3D打印：传统制造业带来变革性影响

     以三维数字模型为基础，将材料逐层叠加制造出实体的3D打印技术深度融合了信息技术、先进材料技术及数字制造技术，已成为世界各国争先发展的战略新兴技术，将给传统制造业带来变革性影响。目前，3D打印已成功运用于航空、医疗、汽车、教育、消费品等领域，如美国通用电气公司使用3D打印技术为新一代航空发动机打印燃油喷嘴关键零部件、3D打印术前医疗模型及金属植入物已成功应用于临床、LocalMotors公司已成功3D打印出世界首款电动汽车并将于2016年开始预售。随着3D打印应用规模的扩大及深入，全球3D打印市场呈现快速发展态势，具Wohlers预测，全球3D打印市场2015年将突破50亿美元，2015-2018年年均复合增长率达32.4%，2018年突破100亿美元。

    将3D打印与教育相结合，能够改变传统教学模式，有助于培养学生的创新能力、动手能力等，因此也受到众多国家教育学者的关注。如反映全球教育发展趋势的地平线报告(高等教育版，2014年)指出3D打印技术将在未来2-3年内成为教育主流应用的6大技术之一。据报告，在美国几乎所有的大中小学已经开设了3D打印的课程，成为培养青少年创新意识、技术手段的重要途径。英国政府高官也表明3D打印将成为学校标准的教学内容配置。我国工信部等三部委联合发文的《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016)》也特别强调注重3D打印教育的推广与普及。

    家庭教育作为教育领域极为重要且不可缺失的部分，让3D打印走进家庭教育领域自然成为众多企业关注的核心。尽管3D打印概念通过多种渠道宣传推广已被大部分家庭所熟知，然而当下国内3D打印在家庭教育领域占比远低于预期。其原因主要有以下几种：

    (1)易用性有待提高。现有主流熔融沉积3D打印机极大部分都是通过PC端实现模型导入、切片分层、代码生成，然后将代码保存至内存卡，操作者将内存卡插到3D打印机内，通过操作面板实现3D打印过程的控制。尽管有一些可以通过手机控制3D打印机的智能终端APP，但能够将上述流程简化至孩子能够轻松操作的方式仍属罕见。

    (2)教育功能仍需深入发掘。对于家长而言是否为孩子购买3D打印机还取决于3D打印能否培养孩子的创新能力、动手能力等。众所周知，3D打印需要三维数字模型，而大部分中小学生不会建模成为家长担心3D打印能否发挥出教育功能的原因之一。但之前大部分3D打印厂家主要是研发生产3D打印机，并没有过多地去思考如何解决这一问题。

    (3)尝试成本偏高。家用熔融沉积3D打印机品牌众多，其竞争结果之一便是设备的价格逐年下降，但一台能满足家庭在打印速度、打印精度需求的3D打印机大都需要近5000元，这对于大部分的家庭而言其尝试成本仍然偏高。

    (4)速度、精度、色彩的限制。现阶段熔融沉积3D打印技术本身存在诸多限制，如打印速度40-120mm/s，打印一个小模型需要数个小时;打印精度0.1-0.3mm，模型表面台阶现象明显，摸起来比较粗糙，需要后期打磨后处理;打印颜色为单色或混色，无法实现颜色定制化的全彩打印。而能够满足速度、精度、色彩的3D打印机价格昂贵，非家庭所能承受。

    尽管距离实现让3D打印走进千家万户的愿望还有一段路程，但可喜的是越来越多的企业正投入更多的精力逐一解决目前存在的难题。易用性方面：在无线模块、云切片算法等技术的支撑下，已经出现能够通过手机、平板等智能终端实现模型云切片、自动连接、无线控制3D打印的功能，大幅降低操作的复杂度，孩子能够在短时间内轻松学会3D打印机的操作;教育功能性方面：专业化3D打印教育培训机构、教育课本、在线设计网站、模块化建模软件等都得到快速发展，培训机构与3D打印专业课本能够让老师、学生更好地掌握3D打印，在线设计网站、简单易学的建模软件让孩子能够轻松地将创意想法表达，最终打印出来，从而3D打印可以更好发挥出教育功能;尝试成本方面：在不降低打印速度、精度的前提下，通过在打印尺度与成本之间做出妥协，目前市场上已有低于2000元的3D打印机，进一步降低家庭尝试成本;熔融沉积3D打印技术本身：由于技术本身的限制目前还无法通过熔融沉积3D打印实现全彩打印，但双色混色打印已成为可能，且通过结构、算法、制造方面的优化已将打印速度提高至400mm/s，打印精度也进一步提高，模型表面更加光滑。我们公司针对家庭教育市场自主研发了自动折叠变形、便捷携带、酷炫时尚的家用miniOne3D打印机，可通过智能终端APP实现无线连接、一键打印的功能，APP内还有印章、创意灯等趣味应用增强3D打印的教育功能，为3D打印早日走进千家万户做出贡献。

    千里之行，始于足下。经过一年的发展，3D打印众多企业在家庭教育领域积极耕耘，现已大幅增强3D打印的易用性、提升3D打印教育功能、降低家庭尝试成本、提高3D打印设备性能。我们相信通过行业的共同努力，3D打印终将在家庭教育开辟出更广阔的天地，为增强中国学子的创新能力与竞争力做出贡献。