本书介绍近年来快速发展的3D列印技术，深入浅出，着重创新实践，开拓3D列印的套用领域。本书由七章构成，简述3D列印技术的由来与发展，介绍当前常见3D列印的技术原理。本书以AOD创想者印表机为例，以管窥豹，介绍3D印表机的结构和使用过程，手把手教会你印表机的使用流程及注意事项。同时本书以人大附中师生开展3D列印活动的作品为案例，介绍3D列印所使用的多种建模软体，涉及数学模型、物理模型、建筑模型、工艺品、智慧型机器人创造、机械模型、医疗器材等相关领域的套用，你会发现3D列印居然可以帮助同学们实现各种各样的愿望，3D列印真的可以打动未来。

近几年，以3D列印为代表的新兴技术逐渐走进人们的生活，相关信息也频频见诸媒体报端。相信读者朋友们拿到这本《3D列印技术与科技创新实践》时，对 3D列印已不陌生。然而，中国小校如何开展 3D列印技术教育？中小学生如何运用 3D列印提高技术素养？是本书作者努力尝试探索、解决的问题，这也许是本书与当前 3D列印类书籍不同的地方。

本书的起源：一年前，中国人民大学附属中学（以下简称人大附中）开设了一门研修课程——《 3D列印与DIY》，14名

早培八年级（人大附中拔尖创新人才培养实验基地，早培八年级相当于义务教育阶段初二年级）学生和两位老师成了这门课的主人。学习的任务很明确：亲手製作一台 3D印表机！不能不提的是这门课程开设的动力完全来自于学生和老师的兴趣。出于对

3D列印技术的浓厚兴趣，作为技术教师的我非常希望能够拥有一台3D印表机！找来几个学生商量，共同的兴趣让我们一拍即合：决定自己动手製作 3D印表机。人家是花钱买机器，我们是用智慧研究新技术！一门研修课程就这样开始了，也开始了我们的探索之旅。

网上检索资料，了解相关技术原理，网上选购组件，原材料加工，组装、调试，再调试……十几个孩子忙得不亦乐乎。中间遇到很多困难，也有同学急得在教室里团团转，让人感动的是，他们从来没说过放弃。经过不到一个学期的努力，孩子们终于在 2013年12月17日下午组装并调试出自己的 3D印表机，并成功列印出自己设计的作品——一个小小的六面体！两台机器共花学校经费 8064元。很多人听后非常惊讶，觉得这不可能，如此高科技产品怎幺会出自中学生之手？但事实就是如此，我想说的，只要我们有兴趣，并付诸努力，一定会创造奇蹟。

再后来就是3D列印技术的套用与开发，这群不知“天高地厚”的孩子要进一步研发超大尺寸的飞行

3D印表机！又一个梦想从课堂里升起。学校领导给予高度关注和支持，决定购买 16台3D印表机给全校师生用于教学、科研。清华大学年轻的创业团队——AOD3D印表机公司也给予支持和帮助，无偿提供 20套组装器材供同学们组装、试验，并协助学校开展一系列3D列印体验活动，让全校师生感受到 3D列印就在身边。学校陆续开设了面向全校的3D列印选修课程、高级研修课程，不断有创意新颖、製作精良的三维设计作品从列印平台上被取下.看到同学们收穫时那种难以名状的喜悦，我们做教师的最大心愿就是分享。愿更多的同学和老师能够感受到3D列印给我们带来的喜悦。这也许就是本书创作的初衷吧。

发自内心地致谢！

本书得以完成首先要感谢人大附中的校领导。课程开设之初就得到刘彭芝校长、高江涛副校长等校领导的关注和大力支持。刘彭芝校长倡导的“尊重个性，挖掘潜力，一切为了学生的发展，一切为了祖国的未来，一切为了人类的进步”的教学理念，让我们的项目得以在人大附中这片重视创新的沃土上茁壮成长。3D列印技术与科技创新实践高江涛副校长更是百忙中给予指导和帮助，从科研经费、政策等方面不遗余力地支持项目进展。作为一名普通的教师，我们内心最大的感受就是感动与幸福。还要感谢一群精灵古怪的学生：黄嘉琦、杜星冉、王晨冰、房拓、韩一诺、冯思特等。他们的激情参与让我们在短短一年的时间里，与3D列印技术结下不解之缘。他们的发现与超乎想像的创造力让我们如此强烈地感受到科技创新的喜悦。同时感谢张铭老师，他作为中国最早的创客之一，有一种为技术迷、为兴趣狂的科学精神。希望中国的创客队伍越来越壮大。

感谢年轻的清华大学AOD创业团队！他们在课程开发、技术指导、器材提供、教材编写方面均给以大力支持，没有他们的支持，这本书的编写几乎难以完成。同时，作为刚刚创业的团队，他们锐意进取、自主创新的精神常常鼓舞着我们。他们身上无时无刻不散发着青春的朝气，这也是他们创业之初就在业界取得良好业绩的一方面原因吧。

感谢相关同志对本书编辑、出版给出的珍贵意见，最后感谢我的家人和同事。本书一定还有很多缺陷和不足，但最终得以完成离不开你们默默地支持与奉献！

谢谢你们！

编者

2014年8月

第一章 3D列印的时光隧道 1

一、3D列印的前世 . 1

二、3D列印的今生 . 2

第二章 3D列印的技术详解 4

一、光固化成形 4

二、熔融沉积成形 5

三、粉末粘合 6

四、选择性雷射烧结.6

五、分层实体製造 7

第三章 3D印表机的结构 . 9

一、认识创想者

3D印表机9

二、开启列印之旅 . 16

第四章 3D印表机的自我複製 23

一、实现自我複製的

3D印表机 23

二、印表机组装 . 25

第五章 动手製作

3D印表机. 49

一、搭建框架 49

二、安装步进电机 . 50

三、组装喷头架 51

四、组装列印平台 . 51

五、组装移动盒 52

六、安装光轴与丝槓.55

七、安装电路系统 . 56

第六章 3D列印未来遐想.59

一、技术发展趋势 . 59

二、市场发展趋势 . 60

第七章 3D列印技术与科技创新.62

一、3D列印与数学模型.63

二、3D列印与工艺日用品.69

三、3D列印与机器人创意设计.76

四、3D列印与建筑模型.83

五、3D列印与机械传动.86

六、3D列印与乐器.92

七、3D列印与医疗.97

八、3D列印与手板製作.104

九、3D列印与物理模型.106

参考文献 111