的塑造”这一内容时，由于学生的生活经验有限，其对许多地形地貌都不了解，简单依靠图片无法形成完整的认知。这时教师就可以利用3D打印技术，快速打印出上课所需地形地貌的微缩模型，如冰川、角峰、冰斗等。

又如，在学习背斜和向斜相关知识时，许多学生对于背斜岩层“中间老，两翼新”、向斜岩层“中间新，两翼老”理解不透彻。教师可利用3D打印机打印出背斜、向斜地形的纵剖面模型，并在剖面上刻出相间的槽痕，规定不同颜色代表不同地质年代的岩层，让学生根据岩层新老给剖面上的槽痕上色。由于3D打印机可快速成型，模型材料成本低，教师可打印出较多模型分发给学生。

再如，山地地形类型多样，包括山谷、山脊、山麓、冲积扇等。这几种地貌分布在山地的不同地段，各自特点和形成原因也不尽相同，学生容易混淆。采用3D打印技术打印出山地地形的模型，可帮助学生更近距离地直观认识这几种地貌。

由于安全、时间等因素的限制，有些课外实践活动学生无法实地进行，这时教师就可运用3D打印技术将原定实践目的地打印出来，让学生更直观地感受并参与到活动中。三维立体实物相对于二维图片或视频而言，更具吸引力，也更能激发学生探索的兴趣。

教师还可以带领学生开展“3D打印三维校园地图”“设计家园别墅”等活动，能大大激发学生设计的兴趣;3D打印将学生的构思转变为真实的立体彩色模型，把抽象的概念和设计带入现实生活中，使学习活动更为生动，能有效激发学生实践的积极性，提高学习热情。这个过程需要学生的实践操作，从设计到打印都由学生自主参与完成，有利于促进其操作能力、观察能力和制作能力的发展，进而全面提高动手能力和参与能力。在实践学习活动过程中，学生的动手能力、设计能力和创新能力等得到全面发展和提高，这是推动学生创新精神和创造能力发展的重要环节，对培养创新型人才具有积极意义。

三、为教师教学效果及学生学习效果提供实时互评的依据

例如，在学生学习“中国黄土高原水土流失的治理”一课后，教师可让学生设计水土流失的治理方案，并运用3D打印技术将设计成果打印出来，进行交流，教师评价后提出改进建议。通过这种方式检测教师教学效果和学生学习效果，并改进教学方式。又如，通过让学生联系课堂知识，设计并动手打印“黄土高原特征”三维模型，可将抽象的知识变成有趣的动手实践，帮助学生更好地掌握复杂抽象的知识。

目前，3D打印在我国地理教学中少有应用，原因主要涉及设备造价较高，成型件多为树脂类，刚度、强度、耐热性有限;数字模型预处理软件与驱动软件运算量大，软件系统操作复杂，入门困难等诸多限制性条件，但笔者相信，随着3D打印技术的不断发展，必将给高中地理教学带来全新的面貌。

【参考文献】

[1]刘步青.3D打印技术的内在风险与政策法律规范[J].科学经济社会，2013（02）

[2]杨阳.P3D数字模型课堂互动的创新教学模式[J].中国教育信息化，2013（04）

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关键词：3D打印；动画模块；骨骼；产品开发；销售

3D打印技术是基于材料堆积法的一种新型技术，此项技术已迅速传遍全球，将成为全新的产业革命。3D打印技术发展迅猛，方便，快捷，此技术在很多制作中有着十分重要的作用。然而定格动画的制作流程是十分复杂的，它的动作和形态需要动画师逐帧摆动，并对其逐帧拍摄，再将图片进行抠像等后期处理，最后将拍摄的图片连起来，就形成了定格动画。所以使用3D打印技术在一定程度上可以简化定格动画的制作流程。

一、3D打印的概念

3D打印（3D printing）技术又称三维打印技术，是一种以电脑数字数据模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材质的材料，通过逐层打印的方式来构建出物体的技术。它无需机器进行加工，也不需要任何形式的模具，就能直接从电脑图形数据中生成任何你想要的形状的物体，从而大大缩短产品的研发制作周期，提高了商品生产率并且有效的降低生产成本。台灯、生物器官、首饰奢侈品、根据篮球运动员的脚型定制的篮球鞋、汽车零件、运动器械以及为个人量身定制的电脑、吉他等都可以用该技术制造出来。

