3D 技術即三維立體技術,是通過數(shù)字化手段構建、呈現(xiàn)或制造三維空間實體的技術體系。它突破了傳統(tǒng)二維平面的局限,利用計算機圖形學、光學、機械工程等多學科融合,實現(xiàn)對真實世界或虛擬物體的三維數(shù)字化表達。從虛擬的 3D 建模、動畫渲染,到實體的 3D 掃描、打印制造,3D 技術貫穿 “數(shù)字建模 - 數(shù)據(jù)處理 - 實體呈現(xiàn)” 全流程,為各行各業(yè)提供精細、高效的三維解決方案,成為數(shù)字化時代的主要技術之一。3D 建模是 3D 技術的基礎環(huán)節(jié),通過計算機軟件創(chuàng)建虛擬三維物體的數(shù)字模型。主流方法包括多邊形建模,將物體分解為三角面或四邊形面拼接而成,適用于游戲、動畫等場景;參數(shù)化建模通過尺寸、關系等參數(shù)定義模型,便于修改和參數(shù)驅動,廣泛應用于工業(yè)設計;還有曲面建模,專注于光滑曲面構建,常用于汽車、珠寶等造型設計。建模過程需兼顧幾何精度與視覺效果,通過點、線、面的組合與編輯,然后形成可編輯、可渲染的三維數(shù)字資產(chǎn)。鞋業(yè)設計時,3D 掃描腳部輪廓,為個性化鞋楦制作提供精確數(shù)據(jù)。青浦區(qū)高效3D打印
FDM 是家用及小型商用 3D 打印機中極為常見的技術。其運作原理是將熱塑性材料(如PETG/ABS)制成絲狀,通過加熱噴頭將材料熔化,噴頭按照預設路徑擠出熔融材料,層層堆積,待材料冷卻固化后,逐步構建出物體形狀。該技術成本較低,操作相對簡單,材料選擇豐富,不過打印精度有限,表面會有一定層紋,常用于快速制作產(chǎn)品原型、教學模型等。SLA 技術借助激光照射光敏樹脂,使其逐層固化成型。在打印過程中,激光束依據(jù)切片數(shù)據(jù)在液態(tài)光敏樹脂表面進行精確掃描,被照射到的樹脂瞬間固化,形成一層薄片。隨后,打印平臺下降一定高度,樹脂液面重新覆蓋已固化層,激光繼續(xù)掃描固化下一層,如此循環(huán)直至完成模型打印。SLA 技術打印精度極高,能夠呈現(xiàn)出極為細膩的細節(jié),表面光滑,常用于制作高精度的珠寶模型、牙科修復體、模具等,但設備和材料成本相對較高。金山區(qū)3D打印技術科研人員借助 3D 打印構建仿生結構,推動生物組織工程的發(fā)展。
多材料 3D 打印創(chuàng)新實現(xiàn)不同特性材料的一體化成型。通過多噴頭協(xié)同控制,在同一打印件中實現(xiàn)剛性與柔性材料、導電與絕緣材料的梯度融合。例如在電子器件打印中,可同時成型塑料外殼、金屬電路與橡膠按鍵,省去傳統(tǒng)組裝工序。這種材料集成創(chuàng)新使產(chǎn)品結構更緊湊,功能更集成,在智能穿戴設備、傳感器等領域展現(xiàn)獨特優(yōu)勢。大型 3D 打印技術通過設備架構創(chuàng)新實現(xiàn)超尺寸構件整體制造。建筑用混凝土打印機采用機械臂聯(lián)動擠出系統(tǒng),打印范圍擴展至數(shù)十米,解決傳統(tǒng)澆筑難以實現(xiàn)的復雜曲面墻體成型問題。船舶制造中,大型金屬打印機可整體打印數(shù)米級船用部件,減少焊接點 30% 以上,提升結構強度。這種尺度突破顛覆大型構件 “分段制造 - 拼接組裝” 模式,縮短生產(chǎn)周期 50% 以上。
