導(dǎo)語：如何才能寫好一篇3d數(shù)字化技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：髖臼骨折；3d打印；個(gè)性化

中圖分類號：R445.3；R681.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1008-2409（2016）05-0146-05

隨著社會(huì)快速發(fā)展，高能量創(chuàng)傷致髖臼骨折發(fā)病率明顯上升，髖臼骨折占全身骨折的3%～8%。髖臼骨折常伴顱腦損傷、腹部損傷等并發(fā)癥，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量，致殘率及病死率高。髖臼骨折治療是創(chuàng)傷骨科領(lǐng)域的一個(gè)難題，其難度在于髖臼骨折有較多的近、遠(yuǎn)期并發(fā)癥。髖臼骨折是關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，復(fù)位要求達(dá)到解剖復(fù)位，內(nèi)固定力學(xué)性能要求高。內(nèi)固定作為治療髖臼骨折的主要手段，其質(zhì)量直接關(guān)系治療療效和預(yù)后。傳統(tǒng)方案是術(shù)前進(jìn)行X線照片及CT掃描，提供二維圖像供手術(shù)醫(yī)生了解病情并構(gòu)建手術(shù)計(jì)劃參考。手術(shù)計(jì)劃只能憑醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)和想象能力，無法將手術(shù)全貌與成員組交流。近20多年來，“數(shù)字醫(yī)學(xué)”概念的提出及在醫(yī)療領(lǐng)域的初步應(yīng)用，信息科學(xué)目前在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)方面嶄露頭角。在外科領(lǐng)域，“數(shù)字醫(yī)學(xué)”對外科手術(shù)產(chǎn)生了重要變革。通過現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，建立解剖的人體結(jié)構(gòu)模型、用于評估治療效果的模型、用于術(shù)式評估的人路模型、用于手術(shù)練習(xí)的現(xiàn)場模型等。在數(shù)字化技術(shù)的指導(dǎo)下，數(shù)字化醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成手術(shù)前的數(shù)字化規(guī)劃，使得手術(shù)更加精準(zhǔn)及個(gè)體化。如何將數(shù)字化設(shè)計(jì)的術(shù)前規(guī)劃方案精準(zhǔn)再現(xiàn)是一個(gè)難題，而3D打印技術(shù)在數(shù)字醫(yī)學(xué)輔助下可以在髖臼骨折手術(shù)術(shù)前規(guī)劃、精準(zhǔn)實(shí)施手術(shù)之間搭起橋梁。然而，現(xiàn)有的數(shù)字化技術(shù)和3D打印技術(shù)在髖臼骨折的內(nèi)固定治療中仍存在一些局限，有待進(jìn)一步完善。筆者就3D打印數(shù)字化技術(shù)在髖臼骨折內(nèi)固定治療中的應(yīng)用進(jìn)展作一綜述。

1 3D打印數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)手術(shù)的比較

1.1術(shù)前優(yōu)化設(shè)計(jì)

髖臼骨折的傳統(tǒng)手術(shù)方法是依據(jù)X線及CT橫斷面影像判斷髖臼骨折的移位情況，并進(jìn)行骨折類型分類，選定合適內(nèi)固定器械及相對應(yīng)的手術(shù)入路，然后完成手術(shù)。而數(shù)字化技術(shù)及3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，對髖臼骨折的治療起到劃時(shí)代的作用。3D打印技術(shù)又稱“快速成型技術(shù)”，是一種與傳統(tǒng)“減材制造”技術(shù)相反、在三維數(shù)字模型的基礎(chǔ)上采用逐層制造方式將材料堆積起來的新型“增材制造”技術(shù)。1986年，Chuck Hull發(fā)明了光固化立體印刷技術(shù)（SLA），并產(chǎn)生第一臺3D打印機(jī)，1989年Deckard發(fā)明選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS），1992年Crump發(fā)明熔融沉積成型技術(shù)（FDM），1993年Sachs發(fā)明了3D噴印技術(shù)（3DP）等，3D打印在醫(yī)學(xué)中最先應(yīng)用于牙科及頜面外科，近年來在骨科中的應(yīng)用也日益得到重視。Wu等用3D打印技術(shù)制作了2例髖臼、1例跟骨和1例股骨內(nèi)髁（Hoffa骨折）復(fù)雜骨折的骨骼模型，在模型上模擬手術(shù)，術(shù)前將鋼板預(yù)彎，并明確螺釘?shù)能壍篮统叽纾故中g(shù)時(shí)間縮短，且增加了手術(shù)操作的精確度，術(shù)后X線片及CT檢查顯示骨折復(fù)位良好。Dai等采用3D打印技術(shù)為10例嚴(yán)重骨盆損傷需行半骨盆切除置換術(shù)的患者制備了骨盆模型，數(shù)字化設(shè)計(jì)手術(shù)方案，確定切除范圍，設(shè)計(jì)并植入個(gè)體化假體，術(shù)中操作順利，假體匹配良好，術(shù)后X線片示假置良好。Chen等利用該技術(shù)進(jìn)行人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，使手術(shù)時(shí)間明顯縮短。Hurson等將3D技術(shù)應(yīng)用于20例髖臼骨折患者，認(rèn)為該技術(shù)可使醫(yī)生對骨折類型更加清晰，有利于培訓(xùn)年輕醫(yī)生。曾參軍等將3D打印髖臼骨折仿真模型，體外模擬手術(shù)可使手術(shù)更加精準(zhǔn)、安全、完美。

傳統(tǒng)的手術(shù)設(shè)計(jì)對于復(fù)雜類型的髖臼骨折，CT提供的有限信息在手術(shù)設(shè)計(jì)方面作用有限，不能做出準(zhǔn)確的方案。影像科提供的圖像局限于幾個(gè)截面的三維圖像，骨科醫(yī)生不能按照自己需要任意角度、方向觀察骨折情況，這影響了骨科醫(yī)生對骨折情況的全面了解和制定詳細(xì)的術(shù)前計(jì)劃。數(shù)字化設(shè)計(jì)則具有不可比擬的優(yōu)勢，診斷明確、通用性高，可重復(fù)和共享手術(shù)設(shè)計(jì)過程。術(shù)前運(yùn)用Mimics軟件利用髖臼骨折CT數(shù)據(jù)三維重建骨盆、股骨近端三維模型，運(yùn)用三維編輯分離單一骨折塊并去掉股骨頭，能更加清晰地顯示關(guān)節(jié)內(nèi)的骨折塊以及其方向和移位情況。在Mimics 3D界面，還能對三維模型進(jìn)行任意方向和角度觀察，從而能讓臨床醫(yī)生更加細(xì)致、全面地了解患者的骨折情況，為確定髖臼骨折的治療方案提供參考。

在內(nèi)固定術(shù)前模擬演練手術(shù)操作步驟方面，數(shù)字化技術(shù)更有優(yōu)勢。通過虛擬復(fù)位對每個(gè)單一骨折塊進(jìn)行移位以恢復(fù)其解剖結(jié)構(gòu)，運(yùn)用復(fù)位骨折模型可以對鋼板植入位置和植入螺釘方向和長度進(jìn)行最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，為體外模擬內(nèi)固定植入提供參考。陳宣煌等提出利用多平面三維測量設(shè)計(jì)髖臼骨折內(nèi)固定植入物，能夠精準(zhǔn)定好重建鋼板植入位置。宋軍等應(yīng)用三維重建技術(shù)虛擬模擬手術(shù)確定重建鋼板位置并測量螺釘方向，對手術(shù)有一定幫助。

1.2 3D打印數(shù)字化技術(shù)可簡化手術(shù)操作

3D打印骨折模型不僅能幫助醫(yī)生了解骨折復(fù)位前、后情況，而且利用模型術(shù)前精確預(yù)彎鋼板。在傳統(tǒng)手術(shù)中，折彎鋼板往往需要根據(jù)術(shù)中探查情況，決定鋼板的安放位置，再借助鋁板貼合骨面折彎出預(yù)彎雛形，然后依照鋁板折彎鋼板。這不僅在手術(shù)中消耗了大量時(shí)間，而且鋁板折彎精確度低，位置也存在不確定性。而數(shù)字化設(shè)計(jì)結(jié)合3D打印技g能在術(shù)前折彎好鋼板，提前折彎的鋼板位置唯一、精確度高，術(shù)中操作簡化，縮短了手術(shù)時(shí)間，減少術(shù)中軟組織的剝離。

利用數(shù)字化設(shè)計(jì)確定螺釘方向和長度并在3D實(shí)物模型上進(jìn)行模擬手術(shù)，省去了在術(shù)中測量螺釘長度的時(shí)間。避免術(shù)中多次透視的煩瑣步驟，降低醫(yī)生和患者的射線照射量，同時(shí)也減少了手術(shù)時(shí)間。張國棟等提出的基于多平面三維測量應(yīng)用于髖臼骨折數(shù)字化設(shè)計(jì)的方法，通過三維切割的方式實(shí)現(xiàn)虛擬骨折快速復(fù)位，并預(yù)設(shè)重建鋼板的植入位置，通過3D打印可以選擇重建鋼板進(jìn)行預(yù)彎以適應(yīng)復(fù)雜骨面。曾參軍等提出3D打印與腹腔鏡輔助的髖臼骨折手術(shù)可以顯著減少透視時(shí)間和透視量。

1.3建立手術(shù)導(dǎo)向模板

骨盆和髖臼骨折的影像導(dǎo)航手術(shù)已被很多骨科醫(yī)生所采用，但是導(dǎo)航系統(tǒng)耗材昂貴，且需要一定的技術(shù)，臨床推廣有一定難度。近年來，有學(xué)者將數(shù)字化三維重建技術(shù)、逆向工程技術(shù)和快速成形技術(shù)結(jié)合起來研究并設(shè)計(jì)出簡便的導(dǎo)航模板，輔助拉力螺釘置入，降低了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，縮短了手術(shù)時(shí)間，為現(xiàn)代化骨科提供了新的輔助手段和治療理念。CT三維重建模型可以對手術(shù)區(qū)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字化分析，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用逆向工程技術(shù)針對螺釘進(jìn)釘通道設(shè)計(jì)出導(dǎo)航模板模型，并利用快速成形技術(shù)將導(dǎo)航模板模型生成實(shí)體。術(shù)中應(yīng)用導(dǎo)航模板進(jìn)行導(dǎo)航，為準(zhǔn)確進(jìn)釘提供了確實(shí)的位置和方向，不僅提高了準(zhǔn)確性，而且使內(nèi)固定操作變得更加快捷、簡便。陳鴻奮等將現(xiàn)代影像學(xué)、計(jì)算機(jī)三維重建、逆向工程技術(shù)及快速成形技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)制作出髖臼后柱拉力螺釘進(jìn)釘導(dǎo)航模板，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，根據(jù)該導(dǎo)航模板可以準(zhǔn)確地輔助拉力螺釘?shù)闹萌恕Ｐ煊聫?qiáng)等進(jìn)行了髖臼后柱骨折順行拉力螺釘置釘導(dǎo)向器的研究，通過CT數(shù)字化技術(shù)對髖臼后柱骨折順行拉力螺釘進(jìn)釘點(diǎn)和進(jìn)釘方向的測量，為導(dǎo)向器的設(shè)計(jì)提供了解剖學(xué)基礎(chǔ)，有助于提高髖臼后柱骨折順行拉力螺釘置釘?shù)某晒β屎蜏?zhǔn)確性，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和減輕手術(shù)損傷。佟礦等設(shè)計(jì)的骶髂關(guān)節(jié)骨折固定手術(shù)導(dǎo)向模板為骶髂關(guān)節(jié)拉力螺釘?shù)捻樌萌胩峁┝肆己玫膸椭?/p>

