基于3D打印综合应用的产品设计专业实践体系构建

通过分析3D打印技术在产品设计专业中面临的困境,探究基于3D打印综合应用的实践体系建设。基于职业教育特点,从3D打印技术行业应用型人才培养要求出发,提出建设教学平台、校企合作、以赛代训、引入众创服务、就业促进工程来提高产品设计专业人才综合实践能力,构建基于3D打印综合应用的"五位一体"实践体系。     

3D打印技术及其在医疗领域的应用

3D打印技术是一种快速兴起的新型数字化制造技术,因具有设计自由、大规模定制以及快速原型制造等优点,在医学、航天、汽车、食品等领域应用前景广阔.随着精准化、个性化医疗需求的增长,3D打印技术逐渐被应用到医疗领域,如植入物制造、诊断平台和药物输送系统等,并成为目前较为前沿的研究领域之一,其个性化定制的特点使得3D打印技术能够根据患者的病情制备相应的医疗产品以帮助患者康复.因此,本文概述了3D打印技术的发展,分类介绍了可用于3D打印的医用材料,以及3D打印技术在医疗领域的应用.但是3D打印的植入物是静态的,无生命的,不能随着内环境的变化进行适应性调整,4D打印可以制造出具有"活性"且结构更为复杂的、与天然组织结构非常相似的工程化组织结构,其继承了3D打印技术优点的同时,弥补了现有3D打印的一些缺陷,未来在医学领域会有更广阔的应用前景.     

3D打印聚合物纳米复合材料的研究进展

相对于传统制造方法如挤出成型、模压成型等,3D打印技术不仅能够快速成型结构复杂且精细的产品,而且还可以根据不同功能、性能需求选择不同材料进行快速制造.凭借这一优势,3D打印越来越受到人们的重视,越来越多的3D打印产品被应用到人们的生活、学习和工作中.在众多3D打印材料中,聚合物材料(如热固性和热塑性聚合物等)的占比大、应用广,大到房屋内饰、小到微/纳米电子设备都可以通过3D打印聚合物材料来实现.然而,相比于传统方法制造的聚合物材料,3D打印聚合物材料强度低、打印层之间界面结合差,所以目前3D打印聚合物材料主要用于模型和非结构材料.为提高3D打印聚合物材料的强度,纳米材料(如纤维素纳米晶)常被用作增强体与聚合物材料混合打印,以此制备高强、多功能的3D打印纳米复合材料.纤维素纳米晶来源广泛、价格低廉、可再生、强度高,是一种十分理想的天然纳米增强材料.因此,近年来纤维素纳米晶在3D打印聚合物纳米复合材料中的应用受到广泛关注.除研究纳米材料对3D打印聚合物材料性能的影响外,研究者们还从纳米材料改性和新型纳米材料的研发等方面不断进行尝试,在提高3D打印聚合物纳米复合材料强度的同时赋予其更多的功能性,并取得了丰硕的成果.此外,借助光固化3D打印和聚合物熔融沉积成型两项基本原理相近、成型机理不同的3D打印技术,研究者们从打印纳米复合材料的结构、性能及功能出发,分别研究不同打印技术实现材料"结构-性能-功能"的可能性和可行性,为3D打印聚合物纳米复合材料的拓展应用提供了可靠依据.本文在简述3D打印技术的基础上,重点阐述常用于热固性和热塑性聚合物3D打印技术的基本原理和特点;着重分析两项不同3D打印技术在聚合物纳米复合材料领域的应用情况,总结3D打印聚合物纳米复合材料的性能特征和应用范围,以期为3D打印纳米复合材料的广泛应用奠定基础.     