直接金屬激光燒結(DMLS)技術實現(xiàn)金屬材料 “精細生長” 式制造突破。高功率激光聚焦于金屬粉末產(chǎn)生微觀熔池,通過功率與掃描速度的動態(tài)匹配控制熔池尺寸,使鈦合金、不銹鋼等材料逐層凝固成型。這種創(chuàng)新能制造傳統(tǒng)鍛造無法實現(xiàn)的復雜金屬構件,零件強度達鍛件的 95% 以上。在航空航天領域,用 DMLS 打印的發(fā)動機零件實現(xiàn)減重 30%,同時提升力學性能。生物 3D 打印突破傳統(tǒng)生物材料成型限制,實現(xiàn)活性組織的精細構建。將干細胞與生物相容性水凝膠按預設結構沉積,通過溫度、交聯(lián)劑等調(diào)控材料固化,形成仿生支架結構。創(chuàng)新點在于 “細胞存活率控制” 技術,打印過程保持細胞活性超 80%,解決了傳統(tǒng)方法無法精細控制細胞分布的難題。目前已能打印厘米級軟骨、皮膚組織模型,為藥物測試與組織修復提供新工具,推動再生醫(yī)學發(fā)展。3D 打印與掃描結合形成閉環(huán),實現(xiàn)從現(xiàn)實物體到數(shù)字模型再到實體的雙向轉化。
在教育領域,3D 打印為教學帶來了全新活力。在課堂上,教師可以利用 3D 打印模型,將抽象的知識具象化,幫助學生更好地理解復雜的科學原理、歷史文物結構、地理地貌特征等。學生也能夠親自參與 3D 模型的設計與打印過程,鍛煉空間思維能力、創(chuàng)新能力和動手實踐能力,激發(fā)學習興趣與探索精神,培養(yǎng)適應未來科技發(fā)展的綜合素養(yǎng)。藝術設計領域中,3D 打印成為藝術家們創(chuàng)作的得力助手。設計師能夠突破傳統(tǒng)工藝限制,將腦海中天馬行空的創(chuàng)意精確轉化為實物作品。在珠寶設計中,可打造出獨特、造型復雜的珠寶首飾;在雕塑創(chuàng)作方面,能快速制作雕塑原型,甚至直接打印出完整的雕塑作品,并且可以輕松實現(xiàn)批量復制。3D 打印賦予了藝術創(chuàng)作更高的自由度和效率,推動藝術設計風格不斷創(chuàng)新。醫(yī)療場景中,3D 掃描可獲取患者身體數(shù)據(jù),用于定制化手術方案設計。金山區(qū)3D打印技術
藝術家利用 3D 打印創(chuàng)作復雜雕塑,突破傳統(tǒng)工藝的造型限制。青浦區(qū)高效3D打印
3D 技術服務的客戶合作模式多種多樣,以滿足不同客戶的需求。對于長期合作的大客戶,服務團隊會指派專門的項目對接人員,建立常態(tài)化的溝通機制,深入了解客戶的長期發(fā)展規(guī)劃,為其提供持續(xù)的技術支持與服務,如定期的技術更新、產(chǎn)品優(yōu)化建議等。對于短期項目合作的客戶,采用項目制合作模式,明確項目的目標、時間節(jié)點、費用等細節(jié),簽訂詳細的合作協(xié)議,確保項目有序推進。此外,還有定制化服務合作模式,根據(jù)客戶的特殊需求,量身定制專屬的 3D 技術解決方案,從設計、生產(chǎn)到后期服務全程跟進,確??蛻臬@得滿意的服務成果。同時,部分服務提供商還推出了租賃服務,為有短期使用需求的客戶提供 3D 打印設備、3D 掃描設備等的租賃服務,并配備專業(yè)的技術人員進行操作指導。青浦區(qū)高效3D打印