2 3D打印數(shù)字化技術(shù)在髖臼骨折治療中存在的問題

篇2

【關(guān)鍵詞】引擎；動(dòng)畫；渲染

中圖分類號：TP317 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1007-0125（2017）10-0122-01

在今天動(dòng)畫已經(jīng)成為主流的藝術(shù)表達(dá)形式之一，孿生出許多風(fēng)格迥異的表現(xiàn)手法。能夠兼顧商業(yè)大賣和文化輸出的好萊塢模式日漸成為主流。數(shù)字媒體技術(shù)的進(jìn)步又不斷地鞏固著好萊塢動(dòng)畫模式的地位。

針對傳統(tǒng)三維動(dòng)畫電影的制作需投入大量人力財(cái)力和時(shí)間。數(shù)字引擎技術(shù)則進(jìn)行了大量的優(yōu)化：一、建立了保存初級項(xiàng)目的開發(fā)預(yù)設(shè)從而減短了制作周期；二、精簡優(yōu)化了模型，提高了重復(fù)利用率；三、能夠建立動(dòng)畫運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)原型；四、無需耗費(fèi)大量工作長時(shí)間渲染，實(shí)時(shí)渲染功能大量減少渲染時(shí)間。本文著重通過U3D引擎技術(shù)探索動(dòng)畫電影的創(chuàng)作過程。

計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的成熟是數(shù)字動(dòng)畫能夠發(fā)展迅速的主要原因。與之齊頭并進(jìn)的是該成果在電子類游戲中的大量普及和推廣，優(yōu)秀的電子游戲不斷推動(dòng)著數(shù)字動(dòng)畫技術(shù)的革新。我們所接觸到的cg動(dòng)畫大量是通過數(shù)字引擎來制作。

一、數(shù)字引擎與影視動(dòng)畫的融合

數(shù)字引擎可以提供三維虛擬環(huán)境的視頻錄制應(yīng)用，是一個(gè)實(shí)時(shí)演示過程，可以用動(dòng)畫鏡頭語言來表達(dá)藝術(shù)家的想法和理念，類似于電影。中國的影視動(dòng)畫技術(shù)雖然在進(jìn)步，但引擎技術(shù)在動(dòng)畫中的普及與歐美還相距甚遠(yuǎn)，影視動(dòng)畫在制作的過程中還是普遍采用傳統(tǒng)的制作流程。隨著這些年的不斷發(fā)展，許多人開始對這種更優(yōu)的制作方法有了深入了解。如近些年火爆的《守望先鋒》和《英雄聯(lián)盟》等，玩家更加注重的是游戲帶來的體驗(yàn)，而無所謂制作者所用的技術(shù)方法。

二、數(shù)字引擎動(dòng)畫的物理架構(gòu)

數(shù)字引擎自有一套物理體系結(jié)構(gòu)。前期的構(gòu)架中應(yīng)表明數(shù)據(jù)應(yīng)該如何產(chǎn)生、模擬、計(jì)算、然后演算出一個(gè)結(jié)果，籃球會(huì)按照怎樣的弧線進(jìn)籃、火車能跑多快等，我們生活中常見的現(xiàn)象就是物理系統(tǒng)所研究的范圍，保證觀看者所體驗(yàn)的感覺像在真實(shí)世界中那樣運(yùn)動(dòng)，這樣特定的規(guī)律就是物體運(yùn)動(dòng)要遵循的規(guī)律。物理引擎能夠控制模型的運(yùn)動(dòng)，碰撞檢測是將物體在動(dòng)畫中建立一個(gè)對象，因?yàn)槭挛锏牟煌⒃淼奶卣鳎瑏頇z測數(shù)字引擎的工作理念和相互制約相互發(fā)展的原理，連續(xù)的碰撞系統(tǒng)檢測對物理性會(huì)有很大的影響。

數(shù)字引擎使動(dòng)畫創(chuàng)作的過程更便捷、更有效率。在動(dòng)畫的創(chuàng)作中數(shù)字動(dòng)畫引擎提升效率主要在實(shí)時(shí)渲染和調(diào)節(jié)動(dòng)作兩個(gè)方面。程序語言是引擎動(dòng)畫實(shí)時(shí)渲染的實(shí)現(xiàn)媒介，運(yùn)行中的工作指令由數(shù)字信號程序接口轉(zhuǎn)變?yōu)樾螤顖D形，“實(shí)時(shí)渲染”所呈現(xiàn)出的圖形折射到人的眼睛，實(shí)時(shí)的畫面渲染對鏡頭提供了很多的可能，不需要經(jīng)過漫長的渲染等待時(shí)間而直接把畫面中的顏色、空間、特效疊加成像，可實(shí)時(shí)改動(dòng)，打破了固定機(jī)位的局限。但實(shí)時(shí)渲染所呈現(xiàn)出的畫面精度還有待進(jìn)一步提高，隨著技術(shù)的不斷革新，新的程序或編碼都是可以實(shí)現(xiàn)的，呈現(xiàn)的視覺效果與人真實(shí)看到的景物也會(huì)越來越接近，正如《使命召喚》的實(shí)時(shí)渲染的宣傳片，那令人驚嘆的效果背后是一代新技術(shù)的崛起，接近真實(shí)的材質(zhì)質(zhì)感、光影變化，人物面部的細(xì)節(jié)處處展現(xiàn)在我們眼前，這一技術(shù)最繁雜的地方是如何向觀影人展示出最高的畫面質(zhì)量，數(shù)字引擎的輸出即為關(guān)鍵。引擎技術(shù)可以理解為動(dòng)畫得以運(yùn)行的底架基礎(chǔ)，有了這個(gè)基礎(chǔ)框架就可以填充內(nèi)容了，但這僅僅是一個(gè)平臺基礎(chǔ)，優(yōu)秀的影片始終是取決于優(yōu)質(zhì)的內(nèi)容。

隨著引擎技術(shù)的不斷發(fā)展，在短時(shí)間內(nèi)普通人制作出動(dòng)畫成為可能，與歐美相比我們在這一領(lǐng)域的研究有明顯的滯后，可參考的經(jīng)驗(yàn)和和資料也多為舶來品，行業(yè)內(nèi)還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)流程，創(chuàng)作者按自己想法去摸索，導(dǎo)致后期工作量的陡增。引擎動(dòng)畫承接了傳統(tǒng)動(dòng)畫制作的理念，分為了設(shè)計(jì)、制作、合成。設(shè)計(jì)階段即為設(shè)計(jì)人物、道具場景，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念并無不同；制作階段著重解決模型、camera攝像機(jī)和材質(zhì)球；合成階段是執(zhí)行文件導(dǎo)出傳統(tǒng)視頻文件。

從開始的實(shí)驗(yàn)性摸索到最后的成片過程中充斥著困難，但通過不斷地完備已有方案，尋找現(xiàn)階段引擎技術(shù)的優(yōu)勢和不足。就像面部的細(xì)微表情、動(dòng)物身體的毛發(fā)等細(xì)節(jié)地方很難達(dá)到傳統(tǒng)動(dòng)畫的自然隨意，但隨著數(shù)字技術(shù)的不斷革新，動(dòng)畫與引擎的結(jié)合必將更加密切、完美，新的動(dòng)畫引擎一定可以更加高效、快速、簡潔地模擬出真實(shí)的質(zhì)感，更加逼真的視覺效果，從而為動(dòng)畫人提供一個(gè)更加廣闊的平臺。

參考文獻(xiàn)：

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[2]John Haddon，Carsten Kolve，Roberto Hradec，et al.An open Source Framework For Visual Effects Software Development[EB/OL].http：///files/an open source frame-work for visual effects software development.pdf.

[3]吳帥.實(shí)時(shí)3D游戲引擎角色動(dòng)畫組件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[D].北京大學(xué)，2014.

篇3

【關(guān)鍵詞】 3D GIS技術(shù) 虛擬化校園系統(tǒng) 數(shù)字化

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步信息化、數(shù)字化開始融入到人們的生活二維的校園地理信息系統(tǒng)也逐漸開始轉(zhuǎn)變?yōu)槿S的校園地理信息系統(tǒng)3D GIS技術(shù)開始逐漸在校園中得到應(yīng)用。而虛擬化校園的提出則始于上個(gè)世紀(jì)80年代Jaron Lanier 提出的“虛擬現(xiàn)實(shí)”（Virtual Reality）這一概念他認(rèn)為利用計(jì)算機(jī)可以模擬出一個(gè)虛擬的世界可以讓用戶產(chǎn)生一種身臨其境的感覺[1]。因此隨著虛擬地理環(huán)境技術(shù)、數(shù)字庫等信息技術(shù)的不斷發(fā)展以此為基礎(chǔ)選擇Visual C++或者M(jìn)ap Objects作為技術(shù)的開發(fā)平臺建立起一個(gè)可視化的虛擬的平臺能有效夠幫助學(xué)校的相關(guān)人員進(jìn)行校園的布局和管理工作的開展具有非常大的使用價(jià)值。為此本研究主要在分析虛擬數(shù)字校園系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上深入探究3D GIS技術(shù)對于虛擬化數(shù)字校園發(fā)展的影響旨在探究虛擬數(shù)字校園的技術(shù)實(shí)現(xiàn)為今后數(shù)字化校園的發(fā)展與建設(shè)提供參考和借鑒的資料。

一、虛擬校園系統(tǒng)的功能

1.1圖層管理

通過連接Arc GIS 中數(shù)據(jù)庫，在系統(tǒng)中的圖形模塊功能能夠?qū)崿F(xiàn)加載或者卸載圖層，通過縮放或者平移能夠?qū)⑿@內(nèi)的建筑院，校道，甚至是花壇，水體都能夠具體反映出來，同時(shí)，該系統(tǒng)還能支持圖形的輸出。

1.2虛擬校園場景的驅(qū)動(dòng)

虛擬校園場景的驅(qū)動(dòng)是實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)字化校園的重要環(huán)節(jié)。在建設(shè)完成3D 模型后，只有將其放置在房在相應(yīng)的漫游環(huán)境中，才能真正實(shí)現(xiàn)讓觀察者身臨其境的目標(biāo)。

1.3屬性查詢

該系統(tǒng)對于校園內(nèi)的建筑物，或者系統(tǒng)內(nèi)的信息檢測，定位和查詢都能夠以快速、準(zhǔn)確地的姿態(tài)進(jìn)行。同樣，在對系統(tǒng)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析也是非常準(zhǔn)確、快速的，使其能夠準(zhǔn)確地提供相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，有助于建筑物的管理和設(shè)計(jì)。同時(shí)，這種檢索和查詢是一種雙向的結(jié)構(gòu)，用戶既可以根據(jù)圖形查看屬性，同時(shí)也可以根據(jù)屬性查看圖形。

