百科生活 投稿
关于【三d打印技术】:校长说丨武汉市武钢三中校长程爱林：尊重学生个性差异，有教无类教而有方，三d打印技术（什么是三d打印技术），今天小编给您分享一下，如果对您有所帮助别忘了关注本站哦。
- 内容导航：
- 1、三d打印技术（什么是三d打印技术）
- 2、校长说丨武汉市武钢三中校长程爱林：尊重学生个性差异，有教无类教而有方
1、三d打印技术（什么是三d打印技术）
撰稿 | 关耳（季华实验室）
还记得于2012年上映，成龙主演的电影《十二生肖》吗？其中一个片段以非常形象的手法展现了一种对三维兽首进行扫描并复制重现的未来技术概念——3D打印。而在现实世界，科技前进的步伐是不可阻挡的。
我国在去年成功完成首次太空3D打印，对空间站在轨扩建和长期运行具有重要意义。近期，某太空公司也宣称将利用这项技术来制造火箭的所有零部件并计划于2022年进行全3D打印火箭的发射。3D打印技术正展现出非凡的发展潜力与活力。
图1：3D打印技术
3D打印技术又称增材制造（Additive manufacturing），是一种以数字模型文件为基础，将可粘合材料逐层叠加以构建现实三维物体的技术。作为“决定未来经济的12大颠覆技术”之一和第三次工业革命的引擎，3D打印标志着从传统制造迈向智能制造的巨大产业变革，引发了新的技术革命浪潮。
与传统制造技术相比，3D打印技术具有“去模具、减废料和降库存”等特点，在生产上可以优化结构、节约材料和节省能源，极大提高制造效率，实现“设计引导制造”的创新理念。
图2：通用3D打印流程
图源：Zhang et al. ACM Trans. Multimedia Comput. Commun. Appl. 2015, 12, 2
发展历程
纵观3D打印技术的发展史，最早可追溯至1984年由美国科学家Charles Hull发明的立体光固化成型技术（Stereolithography appearance，SLA）。随后又逐步发展出选择性激光烧结（Selective laser sintering, SLS）、选择性激光熔化（Selective laser melting, SLM）、微喷射粘结成型（Three dimensional printing and gluing, 3DP）等技术。
进入21世纪以来，3D打印技术有了全新的突破，全球正式进入3D打印的高速发展阶段，并在大类技术的细分下逐步涌现出了各式各样的革新式小类工艺，以满足特定行业需求，与传统制造业形成有效互补。
3D打印方法分类
根据国际标准化组织辖下增材制造技术委员会发布的ISO/ASTM 52900: 2015标准，3D打印工艺方案主要分为七大类。
一、材料挤出型
Material extrusion
通过喷嘴或孔口等有选择地沉积材料。如熔融沉积成型（Fused deposition modelling, FDM），是一种最为直观也最常见的打印方式。在打印时，设备将丝状热熔性材料加热熔化，通过带有微细喷嘴的喷头将材料挤出并选择性地沉积在平台上，冷却后形成一层截面，这样逐层打印直至形成整个实体。打印材料主要为聚合物和塑料，包括聚乳酸PLA、热塑性聚氨酯弹性体TPU和丙烯腈丁二烯苯乙烯ABS等。
优点：设备和耗材的价格低廉、材料范围广、打印产品强度高。
缺点：打印精度较低、打印样件表面粗糙度大。
二、光聚合成型
Vat photopolymerization
使用特定波长的光对液态聚合物进行选择性光固化。这类技术使用的材料是光敏树脂，在光照下树脂发生从液态到固态的形态转变，从而实现打印过程。根据光源类型、照射方式和成型方式的不同，可分为立体光刻成型（Stereolithography appearance, SLA）和数字光处理（Digital light processing, DLP）等，其原理及打印过程均不同。其中，SLA使用激光逐点扫描液态树脂面，点-线-面顺序固化以完成一个层面的成型，再配合成型平台的移动层层叠加构成三维实体。DLP则采用整面曝光进行一个层面的成型，光源多为LED紫外光源，每层曝光图形由数字动态掩模芯片等空间光调制器生成。
