3D打印技术在电子信息产业中的应用研究
张春梅
（天津市河东区职工大学,天津，300162）
摘 要： 3D打印技术是一门综合性技术，它融合了CAD技术、数字化技术、信息技术、控制技术、材料技术等多门技术。这些技术相互发展，极大的缩短了工艺制造的流程，促进了相关产业的二次发展，同时使得3D打印技术应用在多个领域并有效提高了生产效率，增强了电子信息技术的快速发展。
关键字： 3D打印技术；优势和不足；电子信息；应用领域
1 3D打印技术原理
1.1 3D打印技术的概念
3D打印技术通过融合数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学技术等多学科技术，实现其综合性打印功能。它是以计算机三维设计模型为基础，借助热熔喷嘴与激光束的方式，通过软件分层离散与数控成型系统将粉末状金属、塑料等可粘合性材料进行逐层堆积黏结，之后再利用连续的物理层不断叠加的方式生成三维立体的一类技术。
本试验的试件为圆柱体试件，尺寸为Φ100 mm×200 mm。根据《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》[13](GB/T 50082—2009)(以下简称《标准》)，将混凝土试件置于标准养护箱中养护28 d后再进行试验。
1.2 3D打印技术的工作原理
3D打印技术是硬件与软件的结合，硬件是机器和材料，软件是控制程序，其中常用的软件是Creo，它可以根据物品实际设定尺寸，通过拉伸变换，镜像，列阵，旋转等方式实现三维的创造还可以镂空，它的制作需要十足的耐心和精准的测量，每个螺丝每个挡板每个角度都至关重要，模型建完后就不必再重新制作，下次可直接调出程序使用，因数据经过精算所以产品精确度很高，同时因是同一程序所以产品相似度极高，建完模型后要将制作好的模型另存为保存副本，使用时选择自定义输出，在控制台上将弦高和角度都改成最小值，即都输入0，就会自动生成最小值，然后开始切片处理，切片就是把我们制作好的模型通过磁卡导入到kisslicer64中，这个软件会帮助我们切好片，就像建筑设计师在实际开工前要测量楼高，砖高，来计算所需要的砖是多少一样。经过一段时间的等待后就可以看到3D打印的成品物体或零件了。
1.3 3D打印流程
3D打印过程就是材料逐层堆积过程，其技术属于增材制造技术，应用计算机三维设计模型，通过CAD软件程序控制，利用激光、电子等将原材料一层一层固化，固化好一层，工作台下降一个层的厚度，一层一层堆积直至形成三维实体。打印步骤：CAD实体模型；Z向分层；CAD模型分；层数据文件离散过程，计算机处理。图1为3D打印流程。
图1 3D打印流程
2 3D打印技术的优势和不足
2.1 3D打印技术的优势
第一，3D打印技术可以简化制造过程，提高工艺效率。3D打印技术是快速成型的技术，它能跨越传统的制造、焊接、粗加工等工艺，如此便能在实现节能、环保的同时提高工艺效率。第二，3D打印技术融合了多种科学技术。3D打印技术是综合了电子信息技术、材料科学、化学、数字建模技术等方面的基础知识并与相关技术内容融合的一类技术，因此，3D打印技术更具完善性。3D打印不需要模具，可以直接进行样品原型制造，大大缩短了从图纸到实物的时间。任何形状复杂的零件，都可以被分解为一系列二维制造的叠加。第三，3D打印技术有着明显的产业效应。3D打印技术自开发以来便在各行各业有着广泛的应用，无论是在电子信息、航空航天还是在汽车行业、制造业、医疗业等领域中均有着重要价值。第四，3D打印技术相对于传统的生产技术，更节能环保，无污染。
2.2 D打印技术的不足
第一，高成本。3D打印机的高昂成本导致其在最初发展时使用范围受限，现在就算一款低端3D生物打印机也要10000至20000美元，价钱还是有些高。第二，打印方式。3D产品是将材料层层叠加逐层打印出来的。材料在层与层交汇连接处还是不够牢固，这是物体结构中的内在弱点。第三，新材料和加工技术需要结合。机器对于材料要求很高，且单一，这在另一个侧面加大了成本，所以各种材料和技术的结合是降低成本，拓宽推广范围的技术革新。
3 3D打印技术对电子信息产业的影响
3D打印适于小批量、形状相同、结构复杂的产品生产，而模具就具备这样的产品特性，通过实物和虚拟制造有机结合，可以提高模具设计水平，缩短生产周期，提高精准度，减少瑕疵品数量，其特殊材料也可延长模具使用寿命。
4 3D打印技术应用领域
4.1 3D打印在模具行业中的应用
《经济学人》杂志认为3D打印技术将成为引发第三次工业革命的关键因素，其可能会改写制造业的生产方式，进而改变产业链的运作模式。数字化制造技术将大大降低人工成本个性化、快捷性也能更快适应市场需求变化，材料多样化选择，解决了传统机械单一材料的弊端，如沙子、人造橡胶、塑料、金属，甚至生物材料都可以成为3D打印的原材料。3D打印技术的快速发展，为电子信息领域提供了更准确、高效、高质量的生产平台。尤其是在电子信息领域，通过3D打印技术来提高电子元器件的生产效率。3D打印技术在产品成型过程中每一层的制作都是精密计算得到的，这较传统行业的制造更省力、更精准。3D打印技术体现了新的时代科技发展的驱动力和智能生产的优势。相信在不久的将来，电子信息技术能够通过3D打印技术和其他部件技术的发展获得更大的提升空间。
4.2 生物医学
在房价居高不下的现代社会，依然有很多无房族，蜗居族、租客，谁都期待有自己的房，无奈高额房价让人却步，现在3D技术不局限于制作小型物品。随着3D打印技术的不断发展，不仅可以打印大尺寸物品，还可以制造房子。在国内和国外都有了3D打印房屋的成品，这一成功使人们看到了3D打印技术的巨大优势，建好的房子不仅成本低，而且造型美观独特，工期短，耐火、防洪、抗灾、防震、环保，如果能大力推广改善人们的居住环境，提高居住安全性，必将为无房族带来福音，稳定民生。