二、虛擬校園技術(shù)實(shí)現(xiàn)

2.1建模

在建模的過程中，如果在3D MAX中利用布爾進(jìn)行運(yùn)算，那么物體則存在產(chǎn)生變化的可能性，甚至?xí)霈F(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤的現(xiàn)象，進(jìn)而影響到了正常的工作[2]。但是，此時(shí)如果選擇的是利用矩形―編輯樣條線―附加―擠出這種形式來進(jìn)行運(yùn)算，那么所得到的的效果將會(huì)大大優(yōu)于前者。

2.2 Arc Scene中模型信息缺失的解決

模型導(dǎo)入到Arc Scene時(shí)必須以3DS格式進(jìn)行導(dǎo)入，在導(dǎo)入后，客戶通過系統(tǒng)進(jìn)行觀察時(shí)可能存在出現(xiàn)部分損失的現(xiàn)象（例如無法顯示透明玻璃，以至于顯示窗體沒有玻璃）。此時(shí)，通過3D MAX復(fù)制或在陣列時(shí)通過選擇“復(fù)制”操作，就能夠?qū)⒃贏rc Scene中無法顯示的模型信息。但是，如果是通過選擇“實(shí)例”或者“參考”而得到的模型，那么就不能夠在Arc Scene中完全顯示出來。

2.3材質(zhì)損失或其他損失的解決

在將模型導(dǎo)入到Art scene之后后，存在輪廓完整但紋理材質(zhì)丟失的可能性，這對系統(tǒng)的效果也會(huì)有大大的影響。因此，為了解決這一問題，操作者可以將模型及其紋理貼圖通過同一路徑進(jìn)行保存，這種方式在導(dǎo)入后雖然顏色、亮度等方面會(huì)出現(xiàn)一定程度的失真，但這種失真卻是可以通過3D Effects上的工具進(jìn)行調(diào)節(jié)的，調(diào)節(jié)后將不會(huì)相應(yīng)模型的效果[3]。

三、結(jié)語

在信息化、數(shù)字化的社會(huì)背景下信息數(shù)字化在實(shí)際的應(yīng)用中得到了良好的發(fā)展。而在此背景下校園中使用3D GIS技術(shù)構(gòu)建虛擬化校園系統(tǒng)不僅可以建立起一個(gè)有效的校園管理系統(tǒng)為學(xué)校的科學(xué)管理提供技術(shù)支持還能為師生的信息查詢提供便利。對學(xué)校的發(fā)展而言有著非常大的影響。而同時(shí)完善的數(shù)字校園信息系統(tǒng)不僅僅有效促進(jìn)學(xué)校的發(fā)展在其他領(lǐng)域也能做出巨大的貢獻(xiàn)。因此在未來的發(fā)展過程中還需要不斷重視虛擬數(shù)字校園系統(tǒng)的建設(shè)促進(jìn)虛擬數(shù)字校園的發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]陳旭，何原榮，岳秋霞.基于MAPGISK9的三維虛擬校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，v.30；No.19612：17-19.

篇4

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；數(shù)字化建造；3D打印；拓?fù)鋬?yōu)化

縱觀建筑結(jié)構(gòu)歷史的發(fā)展，變革往往來自背后的設(shè)計(jì)方法與建造工具，如透視法對文藝復(fù)興的影響，切石法對巴洛克的推動(dòng)，軸側(cè)畫法對現(xiàn)代主義的作用，而現(xiàn)如今，隨著建造的操作主體經(jīng)歷手工、傳統(tǒng)機(jī)械、數(shù)控機(jī)械乃至3D打印機(jī)的轉(zhuǎn)化，建造的操作對象從傳統(tǒng)磚混材料向先進(jìn)復(fù)合材料發(fā)展，同時(shí)結(jié)合由計(jì)算機(jī)技術(shù)孕育而生的參數(shù)化設(shè)計(jì)、算法化設(shè)計(jì)，毫無疑問地，建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)字化設(shè)計(jì)與建造時(shí)代已經(jīng)到來。

1 3D打印

作為建筑結(jié)構(gòu)數(shù)字化建造中極其重要的組成部分，3D打印是以設(shè)計(jì)模型的三維數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用材料逐漸累加的方法生成三維實(shí)體的技術(shù)，因此又被稱為增材制造。作為第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志，3D打印目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、醫(yī)療、珠寶、玩具等行業(yè)領(lǐng)域，對傳統(tǒng)社會(huì)生產(chǎn)造成巨大沖擊，成為公認(rèn)的將改變?nèi)祟愇磥淼膭?chuàng)造性技術(shù)。

與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)建造方式相比，3D打印方式具有可實(shí)現(xiàn)高度復(fù)雜結(jié)構(gòu)的自由生長成形、極大地減少施工工序、縮短施工周期、降低施工成本、環(huán)保節(jié)能等突出優(yōu)點(diǎn)，并且可以極大地拓寬建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)空間，使建筑師更多的靈感與創(chuàng)意成為真實(shí)。

目前，輪廓工藝、D-Shape、自由形式建造是國際上建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域最被寄予厚望的三大3D打印技術(shù)。

美國南加州大學(xué)的Khoshnevis教授所提出的輪廓工藝研究項(xiàng)目已獲得美國宇航局NASA的資助，用于測試并評估采用輪廓工藝在月球上快速就地取材，批量建造住所、實(shí)驗(yàn)室以及其它設(shè)施的可能性。Khoshnevis教授指出，在2050年左右，建筑結(jié)構(gòu)的3D打印將會(huì)成為一種成熟的技術(shù)。

由意大利發(fā)明家Enrico Dini發(fā)明的D-Shape打印機(jī)使用的原料主要是砂與鎂基膠而非混凝土，建造出來的建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)地類似于大理石，這種新型材料由于其堅(jiān)固的微結(jié)晶結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出良好的密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度。

自由形式建造工藝是由英國拉夫堡大學(xué)創(chuàng)新和建筑研究中心提出的，并得到英國工程和自然科學(xué)研究委員會(huì)、福斯特建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所等的資助與合作。

2014年，上海青浦張江工業(yè)園，我國的盈創(chuàng)建筑科技有限公司（以下簡稱盈創(chuàng)）采用自主研發(fā)的全球最大建筑3D打印機(jī)在24小時(shí)內(nèi)打印了10棟房屋。2015年初，盈創(chuàng)又宣布打印出一棟15米高的六層住宅，以及作為上海浦東湯臣一品售樓處的1100平方米三層別墅。該別墅的建筑成本約100萬元人民幣，3D打印所用材料為回收的建筑垃圾、玻璃纖維以及高強(qiáng)混凝土。

2014年，奧雅納工程顧問（以下簡稱奧雅納）為荷蘭海牙的某項(xiàng)目設(shè)計(jì)張拉整體結(jié)構(gòu)，但由于整個(gè)結(jié)構(gòu)和電纜構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)過于錯(cuò)綜復(fù)雜，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中處處存在著不規(guī)則連接與特殊結(jié)構(gòu)角度，即1200個(gè)鋼節(jié)點(diǎn)各不相同。奧雅納的工程師們嘗試解放受傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝束縛的設(shè)計(jì)思路，通過對鋼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行純力學(xué)意義上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到相比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)省約75%材料的異形鋼節(jié)點(diǎn)，并利用選擇性激光燒結(jié)3D打印技術(shù)生產(chǎn)出了這些復(fù)雜的異形鋼節(jié)點(diǎn)。

2 拓?fù)鋬?yōu)化

正如奧雅納的工程師將3D打印技術(shù)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)合起來從而充分享受到了自由設(shè)計(jì)的巨大優(yōu)勢，哈佛大學(xué)設(shè)計(jì)研究院的帕納約蒂斯教授也指出，數(shù)字化建造技術(shù)最重要的貢獻(xiàn)并不在于讓人類更易于建造復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，而在于脫離建筑結(jié)構(gòu)的拼裝體系、連接建構(gòu)體系從而達(dá)到材料柔性分布體系。帕納約蒂斯教授認(rèn)為，3D打印技術(shù)允許材料在空間中更加連續(xù)地復(fù)合在一起，同時(shí)建造出具有材料層級的結(jié)構(gòu)，尤其是在多重材料打印技術(shù)的輔助下，將可以制造出各點(diǎn)材料屬性不一的結(jié)構(gòu)。

帕納約蒂斯.米哈拉托斯教授基于連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化等結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，在參數(shù)化設(shè)計(jì)工具Grasshopper中開發(fā)出插件Millipede，允許建筑師在方案設(shè)計(jì)階段融入結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化的概念，使結(jié)構(gòu)性能分析工具與建筑形態(tài)生成工具一體化。

作為數(shù)字化結(jié)構(gòu)性能生形工具M(jìn)illipede的算法原理之一，連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化是過去二十多年里結(jié)構(gòu)多學(xué)科優(yōu)化領(lǐng)域最熱門的研究方向。連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化是指在指定的設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)，給定荷載與邊界條件，在一定的約束條件下，通過改變結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫问交蛘哒f材料布局，使結(jié)構(gòu)的某種性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。目前最常見的連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化方法有SIMP法、水平集法、ESO/BESO法等。連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化方法在航空航天、汽車、機(jī)械等行業(yè)早已成為概念設(shè)計(jì)的有力工具，而對于采用3D打印技術(shù)建造的建筑結(jié)構(gòu)，作為其數(shù)字化結(jié)構(gòu)性能生形工具更是極具發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2004年，大森博司等在日本的芥川河畔辦公樓項(xiàng)目中使用擴(kuò)展ESO算法對該樓的西、南、北三個(gè)立面進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)。2005年，磯崎新和佐佐木睦郎使用BESO算法對卡塔爾國際會(huì)議中心長達(dá)250m的入口進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)。謝億民等與澳大利亞BKK建筑事務(wù)所使用BESO算法對澳大利亞某城際高速公路凈跨72m的步行橋進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，同時(shí)還采用殼體單元優(yōu)化得到穿孔殼管設(shè)計(jì)，通過引入不同的周期性幾何約束調(diào)整出精彩各異的設(shè)計(jì)方案。2014年，Lauren等采用變密度法并考慮對稱約束與模式重復(fù)約束，實(shí)現(xiàn)超高層建筑的斜撐布局優(yōu)化。

3 結(jié)語

在建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)字化設(shè)計(jì)與建造時(shí)代中，人類將告別傳統(tǒng)的梁板柱構(gòu)件拼裝體系，利用3D打印技術(shù)等數(shù)字化建造技術(shù)實(shí)現(xiàn)性能更優(yōu)更可控的材料柔性分布體系，使更多的靈感與創(chuàng)意成為真實(shí)。同時(shí)，以拓?fù)鋬?yōu)化方法為核心的建筑結(jié)構(gòu)數(shù)字化設(shè)計(jì)工具將極大地拓寬建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)空間，使結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計(jì)與建筑美學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)一步融合。

參考文獻(xiàn)

[1] Lim S，Buswell R A，Le T T，et al.Developments in construction-scale additive manufacturing processes[J].Automation in Construction，2011，21（01）：262-268.

