北京市生物3D打印产业化路径探究

当前，3D打印技术（又称增材制造技术）在国内外掀起了一波新的发展热潮。这个新技术通过摒弃传统的生产线而降低了成本，大幅减少了材料浪费。而且，它还可以制造出传统生产技术无法制造出的零件与产品。在与新的医学信息获取技术相结合后，在良好设计概念和设计过程的协助下，采用生物材料及细胞，利用生物3D打印（亦称为“生物制造”）技术还可以快速有效又较廉价地生产出与医疗密切结合的新型产品。     

3D打印金属零件后处理研究现状

3D打印技术具有不需模具和制造成本对设计的复杂性不敏感的特点,适合制造结构-功能一体化、仿生学设计、轻量化点阵结构、薄壁等复杂结构产品。但因其内部和表面存在一些不可避免的缺陷,需结合适当的后处理来改善金属零件的显微组织和缺陷。分别从显微组织、内部缺陷和表面缺陷3个方面归纳了国内外学者对3D打印零件进行不同后处理的研究进展,分析了未来3D打印后处理研究的主流方向,为3D打印技术生产更合格的零件提供参考。     

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.     

漫谈3D打印——机遇与挑战

2014年9月21日,"2014新材料国际发展趋势高层论坛——3D打印材料技术前沿论坛"在与会代表的密切关注下,在西安高新技术开发区都市之门二层学术报告厅隆重召开,现场异常火爆,会场内外座无虚席。笔者全程听取了10位报告人关于3D打印材料,3D打印技术的主要特征、进展以及在工业和生物医学领域应用前景等方面的报告。正如中国工程院卢秉恒院士的报告所说,3D打印技术正在改变世界。3D打印是一种颠覆性的制造技术,参照的是打印机技术原理,分层加工。传统制造技术是"减材制造技术",3D打印则是"增材制造技术",它具有制造成本低、生产周期短、能最大限度满足个性化需求等优势。利用3D打印技术为飞机、宇宙飞船和聚变项目制造的零部件要比常规部件更轻、更坚固、更廉价。因为增材制造技术几乎是"零浪费",并且相比焊接和熔合的方法,产品更坚固、更轻。因此,3D打印技术被誉为"第三次工业革命最具标志性的生产工具"。     

3D打印在生物医疗方面的应用现状

<正>3D打印,又称增材制造(AM),是根据所设计的3D模型,通过3D打印设备逐层增加材料来制造三维产品的技术。与传统制造技术相比,由于3D打印不必事先制造模具,不必在制造过程中去除大量的材料,也不必通过复杂的锻造工艺就可以得到最终产品,因此,在生产上可以实现结构优化、节约材料和节省能源。3D打印技术的这些优势,使其适合于新产品开发、快速单件及小批量零件制     

3D打印的文创产品设计定制化服务研究

目的 借助3D打印技术优势,建立众创式设计、分布式生产、定制化消费的新型网络化服务平台。方法 分析3D打印设备技术的特点与文创产品的个性化需要,构建以文创产品为例的3D打印定制化服务设计系统。结果 通过服务设计以及服务流程中涉及到的软硬件产品设计,实现3D打印技术在社会服务方面的广泛应用,为3D打印制造企业的创新提供思路,注入活力。结论 用小体量、生活化的定制化服务设计3D打印文创产品,不断挖掘、开发中国优秀传统文化资源,用创新设计手段,继而保护、传承优秀传统文化,并推动产业发展,促进经济增长。     

基于3D打印技术的制造企业分布式生产网络优化

针对3D打印对传统制造的影响以及如何驱动分布式制造问题,构建了基于3D打印技术的制造企业分布式生产网络优化模型。该模型中考虑了3D打印产品的生产与运输、路途损耗、废弃物、延期供货和3D打印工厂的运营等成本,以满足成本最小化优化为目标,并设计基于多约束的粒子群优化算法求解该模型。数值计算与仿真结果表明,总成本随着生产率的提高逐渐减低,并随着运输时间的增加先呈现指数型增长后呈现直线型增加,而单位商品的生产和运输成本比月生产能力对总成本的影响更大、月生产能力比生产率对总成本的影响更大。由此验证了所建模型的有效性。     