3D打印技术在医学领域中的应用研究进展

3D打印技术是一种快速成型技术,通过重建的三维数字模型,将其分割成层状后逐层堆积成实体模型。近年来随着影像学、数字化医学和新材料技术的快速发展,3D打印技术在医学领域的应用范围越来越广泛,越来越受到人们的重视。总结了3D打印技术在医学领域的应用进展,分别就3D打印医学模型、3D打印医疗器材、3D打印用于组织功能产品、3D打印活体组织和器官(如:人造肝脏组织、人造肾脏组织、人造血管、人造耳朵和人造皮肤等)以及其他方面的应用等进行了评述,并介绍了3D打印技术在现代医学应用上的发展。最后根据3D打印技术的特点,提出应用展望,并分析未来的发展趋势。     

基于3D打印技术的创意文化产品创新设计

随着科学技术的的不断提升,3D打印技术已经逐渐应用于社会生活的各个领域。本文将针对3D打印技术与创意文化产品结合的现状,来研究基于3D打印技术下的创意文化产品设计的问题及特点,以《盛京皇城》设计团队的3D打印创意文化产品为例,阐述依托3D打印技术的创意文化产品的创新设计,具有现实的社会推广意义和应用价值。     

3D打印在教学中的应用研究

3D打印是一种新型的快速成型技术,它以计算机三维设计模型为蓝本,用软件将其离散分解成若干层平面切片,然后由3D打印机将粉末状、液状或丝状金属、陶瓷、塑料、细胞组织等材料逐层堆积黏结,最终叠加成型,制造出实体产品.目前,该技术已在各个领域都得到了广泛的应用.对3D打印的技术原理、特点、发展,3D打印在教学中的应用及作用做了深层次的探讨.最后,针对3D打印在教学中的应用,提出了需进一步思考和解决的相关问题.     

生物医用材料的3D打印技术与发展

近年来,由于3D打印技术的迅猛发展,有关3D打印技术的应用受到科学界广泛关注,特别是生物医学领域。3D打印材料的瓶颈制约着3D打印技术的发展,特别是用于生物医学领域的打印材料,只有非常局限的几种,但是研究可打印生物医用材料意义重大,经济效益显著。简述了3D打印技术在生物医学工程上的应用。重点综述了用于3D打印的生物医用材料,主要涉及金属、陶瓷、高聚物、复合材料以及生物墨水等,并且阐述了3D打印材料的发展前景。     

基于“互联网+3D打印技术”的产品创新系统研究

目的 构建基于“互联网+3D打印技术”的产品创新系统。方法 在智慧社会和创新3.0的愿景下,在“互联网+”和3D打印技术的支持下,基于互联网+众人创意,构建产品“云创意”模式;基于互联网+众人设计,构建产品“云设计”模式;基于互联网+3D打印技术,构建3D打印“云制造”模式;基于互联网+销售服务平台,构建3D打印“云销售”模式。结果 由“产品云创意”、“产品云设计”、“3D打印云制造”和“3D打印云销售”共同组成的基于“互联网+3D打印技术”的产品创新系统,能在极短时间内完成创新产品的3D打印成形和市场推广。结论 该系统为产品更新换代和抢占市场先机提供最有利的条件,是当今3D打印产业链中应用环节的一个重要革新,也是一个具有良好前景的大学生创新创业项目的切入点。     

金属/陶瓷粉末3D打印技术及其应用

3D打印技术以数字化、网络化、个性化、定制化特点被认为将推动第3次革命技术,金属/陶瓷粉末构件的3D打印技术是目前先进制造技术的重要发展方向。主要介绍了3D打印成形金属/陶瓷粉末技术及其在航空航天等领域的应用现状和展望;详述了3D打印用金属粉末制备方法及不同工艺下粉末的特点及适用范围,进而综述了3D打印用金属粉末设备的工作原理。最后,对该方向的研究进展进行总结,并对其发展前景和主要发展方向进行展望。     