[2] 帕納約蒂斯?米哈拉托斯，閆超.柔度漸變在設(shè)計(jì)過程與教學(xué)中重新引入結(jié)構(gòu)思考[J].時(shí)代建筑，2014（05）：26-33.

篇5

關(guān)鍵詞:數(shù)字化測繪技術(shù)；建筑工程；測量

隨著城市化建設(shè)的推進(jìn)，建筑工程得到了很大的發(fā)展機(jī)遇。建筑施工中，提高了測量技術(shù)的重視度，考慮到測量的需求，推行數(shù)字化測繪技術(shù)，保障測繪的合理性及科學(xué)性。數(shù)字化測繪技術(shù)，實(shí)踐性強(qiáng)，全面參與到建筑工程測量內(nèi)，提供數(shù)字化的測繪服務(wù)。數(shù)字化測繪技術(shù)中，具備多樣化的技術(shù)內(nèi)容，滿足了建筑工程測量上的基本需求。

1建筑工程測量中的數(shù)字化測繪技術(shù)分析

建筑工程測量內(nèi)的數(shù)字化測繪技術(shù)，主要有信息化、數(shù)字化的特征，此項(xiàng)技術(shù)具備圖形處理的條件。數(shù)字化測繪技術(shù)的發(fā)展逐漸成熟，根據(jù)建筑工程測量的需求，配置好軟件及設(shè)備，規(guī)范好測量的信息，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化成圖。數(shù)字化測繪技術(shù)的一體化，完善了工程測量的環(huán)境，一來維護(hù)工程測量的精確性，二來提高測量的效率，避免建筑測量中出現(xiàn)誤差，更是體現(xiàn)數(shù)字化測繪技術(shù)的實(shí)踐性，確保建筑工程測量的合理性及科學(xué)性，預(yù)防測量問題。

2數(shù)字化測繪技術(shù)在建筑工程測量中的優(yōu)勢

2．1存儲簡單

建筑工程測量方面，數(shù)字化測繪技術(shù)，直接把測量結(jié)果，存儲到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，不會(huì)改變測繪數(shù)據(jù)的信息性質(zhì)，數(shù)字化的信息，其在存儲上，表現(xiàn)出了簡單的優(yōu)勢，節(jié)約了測量數(shù)據(jù)的存儲空間。

2．2精確度高

建筑工程測量對精確度的要求很高，數(shù)字化測繪技術(shù)，降低了人為參與量，由此預(yù)防了人為方面的誤差，保障工程測量的精確度［1］。誤差對工程測量的影響最大，數(shù)字化測繪技術(shù)，能夠消除工程中的誤差，利用信息化的手段，提升測量精度。

2．3測繪自動(dòng)化

數(shù)字化測繪技術(shù)在建筑工程測量中，表現(xiàn)出了自動(dòng)化的優(yōu)勢，測繪技術(shù)與軟件、計(jì)算機(jī)相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了全方位的測繪自動(dòng)化。測繪自動(dòng)化優(yōu)勢，可以降低測量誤差的發(fā)生機(jī)率，獲取精確、準(zhǔn)確的工程地圖。

3數(shù)字化測繪技術(shù)在建筑工程測量中的應(yīng)用

結(jié)合建筑工程測量案例，分析數(shù)字化測繪技術(shù)的幾點(diǎn)應(yīng)用，表明此類技術(shù)在測繪測量方面的作用。

3．1數(shù)據(jù)采集

建筑工程的復(fù)雜化、多樣化，增加了測量的難度。數(shù)字化測繪技術(shù)，應(yīng)用到工程數(shù)據(jù)的采集方面，建筑測量內(nèi)，涉及到大量的數(shù)據(jù)，采集時(shí)，通過數(shù)字化測繪技術(shù)，保障各項(xiàng)信息采集的準(zhǔn)確性和真實(shí)性［2］。分析數(shù)字化測繪技術(shù)在采集方面的應(yīng)用，如:(1)建筑主體結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集方面，通過數(shù)字化測繪技術(shù)，構(gòu)建立體化的模型，通過模型，預(yù)測出建筑主體的信息并采集，方便后期各項(xiàng)數(shù)據(jù)的使用;(2)墻面結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集，數(shù)字化測繪技術(shù)，要對建筑的每個(gè)墻體，都實(shí)行測繪分析，包括墻體的承重?cái)?shù)據(jù)，詳細(xì)記錄收集的數(shù)據(jù);(3)建筑的天花板方面，數(shù)字化測繪技術(shù)的采集，主要是測量吊板的數(shù)據(jù)，測繪出吊板的高度，深入研究吊板的信息，方便后期天花板的具體施工。

3．2地面測繪

建筑工程地面測繪的傳統(tǒng)方法，很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差，無法保障建筑的安全度，降低了測量的效率。為了提高地面測繪的準(zhǔn)確性，引入數(shù)字化測繪技術(shù)，提供高效的測圖手段，構(gòu)成大比例尺的地形圖［3］。數(shù)字化測繪技術(shù)在地面測量中，不會(huì)受到地面構(gòu)筑物、地形等因素的影響，消除了地面測量內(nèi)的誤差數(shù)據(jù)，還可以提供自動(dòng)化的分析方法，確保地面測量的合理性。數(shù)字化測繪技術(shù)在地面數(shù)據(jù)測量中，其誤差控制在3cm以內(nèi)，屬于地面測量中，最為有效的測繪技術(shù)方法。

3．3土質(zhì)測繪

土質(zhì)測繪，是指對建筑的原土，實(shí)行地質(zhì)測繪。傳統(tǒng)測繪方法消耗的成本較多，以往建筑工程測量中，減少了土質(zhì)測繪的工程量，導(dǎo)致地質(zhì)測繪方面，失去了很多有用的數(shù)據(jù)。數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用，改善了原土測繪的環(huán)境，其不需要耗費(fèi)過量的成本，配置數(shù)字化儀器、軟件、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等，構(gòu)建土質(zhì)測繪的體系。例如:數(shù)字化測繪在土質(zhì)測量上，利用矢量化的掃描方法，完善測繪的過程，測繪技術(shù)上，考慮到土質(zhì)測繪中的誤差，分析測繪的原圖，及時(shí)發(fā)現(xiàn)測繪原圖中的缺陷、誤差，采用數(shù)字化測繪技術(shù)，改進(jìn)土質(zhì)的測繪數(shù)據(jù)，標(biāo)注到技術(shù)方案內(nèi)，預(yù)防技術(shù)失控。

3．4定位測量

定位測量有利于維護(hù)建筑施工的準(zhǔn)確性，數(shù)字化測繪技術(shù)參與了定位測量，確保后期建筑施工的順利進(jìn)行。數(shù)字化測繪中的GPS技術(shù)，其在定位測量中，發(fā)揮著重要的作用。GPS技術(shù)能夠應(yīng)用到復(fù)雜的環(huán)境中，不需要人為測量行為，在建筑工程測量內(nèi)，提供全天24小時(shí)的定位測量，而且連續(xù)的測量出建筑工程的定位數(shù)據(jù)。GPS定位測量的準(zhǔn)確度非常高，降低了定位信息的偏差。GPS技術(shù)能夠在靜態(tài)、動(dòng)態(tài)的條件下，連續(xù)接收衛(wèi)星傳輸?shù)臏y量信息，體現(xiàn)了定位測量在效率、精度方面的優(yōu)勢。數(shù)字化測繪技術(shù)，準(zhǔn)確的定位了建筑工程中的構(gòu)筑物，能夠?yàn)榻ㄖ┕ぃ峁┛煽康亩ㄎ粩?shù)據(jù)，促使建筑工程在施工時(shí)，能夠把控好施工技術(shù)，避免引起定位上的缺陷。

3．5變形監(jiān)測

變形監(jiān)測關(guān)系到了建筑工程的安全性，有利于提升建筑的穩(wěn)定性水平。數(shù)字化測繪技術(shù)的變形監(jiān)測，直接把二維成像的信息，輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，全面分析建筑工程的變形數(shù)據(jù)［4］。數(shù)字化測繪技術(shù)得出了變形監(jiān)測的數(shù)據(jù)，促使施工人員，能夠掌握建筑工程的變形信息，尤其是建筑基礎(chǔ)沉降、位置點(diǎn)的具體變化以及主體傾斜度，變形監(jiān)測在客觀的角度上，評估了建筑工程的變形狀態(tài)，充分了解了建筑工程的實(shí)際狀態(tài)。變形監(jiān)測滲透到建筑施工中，一旦發(fā)現(xiàn)了建筑變形問題，就要立即調(diào)整參數(shù)，防止建筑工程出現(xiàn)傾倒、裂縫的問題，維護(hù)建筑主體的安全性。數(shù)字化測繪技術(shù)下的變形監(jiān)測，可以全面應(yīng)用到建筑項(xiàng)目上，而且計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展速度快，輔助提高了變形監(jiān)測的準(zhǔn)確性和操作水平，施工人員掌握好變形監(jiān)測后，控制建筑工程的體系結(jié)構(gòu)。

3．63D模型

3D模型是數(shù)字化測繪中最常用的軟件，利用3D模型，模擬建筑工程，明確建筑工程測量的實(shí)際情況，在3D模型中，獲取測繪的數(shù)據(jù)。數(shù)字化測繪技術(shù)中的3D模型，經(jīng)常采用CAD制圖軟件，測量人員根據(jù)工程的特征點(diǎn)，連接并構(gòu)成建筑的基本軸線。CAD軟件內(nèi)，在測繪的基礎(chǔ)上，靈活的修改建筑的軸線數(shù)據(jù)，同時(shí)補(bǔ)充相關(guān)的參數(shù)信息，保障特征點(diǎn)的準(zhǔn)確性，規(guī)劃出建筑的主線條結(jié)構(gòu)。3D模型軟件的使用，還要在數(shù)字化測繪技術(shù)中，實(shí)行細(xì)節(jié)性的設(shè)計(jì)和加工，以便構(gòu)建出3D立體的建筑工程項(xiàng)目。數(shù)字化測繪技術(shù)利用3D模型，規(guī)劃了建筑工程的主體模型，對比建筑工程的現(xiàn)場，評估3D模型中的工程是否合理，利用數(shù)字化測繪，提高建筑工程測量的準(zhǔn)確性。

4結(jié)束語

建筑工程測量技術(shù)，朝向信息化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。數(shù)字化測繪技術(shù)，是建筑工程測量中的必然產(chǎn)物，數(shù)字化測繪技術(shù)具有一定的優(yōu)勢，其根據(jù)建筑工程的測量實(shí)況，分配好數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用，確保數(shù)字化測繪技術(shù)，能夠準(zhǔn)確的應(yīng)用到建筑測量的各個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi)，充分體現(xiàn)出數(shù)字化測繪技術(shù)的實(shí)踐價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

［1］韓劍，王旭．?dāng)?shù)字化測繪技術(shù)在建筑工程測量中的應(yīng)用［J］．民營科技，2016(12):42．

［2］關(guān)朝旭．?dāng)?shù)字化測繪技術(shù)在建筑工程測量中的應(yīng)用［J］．山東工業(yè)技術(shù)，2014(16):89．

