3D打印技術(shù)在三維模型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、3D 打印技術(shù)在三維模型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 摘要 三維模型設(shè)計(jì)在制造業(yè)、藝術(shù)領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)等各 個(gè)領(lǐng)域都有著非常重要的地位，因此，三維模型設(shè)計(jì)越來越 越被重視起來，然而傳統(tǒng)的三維模型設(shè)計(jì)輸出受傳統(tǒng)的加工 方式所限制，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，嚴(yán)重影響了三維模型設(shè)計(jì)的進(jìn)程。 3D 打印技術(shù)的有效應(yīng)用，大大改善了這一狀況，實(shí)現(xiàn)了虛 擬設(shè)計(jì)與實(shí)物之間的有效轉(zhuǎn)換，無論在生產(chǎn)領(lǐng)域還是在教學(xué) 課程方面都起到了非常顯著的作用。本文首先概述了3D 打印技術(shù)，其次對(duì) 3D 打印技術(shù)在三維模型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行 了簡(jiǎn)要闡述，供參考。 關(guān)鍵詞 3D 打印技術(shù) 三維模型設(shè)計(jì) 應(yīng)用中圖分類號(hào) TP33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1009-5349

2、 （2015）12-0096-01一、3D 打印技術(shù)概述3D 打印技術(shù)是一種快速成型的技術(shù)，它是以三維模型 文件為基礎(chǔ)，利用粉狀、絲狀或片狀的塑料或金屬等能夠粘 合的材料，通過分層打印、逐漸疊加的方式來構(gòu)造三維物體 的技術(shù)。3D 打印技術(shù)最早出現(xiàn)于上個(gè)世紀(jì) 90 年代，其原理與普 通打印機(jī)的工作原理基本相同，只是打印所用的材料不同， 普通打印機(jī)的打印材料就是紙和墨水，而 3D 打印機(jī)所用的 打印材料則為真實(shí)的原材料，有塑料、金屬、陶瓷等，是通 過分層打印疊加起來的方式，將電腦中的三維圖變成真正的 物體。也就是說， 3D 打印技術(shù)可以將圖變成實(shí)物，例如可 以打印出各種模型、玩具，甚至食物。3D

3、打印技術(shù)的優(yōu)越性： （ 1）不浪費(fèi)材料。 3D 打印技術(shù) 的全過程是完全按照電腦中的三維模型設(shè)計(jì)圖進(jìn)行的，不同 于傳統(tǒng)的加工方式，是分層打印逐層疊加的，沒有任何的材 料浪費(fèi)問題。（2）加快三維模型設(shè)計(jì)的進(jìn)度，從而進(jìn)一步提 高生產(chǎn)效率。 3D 打印技術(shù)的應(yīng)用，節(jié)省了傳統(tǒng)的加工與求 證的過程，大大減少了設(shè)計(jì)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，從而降 低了研發(fā)成本。 （ 3）節(jié)省人力成本，利用 3D 打印技術(shù)就可 以省去人力進(jìn)行傳統(tǒng)加工這一環(huán)節(jié)。 （ 4）可以加工一些特殊 的設(shè)計(jì)模型。3D 打印技術(shù)的缺點(diǎn)： （ 1）強(qiáng)度問題還有待考證，利用 如今的 3D 打印技術(shù)，從理論上講房子、汽車等等都能打印 出來，但是實(shí)際

4、問題是汽車能安全行駛在馬路上嗎？房子能 遮風(fēng)擋雨嗎？（ 2）精度問題，由于 3D 打印技術(shù)是分層打印 逐層疊加的，就不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些“臺(tái)階” ，如果打印 的物體表面是圓弧形的，那么精度就會(huì)存在問題。 （ 3）材料 有限，目前能夠應(yīng)用于 3D 打印機(jī)的材料是有限的，比較單，經(jīng)常使用的只有塑料、石膏、陶瓷、無機(jī)粉料等二、3D 技術(shù)在三維模型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 傳統(tǒng)的三維模型設(shè)計(jì)輸出需要人工進(jìn)行，首先對(duì)模型項(xiàng) 目要進(jìn)行評(píng)審，評(píng)審過關(guān)后進(jìn)行計(jì)劃，然后對(duì)模型各個(gè)方面 進(jìn)行細(xì)致探討，最后人工完成各個(gè)零件的加工組成，傳統(tǒng)的 三維模型輸出費(fèi)力、費(fèi)時(shí)，嚴(yán)重影響設(shè)計(jì)進(jìn)度。先通過計(jì)算機(jī)建模軟件建模，再將建成的三維模型

5、“分 區(qū)”成逐層的截面，即切片，從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。設(shè) 計(jì)軟件和打印機(jī)之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是 STL 文件格式。 一個(gè) STL 文件使用三角面來近似模擬物體的表面。 三角面越 小其生成的表面分辨率越高。 PLY 是一種通過掃描產(chǎn)生的三 維文件的掃描器， 其生成的 VRML 或者 WRL 文件經(jīng)常被用 做全彩打印的輸入文件。也就是說，無論用何種軟件進(jìn)行三 維模型設(shè)計(jì)， 都要將最后的文件轉(zhuǎn)化成 stl 格式， 這樣才能利 用 3D 打印機(jī)打印模型。打印機(jī)通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀 或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以 各種方式粘合起來從而制造出一個(gè)實(shí)體。這種技

6、術(shù)的特點(diǎn)在 于其幾乎可以造出任何形狀的物品。3D 打印機(jī)的分辨率一般都能夠滿足需要，只有個(gè)別精 度要求較高的物品需要調(diào)節(jié)，即打印出來的物品再經(jīng)過人工 打磨即可。在進(jìn)行 3D 打印的時(shí)候要根據(jù)情況隨時(shí)調(diào)整，例如某些 打印可以同時(shí)使用多種材料進(jìn)行打印，另外在打印一些易倒 的物品，比如倒掛的物品還需要使用支撐物，具體情況要具 體看待才能將 3D 打印技術(shù)很好地應(yīng)用于三維模型設(shè)計(jì)中。三、3D 打印技術(shù)的發(fā)展隨著 3D 打印技術(shù)的逐漸發(fā)展，也許在將來的某一天， 我們會(huì)想吃什么，打印出來，想玩什么，打印出來， 3D 打 印技術(shù)將會(huì)給我們帶來越來越多的方便。（一）加大科技扶持，提升3D 打印技術(shù)含量設(shè)立相應(yīng)

7、的發(fā)展基金，用于3D 打印技術(shù)的發(fā)展提高，主要包括：軟件、打印材料、打印設(shè)備的研發(fā)。在研發(fā)過程 中要公正對(duì)待各研發(fā)機(jī)構(gòu)， 同時(shí)要倡導(dǎo)百家爭(zhēng)鳴、 百花齊放， 這樣才有利于技術(shù)的提高。（二）重點(diǎn)發(fā)展3D 打印技術(shù)可以應(yīng)用于很多行業(yè)， 但是為了 3D 打印技 術(shù)的迅速提高，我們需要有重點(diǎn)有規(guī)劃的進(jìn)行引導(dǎo)發(fā)展，在 一些應(yīng)用效果比較好、 比較顯著的領(lǐng)域進(jìn)行優(yōu)先發(fā)展， 例如： 建筑設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、三維模型設(shè)計(jì)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、模具制作 及航天領(lǐng)域等?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1 陳雪.國(guó)外 3D 打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)與啟示J. 廣東科技， 2013（19）.2 劉勇利.淺談3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用J中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，