3D打印技术的一个很大的魅力就在于它根本不需要专门去开设一间很大规模的工厂，在工厂中进行操作，仅仅需要一个很小的，可以随便放在桌子上面的打印机就可以实现你想要任何形状的物体。而机器零件、轿车底盘和车身、现代战争武器甚至飞机、坦克零件等更大的物品，便需要更大的3D打印机来打印，且需要更大的放置空间。现如今，这项技术已经可以在很多领域得到了广泛的应用，人们用它来制造衣服鞋子、玩具、现代战争武器、艺术作品、仿生人体器官、装饰品、电器、汽车零件等众多物品。所以，我相信我们完全可以在动画模块成型的开发与销售中巧妙的使用3D打印技术。

二、3D打印定格动画偶角色骨骼的实验性与可行性

在现有的定格动画骨骼制作模块中，几乎都是创作者用铝丝、塑钢泥等材料徒手制作出来，过程复杂，费时费力。即使在淘宝等购物平台购买买到的偶动画骨骼，但是模块比例造型固定、单一，不能很好的为创作者提供帮助。因此，运用3D打印技术来打印动画模型的骨骼就显得尤为必要。我们可以根据客户提供的资料，为其“量身定制”出一套甚至多套比例、大小精准度完全符合客户需要的骨骼模块。3D打印制作定格动画偶动画的技术，操作简单、方便快捷、经济实惠、具有先进的技术潜力。3D打印偶动画骨骼技术不仅是改变了制作定格动画的方式，同时优化了制作的工艺，从骨骼的制作成型上产生了巨大变化。使得3D打印技术推动定格动画朝着高科技英语的方向发展。

3D打印偶动画骨骼，制作步骤具体如下：

（一）运用3D扫描和3D打印技术制作骨骼的基础三维模型

在偶动画骨骼模型制作阶段，应根据定格动画中对偶的设计不同，进行不同的设计与制作。首先，可以借助三维软件如：3Dmax或Maya，来制作偶角色的局部关节。

其次，根据剧本对偶角色的动作设计，来确定偶骨骼球形关节的位置与形态。

再次，根据定位，在三维软件中完成对偶角色骨骼进行最终的关节制作。

（二）运用3D打印机对设计的偶动画骨骼进行生成

通过，三维软件完成对偶角色骨骼关节的制作，然后经过模型的细节处理。将模型的三维文件，通过另存为的方式，存储为3D打印机所需要的文件格式，进行3D打印生成。

（三）配合打磨工具，进行关节骨骼的光滑处理

3D打印生成的骨骼，由于打印过程中的凹凸痕迹，不能正常使用，因此需要光滑处理。

光滑处理的方式，一般是借助打磨工具、砂纸、锉刀等工具。光滑处理的过程，是一个复杂的过程，根据骨骼的结构不同，运用不同的工具进行细节处理。

（四）进行手工组装，完成偶骨骼的最终成型

光滑处理后的角色骨骼，就可以进行组装成型。组装的过程，要注意球形关节的结构原理，不能生硬组装，以免对3D打印骨骼造成损伤。

3D打印偶动画骨骼技术经过四个重要的制作环节，完成了从三维虚拟到3D打印的完整过程。运用3D打印技术来打印动画模型，我们可以根据客户提供的资料，为其“量身定制”出一套甚至多套比例、大小精准度完全符合客户需要的骨骼模块。

三、3D打印定格动画偶角色骨骼的宣传与销售

3D打印偶动画骨骼技术，生产组装出偶动画角色骨骼后，接下来就要进行市场宣传和推广。在宣传推广方面，应该对不同的阶段采取不同方式。

首先，让大众了解什么是3D打印技术，做相关介绍3D打印动画模块成型的宣传海报，并且不同阶段逐步深入，主体鲜明。结合功能，给其他的动画模型制作人员宣传用3D打印技术打印动画模型的流程与优势。

