3d打印技术论文结论
在3D领域当中，3D打印机是一种实现快速成型技术的机器，小编整理了3d打印技术论文结论，有兴趣的亲可以来阅读一下!
3d打印技术论文结论篇一
3D打印机的运用与发展
[摘 要]随着科技的发展，在当前社会中，很多全新的资源及技术都得到了越来越广泛的应用。其中，3D打印技术是一项较为新兴的快速成型技术。3D打印技术也叫做增材制造技术，具有较高的先进性。因此，在社会各个领域中，3D打印机的运用和发展，都取得了十分良好的效果，极大的提高了各个领域中的工作效率，对社会经济的发展水平也有着重要的促进作用。
[关键词]3D打印机 运用 发展
中图分类号：TS85 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2016)05-0361-01
前言：在3D领域当中，3D打印机是一种实现快速成型技术的机器，基于数组模型文件，可将粉末状的塑料、金属等可黏合材料，利用逐层打印的方式，对物体模型进行构造。与传统打印机相比，3D打印机最大的不同之处就是打印材料的不同，3D打印机当中采用的，都是待制品的原材料。作为一种累计制造技术，3D打印可以在很多不同的领域当中进行应用，并且都能够取得较为良好的应用效果。
一、3D打印机的原理
3D打印机也叫做三维打印机。在实际应用中3D打印机能够根据实际需求，利用3D辅助设计软件打印制造出三维立体的实际物体。3D打印机可以使用塑料、金属、蜡、橡胶等多种不同的原料，并且利用这些原料直接打印出三维立体模型，同时也能够根据人们的要求，打印出各种不同形状的物体。与传统的去除材料加工技术不同的是，3D打印机能够连续的创建物理层，因而属于添加剂制造技术的范畴。而相比于其它的添加剂制造技术，3D打印机的运行速度更快、易用性更好、成本更低。在实际应用中，首先利用计算机建模软件对相应的三维模型进行构建[1]。在第一构建体中，根据具体要求和一定的规律，离散有序序列单位，在Z方向上离散到一定的厚度，从而将原有的三维CAD模型转变为若干层片。在每个层片中，将相应的处理参数输入，并且通过系统轮廓信息，生成相应的数控代码。将打印出的各个片层进行连接，从而形成了3D模型。
二、3D打印机的运用
在3D打印机当中，应用了激光技术、融容沉积技术、CAD技术、材料科学技术、光化学技术等多种先进技术，在建筑设计、医疗用品设计、工业设计、产品设计等方面都有着十分广泛的应用。利用3D打印机能够快速的得到立体实物模型，从而为CAD设计模型的修订和优化提供便利。目前，在医疗、航天、机械制造、建筑、工业等诸多领域当中，3D打印机都得到了良好的应用，甚至在一些工艺品制造、精密器械设计等方面，3D打印机也发挥出了十分良好的应用效果。
具体来说，3D打印机能够直接打印出金属铸件的模型、图案、插件。在医疗方面，利用患者自身的细胞，3D生物打印机能够利用一层层的生物构造块，对真正的活体组织进行制造，打印出软骨组织、骨骼、皮肤等。在曲面异型建筑当中，利用3D打印机，能够迅速的制作出很多精密构件的准确模型，从而极大的提高了建筑模型制作水平。只要提供充足的参数，3D打印机还能够制造出一栋完整的建筑物[2]。对于地理空间方面的GIS数据，可以利用3D打印机进行转换，从而形成城市沙盘或景观模型。此外，3D打印机能够有效的融合抽象概念与现实世界，将很多想象中的物体转变为真实存在的立体模型。利用三维数据、三维动画、电子游戏等方面的设计要求，能够将想象中的形象和物体打印出来，使之转变为真实存在的物体。
三、3D打印机的发展
在日常生活中，3D打印机具有十分良好的发展前景。其中，医疗领域是一个十分重要的领域。利用3D生物打印机，能够针对不同人体打印出各种器官，例如肌肉、皮肤等简单的活体组织器官。而在未来的发展中，更加复杂的身体器官，诸如心脏、肝脏、肾脏等，也很有可能通过3D打印机实现[3]。利用3D打印机还能够打印出各种精细的工件，例如，我们公司―广州市想现电子科技有限公司(3Dgreat)制造出一系列的FDM，DLP等各种工业级的3D打印机，人们只要把三维立体图形数据经过切片软件读取后连接到打印机中，就能够打印出任何自己想要的形状。在教育教学当中，3D打印机也正在发挥着越来越大的作用。教师在教学当中，利用3D打印技术的演示教学，能够极大的提升和开发学生的创造力。同时，在历史、科学等课程教学当中，可以利用3D打印机制作一些文物、化石等模型向学生进行展示。在生物、医学等专业教学中，还可以利用3D打印机打印出分子、蛋白质等模型，可从而让学生更加直观的学习和掌握知识。
