3d打印机被称之为改变未来世界新的创造性科技，不仅改变了许多工厂的生产方式，给制造业带来一场革命，还将进入到我们的家庭，给工业生产和我们的生活带来巨大的革命性改变。 下面是小编为大家精心推荐的3d打印机标准科技论文3000字，希望能够对您有所帮助。
浅谈3d打印机现状与发展趋势
摘要：3d打印机(3d printers)作为3d领域的一种前性产品，目前成为一种潮流正迅猛发展。3d打印机被称之为改变未来世界新的创造性科技，不仅改变了许多工厂的生产方式，给制造业带来一场革命，还将进入到我们的家庭，给工业生产和我们的生活带来巨大的革命性改变。
关键词：打印机 打印过程 建模 喷嘴 三维
一、起源
3d打印技术的核心制造思想最早起源于19世纪末的美国，到20世纪80年代后期3d打印技术发展成熟并被广泛应用。3d打印源自100多年前美国研究的照相雕塑和地貌成形技术，上世纪80年代已有雏形，其学名为“快速成型”。
在此之前，三维打印机数量很少，大多集中在“科学怪人”和电子产品爱好者手中。他们主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西。甚至有汽车专家打印出了汽车零部件，然后根据塑料模型去订制真正市上买不到的零部件。现在则主要用在航天、医疗等精密制造行业，以制作出普通工业流水线无法生产的复杂产品。
二、工作原理
工作原理是先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，从而指导打印机逐层打印。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。设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是stl文件格式。一个stl文件使用三角面来近似模拟物体的表面，三角面越小其生成的表面分辨率越高。
3d打印是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“切“成无数叠加的片，3d打印就是一片一片的打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。目前3d打印机可打印的材料主要有石膏、尼龙、abs塑料、pc、树脂、金属、陶瓷等，这些原材料都是专门针对3d打印而研发的新材料，并不是普通意义的石膏、塑料、树脂，而原材料的形态一般有粉末状、丝状、液体状等。
使用打印机就像打印一封信，轻点电脑屏幕上的“打印”按钮，一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3d打印时，软件通过电脑辅助设计技术(cad)完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3d打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。3d打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”，是实实在在的原材料。3d打印机有几个种类，是喷墨3d打印机、粉剂3d打印机、生物3d打印机等等。
三、工作步骤
3d打印机工作步骤是这样的：先通过cad软件建模软件建模，如果你有现成的模型也可以，比如动物模型、人物或者微缩建筑等等。然后通过sd卡或者usb优盘把它拷贝到3d打印机中，进行打印设置后，打印机就可以把它们打印出来。3d打印机的工作原理和传统打印机基本一样，都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成的，打印原理是一样的。3d打印机主要是在打印前在电脑上设计了一个完整的三维立体模型，然后再进行打印输出。
3d打印与激光成型技术一样，采用了分层加工、叠加成型来完成3d实体打印。每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，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，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。
四、打印过程
打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。