优点：加工精度高、打印成品表面光滑、整面曝光成型效率高。
缺点：材料范围受限、材料性能较弱。
三、定向能量沉积型
Directed energy deposition
利用聚焦热能熔化材料的即熔即沉积工艺。主要包括激光同步送粉（LENS，LBMD，LSF）和电子束熔丝沉积（Electron beam direct manufacturing, EBDM）等，多用于构建或修复现有结构。其过程为，激光束等能量源在沉积区域产生熔池并高速移动，喷嘴将丝状或粉末状材料（如钛和钴铬合金）送入高温区被加热至熔点，熔化后逐层沉积。喷嘴或工作台安装在高度可移动的臂上，从而能够高度灵活地移动。
优点：无需支撑、加工灵活性高、可以实现构件的高效率制备和修复。
缺点：加工表面精度受限、成型样件需再加工（如配合铣床等）、难以修复结构复杂的零件。
四、材料喷射型
Material jetting
2D喷墨打印机的三维进化版。材料喷射可分为连续材料喷射（Continuous material jetting, CMJ）、纳米颗粒喷射（Nanoparticles jetting, NPJ）和按需滴落（Drop alt="三d打印技术，校长说丨武汉市武钢三中校长程爱林（3d打印技术简介）" src="https://p3.toutiaoimg.com/large/tos-cn-i-qvj2lq49k0/900ef5a1c9d84a26b7dbe6bb8134fd82" />
图3：深蓝火箭试验飞行
在航空和能源领域，近期，美国Arris Composites与空中客车公司合作在3D打印碳纤维复合材料市场发力批量制造，打造轻量型客舱支架；索尔维与OEM 9T Labs合作将3D打印碳纤维增强塑料部件引入量产，用于生产航空、自动化和石油天然气等行业所需的中小尺寸零部件。
回顾国内，3D打印产业在《中国制造2025》的引导下迎来高速发展契机，正助力国内商业火箭的快速发展。2021年2月，重庆壹零空间首次采用3D打印姿控动力系统产品飞行，2021年7月，由3D打印制造发动机的深蓝航天液体火箭低空垂直回收飞行试验成功。可见3D打印已催生火箭制造的新赛道，并逐渐成为火箭制造过程中的重要支撑技术。
在制造医疗假体方面的发展则不仅仅局限在骨科、假耳等，还包括眼部假体，2021年11月，德国Fraunhofer弗劳恩霍夫研究所在3D打印假眼临床应用方面的突破表明3D打印制造医疗假体的商业化趋势。
相信随着需求的不断挖掘、政策的持续引导和行业标准的逐步规范化，3D打印应用的广度和深度将进一步加速拓展。
图4：3D打印仿生眼球
3D打印技术从1980s诞生至今只有短短三十多年，却正在引领世界性的制造业革命。作为“互联网+智能制造”的代表，它几乎完美地满足了定制与大规模生产的要求，并在众多领域展现出无限的创造性。3D打印产业正进入成长期，预计到2026年全球3D打印产值有望达到372亿美元，全球竞争已拉开序幕。但如何实现精密化、智能化、通用化和便捷化是摆在3D打印技术面前的重要课题，期待在其不断完善与精进的路上能够为未来智能制造带来里程碑式的变化。
参 考 资 料：
1. Jake Port. How does 3D printing work? , cosmosmagazine, 7 December 2021
2. 《3D打印与工业制造》——机械工业出版社
3. 2021年3D打印行业深度研究报告——西部证券
监制 | 赵阳
编辑 | 赵唯
转载内容仅代表作者观点
不代表中科院物理所立场
来源：先进制造
编辑：Garrett
2、校长说丨武汉市武钢三中校长程爱林：尊重学生个性差异，有教无类教而有方
不折不扣将课程“靴子落地”
让“小大人”阳光成长
那么如何尊重学生个性，实现全面而有特长的发展？我们认为课程设置的多样化、教学模式的有效性、拔尖人才培养的创新性至关重要。