［3］韋忠剛．?dāng)?shù)字化測繪技術(shù)在建筑工程測量中的應(yīng)用探究［J］．山東工業(yè)技術(shù)，2016(08):103．

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關(guān)鍵詞？演天津?yàn)I海新區(qū)；3D打印；政策建議

中圖分類號？演F407 ？眼文獻(xiàn)標(biāo)識碼？演A ？眼文章編號？演1673-0461（2013）12-0068-05

一、引 言

2012年4月，英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志刊載封面文章《第三次工業(yè)革命》，將 3D 打印作為第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志。同一時(shí)期，美國《時(shí)代》周刊將3D打印列為“美國十大增長最快的工業(yè)”。這一系列標(biāo)志性事件，將3D打印技術(shù)推上前臺，引發(fā)了世人的廣泛關(guān)注。

二、3D打印技術(shù)概況及產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)

（一）3D打印技術(shù)概況

3D打印技術(shù)是指通過連續(xù)的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實(shí)體的技術(shù)，綜合了數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多方面的前沿技術(shù)知識，具有很高的科技含量。與切削等材料“去除法”不同，3D打印技術(shù)的主要流程是應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)出立體的加工樣式，運(yùn)用特定的成型設(shè)備，將粉末、液體、片狀等離散材料逐層堆積，“打印”出產(chǎn)品（如圖1所示）， 因此又稱為添加制造（AM，Additive Manufacturing）。

3D打印技術(shù)常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域用于制造模型，現(xiàn)在正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用該技術(shù)打印而成的零部件。在汽車，航空航天、醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

（二）3D打印產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)

雖然3D打印技術(shù)出現(xiàn)已有十幾年的歷史，但3D打印產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展階段的初期，業(yè)態(tài)尚不豐富，行業(yè)成熟度低，但未來的成長性非常好，從整個(gè)產(chǎn)業(yè)來看具有以下兩個(gè)特點(diǎn)。

產(chǎn)業(yè)鏈長，輻射帶動(dòng)效應(yīng)顯著。3D打印產(chǎn)業(yè)涉及材料技術(shù)、信息技術(shù)、裝備制造、生產(chǎn)業(yè)等諸多領(lǐng)域。僅耗材一項(xiàng)，就包括7個(gè)大類30余種工藝設(shè)備、幾百種打印材料。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用輻射面極廣，是制造業(yè)與服務(wù)業(yè)融合的典型產(chǎn)業(yè)，能夠催生大批新興產(chǎn)業(yè)。無論是從技術(shù)還是應(yīng)用角度來看，3D打印相關(guān)技術(shù)及設(shè)備都屬于機(jī)械工程、自動(dòng)控制、激光、計(jì)算機(jī)、新材料等多個(gè)領(lǐng)域的交叉融合。從產(chǎn)業(yè)鏈角度來看，3D打印技術(shù)領(lǐng)域與上下游相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域關(guān)聯(lián)十分緊密，帶動(dòng)作用很強(qiáng)。

科技含量高，帶動(dòng)制造業(yè)數(shù)字化變革。3D打印技術(shù)的應(yīng)用大大縮短了新產(chǎn)品研制周期，能夠迅速提升復(fù)雜零件的制造能力，使復(fù)雜模型的簡單直接制造成為可能。3D打印技術(shù)顯著提高了新產(chǎn)品投產(chǎn)的成功率，大大降低了新產(chǎn)品的研發(fā)成本。目前，一個(gè)預(yù)測觀點(diǎn)在產(chǎn)業(yè)界廣為流傳，觀點(diǎn)認(rèn)為：未來的制造業(yè)，人力、資金、設(shè)備等生產(chǎn)要素大規(guī)模集中化的工廠式生產(chǎn)方式將被摒棄，替代的將是更加靈活、所需要投入更少的3D打印生產(chǎn)方式。英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志將這種趨勢稱之為“社會(huì)化制造”，認(rèn)為它將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動(dòng)實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命”。

三、3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

（一）國外3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，全球正興起新一輪數(shù)字化制造浪潮。發(fā)達(dá)國家為解決其制造業(yè)競爭力下降的難題，倡導(dǎo)“再工業(yè)化、再制造化”戰(zhàn)略，提出智能機(jī)器人、人工智能、3D 打印技術(shù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造的關(guān)鍵技術(shù)，希望通過這三項(xiàng)數(shù)字化制造技術(shù)的突破，鞏固和提升其制造業(yè)主導(dǎo)權(quán)。3D打印技術(shù)隨著工藝、材料與裝備的逐漸成熟，引起了世界范圍的廣泛重視。美國是全球3D打印技術(shù)和應(yīng)用的領(lǐng)導(dǎo)者。2012年3月，美國在“全美制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”計(jì)劃中對3D打印產(chǎn)業(yè)作出重點(diǎn)部署。據(jù)美國權(quán)威3D打印行業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)Wohlers提供的數(shù)據(jù)，截至2011年底，全球3D打印機(jī)累計(jì)裝機(jī)臺數(shù)超過5萬臺，其中美國累計(jì)裝機(jī)臺數(shù)約占全球總量的50%，美國制造商所占全球市場份額超過70%。美國3D打印服務(wù)提供商Shapeways表示，他們已經(jīng)“打印”了75萬種產(chǎn)品，材料已經(jīng)涵蓋塑料、不銹鋼、銀、陶瓷和玻璃等。

除美國外，其他國家也在不斷加強(qiáng)3D打印技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用。澳大利亞在2013年制定了金屬3D打印技術(shù)路線；南非正在扶持基于激光的大型3D打印機(jī)器的開發(fā)；日本著力推動(dòng)3D打印技術(shù)的推廣應(yīng)用。表1為2011年各國和地區(qū)3D打印技術(shù)應(yīng)用的市場份額。

（二）我國3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國3D打印技術(shù)研究起步較早，20世紀(jì)90年代初就開始對快速成形技術(shù)及設(shè)備進(jìn)行研發(fā)，初具產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)。已有西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等多家研究單位自主開發(fā)了成形設(shè)備并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。其中，部分便攜式桌面3D打印機(jī)已具備國際競爭力，進(jìn)入了歐美市場。我國是繼美國、日本、德國之后第四個(gè)擁有3D打印設(shè)備的國家。但總體看來，國內(nèi)缺乏能夠制造工業(yè)級3D打印機(jī)的企業(yè)；一些核心部件，如激光器、光路系統(tǒng)等仍依賴國外技術(shù)；打印材料單一，與國外材料的品種和性能等方面有差距；缺少原創(chuàng)性的3D打印新技術(shù)及裝備；應(yīng)用寬度和深度不夠，與量大面廣的產(chǎn)品制造進(jìn)程相比，還不具備價(jià)格優(yōu)勢。

2012年10月，亞洲制造業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)等權(quán)威科研機(jī)構(gòu)和3D行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)成立了中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。鑒于3D打印技術(shù)的戰(zhàn)略意義，工信部、科技部也正在組織專家對我國3D打印技術(shù)的發(fā)展開展專項(xiàng)研究，制定規(guī)劃，在全國進(jìn)行重點(diǎn)布局。

國內(nèi)部分地區(qū)正積極繪制3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展藍(lán)圖。2013年3月，江蘇省《江蘇省三維打印技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)方案（2013-2015年）》，并組建三維打印產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，推進(jìn)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展。南京市與中國3D產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟簽署中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)總部基地和中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心合作協(xié)議，建設(shè)3D打印應(yīng)用中心、示范中心以及科普、教育、培訓(xùn)、加工等中心。武漢市搶先成立了“中國首個(gè)3D打印工業(yè)園”。東莞市將3D打印作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)寫入了2013年的《政府工作報(bào)告》。此外，成都、重慶、長沙、青島等地正在建設(shè)或籌建3D打印產(chǎn)業(yè)園。

（三）3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

雖然3D 打印等數(shù)字化制造的核心技術(shù)仍處在發(fā)展的初級階段，產(chǎn)業(yè)還不成熟，但在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、復(fù)雜和特殊產(chǎn)品生產(chǎn)、個(gè)性化服務(wù)等方面已顯示其獨(dú)特優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)鏈已初具出行，整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，其發(fā)展趨勢具有以下兩個(gè)特點(diǎn)。

市場前景廣闊，未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?D打印技術(shù)以操作簡單、成形精準(zhǔn)、高效低耗等特點(diǎn)著稱，擁有廣泛的市場前景。據(jù)美國消費(fèi)者電子協(xié)會(huì)最新的年度報(bào)告顯示，隨著汽車、航空航天、工業(yè)和醫(yī)療保健等領(lǐng)域市場需求的增加，3D打印服務(wù)的社會(huì)需求量將逐年增長，到2017年有望增長至50億美元。近20年來，3D打印產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模正以每年超過17%的速率遞增（如圖2所示），沃勒斯（Wohlers）最新報(bào)告顯示，2012年3D打印全球市場規(guī)模為22億美元，同比增長了29%；其中3D打印機(jī)的銷售量同比上升了25%，其中有38%產(chǎn)自美國，8.5%來自中國。

產(chǎn)業(yè)集中度不斷提升，壟斷形勢正在形成。美國上市公司3D Systems和Stratasys，Z Corpration公司、Solidscape公司以及德國的EOS公司、以色列 OBJET Geometries等公司，是目前全球3D打印產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。近幾年，3D打印設(shè)備制造企業(yè)正在一輪洗牌。美國Stratasys公司收購了OBJECT Geometries公司；3D Systems公司在2012年初收購了Z Corporation 公司和Vidar Systems公司。目前，Stratasys公司和3D Systems公司成為行業(yè)內(nèi)兩大巨頭，Stratasys公司2011年擁有41.5%的市場份額。表2為國際最主要的5個(gè)3D打印企業(yè)或研發(fā)團(tuán)隊(duì)以及它們的技術(shù)優(yōu)勢。

四、天津?yàn)I海新區(qū)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)

天津?yàn)I海新區(qū)是新世紀(jì)我國改革開放的最前沿，近年來憑借區(qū)位、政策優(yōu)勢，發(fā)展勢頭迅猛，濱海新區(qū)具備發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)的良好基礎(chǔ)：

一是具有相應(yīng)的研發(fā)基礎(chǔ)。天津市擁有“天津快速成形技術(shù)工程中心”和“天津市激光技術(shù)工程中心”等快速成形技術(shù)研發(fā)單位。其中天津快速成形技術(shù)工程中心是國內(nèi)最早開始此項(xiàng)業(yè)務(wù)的科研單位之一，在激光快速成形、快速制模、快速鑄造、快速測量、液壓及光機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)、內(nèi)燃機(jī)工作過程仿真、強(qiáng)度和流場計(jì)算、光彈應(yīng)力分析、CAD/CFD /CAE/ CAM技術(shù)集成及產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面擁有較強(qiáng)研發(fā)實(shí)力。同時(shí)河北區(qū)的快速模具創(chuàng)新研發(fā)基地、塘沽海洋高新區(qū)濱海國際工業(yè)設(shè)計(jì)園等產(chǎn)業(yè)園區(qū)等也提出聚集一批3D打印企業(yè)。