打印机打出的截面的厚度(即z方向)以及平面方向即x-y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米来计算的。一般的厚度为100微米，即0.1毫米，也有部分打印机如objet connex 系列还有三维 systems' projet 系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。
用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天，根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时，当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。
打印耗材由传统的墨水、纸张转变为胶水、粉末，当然胶水和粉末都是经过处理的特殊材料，不仅对固化反应速度有要求，对于模型强度以及“打印”分辨率都有直接影响。目前的 3d 打印技术能够实现 600dpi 分辨率，每层厚度只有 0.01 毫米，即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。当然受到喷打印原理的限制，打印速度势必不会很快，目前较先进的产品可以实现每小时 25 毫米高度的垂直速率，相比早期产品有10 倍提升，而且可以利用有色胶水实现彩色打印，色彩深度高达24位。
由于打印精度高，打印出的模型品质自然不错。除了可以表现出外形曲线上的设计，结构以及运动部件也不在话下。如果用来打印机械装配图，齿轮、轴承、拉杆等都可以正常活动，而腔体、沟槽等形态特征位置准确，甚至可以满足装配要求，打印出的实体还可通过打磨、钻孔、电镀等方式进一步加工。同时粉末材料不限于砂型材料，还有弹性伸缩、高性能复合、熔模铸造等其它材料可供选择。
传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品，而三维打印技术则可以以更快，更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的三维打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。
五、发展趋势
3d打印技术对于生产者来说，可大幅降低生产成本，提高原材料和能源的使用效率，减少对环境的影响，它还使消费者能根据自己的需求量身定制产品。 3d打印机既不需要用纸，也不需要用墨，而是通过电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等一系列技术，使特定金属粉或者记忆材料熔化，并按照电子模型图的指示一层层重新叠加起来，最终把电子模型图变成实物。其优点是大大节省工业样品制作时间，且可以“打印”造型复杂的产品。因此许多专家认为，这种技术代表制造业发展新趋势。
六、3d打印机面临的问题与挑战
最让中国3d打印机同行尴尬的不仅是在设备上，还有生产材料方面。快速成型使用的材料大致可为五种类型：粉末材料、纸质材料、液态光敏材料、丝状材料与板材材料。国内目前也研发出了一些快速成型材料，但是总体来说与国外同系列的商品化材料相比，无论是在品种还是性能上均存在差距。国产的快速成型材料其价格仅为国外产品价格的1/10。尽管价格上占优势，但是由于生产产品对质量上较高的要求，中国自己生产的材料很难与国际上的同类产品进行竞争。
综上所述，我们可以发现，3d打印机的发展和普及仍面临许多困难和挑战，成本、材料多样性、打印精度、速度和效率、技术研究、知识产权保护等方面都待完善。
第一、成本方面，3d打印机造价十分昂贵，这给其进入家庭带来了很大的困难。
第二、材料多样性方面，首先不能把所有的材料都能制成极精细的糊状，3d打印的成型材料多采用化学聚合物，材料的安全性是一个很重要的参考因素。
第三、精度、速度、效率方面，打印速度也很慢，不能用于大批量生产。改善3d打印系统的可靠性、生产效率和制作大件能力，要提高3d打印的速度与效率。
第四、技术研究方面，需要进一步研制。如3d打印机的困难并不是制造器官本身，而是复制器官内部错综复杂的血管网络，这些血管起到了滋养器官，为器官提供氧气的作用。世界各地医药、生物、化学、工程等领域的专家们正致力于研究这些难题。
第五、知识产权保护方面，对3d打印机工艺收紧，很可能阻碍创新;如果放松现行监管法律，则是在鼓励盗版，所以要提高警惕。