其次，结合活动，展示实物。打印出动画骨骼模型到动画公司宣传，并向潜在客户耐心解释、讲解3D打印技术与优势，先后对比，把传统制作动画骨骼模型的时间、流程、精度、准确度与运用3D打印技术打印出的模型进行对比。

再次，结合宣传媒体，优先宣传网络媒体，包括手机新浪网、腾讯网、中国3D打印网、太平洋3D打印网、世界3D打印技术产业联盟官方网站、纳金网等各大门户网站和其他与宣传有关的网站。

在产品的销售方面，我们已经查阅淘宝、易趣、京东等各大网络购物平台，均没有使用3D打印技术制作出的动画模块。所以，我们可以先从最为人们熟知的淘宝入手，并加大宣传力度，在网络广告，打开市场，提升大众对3D打印技术的认知度，并对3D打印动画模型有一定认识，以达到最初预期的宣传效果。

四、结语

3D打印技术被称为第三次工业革命，如今的3D打印技术已经在往越来越成熟上发展，人们将3D打印技术运用到动画模型模块成型制作中去的呼声也越来越高，不久的将来一定会成为主流制造方式，替代现有的传统的制作方式。3D打印技术方便快捷，精准精确，省时省力又省物，可以打印的材料也越来越多，将3D打印技术运用到动画模块成型中去是动画模型制作中的一种伟大的创新。

【参考文献】

[1]王雪莹.3D打印技术及其产业发展的前景预见[J].创新科技，2012（12）：14-15.

[2]《通灵男孩诺曼》中定格动画、彩色三维打印及后期特效的结合[J].现代电影技术，2012（11）.

[3]李昀芸，吴帮萍.3D扫描及3D打印技术在定格动画中的新应用[J].2014（12）.

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关键词：3D打印 快速成型 工作原理 发展展望

中图分类号：TP391.73 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（c）-0001-03

3D打印（Three Dimensional Printing，3DP），是根据数字模型，运用塑料、金属等粉末状的可粘合材料，通过逐层构造的方法来生成实体物品的一种成形技术。目前，3D打印被普遍关注，随着大部分组织和个人对其的大力推进， 3D打印技术在科学研究、航空航天、医疗等许多重要领域得到了应用，并对上述行业发展产生了极其显著的影响（见图1）。[1]因此对3D打印的调研工作非常具有价值和时效性。

1 3D打印技术的分类及原理

1.1 3D打印技g的分类

3D打印技术从20世纪90年展到现在，已发展出多个分支，为了更直观清楚并全面地表现3D打印技术的类别，故列出表1供读者查阅。

1.2 FDM技术的原理

鉴于调研的时间和条件限制，该文在此只介绍熔融沉积型技术（FDM）的原理，此技术是该文在创新项目中主要依托的技术，也是近年来世界上使用最多，得到应用最为普遍的3D打印技术，在3D打印中具有代表性。对FDM技术的开发开始于20世纪90年代，同时期电脑电子控制模块也发展迅猛，对信息技术的依托使得3D打印的产品在制造精度和速度上得到了显著提升，再加上塑料材料的便宜易得，使得FDM技术力压群雄，在所有3D打印技术中发展最为迅速。该技术通俗地说类似于“搭积木”，其使用的硬件包括：送丝机构、热熔喷头、动作控制机构、成型室、工作平台。FDM工作原理是将丝状的塑料材料，通过送丝机构挤进已提前加热的喷嘴中，材料在喷嘴中融化，从而具有流动性以供打印。动作控制装置根据数字建模将喷头送至指定位置，喷头将熔融的塑料材料挤出凝固，此时动作控制系统根据先前设定好的路径在二维平面上运动，当一层制作完成后，运动控制系统上升一层，继续按上述构造平面，最后层层堆积形成了最终的产品。其系统组成和工作原理如图2所示[5]。

2 3D打印技术的应用

当前3D打印技术应用很是普遍，限于调研的时间限制，该文仅以FDM技术和EBSM技术为例介绍3D打印技术当前的应用。FDM技术以塑料、树脂为原料，是目前为止所使用的3D打印技术中最为普及的。EBSM技术是目前主流的以金属为原料的3D打印技术。以这两种技术为例能够充分体现目前3D打印技术所获得的应用。（如图3）