3D打印技术对工业产品形态的影响分析

目的 给处于发展瓶颈中的工业产品企业和传统工艺作坊,提供产品形态创新发展的思路。方法 以部分行业领域的3D打印创新作品为例,通过对案例中的3D打印技术创新进行介绍与其社会价值进行分析,得出3D打印工业产品形态的主体框架一体化趋势、产品形态轻量化趋势和产品造型多样化趋势。 结论 未来的定制化3D打印工业产品,将会呈现出更多个性化的形态,对于处于发展瓶颈的工业产品企业与传统手工艺作坊来说,需要用互联网思维认识和思考3D打印技术对产品形态的影响,结合民生需求,通过3D打印技术创新,赋予产品更多的形态可能,从而焕发新生。     

人体植入医用材料的3D打印技术研究进展

3D打印技术是一种与传统制备方式完全不同的新兴技术,是基于三维数学模型,通过逐层增加材料来实现成型的技术。3D打印技术在个性化设计以及复杂结构产品制备方面具有独特的优势,在人体植入物的结构设计和制造领域具有巨大潜力和研究价值,吸引了国内外工业界、医学界和社会媒体的广泛关注。目前制约该技术发展的主要因素是可打印材料种类有限。综述了几种人体植入医用材料及其3D打印成型技术,如骨支架、心脏血管支架以及药物定向运输材料的3D打印制备技术,并分析了以上技术各自的特点。最后结合各种3D打印成型技术的特点以及几个应用案例,对3D打印在人体植入物医学领域的发展进行了展望。     

校园文创产品的3D打印新表现研究

近年来,3D打印技术逐渐成型,使得一些理想中产品的快速成型成为可能。为改变当下校园文创产品形式单一且设计感、创新感较弱的现状,特将3D打印与校园文创产品相结合,提高产品实用性、纪念性;并在可大量生产的基础上最大化地实现产品的高端定制。文章针对:1.3D打印技术和文创产品的发展现状的分析;2.对3D打印技术的具体操作进行研究;3.拓宽3D打印在文创产品上的市场需求。     

快速成型技术在家具设计中的应用研究

目的探索快速成型技术与传统木工工艺的邂逅,在家具产品设计中的应用。方法运用分析、比较的研究方法,了解3D打印快速成型技术的优势,探讨传统工艺与3D打印技术相结合的表现效果。结论通过不断探索快速成型技术与传统工艺的结合,在3D打印这一现代技术的影响下,"新"、"旧"技术的结合将成为家具设计创新的突破口,并基于模块化的设计理念,推导出家具产品创新设计的思路与方法。     

3D打印腰部健康护具设计研究

目的 通过对3D打印材料与技术的概述、腰部健康护具市场需求的分析,探索3D打印技术与传统医疗护具设计结合的可能性,思考个性与适应性、艺术与功能性、单价与制造速度的平衡与协调。方法 以腰部健康护具为研究切入点,借助SLS、SLA打印技术,重点关注可成型工艺(同一材料的3D打印设计改良),对增加造型可塑性以及更为概念性的设计方略层面进行研究。结果 基于使用、技术、个性三方面的需求,设计了具备磁疗功效和定制特点的3D打印腰部健康护具。经实验测试,佩戴性良好,各项指标达到了设计预期。结论 未来的3D打印发展方向,材料研究仍将是重点,除了材料的多元化、智慧化,技术的互动、增效也会进一步刷新人类社会的制造观念;有效利用3D打印技术的便捷性特点和可定制特点,势必成为未来“可定制化”无障碍产品设计重要的研发和探索方向。     