3d打印机已经向我们走来，随着3d打印技术的不断发展，3d打印机将成为市场的主流，有可能涉及许多领域，政府、监管者、企业经营者、消费者都应该对它的应用认真思考。未来，3d打印机服务将会与发送电子邮件，即使短信通讯一样普及;制造业将彻底摆脱集中式管理模式、大规模定制化将超越传统的规模化生产方式;3d打印机在未来像电脑、照相机、微波炉一样进入千家万户，为我们的生活增添无穷乐趣。
作者简介：阿尔孜古丽·吾买尔，新疆沙雅县人，1975年2月生，新疆工程学院机械工程系讲师，工学硕士，研究方向为机械设计。
中国3d打印技术的发展现状、问题和对策
【摘 要】 近年来3d打印技术得到了较快发展，给我们带来的变革不可估量，被认为是“第三次工业革命”的主要标志之一。文章以中航重机(600765)涉足3d打印技术在2013年1月连续6个涨停为例，详细阐述了3d打印技术的内涵和优势、崛起的背景和原因，从偿债能力、营运能力、盈利能力和发展能力分析了中航重机(600765)股票涨停属于3d概念炒作，而不仅仅是业绩使然;诠释了3d打印技术在我国发展存在的问题;最后从监管部门、上市公司和投资者等三个角度提出了应对策略。
【关键词】 中航重机; 3d打印; 第三次工业革命
最近一段时间以来，3d打印概念进入了人们的视线，并引起了无数发展遐想。有人把“3d打印技术”看作是“第三次工业革命”的主要标志之一，因为它带给我们的各领域的变革不可预估。这在一定程度上类似于当年网络概念的出现，开始人们根本无法想象网络时代的来临究竟会给人类带来何种变化，直到这种概念成为现实，才知道这种变化是翻天覆地的。只要能够设计出来任何我们需要的产品，就能够通过3d打印技术打印出来。近来，3d概念在二级市场得到有关炒作和资金响应，作为涉足3d打印技术的中航重机受到3d打印概念的影响，迎来连续6个涨停。市场的过度追捧是否已经让其股价大幅预支了未来的相关业绩，更多的是不是概念炒作呢?本文通过中航重机涉足3d打印迎来涨停分析3d行业的背景、崛起原因以及3d在中国的发展现状、问题和应对策略。
一、事件回放
中航重机股份有限公司(以下简称“中航重机(600765)”是经贵州省认定的高新技术企业，主营业务是液压泵的专业化生产，轿车配套用球笼式等速万向节生产研制与销售，具有近40年从事高压柱塞液压泵/马达研制生产技术经验。目前中航重机(600765)是中国实力最强、规模最大的高压柱塞液压泵科研、制造基地。中航重机(600765)自行研制开发的30个系列300多个型号的高压柱塞液压泵/马达在国内同行业的市场覆盖面和占有率居于领先地位，其产品目前在国内市场占有率最高、配套面最大、出口量最大。
2013年1月13日，在一年一度的国家科学技术奖励大会召开以前，兴业证券发布研究报告表示，中航重机子公司中航激光所属王华明研发团队，或将凭“3d激光快速成型技术”获得此次技术发明一等奖。研究报告发布后，该股股价在1月14日—24日的9个交易日里，就斩获6个涨停，股价变动见图1。
二、事件分析
中航重机自1月14日以来迎来多个涨停板，多次登上龙虎榜。其中，公司股价在1月14—24日连续6个涨停，光24日就上涨了7.35%，报收于15.62元/股。那么3d打印技术的内涵和优势、崛起的背景和原因是什么?中航重机(600765)股票连续涨停是中航重机业绩使然，还是受到3d打印概念的影响?以下笔者将作具体阐述和解读。
(一)3d打印的内涵和优势
3d打印，也可称之为增量制造，是通过打印机打出而非加工出各类工业与日常产品。之所以使用“打印”一词，是因为其原理与传统打印机相似，其“打印”都是通过电脑操作来完成。但本质上存在许多区别，比如传统打印机里面装的是墨粉，而3d打印机里面却是一个庞大复杂的材料系统。系统里面是根据产品需要配备的多种高技术的新材料。
3d打印机是一个庞大的系统工程，涉及到软件开发与应用、新材料，还涉及到打印装备、自动化控制系统，不是传统打印机看起来那么简单。3d打印和传统制造业比较见表1。
从表1可以看出：
1.3d打印技术的优点：无需模具就能成型，也不需要机械加工，就能直接从设计好的计算机图形数据中生成任何形状的物体。而传统的制造业最核心的一个环节就是要造模，很多高端产品能够设计出来，最大的困难是生产不出来成品，原因就出在造模环节，且耗时很长。而3d打印机则跨越了造模这个环节。
2.3d打印，即增量制造，也称作快速成型技术，是基于材料累加原理的快速成型操作过程，将计算机中的三维模型通过向物品分层添加材料来创造出实物的一种叠层制造技术，具有不受零件复杂程度限制、完全数字化控制等特点;而传统的制造业是减量制造，先做一个大的框架，然后根据需要减去不需要的部分。所以3d打印可以节约90%左右的材料。