2.1 FDM技术的应用

FDM技术作为研发时间最长、应用最为普遍、最为成熟的3D打印技术之一，在多个领域均得到很好的使用。在工业上，FDM技术使数字模型快速转变为实体模型的设想变成了现实，相对于以零件切割、焊接技术为主的传统加工方法。FDM技术实现了对拥有复杂曲面、加工难度大的小型零件的快速精确制造，并且不需提前制造模具等辅助工具，使得生产成本显著下降。在医学上，利用FDM技术，能够打印出一些组织与器官模型，为医生进一步了解患者病情、制定医疗方案提供便利。甚至可以直接打印出人的骨骼和器官，拯救无数人的生命；在食品加工行业，3D打印巨头3D Systems公司与好时合作，正在全力研发可用于制造食品的3D打印机，将适合3D打印的巧克力等食材融化后，制造出个性化的食品。

2.2 EBSM技术的应用

电子束选区熔化技术（EBSM）采用高能电子束作为加工热源，扫描成形可以通过操纵磁偏转线圈进行，且电子束具有的真空环境，还可以避免金属粉末在液相烧结或熔化过程中被氧化。近年来，世界上主要的大国都在加紧对EBSM技术的研发。目前看来，在医学方面的研究已接近成熟，而在航空航天等领域的研究也在有条不紊地进行着。美国波音机器人工厂及NASA Marshall 空间飞行器中心的研究方向，是飞行器及火箭发动机结构制造以及月球或空间站环境下的金属直接成形制造。（如图4）

3 3D打印技术的发展现状

3D打印技术从20世纪90年代开始研发至今，已经历了几十年的发展与创新，目前技术较先前已有了飞跃式的发展，技术近乎成熟，最新的科研成果表明，现在的3D打印技术已能够在10 μm厚度的平面上打印超过600 dpi的物体，并可实现24位色彩的彩色打印。

就当前而言，在快速成型设备行业中，有代表性的设计制造商有美国的3D Systems、Stratasys以及英国的wiiboox、Reprap等。

3D Systems公司作为目前国际上最大的3D打印开发公司，在快速成型设备领域有着主导地位。目前，3D systems公司已制造出可实现600万彩表现的全彩3D打印机。

4 3D打印技术当前所遇到的拦阻

虽然经历了几十年的创新探索并且如今在各个领域得到普遍的应用，但3D打印技术仍然有许多缺陷有待解决，如支撑材料消耗量巨大、系统精度低、制造过程冗长以及支持的打印材料的局限性等。

缺陷一：支撑材料消耗量大，目前的3D打印不可避免地要使用支撑材料，不然模型是无法成型的，但当需要制作一个结构复杂、表面不平整的物体时，3D打印机往往需要使用大量的支撑材料，使得制作成本大大提高，并且降低了制作效率。对此，该文建议可引入五轴加工技术，使得打印机可以不局限在一个平面里进行打印，并综合运用车铣技术，使得支撑材料的使用量降低并在一定程度上加快3D打印的速度。

缺陷二：打印材料限制性较大。当前3D打印可使用的材料存在许多限制。而能够用于打印的材料也有一定的缺陷，如FDM技术所用的塑料、树脂等材料易受潮，这将使材料在打印时无法完全熔融，并造成热熔喷头的堵塞，对物体的最终成型产生十分不利的影响。塑料在熔融到凝固的过程中，由于其拥有收缩性的特性，可能会导致在打印中物体的变形，导致加工精度下降，材料浪费，该文在此提出的改进办法主要是选用收缩率低的材料、采用恒温舱等。

5 3D打印技术的展望――无支撑化3D打印技术的实现

3D打印技术发展至今，一直绕不开的一个话题便是支撑材料，支撑材料使得3D打印物体的种类和样式得到了巨大的扩展，但同时也带来了使用成本的提升，如果可以实现无支撑化的3D打印，实现打印的零耗损，3D打印的材料和时间成本将大大降低。该文在此介绍两种可能实现无支撑的3D打印技术。