3D打印和生成技术结合下短线智能化产品设计模式探索

目的 人工智能深度神经网络的生成技术在三维形态和产品设计中尚没有被成熟应用.3D打印可以快速实现产品设计,有助于智能设计的形态和效果评估.希望通过探索人工智能技术在产品设计中的应用,结合3D打印技术的快速输出,形成短线智能设计新模式.方法 先构建生成数据库,利用三维形状数据训练生成模型,将短时间内形成的大量的立体产品形态交给设计师进一步优化,最终经过格式转换,优化网格并渲染,再由3D打印输出.结论 利用人工智能生成技术推动人机融合创意,提高设计方案的丰富程度,并且启发设计师更多的形态创意.3D打印输出的便捷性有助于提升设计效率,实现短线智能产品设计.     

3D打印对首饰个性化定制过程的重塑研究

目的研究3D打印技术对传统的首饰个性化定制产业各个具体环节、过程的重塑,以此指导个性化定制首饰设计开发。方法通过对3D打印技术在首饰行业的应用介绍,并与传统的首饰个性化定制过程全面对比,讨论3D打印技术对首饰个性化定制产业在用户需求、设计环节、制作过程、销售环节、售后服务等各个环节的重塑。分析在3D打印技术下,个性化定制首饰开发的各环节的变化特点,尤其是对设计和制作环节的影响,来指导个性化定制首饰的设计开发。结论通过与传统首饰个性化定制全过程的对比阐述,理清了在新技术条件下,个性化首饰定制开发的特点和转变,助力产品开发和行业发展。     

突破束缚——有关包装设计中结构创新的思考

很长一个时期，产品包装设计中的核心焦点都是如何做好单一平面的设计，将单个包装物分解成由多个平面体组合成的有体积的容器，在照顾整体的前提下对各平面体展开设计。随着现代印刷、制造、     

产品设计中的原型与注意力关联性研究

目的 从用户认知体验视角出发,探究原型理论与注意力理论对设计的影响,强化产品的识别性和自明性,提高用户体验的情感价值,为产品创新研究提供新的设计方法。方法 通过分析原型理论与注意力理论在用户认知过程中的作用,明确了原型在认知过程中具有启发作用,更易于提高产品设计的注意力。通过将注意力曲线模型中“刺激度”与“注意力”的适度特征转化成设计策略,构建了原型与注意力关联关系模型。结论 设计者与用户之间以产品为媒介,存在产品设计信息的“编码-解码”认知特点,产品设计过程中,运用原型理论与注意力理论相融合的创新设计方法,能更高效地利用注意力资源,满足用户个性化需求,提升产品的情感体验,有助于企业形成差异化的产品风格特征,提升企业产品竞争力。     

Development Trends in Additive Manufacturing and 3D Printing

Additive manufacturing and 3D printing tech-nology have been developing rapidly in the last 30 years, and indicate great potential for future development. The promising future of this technology makes its impact on traditional industry unpredictable. 3D printing will propel the revolution of fabrication modes forward, and bring in a new era for customized fabrication by realizing the five "any"s: use of almost any material to fabricate any part, in any quantity and any location, for any industrial field. Innovations in material, design, and fabrication processes will be inspired by the merging of 3D-printing technology and processes with traditional manufacturing processes. Finally, 3D printing will become as valuable for manufacturing industries as equivalent and subtractive manufacturing processes.     

3D打印的个性化创意设计及民主制造应用研究

目的 研究3D打印的个性化创意设计及民主制造,并预测未来的发展趋势。 方法 阐释民主制造的定义,3D打印和个性化创意设计是民主制造的重要手段。使用信息设计方法揭示个人喜好与个性化创意设计的关联模式,使千差万别的个体实现创意设计,形成广大民众的民主制造。 结论 3D打印的个性化创意设计和民主制造进一步提高全球的工作效率,民主制造将得到普及,大规模的集成制造越来越被数以万计的家庭和个体制造所取代,零散的以节点的形式分布在云平台上,实现云制造。