3.这种技术是带有一种变革性的，短流程、低成本、数字化、高性能的制备构建制造一体化的技术。对构建的制造是重要的，尤其是这种技术一部分高性能难加工构建技术的革命，潜力巨大。
(二)打印概念崛起的背景和原因
3d打印技术最早出现于20世纪90年代中期的美国，当时发明家恩里科·迪尼(enrico dini)根据3d技术设计了一种神奇的打印机——3d打印机，其原理是利用光固化和纸层叠等方法，实现快速成型的一种技术。此后打印概念迅速发展、扩张和崛起，目前3d打印技术成为“第三次工业革命”的重大标志之一。从市场反应看，在纽约证券交易所上市的3d系统公司的股票2011年股价一直徘徊在15美元左右，2012年一次次上涨，与3d打印技术有关的上市公司股票，有的涨幅超过300%。
原因：自从信息技术成为推动人类社会进步的主导技术、信息产业成为经济发展主导产业以来，人类找不到新的增长点。在此背景下3d打印技术出现了，它应用范围广泛，扩展速度快，不仅可以“打印”出一幢完整的建筑，可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品，而且成本比传统制造降低了90%，准确性和精确度得到了高度提升。当然了，3d打印技术的出现和发展与我国目前的转变经济增长方式联系起来，改变制造方法和内容，改变制造过程，优化制造工艺，提高准确性，使制造行业发生从粗放到精细、从重数量到重质量的变化。
(三)3d打印技术发展的问题
1.目前3d打印技术在中国还处于概念炒作阶段
中航重机股价上涨主要靠的是经营业绩还是3d概念炒作呢?笔者专门核实了中航重机2009、2010和2011年年报以及2012年1、2和3季度的季报。2008至2011年短期偿债能力分析见表2;2012年1至3季度短期偿债能力分析见表3;2008至2011年长期偿债能力分析见表4;2012年1至3季度长期偿债能力分析见表5;2008至2011年营运能力分析见表6;2012年1至3季度营运能力分析见表7;2008至2011年盈利能力分析见表8;2012年1至3季度盈利能力分析见表9;2009至2011年成长能力分析见表10;2012年1至3季度成长能力分析见表11。 经过计算、汇总、分析发现：流动比率，是指流动资产总额和流动负债总额之比，它用来衡量企业流动资产在短期债务到期以前，可以变为现金用于偿还负债的能力。速动比率，是指速动资产总额与流动负债总额的比值。其中速动资产是指流动资产减去变现能力较差且不稳定的存货、预付账款、待摊费用、一年内到期的非流动资产及其他流动资产等的余额。从表2可以得出，中航重机(600765)2008年到2011年流动比率平均1.28，其中2011年1.34，比2010年的1.42降低0.08，说明2011年信用风险有所增加;从表3可以得出，2012年1至3季度流动比率增加到平均1.66，企业的流动性越好，信用风险降低，但流动资产占有资金较多，会影响经营资金周转效率和获利能力。分析长期偿债能力时，笔者重点参考资产负债率和利息保障倍数两个指标。从表4可以得出，中航重机(600765)2008年到2011年资产负债率平均60.20%，其中2011年60.07%，比2010年的56.92%增加3.15%，说明2011年企业负债有所增加;从表5可以得出，2012年1至3季度资产负债率增加到平均60.49%，企业财务风险有所增加。从表4可以得出，中航重机(600765)2009年到2011年利息保障倍数持续下降，从2009年的603.17%降低到2011年的231.29%，说明企业支付利息费用的能力越来越弱;从表5可以得出，2012年1至3季度利息保障倍数降低到平均182.99%，特别是第一季度仅仅49.62%，说明2012年企业支付利息费用的能力持续变弱。
从表6可以得出，中航重机(600765)2008年到2011年总资产周转率平均56.49%，其中2011年56.84%，比2010年的53.10%增加3.74%，说明2011年营运能力有所增强;从表7可以得出，2012年1至3季度总资产周转率降低到平均22.77%，企业的营运能力下降明显。