5.1 悬浮3D打印技术

这是一项波音公司提出并主导的项目，该技术主要的目的是利用磁悬浮技术使得被打印物体可以悬浮于空中，若这项技术实现，那么在3D打印^程中物体将可以一直保持自己的结构而不变形。并且喷头可以从任意角度对物体进行打印。当前这项技术还处于理论层面，并没有得到实际应用，但是这项技术一旦成功，必将使3D打印乃至整个快速成型行业得到质的飞跃。

5.2 HSS技术

高速激光烧结技术（High Speed Sintering，HSS）是目前谢菲尔德大学增材制造研究中心（The Centre for Advanced Additive Manufacturing （AdAM） at The University of Sheffield）重点研究的项目，并且已取得了一定的进展。把熔融的粉末状金属在低温烧结成打印物体，从而摆脱3D打印对支撑材料的依赖。HSS技术的实现主要基于低共熔合金，这种合金由于熔点的差别，会在一个较低的温度便急速冷却凝固，在这个速度下，无论是拥有多么复杂曲面的几何物体，都可以在没有支撑结构的情况下成形，从而实现无支撑打印。

6 大学生创新创业训练项目――3D打印平台的制作与改进

6.1 研究目的

3D打印是根据数字模型，运用塑料、金属等粉末状的可粘合材料，通过逐层构造的方法来生成实体物品的一种技术。目前，3D打印技术在各个领域都有着普遍的运用，该小组希望通过细致并深入的调研，全面了解3D打印技术，并制造出有实用性的3D打印机。

6.2 项目简介

该小组通过查阅国内外多种期刊文献，并通过实际使用3D打印机，观察其打印过程，对3D打印技术的原理、现状及今后的发展趋势都有了一定的了解并产生了自己对此技术的见解。并基于前期深入的调查研究和Reprap公司的开源3D打印机Prusa I3，自行制造出可用的、稳定的3D打印平台。

6.3 预期效果

基于前期深入的调查研究，该小组将会基于Reprap公司的开源3D打印机Prusa I3，自行制造出可用的、稳定的3D打印平台。制作材料主要包括金属、亚克力板、电路板及用3D打印技术制作出的零件，硬件构建完成后，经过一系列的软件调试和精度调控后，做成可以制作合乎要求的3D打印成品的3D打印平台。（如图5）

6.4 项目特色与创新体现

（1）3D打印技术作为一种简单快捷的快速成型技术，目前已在多个领域得到了普遍应用，具有很强的实用性和深入研究价值。

（2）该组将自行制造出完全可用，精度合乎要求的3D打印平台。

（3）3D打印机的部分硬件由3D打印技术制造完成，充分体现3D打印技术的创新性和相较传统制造业的优势制成的打印平台将可以制造出各种模型及零件，节约时间及经济成本。

7 结语

3D打印技术现在还在发展的上升阶段，虽然我们看到了现在还有很多技术难关，比如彩色打印和悬浮打印很难实现，这都是目前急需改进和发展的东西。不过也有许多地方是目前就可以进行改进和发展的，可以像我们刚才提到的那样从材料上进行改进，或对加工水平进行改进，比如用五轴加工进行改进，把五轴加工结合起来或者是通过对算法和控制系统的改进，达到提高加工精度的目的。相信在不久的将来，3D打印技术能有更好的发展，能做到想打印什么就打印什么，当然，这就需要我们大家共同的努力了。

参考文献

[1] 李轩，莫红，李双双，等.3D 打印技术过程控制问题研究进展[J].自动化学报，2016，42（7）：983-1003.

[2] How a new manufacturing technology will change the world[J].The Economist，2012（9）.