4.3 建筑方面
3D打印技术在生物医学领域的应用也是非常可人的，它能解决很多人力无法解决的难题，如器官移植缺少活体问题、假肢舒适度问题、药物综合性疗效问题等。3D打印技术可以依据病患需要制作个性化产品，不仅生产周期短，而且成本低，可以减少很多因缺钱、缺器官移植的患者死亡率。此外产品的质量，稳定性，使用寿命都会得到改善。更喜人的是3D打印技术可以专人专项定制头骨、脊柱、假肢等植入体。3D打印技术对于药物研发有极大用处，包括精确控制药物量、减少副作用、实现活性物和非活性物的交替构建方式，达到药物的精确释放。
4.4 复制、修复文物珍品
我国金融利率市场遵循“先农村后城镇，先贷款后存款”的规律，在2015年正式放开城镇居民的存款利率，但对贷款利率仍然实行严格的管控。目前，农村信贷资金紧张，农村金融改革乏力，严重影响了乡村振兴战略的实施。要逐步放宽农村信贷利率浮动区间，满足农业建设对信贷资金的需求。同时要建立农村金融市场风险投资机制，完善农村金融财政补贴政策，加强农业担保基金管理，设立农村共管基金，从而增强农村金融市场的资金周转量[6]。
如名家雕塑、古代器皿、手工艺品、珍稀文物，有时需要在教育教学方面或博物馆进行展示，可以利用3D打印技术将真品复制打印用于展示，这样既可以防止真品受损、失窃又能达到展示效果。成龙主演的电影《十二生肖》中十二生肖的头像就是3D打印的复制品。在科研方面，3D打印技术能让科学家更直观的研究模型，如用3D打印技术打印缩小版的恐龙骨架，不仅节省空间，而且可对局部进行定点观测。3D打印技术还可以修复珍稀文物，将破损的文物扫描识别，用近似的材料模拟文物完整形态，以供进一步研究，这一使用对深度研究远古文化有重要的意义。
二是确立学生学习的目标。经过中学阶段的学习，大学生们都已经具备了一定的英语基础，所以，在大学课堂学习的过程中，微小的进步就很难察觉，这是难以激励他们的重要原因。要解决这一问题，教师必须让学生们了解到目前所学的知识及未来要达到的目标。在每一堂课中，如果都能帮助学生达到一定的目标，就会带给学生一定的成功感，从而激发起他们继续学习的信心和兴趣。
刚从厂里出来，贾鹏飞身上和头发上还沾着零星的木材灰屑，范峥峥为他拂去一些，看着以前英俊、而现在眼角也出现皱纹的贾鹏飞，眼圈红了一下。
4.5 定制食物样品
通过3D技术打印出来的食物样品形象逼真易于保存，经久耐用。在影视拍摄时有些食物是场景需要，并且重复使用，不适宜现场制做真实的食物既浪费食材又浪费时间，利用3D技术打印所需食品，每次拍摄都可以直接使用，方便、快捷、真实形象、节省材料。此外，在蛋糕店橱窗里陈列的巨型蛋糕，设计精美，栩栩如生，易于存放，经久耐用，它们大多也是3D打印技术的作品。
图2 3D打印示例图
5 总结
3D打印技术是一项跨时代的技术革新，有着宽广的应用范围和巨大的发展空间。随着3D打印技术的成熟和推广，3D打印将在各个领域发挥它的优势，实现微小打印精细化、大型打印便捷化、产品创新高效化。3D打印技术在电子信息产业和产品生产设计中的多项应用，真正意义上改变了设计周期和流程，降低了研发成本，促进工作时效性，改变了传统设计工艺的工作模式，为产品的样式和形态开拓了新空间，相信这一技术会为我们带来更多的便利和突破。
参考文献
[1]郭丽波,3D打印技术原理及优势分析[J].产业与科技论坛,2018,17,22.
[2]陈俊言.浅析3D打印技术的应用及发展趋势[J].技术应用 ,1672-7274（2018）02-0149-02.
[3]陈镭.3D打印技术在电子信息领域的应用[J].科技风,2019,03 .
[4]Warren Miller.3D打印如何彻底改变生产和设计[J].EDN电子技术设计,2018,07.
The Application of 3D Printing Technology in the Electronic Information Industry
Zhang Chunmei
(Tianjin Hedong worker’s University,Tianjin,300162)
Abstract: 3D printing technology is a comprehensive technology, which combines CAD technology, digital technology, information technology, control technology and material technology. The technology is mutually developed, greatly shortens the process of process manufacturing, promotes the secondary development of the related industries, and simultaneously enables the 3D printing technology to be applied in a plurality of fields and effectively improves the production efficiency, and the rapid development of the electronic information technology is enhanced.
Keywords: 3D printing technology; advantages and disadvantages; electronic information; application field
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