从表8可以得出，中航重机(600765)2008年到2011年净资产收益率平均10.125%，其中2011年3.64%，比2010年的7.53%降低3.89%，说明2011年净资产盈利能力有所下降;从表9可以得出，2012年1至3季度净资产收益率降低到平均2.04%，企业的净资产盈利能力下降明显。从表8得出，2008年到2011年总资产收益率平均3.80%，其中2011年1.45%，比2010年的3.24%降低1.79%，说明2011年总资产盈利能力有所下降;从表9还可以得出，2012年1至3季度总资产收益率降低到平均0.80%，特别是2012年第一季度仅仅是-0.39%，企业的总资产盈利能力下降明显。从净资产收益率和总资产收益率两个指标看，中航重机(600765)盈利能力持续下降。
从表10可以得出，中航重机(600765)2009年到2011年总资产增长率平均39.93%，其中2011年22.28%，比2010年的35.95%降低11.67%，说明2011年总资产增长率有所下降;从表11可以得出2012年1至3季度总资产增长率降低到平均2.60%，企业的总资产增长率下降明显。从表10可以得出，2009年到2011年净资产增长率平均60.11%，其中2011年13.33%，比2010年的29.08%降低15.75%，说明2011年净资产盈利能力有所下降;从表11可以得出2012年1至3季度净资产增长率降低到平均2.29%，特别是2012年第一季度仅仅是-0.96%，企业的净资产盈利能力下降明显。从表10可以得出，2009年到2011年主营业务收入增长率平均32.22%，其中2011年30.89%，比2010年的46.51%降低15.62%，说明2011年主营业务收入增长率有所下降;从表11可以得出，2012年1至3季度主营业务收入增长率降低到平均31.06%，特别是2012年第一季度仅仅是-80.94%，企业的主营业务收入增长率下降明显。从总资产增长率、净资产增长率和主营业务收入增长率有关指标看，中航重机(600765)成长能力持续下降。
通过以上分析可以得出结论：中航重机(600765)2013年1月连续6个涨停不是因为企业的经营业业绩，而是概念炒作。目前，我国3d打印技术仍然处于概念炒作阶段。
2.目前影响3d打印技术发展的核心因素
目前3d打印主要应用于两大领域：一是工程类制造;二是民用发展。在工程类制造方面，一方面是应用于国防军工、航空航天等高端制造的重要零部件生产，这些部件生产要求高，传统工艺往往无法达到或者即使达到但成本过高;另一方面是用于工程制造的小批量或者单件产品生产，相对于传统生产拥有巨大的成本优势，原材料多为光敏树脂、塑料、金属等，价格均十分高昂。3d打印技术的核心技术取决于两个方面：一是打印装备，特别是激光(或电子束)喷嘴技术。二是材料，一些功能性材料。
三、应对策略
针对以上分析，笔者从监管部门、上市公司和投资者三个角度，提出以下应对策略。
(一)监管部门
作为全球制造业大国，中国也把3d打印技术作为传统制造业升级转型的重头戏。无论是2012年1月刚刚颁发的国家科技奖，还是国家力推的3d打印技术产业发展规划，都把3d打印产业放在产业领军者的地位。监管部门一定要站到提高国家综合竞争力的时代高度，认清3d作为“第三次工业革命”标志之一的重要技术和理念，高度衔接3d打印技术发展和专业升级、产业转型，做好两方面工作。
1.工业信息化部等部门通过建立健全切实有利于发展3d打印技术的法律法规体系并监督其有效实施，研究制定可行的3d打印相关战略规划，通过制定路线图等多项策略支持增材制造技术发展。
2.目前，3d打印技术本身已经成熟，但在对打印产品性能有决定性作用的材料领域，我国则有待突破。3d打印的原材料价格十分高昂，监管部门应加大财政支持力度，出台专项资金支持。
(二)上市公司
当今全球制造业的发展重心正在向尖端化、精密化、个性化、柔性化方面偏移，而这恰恰是3d打印产业的最佳用武之地。上市公司应该在国家政策引导下，推动3d打印技术和自身行业、产业、产品的深度结合，花大力气、大资金发展技术含量高、个性化强、有长远发展的3d打印技术相关产品。
(三)投资者
投资者树立价值投资理念，尽量避免“用脚投票”。比如航空发动机板块投资者可以从原材料、零部件、单元体及主要部件、整机制造等产业链四个领域关注投资机会，关注钢研高纳、中航动控、成发科技、中航重机、航空动力等上市公司。
【主要参考文献】
[1] 中航重机今年大涨91% 诺安中小盘错失牛股[n].第一财经日报，2013-01-24.
[2] 中航重机六天五涨停 3d项目仍存不确定性[n].南方都市报，2013-01-22.
[3] 兴业证券研究员六度强推中航重机[n].每日经济新闻，2013-01-17.
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