二是擁有一定市場規(guī)模。目前天津市電子信息、裝備制造、汽車、醫(yī)療器械、新能源、模具等行業(yè)對3D打印技術(shù)有一定的認(rèn)知。全市已有超過200家企業(yè)應(yīng)用了3D打印技術(shù)。濱海新區(qū)在3D打印技術(shù)應(yīng)用方面的企業(yè)，主要有霍尼韋爾、富士通、亞安科技、新巨升電子等企業(yè)。在3D打印技術(shù)研發(fā)方面的企業(yè)，有濱海高新區(qū)天津微深科技公司、天津?yàn)I海雷克斯激光等企業(yè)。

三是具備產(chǎn)業(yè)鏈向下延伸優(yōu)勢。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印已經(jīng)逐步應(yīng)用于制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。從近十年3D打印設(shè)備下游應(yīng)用行業(yè)分布來看，個(gè)人消費(fèi)品（以電子行業(yè)為主）和交通運(yùn)輸設(shè)備占據(jù)主要份額；同時(shí)，醫(yī)療方面的占比在持續(xù)提升。而3D打印設(shè)備在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用也穩(wěn)中有升。而上述幾類產(chǎn)業(yè)正是濱海新區(qū)大力推進(jìn)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，3D打印技術(shù)服務(wù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)在新區(qū)發(fā)展，擁有廣闊的潛在目標(biāo)客戶群，前景十分看好。

五、天津?yàn)I海新區(qū)發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)的政策建議

根據(jù)3D打印產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)和未來發(fā)展趨勢，結(jié)合濱海新區(qū)的實(shí)際情況，濱海新區(qū)推進(jìn)3D打印技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要從以下幾個(gè)方面入手：

一是做好3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)。通過深入調(diào)研區(qū)域內(nèi)醫(yī)療行業(yè)、食品業(yè)、汽車制造業(yè)、航空航天制造業(yè)等相關(guān)行業(yè)未來對3D打印應(yīng)用的市場需求，明確濱海新區(qū)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路，找出突破口，制定3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，編制濱海新區(qū)3D打印技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)方案，制定新區(qū)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖。

二是加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化。設(shè)立3D打印技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)，開展相關(guān)軟件、工藝、材料、裝備、應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)化的系統(tǒng)性攻關(guān)。推進(jìn)建設(shè)3D打印技術(shù)與其他先進(jìn)制造技術(shù)融合的新型數(shù)字化制造體系。重點(diǎn)圍繞3D打印工藝優(yōu)化和制件性能提升技術(shù)、高效打印制造技術(shù)、精度控制技術(shù)、符合材料零件制造技術(shù)、智能制造技術(shù)、超限制造技術(shù)、生物組織打印制造技術(shù)等技術(shù)領(lǐng)域，加大項(xiàng)目資助力度。設(shè)立3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資基金，探索稅收優(yōu)惠政策。

三是建設(shè)高水平研發(fā)轉(zhuǎn)化平臺。為促進(jìn)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟擬選擇10個(gè)工業(yè)城市集中建設(shè)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，投資2 000萬元，地方政府按照1∶1配套扶持。濱海新區(qū)應(yīng)抓住這個(gè)機(jī)會(huì)，積極爭取創(chuàng)新中心落戶，借力亞洲制造業(yè)協(xié)會(huì)和中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，推動(dòng)新區(qū)3D打印盡快走上產(chǎn)業(yè)化道路。同時(shí)，吸引清華、華中科技、西安交大、北航等研發(fā)機(jī)構(gòu)在新區(qū)設(shè)立研發(fā)基地、檢測試驗(yàn)平臺，開展科研成果轉(zhuǎn)化，率先布局3D打印技術(shù)及服務(wù)聚集區(qū)。

四是組建3D打印產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟。依托天津市快速成型技術(shù)工程中心、天津市激光技術(shù)工程中心、天津大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)、天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)、天津?yàn)I海雷克斯激光、天津微深科技公司等高校、企業(yè)，并邀請清華、北航、西安交大、華中科大、江蘇紫金電子、杭州先臨三維科技等3D打印技術(shù)研究和應(yīng)用的領(lǐng)軍者，組建濱海新區(qū)3D打印產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟。依托聯(lián)盟，策劃舉辦國家級3D打印高峰論壇，3D打印產(chǎn)業(yè)年度發(fā)展報(bào)告，舉辦產(chǎn)學(xué)研合作洽談會(huì)、研發(fā)成果信息會(huì)、企業(yè)需求對接會(huì)等，推動(dòng)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。

五是培育3D打印產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)。目前，濱海新區(qū)在3D打印方面關(guān)鍵裝備研發(fā)制造能力不足是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。因此，需要充分發(fā)揮濱海新區(qū)科技創(chuàng)新資源聚集優(yōu)勢，通過開展3D打印技術(shù)專題招商引智活動(dòng)，吸引海外3D Systems、Stratasys、Solidscape、Shapeways、EOS等跨國公司，以及國內(nèi)南京紫金立德、湖南華曙高科、杭州先臨三維、深圳光韻達(dá)、北京隆源、上海聯(lián)泰、無錫飛而康等企業(yè)，彌補(bǔ)新區(qū)在3D打印設(shè)備研發(fā)制造能力的不足。

六是進(jìn)一步發(fā)揮試點(diǎn)示范的帶動(dòng)作用。建設(shè)3D打印技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)示范基地，推動(dòng)3D打印技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。重點(diǎn)在航空航天、汽車制造、醫(yī)療器械等領(lǐng)域分步驟、分層次開展示范應(yīng)用，形成通用性、標(biāo)準(zhǔn)化、自主知識產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用平臺，在示范過程中制定相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加快推進(jìn)濱海新區(qū)3D打印技術(shù)、產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用協(xié)同發(fā)展，探索和積累3D打印機(jī)的運(yùn)營和管理經(jīng)驗(yàn)。

七是促進(jìn) 3D 打印技術(shù)的社會(huì)化推廣。從區(qū)域?qū)用娉霭l(fā)，營造良好的3D打印技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展氛圍。強(qiáng)化3D打印方面的教育培訓(xùn)，將 3D 打印相關(guān)技術(shù)納入相應(yīng)學(xué)科建設(shè)體系，加快培養(yǎng) 3D 打印技術(shù)相關(guān)人才。依靠相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)、博覽會(huì)、論壇等組織形式來進(jìn)行 3D 打印技術(shù)和應(yīng)用的培訓(xùn)，并宣傳、推廣3D 打印技術(shù)，使更多的人能夠接觸3D打印技術(shù)，產(chǎn)生興趣，并逐步接受和使用相關(guān)技術(shù)。在科技館、文化藝術(shù)中心、青少年活動(dòng)中心等公共機(jī)構(gòu)進(jìn)行 3D 打印技術(shù)的展示、宣傳和推廣。發(fā)展 3D 打印服務(wù)機(jī)構(gòu)，推廣 3D 打印技術(shù)應(yīng)用，為發(fā)展 3D 打印產(chǎn)業(yè)積累應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

六、結(jié) 語

近來，全球正在興起新一輪數(shù)字化智能化制造浪潮。發(fā)達(dá)國家為解決制造業(yè)競爭力下降難題，大力倡導(dǎo)“再工業(yè)化、再制造化”戰(zhàn)略，提出智能機(jī)器人、人工智能、3D 打印技術(shù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造的關(guān)鍵技術(shù)，并希望通過這三大數(shù)字化制造技術(shù)的突破，鞏固和提升其在制造業(yè)的主導(dǎo)權(quán)。雖然以3D 打印技術(shù)為首的數(shù)字化制造核心技術(shù)仍處在發(fā)展的初級階段，產(chǎn)業(yè)還不成熟，但在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、復(fù)雜和特殊產(chǎn)品生產(chǎn)、個(gè)性化服務(wù)等方面已顯示出獨(dú)特優(yōu)勢。所以，我們應(yīng)充分認(rèn)識智能制造、數(shù)字化制造對我國的深刻影響，在區(qū)域發(fā)展尤其是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式中，跟緊全球技術(shù)前沿，抓住這一制造業(yè)加快發(fā)展的機(jī)遇，深入研究以 3D 打印技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)為代表的新型數(shù)字化智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，融入數(shù)字化智能化制造業(yè)發(fā)展浪潮，從而加快推動(dòng)我國由“工業(yè)大國”向“工業(yè)強(qiáng)國”轉(zhuǎn)變。

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（Binhai Research Institute in Tianjin，Tianjin 300456，China）

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關(guān)鍵詞：非物質(zhì)文化遺產(chǎn)；數(shù)字化保護(hù)；云計(jì)算；大數(shù)據(jù)；移動(dòng)媒體

在全球化、城市化飛速推進(jìn)的今天，非物質(zhì)文化遺產(chǎn)這一民族文化基因受到了各國的高度重視。我國幅員遼闊、歷史悠長、民族眾多，孕育了豐富的文化藝術(shù)資源。由于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)其本身所具有的活態(tài)性、生態(tài)性、傳承性、漸變性等特征，無法形成統(tǒng)一的理想保護(hù)模型，保護(hù)難度較大。隨著信息化技術(shù)的不斷進(jìn)步，利用現(xiàn)代信息技術(shù)對非物質(zhì)文化遺產(chǎn)進(jìn)行采集、保存、展示、傳播和開發(fā)利用，已成為非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)工作中的普遍共識。

1 加快建立數(shù)字化保護(hù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

目前，我國現(xiàn)已完成《術(shù)語和圖符》《數(shù)字資源信息分類與編碼》《數(shù)字資源核心元數(shù)據(jù)》等3個(gè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)草案，和《普查信息數(shù)字化采集》《采集方案編寫規(guī)范》《數(shù)字資源采集實(shí)施規(guī)范》《數(shù)字資源著錄規(guī)則》等4個(gè)業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)草案，但仍有大量業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范亟待研究制定。一個(gè)完整的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字資源描述元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)包括完整描述非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字資源具體對象所需的元素項(xiàng)的集合，以及各元素及修飾詞項(xiàng)的語義定義、著錄規(guī)則和計(jì)算機(jī)應(yīng)用時(shí)的語法規(guī)定等。

大數(shù)據(jù)的技術(shù)特點(diǎn)可以歸納為4個(gè)“V”――Volume（數(shù)據(jù)體量大）、Variety（數(shù)據(jù)類型繁多）、Velocity（處理速度快）、Value（價(jià)值密度低）。大數(shù)據(jù)的處理流程為采集數(shù)據(jù)信息、利用分布式技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢分類、挖掘數(shù)據(jù)來滿足數(shù)據(jù)分析需求。通過大數(shù)據(jù)的處理，可以輕松獲取想要的各類統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，從而有的放矢。在非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)中，我們應(yīng)利用大數(shù)據(jù)的技術(shù)特點(diǎn)和運(yùn)行原理，在學(xué)習(xí)借鑒國內(nèi)外元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字圖書館建設(shè)的最新標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等研究成果基礎(chǔ)上，建立科學(xué)規(guī)范的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。從而使我國各級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)有依可循，從而提高非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)工作的針對性和有效性。