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

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【关键词】3D打印 中学 创新教育

引言

3D打印技术是科学技术不断进步与创新的产物，它是一种新型的科学技术，广泛运用于我国的各领域当中。随着3D打印技术的发展，3D技术逐渐引起了教育领域研究学者的注意，一些国家和组织开始致力于3D打印技术教育应用的研究。作为时展的主流，将3D打印技术运用于中学教育当中，不仅可以实现教学理念、手段和领域的创新，还能够为学生的成长和学习提供技术支持。

1、3D打印技术教育创新的局限性

1.1缺乏顶层设计

缺乏顶层设计与系统规划，是目前制约我国3D打印技术发展的因素之一。3D技术教育应用的发展离不开新的理念、思想、方法和途径，必须依赖于STEM教育创新，并且将科学、工程、艺术等学科有效结合。不仅如此，3D打印技术的发展要求教师积极挖掘教育资源，灵活运用工程情境解决生活实际问题。

1.2缺乏技术支持

3D技术的推广与使用为产业升级和自主创新提供了源源不绝的动力，它象征着信息化时代的到来。虽然我国目前投入了大量的时间与精力在3D打印技术、显示技术的研究上，但是对于3D技术的可视化表达、相应的支持工具、展示工具以及播放平台方面的研究尚未完善。只有给予3D打印技术必要的技术支持，才能保证3D打印技术的教育创新应用能够发挥自身的优势与职能[1]。

1.3缺乏教育资源

由于3D资源的开发周期长，因此对于制作公司的专业知识和实践经验方面要求严苛，需要消耗大量的人力、物力和财力。国外在3D资源开发方面远远领先于我国，因此国外部分数字内容生产商所开发的3D资源已经普遍应用于校园当中，但是目前而言我国对于3D资源十分匮乏，这是由于我国部分开发人员对于资源设计和开发流程不了解、不熟悉而造成的。

2、3D打印技术的教育创新应用

2.1营造真实的问题情境

众所周知，对于知识的学习离不开活动情境的创造，教学活动无法脱离情境创造而单独存在。随着教育体制改革的不断深入，我国已经逐步实现由传统教育向素质教育的过渡和转变。素质教育强调教学活动紧密联系生活实际，在学习过程中要将理论知识与生活实际、生活情境有机结合起来。由于工科学习自身的特殊性，学生只能借助电脑完成图稿设计，并且通过科学技术进行模拟演示而无法应用于现实的实验和探究当中[2]。然而，3D打印机的推广和使用恰到好处地解决了这一问题，它能够将模型通过3D打印技术打印出来，帮助学生构建真实的问题情境，以完成模型的制造、实验和探究。经研究调查显示，将3D打印技术应用于教育创新当中，不仅可以激发学生的学习积极性，还能够有效降低科学研究的时间和成本。

2.2辅助教学

作为教学的辅助工具，3D打印技术服务于中学创新教育当中，尤其是在培养学生视空间能力方面优势突出。视空间是人类智能结构的核心部分，尤其是在学习物理、设计、艺术等抽象知识时，视空间能力发挥着至关重要的作用，视觉空间能力的高低，在一定程度上影响了学生的成绩。作为教学的辅助工具，3D打印技术能够有效培养、提高学生的视空间能力。3D打印技术自身得天独厚的优势使得其可以打破图形的束缚，打印出任意复杂结构的教学模型，改变了传统教育课堂上缺乏立体模具的局面。有了3D打印技术的干预和介入，枯燥、抽象的理论知识可以以生动、具体的形象展现在学生的面前，有助于学生的理解和记忆，是提高学生学习能力的关键。

2.3评价教学效果

除了上述的几点之外，3D打印机在中学创新教育的应用前景上还包括教学评价方面。对于设计相关的师生而言，3D打印技术的出现无疑给设计专业的学生带来了史无前例的惊喜[3]。深受传统教学观念的制约，过去教师只能借助计算机观看学生的模型制作和图形设计，而无法体会和操控实际制作出来的模型，这在一定程度上影响了教学效果评价公正性与公平性。然而，3D打印机具有操作简单、环境无限制的优势，能够直接将模型进行打印，并且通过后期的打磨、上色等，帮助学生的模型兼具外观性和实用性。教师通过实际观察、操作学生制作的模型，可以对学生进行全方位综合性的评价，并且及时指正学生在设计之中的不足与缺陷。

3、结束语

随着科学技术的进步与发展，3D打印技术与中学创新教育的有机结合将中学创新教育向智能化、便捷化的方向推进，并且通过3D打印技术的运用以体现和提升中学创新教育的价值。

【参考文献】

[1]王娟，吴永和，段晔等. 3D技术教育应用创新透视[J]. 现代远程教育研究，2015，01：62-71.