多年教学实践中，我们十分注重通过探索课程设置多样化，促进学生全面而有特长地发展。在新高考改革背景下，我们在完善传统的数学、物理、化学、生物、信息学等学科拓展选修课和武术、女子篮球、器乐、声乐、舞蹈等学科技能选修课的同时，合理调配师资、场地、设备、课时等，新开设了《交流·演讲·论辩》《解读与欣赏》《英语阅读与表达》《人文讲堂》等选修课，努力改革课程结构、拓宽课程内容，增大课程的选择性、多样性和发展性，为发展学生的个性特长、培养学生的创新精神和实践能力提供了课程保证。
理想虽好，重在落实。丰富的课程设置最终还要求探索教学模式的有效性，打牢学生全面而有特长的根基。我们主张高容量课堂，确保教学模式的充实；高质量备课，筑牢教学模式的根基；高效能训练，丰富教学模式的内涵；及时反馈，延展教学模式的广度。形成了“三高一及时”的“高效课堂”标准，全力打造“高效课堂”，提高课堂教学质量，不折不扣地将设置课程“靴子落地”。
多样化课程的落实，还需要学生组织活动将其延伸。我们始终认为“任何说教，都比不上让学生自己去经历来得更有效更深刻”。多年以来的学生德育活动实践，在武钢三中形成了沉浸式体验的 “十二大常规德育系列教育活动”，润物无声地帮助成长期的“小大人”们养成了“健康阳光、积极向上”的个性品质。在这“十二大活动”中，为期一周的科技艺术节，拥有30年的情怀。王元院士亲笔题名的“长江科技论坛”，汇聚学术大咖，了解前沿科技，让孩子们在没有进入大学前，就能和科学大师们面对面交流；冯天瑜先生揭牌的“星汉文化沙龙”，启迪思维智慧，彰显人文之光。“冠军杯”篮球赛，挥洒汗水，张扬青春；元旦联欢，多彩青春，温暖记忆。模联社，西装革履，唇枪舌剑；志愿者，服务社区，动手实践；模型社，高达战士，英武霸气；Cosplay，惟妙惟肖；心理健康周，如暖阳一般温暖；一人一故事社团、创客工作室、三D打印、趣味编程……丰富的社团和活动，有力地推进了学生全面健康的发展。
绝不能“两耳不闻窗外事”
“打开校门”带学生参与实践
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。学生绝不能“两耳不闻窗外事，一心只读圣贤书”，我们坚持带领学生开展社区服务、社会实践和研学活动。与共青团中央北戴河培训基地、中国科学院、武汉地区主要重点大学、武钢博物馆、武钢养老院、青山区倒口湖科技公园等建立了十几个学生社会实践活动基地和研学基地。这些社会实践活动极大地增进了学生与社会的联系，提升了学生的精神境界、道德意识和实践能力。
100年前，伟大革命先行者李大钊断言：“试看将来之环球，必是赤旗世界。”随着中国日新月异的发展，我们有理由相信“环球之未来，必在中国”。因此，通过国际教育与交流，拓展学生国际视野，培养学生世界眼光，十分必要。武钢三中与新加坡莱佛士书院（高中）、新加坡女子高中建立起了学生交换、教师交流等合作关系；与美国吉尔伯特中学签订了国际课程合作协议，成立了中美国际班。寒暑假成功组织学生参加香港国际商业峰会挑战赛和美国的研学活动；暑假武钢三中合唱团应邀参加了奥地利第三届世界中小学生艺术节，讲述中国故事，展示中华文化魅力。英国教育考试委员会授权我校为A-Level（A水平）考点学校。先后有挪威、英国等多国学校来我校交流。
“得天下英才而教育之”，是孟夫子的“三乐”之一，也是我们教育人的不懈追求。但是，究竟如何育出“天下英才”？我们认为立足拔尖创新人才培养的客观、科学规律十分重要。
什么是拔尖创新人才？这是一个见仁见智的问题，在我们看来拔尖创新人才必须具备一个思维、四种特质。一个思维，即创新思维；四种特质，即能全面发展、终身发展、主动发展、特长发展。
《易传·系辞》说“日新之谓盛德”。创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。我们学校科创团队30多名同学分工合作，通过电脑编程，利用 3D打印技术，完成了对港珠澳大桥的复制。女生骆锦萌杀进第六届中国“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛萌芽赛道全国20强。文梦妮的原创歌曲《蜻蜓》上线QQ音乐，几天时间播放量就已破万……