2 協(xié)同搭建統(tǒng)一的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)庫云平臺

當(dāng)前，各地已建立的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)庫各自為政，內(nèi)容參差不齊、手段單一、信息單薄、數(shù)據(jù)無法互通共享等問題比比皆是，急需建立統(tǒng)一的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)庫平臺。考慮到硬件系統(tǒng)功能、設(shè)備維護(hù)升級、數(shù)據(jù)吞吐、網(wǎng)絡(luò)帶寬、流處理、存儲容量、數(shù)據(jù)安全、管理員技術(shù)水平等問題，日益成熟的云計(jì)算是目前較為良好的解決方案。

云計(jì)算包含基礎(chǔ)設(shè)施，即服務(wù)（IaaS）、平臺即服務(wù)（PaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS），綜合運(yùn)用編程模式、海量數(shù)據(jù)分布存儲技術(shù)、海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)、虛擬化技術(shù)、云計(jì)算平臺管理技術(shù)等技術(shù)模式，具有超大規(guī)模、虛擬化、高可靠性、通用性、高可擴(kuò)展性、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。截至2014年6月，阿里云服務(wù)的客戶數(shù)超過140萬，12306網(wǎng)站75%的余票查詢系統(tǒng)遷移至阿里云計(jì)算平臺，云計(jì)算的應(yīng)用前景十分廣闊。

因此，我們可以在處理好非物質(zhì)文化遺產(chǎn)知識產(chǎn)權(quán)的基礎(chǔ)上，將全國統(tǒng)一的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)庫平臺架設(shè)在優(yōu)秀的企業(yè)云計(jì)算平臺中。并根據(jù)不同用途和需求，進(jìn)一步完善開放模塊、科研模塊、大數(shù)據(jù)分析模塊、賬戶模塊、數(shù)據(jù)收集模塊、信息交流模塊等數(shù)據(jù)庫模塊。加強(qiáng)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)工作的協(xié)同性。

3 充分發(fā)揮新興技術(shù)在數(shù)據(jù)采集中的重要作用

非物質(zhì)文化遺產(chǎn)項(xiàng)目的存在空間、展示博物館等物理空間的真實(shí)展示，一直是非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)中的難點(diǎn)，當(dāng)前熱門的街景技術(shù)可以有效解決這一問題。街景技術(shù)是由街景車進(jìn)行環(huán)境拍攝，然后把360度實(shí)景照片進(jìn)行合成，進(jìn)而進(jìn)行虛擬展示的新興技術(shù)。其在文化保護(hù)宣傳方面已有涉及，如介紹北京文化遺產(chǎn)的App應(yīng)用“北京文化遺產(chǎn)”，可以足不出戶360度查看北京市各個(gè)文化遺產(chǎn)的建筑風(fēng)貌、周邊環(huán)境等。將街景技術(shù)引入到非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)中，將極大地提高了工作效率，降低保護(hù)成本，加快保護(hù)進(jìn)度。

其次，隨著3D影視技術(shù)的興起與成熟，3D顯示設(shè)備的崛起與推廣，將3D技術(shù)運(yùn)用到非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)中已越來越具有可操作性。例如，通過動(dòng)作捕捉和三維建模技術(shù)，全方位展示某一非物質(zhì)文化遺產(chǎn)項(xiàng)目中的動(dòng)作要領(lǐng)；通過3D攝像機(jī)拍攝某一非物質(zhì)文化遺產(chǎn)項(xiàng)目的節(jié)日慶典，讓觀者有一種置身于慶典的真實(shí)感；通過制作某一代表非物質(zhì)文化遺產(chǎn)精神內(nèi)涵的3D電影，宣傳中國優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化。通過3D技術(shù)對非物質(zhì)文化遺產(chǎn)進(jìn)行數(shù)字化保護(hù)，能讓民眾容身于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的生存語境，提升感官認(rèn)知，產(chǎn)生情感共鳴。

4 綜合運(yùn)用移動(dòng)媒體的宣傳開發(fā)功能

當(dāng)下，利用移動(dòng)媒體進(jìn)行辦公、學(xué)習(xí)、娛樂、保健、消費(fèi)等活動(dòng)，已成為人們獲取信息、分享交流、消費(fèi)購物的重要接口。因此，開發(fā)和建立形式多樣、內(nèi)容豐富、功能各異的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)項(xiàng)目移動(dòng)應(yīng)用，對于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的宣傳和保護(hù)意義重大。

利用移動(dòng)媒體對非物質(zhì)文化遺產(chǎn)進(jìn)行宣傳、保護(hù)可以從多方面入手：最便捷有效的方式是開通公眾微信號，結(jié)合H5技術(shù)，各類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)相關(guān)的新聞、介紹、視頻等內(nèi)容，發(fā)起各類投票、獎(jiǎng)勵(lì)等活動(dòng)，擴(kuò)大其覆蓋面和影響力；利用已收集的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)開發(fā)移動(dòng)App，形成分類清晰、內(nèi)容豐富、手段多樣的宣傳展示體系，及時(shí)與更新內(nèi)容信息，增加App的用戶黏度；開發(fā)針對某一非物質(zhì)文化遺產(chǎn)項(xiàng)目的移動(dòng)媒體游戲，用戶在游戲中學(xué)習(xí)相關(guān)的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)知識，提升對項(xiàng)目的熟識度。并通過增加電子商務(wù)模塊，讓用戶在了解非物質(zhì)文化遺產(chǎn)項(xiàng)目內(nèi)容的基礎(chǔ)上，購買相關(guān)產(chǎn)品，促進(jìn)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)項(xiàng)目的生產(chǎn)性保護(hù)。

非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保護(hù)，是要在充分把握新興IT技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的發(fā)展現(xiàn)狀和現(xiàn)實(shí)問題，合理利用新思想、新手段、新技術(shù)，通過對非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護(hù)、宣傳、傳承和利用，實(shí)現(xiàn)資源的多元化應(yīng)用。從而提高保護(hù)效率，加快保護(hù)進(jìn)度，提升保護(hù)水平，加強(qiáng)保護(hù)效果，并使之成為傳統(tǒng)保護(hù)方式的主要補(bǔ)充和延續(xù)。未來，隨著IT形勢的不斷發(fā)展變化，越來越多的高新技術(shù)將不斷豐富和完善非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)的手段和途徑，并使之走向更為科學(xué)、更富效益、更利傳承的發(fā)展道路。

參考文獻(xiàn)：

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創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)必須與信息技術(shù)緊密結(jié)合。20世紀(jì)90年代初數(shù)字化教學(xué)開始在我國出現(xiàn)，隨著教育信息化的迅速發(fā)展，這一輔助教學(xué)手段越來越多地被應(yīng)用于臨床教學(xué)中，且深受教師和學(xué)生的喜愛。相對于傳統(tǒng)教學(xué)的單一性，數(shù)字化教學(xué)具有處理技術(shù)數(shù)字化、處理方式多媒體化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、學(xué)習(xí)資源系列化、使用過程智能化、資源建設(shè)可操作化等特點(diǎn)。因此，數(shù)字化教學(xué)具有即時(shí)性、豐富性、交互性和可持續(xù)性，數(shù)字化教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)模式的結(jié)合，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到激發(fā)，主觀能動(dòng)性得以發(fā)揮，教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)得到突破，臨床思維、實(shí)踐能力亦得以培養(yǎng)，大大提高了教學(xué)質(zhì)量和效果。

1.1構(gòu)建婦產(chǎn)科學(xué)教學(xué)數(shù)字化素材

在婦產(chǎn)科學(xué)教學(xué)中，在板書、掛圖、標(biāo)本、錄像、模型等傳統(tǒng)教學(xué)方式的基礎(chǔ)上，充分利用信息技術(shù)工具，包括多媒體、數(shù)字視頻、數(shù)字音頻、網(wǎng)站、Web3D、電子郵件等開展教學(xué)活動(dòng)。目前，教學(xué)中應(yīng)用最多的是多媒體課件，其可以通過圖表、文字、聲音、視頻等多媒體方式將抽象的內(nèi)容表述清楚，解決了教學(xué)中難以表達(dá)的問題，幫助學(xué)生理解和記憶。但隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展壯大，學(xué)生接觸信息的多元化，上述多媒體課件即文本結(jié)合多媒體素材已越來越不能滿足現(xiàn)代教育發(fā)展的需要。隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展，臨床上已可以通過3D來實(shí)現(xiàn)對人體的檢查和手術(shù)，大大提高了醫(yī)療的直觀性和成功率。Web3D技術(shù)是Web技術(shù)與3D技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其與多媒體技術(shù)充分結(jié)合可以制作3D多媒體課件，能極大地吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)習(xí)效率，該技術(shù)必將成為今后網(wǎng)絡(luò)多媒體發(fā)展的主流。在婦產(chǎn)科學(xué)教學(xué)中女性生殖系統(tǒng)解剖內(nèi)容枯燥且學(xué)生不易掌握，實(shí)習(xí)過程中難以掌握各種婦科腫瘤切除和盆腔淋巴結(jié)清掃術(shù)所涉及的盆腔解剖結(jié)構(gòu)，采用美麗的醫(yī)學(xué)人體3D圖片、3D動(dòng)畫、3D視頻和女性盆腔三維可視化模型讓學(xué)生更加直觀地了解了人體女性生殖系統(tǒng)的器官及血供來源和淋巴分布，配以腹腔鏡手術(shù)視頻和音頻講解，幫助學(xué)生掌握女性生殖器解剖和婦產(chǎn)科相關(guān)手術(shù)概念。應(yīng)用Web3D技術(shù)讓學(xué)生觀看排卵、受精、胚胎著床和胚胎發(fā)育全過程，幫助學(xué)生了解人類生命的起源和發(fā)育過程。傳統(tǒng)教學(xué)中難點(diǎn)之一：正常分娩的分娩機(jī)制，內(nèi)容抽象難懂，利用數(shù)字化模擬圖像動(dòng)畫使課本上不連續(xù)的內(nèi)容變得連續(xù)而且生動(dòng)、形象，抽象、難懂的知識瞬間明了。作者收集了臨床婦產(chǎn)科常見病和多發(fā)病的病例資料，如子宮肌瘤、宮頸癌、前置胎盤、妊娠期高血壓疾病等，建立了病例資料庫，按照常規(guī)臨床診療路徑制作出數(shù)字化模擬數(shù)據(jù)庫，供學(xué)生使用。學(xué)生通過病史采集、體格檢查，然后選擇相關(guān)實(shí)驗(yàn)室檢查，并根據(jù)結(jié)果判斷模擬患者的診斷，列出治療途徑。在宮腹腔鏡手術(shù)中利用宮腹腔鏡拍攝出女性生殖系統(tǒng)的全景錄像，采集成數(shù)字圖像，然后，利用軟件將這些圖像制作成一個(gè)個(gè)場景，供學(xué)生進(jìn)行虛擬探索，使得學(xué)生對宮腹腔鏡常規(guī)手術(shù)操作及婦產(chǎn)科基本手術(shù)概念有了初步的了解。