3D打印技术在展示设计模型定制化中的应用研究

目的 对3D打印技术在展示设计模型定制化中的应用进行探讨与研究,总结具体实施方法,达到普及3D打印技术并将其服务于展示设计模型定制化的目的。方法 本文采用调查法、观察法、实验法。调研3D打印技术及相关服务行业,了解模型制作在展示设计专业起到的关键性作用,以及传统展示设计模型制作的局限和不足。以3D打印技术为基础,观察、分析该技术在展示设计模型定制化中的优势特征;通过在展示设计的作品中运用三维数字建模结合3D打印技术的方法,定制了用传统模型制作方式几乎无法实现的,有大量弧度曲度的复杂造型的模型,总结出定制化设计的程序方法。结论 3D打印技术拓展了模型定制化的视觉效果和精细程度,让展示设计模型摆脱了传统制作手段繁琐的束缚,体现出制作工序简单、使用方便快捷、造型精准、成本可控等优势特征,因此3D打印技术将成为展示设计模型定制化未来发展的主要形式,研究其应用具有重要的理论与实践意义。     

3D打印主要成形工艺及其应用进展

3D打印是以计算机图形数据为基础,通过逐层堆积的方式构建实体,具有高柔性制造以及对复杂零件自由快速成形的特点.从文献研究入手,重点介绍了光固化成形、熔融沉积制造、选区激光烧结、选区激光熔化、三维印刷成形、分层实体制造等典型3D打印工艺的成形原理以及研究进展,在此基础上着重概述了3D打印在生物医学、航空航天、建筑工程领域的应用.简要分析了当前3D打印技术发展中存在的一些问题并提出了一系列解决方案.3D打印技术的出现,给传统制造技术带来了革命性改变,其应用范围广泛,未来一定会融入到人们生活的方方面面.     

4D打印技术:工艺、材料及应用

自1980年以来,3D打印就掀起了一片研究热潮,其凭借高使用效率、出色的表面分辨率和一步生产方面的高效率优势,被广泛应用于生物医学、电子学、自愈技术、工程应用以及仿生学领域.但3D打印技术存在难以打印复杂的结构及抑制应变控制的尺寸变化和各向异性行为的技术难题.为了克服其打印尺寸复杂性和不灵活性,人们引入了4D打印的概念.4D打印是基于智能材料、3D打印机和设计的跨学科研究,与3D打印产出的静态结构相比,4D打印产出的是一个动态结构.4D打印允许3D打印的结构响应外部刺激(例如温度、光线、水等),并随时间改变其形状或功能,从而使打印的产品不再局限于固定的形态,而是呈现多样化.自2013年首次概念化以来,4D打印就引起了研究者极大的兴趣.第四维度赋予了设计生命力,它使用刺激来驱动智能材料形状记忆效应的转变.智能材料是对环境敏感的材料,包括聚合物、合金、水凝胶、陶瓷和复合材料等,它们在热预应变、水吸收、电磁辐射活化、磁场、电流和电压、溶剂和pH值等外部环境刺激下,随时间发生自我变形、自我组装、自我分解、自我修复并更改属性或功能,呈现出变化多样的形态特征.4D打印通过模仿自然过程(花朵盛开、植物的变化和向日葵运动等)、探究材料的近似特征,在药物输送、可穿戴电子设备、时装、自动折纸结构、传感器和其他工程应用中被广泛尝试,并取得了惊人的成果.本文聚焦于4D打印中使用的材料系统和4D打印的具体应用,简要概述了4D打印的历史、定义、原理和基本要素之后,详细介绍了4D打印材料的系统分类,阐述了4D打印技术在生物仿生、生物医疗、折纸结构等相关应用领域的发展与挑战.最后,介绍了4D打印的趋势以及新领域的发展前景,为进一步的研究提供参考.     

中航工业北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心

正中航工业北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心成立于2013年,旨在推动3D打印技术在航空、航天、生物医学等领域的快速应用,是先进航空材料3D打印技术研究的专业化机构。中心由高温合金、铝合金、钛合金、功能材料、生物医学制品、焊接、热处理、表面、物理冶金、无损检测、失效分析、力学性能测试等专业组成,涉及高温合金、钛合金、铝合金、高强钢、不锈钢、金属间化合物、陶瓷及陶瓷基复合材料等应用技术领域。中心由3D打印粉末研究部、工艺研究部、设备设计与集成研究部、无损检测研究部、力学性能研究     