对2020届毕业生李逸帆，我印象比较深刻。高二时，他收到了清华大学“丘成桐数学英才班”入学通知，提前一年进入大学时代。当时他是从全国500名入围者中脱颖而出的18人之一，也是湖北唯一被录取的学生。
同样是九年义务教育，为何他如此优秀？谈到成功入选“丘班”秘诀，李逸帆调侃说，可能是因为在竞赛学生中，他的知识最全面；在高考学生里，他的竞赛成绩最突出。“全面发展，特长突出”——李逸帆的玩笑话恰恰道出了武钢三中的“育人三十六计”，武钢三中也涌现出了一大批全面发展、特长突出的学生典型。2016届毕业生黄岭贝创作的短篇小说《史迹》在第二届“中国青年作家杯”全国征文大赛中获奖。令人惊讶的是，他曾经是一名化学竞赛生。廖艺恒高一时参加《最强大脑》城市赛，顺利通过节目选拔，作为武汉唯一的代表踏上了《最强大脑》舞台。
“高中了了，大未必佳”。基础教育中表现优秀的孩子，进入到大学之后，逐渐“泯然众人矣”！这些孩子的通病在于失去“主动发展”的动力，不能实现可持续的“终身发展”。
而我们的学生，在大学以及走向社会后却显得游刃有余，潜力十足。2016届毕业生胡满琛当选第六届“长江学子”，本科期间共发表SCI学术论文10篇，申请国家发明专利2项，获评“华中科大科学研究之星”，被录取至斯坦福大学电子工程系攻读博士学位。王逸轩当选2019年北大学生年度人物，本科期间在国际顶级期刊《暹罗科学计算杂志》发表学术论文，并引起国际关注。2020年北大、清华给武钢三中发来喜报，仅2016届毕业生中就有13人获得国家奖学金奖励及其他荣誉称号。
有学霸也有“中国好声音”
学生走上“多元成才”之路
如何培养拔尖人才？我们认为，拔尖人才的培养，没有最佳培养模式，只有最合适的模式。与传统按学生成绩排名评价思维不同，我们培养拔尖创新人才的过程中，需要采取更有针对性的方式。27年前，武钢三中创办了湖北省理科试验班，这是全省第一个理科试验班，也是全国办得最好的省理科试验班之一。省理科试验班本着“因材施教，自主发展；优化个性，培养特长；注重素质，全面提高”的原则，努力培养学生的“理想情操、意志品质、思维素质、自学能力和创新精神”，使一大批学有余力、特长突出的学生的智力潜能和个性特长得到开发。截至目前，20名学生在国际数学、物理、生物奥赛中荣获金、银牌，其中18名学生在国际数学奥林匹克竞赛中获得金、银牌，居全国第一。近千名学生在五大学科竞赛中斩获一等奖，每年均能有10名左右的学生进入五大学科冬/夏令营或集训队，35名左右的学生斩获全国一等奖。
1973年诺贝尔物理学奖获得者江崎玲於奈指出，科研的重要跨越往往无法通过逻辑分析出来，而要用到顿悟的办法，在这其中，艺术就显得格外重要。因此，培养拔尖创新人才，不仅要打破束缚想象力的桎梏，也应催生能够激发创造力的新要素。基于这种视角，美国东西方艺术研究院院长、中国艺术研究院研究生院客座教授朱伟提出“科艺融合”的观点，我们也十分赞同。
我们学校拥有湖北省最大的中学生管弦乐团，曾应邀参加“李岚清音乐笔谈”音乐鉴赏会；女子篮球队是湖北省中学女篮的霸主，十九连冠的纪录，无人能及；舞蹈队多次获得黄鹤美育节一等奖，应邀参加了全国校园春晚；合唱队是武汉市合唱界的独角兽，在世界中学生艺术节上唱出中国好声音、斩获金奖，并获邀在维也纳金色大厅演出；武术队纵横省内赛场，在“江湖”上留下自己的传说……
丰富的体艺活动在锻炼体魄、陶冶情操的同时，也开启了学生的多元成才之路。女篮队员曹益嘉入选国青队，刘妞被美国加州州立理工大学录取，其他队员纷纷收到交大、重大这些985名校的录取通知书。艺术特长也为武钢三中学子敲开了名校大门，每年获得武大、华中科大等高校优录的学生在30人左右。
（文|武汉市武钢三中校长 程爱林）
【编辑：舒筱】
本文关键词：三d打印技术介绍，3d打印技术主要学什么，三d打印是什么意思，3d打印是什么技术，3d打印技术简介。这就是关于《三d打印技术，校长说丨武汉市武钢三中校长程爱林（3d打印技术简介）》的所有内容，希望对您能有所帮助！
- 最近发表