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3D打印技术就是这些新兴技术中的一项。《经济学人》杂志认为3D打印技术将成为第三次工业革命的关键性技术，将改变大规模生产的方式。3D打印技术即快速成型技术的一种，它是以一种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，通常通过逐层打印的方式来构造物体的技术。快速成型技术是20世纪80年展起来的一种制造新技术。3D打印机能够实现从计算机的软件设计虚拟三维模型到打印出实物的功能，具有打印精度高、易用性、个性化等特点。3D打印机所采用的材料基本是一些可以发生固化反应的材料。如今，可以用作3D打印材料的原材料更加多样化，包括陶瓷、金属、树脂、塑料、高纤维等，甚至包括人体细胞培养液。3D打印机的种类丰富，根据目前的应用可分为两大类：一类是粉剂3D打印机，另一类是喷塑3D打印机。

粉剂3D打印机是通过使用粉剂材料和添加剂来创建对象的连续层，并以叠加工艺的方式，一层一层地构建实体。每一层的打印过程均分为两步：先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身不大，且不易扩散；然后喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水后会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，打印成型。打印结束后只需扫除松散的粉末即可得到模型，而剩余粉末还可以循环利用。

喷塑3D打印机的工作原理采取逐层累积的方式。这种方式类似于制作奶油蛋糕的方式，逐步累加上来。但是，3D打印机需要预先知道如何进行累加，累加成什么样子。首先，需要在计算机上设计三维模型。而后，将三维模型的数据传送到3D打印机，打印机将液态材料传送至打印头，利用打印头在一个托盘上喷出超薄的液体层，并经过紫外线照射进而凝固。

3D打印运用于教育教学中有多种方式。随着近几年3D打印技术的成熟，以及教育工作者的参与，国内已经有非常多的学校将3D打印技术纳入到自己的课程体系中，或是出现在不同课程中作为工具使用。有的学校采取独立开设3D打印设计的校本课程，供感兴趣的学生选修学习。课程重点基本是掌握桌面级3D打印技术，并在生活中发现问题，用3D打印技术改造事物。也有的学校将课程重点放在了3D打印技术与各个学科的紧密结合上，开发出了不同的3D打印专题领域，包括艺术类、工程类、科学类等。还有的学校甚至将3D打印课程设置为全年级必修课，给全体学生更多接触3D打印技术、运用3D打印技术的机会。

无论以何种方式开展课程，3D打印课程对于学生来说重点培养的是他们在四方面的能力：空间思维能力、工程改造能力、科学探究能力和艺术表达能力。这四方面的能力并非3D打印课程必须涵盖的，而是需要在课程深入实施过程中根据学生不同个性与需求去不断激发的。

空间思维能力。学生在初步接触三维软件建模过程中，需要不断尝试、试错、验证并寻找空间规律。空间立体思维是建立在真实三维的场景中的，但是在创建过程中还需要综合考虑平面透视原理。学生需要巧妙地运用各种切割、推拉、延展、分段、旋转、跟踪轨迹等工具的，创建不同的三维模型。学生对点线面有了更进一步的认识之后，对空间中点线面的关系才会有更多可操作性的体会。

工程改造能力。3D打印技术可以打印出各种各样的物件，但是大部分物件需要符合最基本的工程力学原理、工程结构原理等。通过对不同难度的物件创造，学生们能在动手实践与模型设计修复中不断提升自己的工程改造能力。

科学探究能力。学生们可以将科学原理运用于具体的科学探究活动中，借助3D打印技术能够更加深入地实现不同场景的验证过程。学生们通过设计模型投入实验场景，根据实验场景反馈数据改进设计方案，再到具体的实验场景。3D打印技术让过去很多只能停留于纸面的公式验算，变成了可以“看得见，摸得着”的具体验证。基于设计的科学探究有了进一步的发展。