科技领域是3D打印机未来发展中的一个主要方向。例如，在2014年，国际制造技术展览会上曾经展出了一辆3D打印汽车，该车的整个车身、机器、零部件等都是利用3D打印机实现的，并且能够正常的驾驶和运行。利用一种新型的3D打印机，目前已经能够打印出飞机引擎等先进的设备，该技术对于飞机制造成本的降低，以及飞机运行燃油的节省都有着很大的意义[4]。利用3D打印机，还能够打印出飞机上很多精密的零件。而在打印过程中，可以采用很多性能材质良好的轻金属，因而使打印出的零件能够直接应用在飞机制造当中。在动漫艺术领域，3D打印机的发展前景也十分广阔，例如，在迪斯尼大型动画电影《超能陆战队》当中，就大量的应用了3D扫描、3D打印等技术。而在《通灵男孩诺曼》当中，对于角色任务的面部表情，也是通过3D打印技术实现的。
结论：3D打印技术作为当前社会中一种新兴的技术，具有很多方面的优势和特点。在很多不同的领域当中，3D打印机都能够进行良好的应用，并且在众多实践当中都取得了较为理想的效果。通过3D打印机，能够实现很多传统工艺无法实现的技术。因此，在未来的发展中，3D打印机在生活、艺术、医疗、科技等领域当中，都具有十分广阔的发展前景。
参考文献
[1] 郭振华，王清君，郭应焕.3D打印技术与社会制造[J].宝鸡文理学院学报(自然科学版)，2013，04：64-70.
[2] 彭波，郑海忠，李淑贤，梁龙，韩宇，詹福南.浅析3D打印机常见问题[J]. 黑龙江科技信息，2015，16：153-154.
[3] 朱艳华，王少伟，肖薇.3D 打印机领域中国专利申请状况分析[J].中国发明与专利，2013，06：17-20.
[4] 刘翠，胡小强，蒋逸皇.3D打印技术及其在职业教育领域中的应用[J]. 电子制作，2014，06：90-91.
3d打印技术论文结论篇二
3D打印在建筑结构中的应用
【摘要】本文介绍了3D打印建筑结构的一般过程，采用马尔可夫方法对图像去噪、分割和轮廓提取，利用马尔可夫随机场进行3D结构的重建，并通过遗传算法完善建筑结构，同时分析了以上过程的优点和不足。
【关键词】3D打印;马尔可夫随机场;建筑结构
0 引言
3D打印，是快速成型技术的一种，它是一种以三维设计软件数据为基础，运用液体、粉末等可粘合材料，通过逐层累加的方式来构造物体的技术[1]。以具有周期短、成本低、操作简单、精准度高为特点的3D打印技术的发展与逐渐成熟，是第三次工业革命的重要标志之一[2]。
本文结合3D打印技术的主要特点，介绍在建筑结构中应用3D打印技术的方法，同时提出以照片建模方式来简化3D建模过程，以改善传统手动建模时间长、难度大的不足，并通过机器学习及遗传算法给出合理的建筑结构，尽可能的减少不合理的结构设计。
1 图像处理
3D打印所需的数据通常是通过CAD等三维软件制作生成，往往制作周期长、难度大，本文提出通过照片的方式建模。
1.1图像去噪
与日常3D打印物体相比，建筑结构的打印实体通常比较大，且图像质量无法保证，因此需对图像进行去噪处理。本文采用马尔可夫去噪方法[3]：
1.将图片转换为灰度，便于简化计算;
2.假设本图片是理想图片没有噪点，而且有噪点的图片噪点数量比较少，那么理想图片和噪点图片对应像素间必然相关;
3.我们同样可以假设在一个小范围内，每个像素同其周围的像素间也必然存在联系;
4.可以将他们之间的联系用能量表示：
公式1-1
这里可以改变相邻像素的位置，以期达到更好的效果
公式1-2
式中的m、n分别表示距离像素xi的距离。
1.2 图像分割和轮廓提取