金属3D打印技术及其专用粉末特征与应用

3D打印技术提供了一种先进的制造方法,实现了从3D计算机模型出发直接制造复杂形状的工件。其中,金属3D打印技术在生物医疗、航空航天、自动化、汽车零部件、军工等领域的有效应用得到了印证。介绍了金属3D打印技术的基本情况和金属3D打印专用金属粉末特征,简述了金属粉末的分类及应用,并对金属3D打印技术存在的问题和面临的挑战与机遇进行了分析。     

3D打印技术在后勤装备中的应用研究

为在后勤装备保障中引入3D打印技术,本文阐述了3D打印技术的基本原理和核心理念,剖析了3D打印技术的主流分层加工工艺,通过与传统加工模式的对比,揭示了3D打印技术的突出优点,同时对3D打印技术的发展趋势进行了总结。通过以上分析并结合后勤装备的研制、生产和维修保障的特点,深入论证了3D打印技术在上述领域的应用潜力和价值。     

中航工业北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心EI北大核心CSCD

中航工业北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心成立于2013年,旨在推动3D打印技术在航空、航天、生物医学等领域的快速应用,是先进航空材料3D打印技术研究的专业化机构。中心由高温合金、铝合金、钛合金、功能材料、生物医学制品、焊接、热处理、表面、物理冶金、无损检测、失效分析、力学性能测试等专业组成,涉及高温合金、钛合金、销合金、高强钢、小锈钢、金属间化合物、陶瓷及陶瓷基复合材料等应用技术领域。     

让3D打印不再“无米可炊”

<正>作为工业4.0时代最具发展前景的制造技术之一,3D打印技术已经进入医疗、建筑、航天、教育、机械工业等产业领域,而它将来对于生产方式的变革,很有可能进一步颠覆今天的商业模式。3D打印材料是3D打印技术发展不可或缺的物质基础,也是当前制约3D打印产业化的关键因素。近年来,随着3D打印需求的增加,3D打印材料种类得到了迅速拓展,主要包括高分子材料、金属材料、无机非金属材料等3大类。但与传统材料相比,3D打印材料种类依然偏少,致使3D打印出现"无米     

3D打印技术在火工品和炸药中的应用研究

围绕3D打印技术在火工品装药和炸药装药两个领域的国内外研究情况进行述评,内容涉及3D打印技术在火工品和炸药中的研究进展、3D打印技术在炸药装药领域中的应用分析等方面。结果表明,3D打印技术具有便于实现复杂结构装药、无需传统模具、小批量试制成本低、载质量小、本质安全性高等特点。所以,3D打印技术在火工品装药和炸药装药领域具有一定的应用价值,也是这两个领域今后重点发展的方向之一。     

3D打印技术在骨科医疗植入物方面的应用及其对民用飞机结构件适航认证的启示

3D打印技术是一种先进的制造技术,在医疗、航空航天、汽车、模具、文化创意、教育等领域有广阔的应用前景。目前3D打印个性化骨科医疗植入物已有多起成功的应用案例,在如何通过主管部门审核方面积累了丰富的经验。民用飞机结构件与骨科医疗植入物在重要程度、审批方式、认证流程等方面有很多类似的地方,因此在进行民机3D打印结构件适航认证时可以借鉴骨科医疗植入物审批时的诸多宝贵经验。总结了3D打印骨科医疗植入物的应用现状、审批方式及面临的问题,分析了其借鉴价值,旨在为民用飞机3D打印结构件的适航认证提供参考。     

3D打印陶瓷材料研究进展

作为新一代成型技术,3D打印技术具有操作简单、成型速度快、精度高等优点,而采用3D打印技术制备出的多功能化陶瓷零件,在建筑、工业、医学、航天航空等领域将会得到广泛的应用,其发展前景十分广阔。主要介绍了3D打印陶瓷方面的成型技术和材料,回顾了3D打印陶瓷的发展及国内外产业状况,并对可应用于3D陶瓷的打印技术和打印材料进行了展望。