图像分割可以看作是将有相似密度的像素群进行分类的过程，同样可以采用马尔可夫方法[4]：
1.将图像划分为n个区域，使得同一区域的像素同其他区域像素相对独立;
2.计算每个像素在这些区域的能量;
3.计算每个像素对应区域：
公式1-3
其中如果考虑相邻像素的影响，可以将加入公式中
公式1-4
公式中是对应相邻像素能量的变化阀值。
4.降温并设置对应阀值。
2 结构建模
对于以上得到的轮廓信息，还不足以直接生成3D模型，因为该信息是在二维平面的，缺少深度信息。对于深度信息的恢复，常见的方法有从明暗恢复形状，从纹理恢复形状，从阴影恢复形状，利用多光源信息等。由于对于建筑结构，很多信息是已知的，所以可以直接从已知的知识中重建形状。
2.1 3D重建
对于简单的结构，比如立方体、圆柱体，可以根据立体几何知识加以重建;对于复杂的结构，可以采用马尔可夫随机场确定相应结构[5]。
1.参数化每个超像素点的位置和方向信息;
2.发掘图像特征和深度信息;
3.发掘连接结构、共面结构和共线结构;
4.采用机器学习技术，利用以上知识恢复重建3D结构。
实际操作中，对于不准确的恢复可采用贝塞尔曲线加以修复：
公式2-1
2.2 建筑构造
对于建筑构造，可以采用遗传算法，给出合理的建筑结构，尽可能的减少不合理的结构设计。以平屋面建筑构造为例[6]：
1.初始化种群：立墙、女儿墙、变形缝、雨水口、烟囱、屋面检修孔、屋面出入口、檐沟、挑檐等构造;
2.适应度计算：对构造个体在不同位置及大小进行适应度计算;
3.选择运算：选择不同个体进行遗传操作;
4.交叉运算：以某一概率相互交换某两个个体之间的部分染色体;
5.变异运算：对个体的某一个或某一些基因值按某一较小的概率进行改变;
6.重复以上过程，直到得到可接受的结果。
3 探 讨
图像处理部分，图像去噪本文采用了马尔可夫去噪方法，针对不同图像不同噪点强度，相邻像素的选择也不完全相同;图像分割和轮廓提取，也同样需要控制阀值和冷却温度来确保准确度;结构建模部分，机器学习实例的数量以及图像与训练实例的相似度，对3D重建的准确度影响很大;同时，遗传算法中个体适应度及变异运算也需要针对不同构造加以修正。
由于机器学习技术的兴起，也可以考虑将机器学习算法(比如卷积神经网络)应用于建模部分。比如训练二维图像和3D结构之间的关系，预测已知图像的3D结构。但这种方式目前训练样本往往很大，训练速度慢，机器要求高。但其准确性和智能性却是其他算法无法比拟的。
因此，在实际建模过程中，每个环节都需要人工干预，对错误和不足及时进行修正;同时，这种建模方式的精度自然要低于纯手动建模的方式，但效率要比纯手动建模高很多。
4 结 语
本文介绍了3d打印在建筑结构中的应用，给出了一般的建模过程，并针对每个步骤给出了解决方案，同时也分析了照片建模的不足。相信随着3D打印技术的进步，必将推动建筑相关行业的发展与成熟。
[1] Huaiyu Wu. 3D printing： 3D creation via intelligent digitization. Beijing： Publishing House of Electronics Industry， 2014 (in Chinese) 吴怀宇. 3D打印：三维智能数字化创造. 北京： 电子工业出版社， 2014
[2]The Third Industrial Revolution;The Digitisation of Manufacturing Will Transform the Way Goods are Made and Change the Politics of Jobs Too[J/OL].The Economist，2012.
[3]Z.Ghahramani.An introduction to Hidden Markov Models and Bayesian networks.International Journal of Pattern Recognition and Artificial Intelligence，15：：9-42，2001.