1.2建立網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)教學(xué)模式

將上述婦產(chǎn)科學(xué)數(shù)字化素材上傳至重慶醫(yī)科大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺，包括理論課PPT（PowerPoint）、3D圖片、動(dòng)畫、臨床問診錄像，以及體格檢查、常見婦產(chǎn)科基本操作、手術(shù)視頻等，利用網(wǎng)絡(luò)的交互性，網(wǎng)上進(jìn)行課程作業(yè)的布置、答疑討論、在線測試、經(jīng)驗(yàn)交流、資源共享等，在課余時(shí)間學(xué)生亦可通過網(wǎng)站預(yù)習(xí)或復(fù)習(xí)課堂知識，如有疑問可通過電子郵件或網(wǎng)上提問的形式與教師即時(shí)交流。通過網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)教學(xué)可實(shí)現(xiàn)師生交流，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，引導(dǎo)其積極、主動(dòng)地學(xué)習(xí)婦產(chǎn)科學(xué)相關(guān)知識，鍛煉其臨床思維能力。同時(shí)，將“微信”這一當(dāng)下最時(shí)髦的信息交流方式納入婦產(chǎn)科學(xué)教學(xué)中，歡迎學(xué)生關(guān)注重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院產(chǎn)科、婦科等微信平臺，通過多角度網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)習(xí)婦產(chǎn)科學(xué)相關(guān)知識。這些交互式數(shù)字化教學(xué)資源和模式在婦產(chǎn)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的不足，使得婦產(chǎn)科學(xué)教學(xué)變得形象生動(dòng)、易學(xué)易記，降低了授課難度，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生對婦產(chǎn)科學(xué)專業(yè)知識的理解、記憶，明顯提高了教學(xué)效率，改善了教學(xué)質(zhì)量。

2數(shù)字化教學(xué)資源應(yīng)用于婦產(chǎn)科學(xué)教學(xué)的優(yōu)勢

數(shù)字化教學(xué)具有傳統(tǒng)教學(xué)模式無法比擬的特色：（1）數(shù)字化教學(xué)資源的多樣性；（2）在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中可以共享/獲取的共享性；（3）實(shí)時(shí)便捷性；（4）可擴(kuò)展性和可延續(xù)性。數(shù)字化教學(xué)打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，使學(xué)生的主觀能動(dòng)性得以充分發(fā)揮，間接地增加了課堂容量，教學(xué)效果大大提高。隨著近年來醫(yī)學(xué)模式的轉(zhuǎn)變和醫(yī)學(xué)院校招生規(guī)模的擴(kuò)大，婦產(chǎn)科學(xué)教學(xué)面臨著前所未有的壓力，要求必須改變婦產(chǎn)科學(xué)教學(xué)模式。由于婦產(chǎn)科學(xué)的獨(dú)特性，使臨床教學(xué)資源匱乏，見習(xí)和實(shí)習(xí)過程中不可能讓每名學(xué)生均能進(jìn)行盆腔相關(guān)檢查或操作，且患者隱私性要求高，過多的帶教容易引起醫(yī)患糾紛，因此，在傳統(tǒng)教學(xué)基礎(chǔ)上輔以數(shù)字化教學(xué)，通過數(shù)字化教學(xué)資源結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化患者及醫(yī)學(xué)模擬器材，利用仿真和互動(dòng)的特性改變上述困境，使學(xué)生擁有一個(gè)具有真實(shí)感的訓(xùn)練環(huán)境，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鍛煉其實(shí)踐能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力，并可評估學(xué)生的臨床操作能力。

3數(shù)字化教學(xué)資源應(yīng)用于婦產(chǎn)科教學(xué)的不足

在婦產(chǎn)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中數(shù)字化教學(xué)有著傳統(tǒng)教學(xué)方式無可比擬的優(yōu)勢，同時(shí)，也存在一些不足之處，如可能導(dǎo)致對教材的忽略、教師主導(dǎo)地位的削弱、學(xué)生學(xué)習(xí)和思考空間被擠壓、評價(jià)系統(tǒng)尚不完善等。教學(xué)中的重點(diǎn)是教會(huì)學(xué)生如何理解、掌握、應(yīng)用所學(xué)的知識，以期未來在臨床工作中能應(yīng)用所學(xué)的知識進(jìn)行疾病的診治。而在數(shù)字化教學(xué)中三維模型雖然有利于整體觀念的提升，但學(xué)生的注意力可能更多地集中在直觀的三維立體模型，而有可能不利于對疾病的全面、深入理解和掌握。雖然數(shù)字化3D教學(xué)擁有很多優(yōu)點(diǎn)，但其是虛擬的圖像、虛擬的模型和虛擬的場景，這些與真實(shí)的疾病、真實(shí)的臨床手術(shù)是存在差別的。而且婦產(chǎn)科學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，盡管目前臨床實(shí)習(xí)和見習(xí)過程中存在很多困難，除利用客觀結(jié)構(gòu)臨床能力考試和臨床模擬器材進(jìn)行基本的技能訓(xùn)練和考試外，仍需盡最大努力安排學(xué)生與患者接觸，讓學(xué)生采集病史，并親自動(dòng)手檢查操作，這樣才能切實(shí)提高其臨床實(shí)際操作技能，鍛煉其臨床思維能力，故在婦產(chǎn)科學(xué)教學(xué)中不能只重視數(shù)字化教學(xué)，而忽視了傳統(tǒng)標(biāo)本和見習(xí)、實(shí)習(xí)的作用，需要將傳統(tǒng)教學(xué)方式輔以數(shù)字化教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。數(shù)字化教學(xué)模式越來越多地應(yīng)用對教師數(shù)字化教學(xué)的能力也提出了新的要求，要求教師具備使用和構(gòu)建數(shù)字化教學(xué)資源的能力，且要及時(shí)更新教學(xué)信息、及時(shí)答疑解惑。且目前數(shù)字化教學(xué)尚缺乏良好的評價(jià)體系。下一步擬建立學(xué)生評價(jià)體系，以形成性評價(jià)為主、自評和互評相結(jié)合客觀評價(jià)學(xué)習(xí)效果、反饋學(xué)習(xí)信息。

4結(jié)語

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關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)數(shù)字模型現(xiàn)狀發(fā)展趨勢

中圖分類號：TP391.73

1986年，美國科學(xué)家查克赫爾開發(fā)了第一臺商業(yè)3D印刷機(jī)，此為3D打印技術(shù)誕生的標(biāo)志。但直到20世紀(jì)90年代才被關(guān)注，應(yīng)用也主要局限在制造業(yè)、航空業(yè)等領(lǐng)域，那時(shí)叫“快速成型”技術(shù)。直到2010年11月，世界上的第一輛由3D打印機(jī)打印而成的汽車Urbee問世，3D打印才引起廣泛關(guān)注。目前全球已有不少公司推出了個(gè)人3D打印機(jī)，它已在日常生活中開始普及。傳統(tǒng)制造技術(shù)可謂是“減材制造技術(shù)”，而3D打印則是“增材制造技術(shù)”，它具有制造成本低、生產(chǎn)周期短等明顯優(yōu)勢。因此，3D打印技術(shù)將與其他數(shù)字化模式一起，推動(dòng)第三次工業(yè)革命的進(jìn)一步發(fā)展。

一、3D打印技術(shù)簡介

3D打印是快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。

3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。3D打印機(jī)是這一技術(shù)應(yīng)用的核心設(shè)備。它與普通打印工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層一層地疊加起來，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。

目前，3D打印技術(shù)常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。它被逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶制作、工業(yè)設(shè)計(jì)、藝術(shù)創(chuàng)作、航空航天和地理信息系統(tǒng)等領(lǐng)域都有所應(yīng)用。除此以外，在醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、建筑設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，這一技術(shù)的引入也為創(chuàng)新開拓了廣闊的空間。如2010年澳大利亞Invetech公司和美國Organovo公司合作，嘗試以活體細(xì)胞為“墨水”打印人體的組織和器官，是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重大意義的創(chuàng)新。

二、3D打印所需的關(guān)鍵技術(shù)

3D打印需要依托多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，至少包括以下幾個(gè)方面：

首先，在信息技術(shù)方面，要有先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件及數(shù)字化工具，輔助設(shè)計(jì)人員制作出產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，并且根據(jù)模型自動(dòng)識別出打印的幾道工序，以方便自動(dòng)控制打印器材的走向。

其次，在精密機(jī)械方面，3D打印以“每層的疊加”為工作方式，因此，要生產(chǎn)高精度的產(chǎn)品，必須對打印設(shè)備的精準(zhǔn)程度、穩(wěn)定性有較高的要求，以確保疊加后的效果能符合人們的預(yù)期。

再次，在材料科學(xué)方面，用于3D打印的原材料比較特殊，要求必須能夠液態(tài)化、粉末化和絲化，在打印完成后又能重新結(jié)合起來，這一過程對于原材料具有合格的物理和化學(xué)性質(zhì)方面提出了比較高的要求。

三、我國3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，我國積極探索3D打印技術(shù)的研發(fā)，初步取得成效。自20世紀(jì)90年代初以來，清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等高校，在3D打印設(shè)備制造技術(shù)、3D打印材料技術(shù)、3D設(shè)計(jì)與成型軟件開發(fā)、3D打印工業(yè)應(yīng)用研究等方面，開展了積極的探索，并取得了一些關(guān)鍵性的突破。其中，激光直接加工金屬技術(shù)發(fā)展較快，已基本滿足特種零部件的機(jī)械性能，有望率先應(yīng)用于航天、航空設(shè)備制造；生物細(xì)胞3D打印技術(shù)取得顯著進(jìn)展，已可以制造立體的模擬生物組織，為我國生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尖端科學(xué)研究提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。而高校在技術(shù)研發(fā)過程中，通過專利授予和技術(shù)入股等方式成立公司，加快了3D打印技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化。目前，國內(nèi)涌現(xiàn)出數(shù)十家3D打印制造設(shè)備與服務(wù)企業(yè)，已初步形成小規(guī)模的產(chǎn)業(yè)市場。3D打印產(chǎn)業(yè)正成為投資熱點(diǎn)。不少原來從事數(shù)字化技術(shù)、材料技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)的企業(yè)紛紛考慮投資開發(fā)3D打印設(shè)備生產(chǎn)和服務(wù)。目前，中國已成為美國、日本、德國之后的3D打印設(shè)備擁有國。

當(dāng)然，目前我國3D打印產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，存在一些影響3D打印產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的問題。首先是缺乏宏觀規(guī)劃和引導(dǎo)。3D打印技術(shù)涉及的各大領(lǐng)域，也屬于新能源新技術(shù)的研發(fā)行列中年，但在我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級、發(fā)展智能制造業(yè)、進(jìn)入創(chuàng)新型國家的相關(guān)規(guī)劃中，對3D打印這一交叉學(xué)科的技術(shù)總體規(guī)劃與重視不夠。其次，企業(yè)對技術(shù)研發(fā)投入顯得不足。我國雖已有幾家企業(yè)能自主制造3D打印設(shè)備，但企業(yè)規(guī)模普遍較小，研發(fā)力量不足。在加工流程穩(wěn)定性、工件支撐材料生成和處理、部分特種材料的制備技術(shù)等諸多具體環(huán)節(jié)，存在缺陷，難以完全滿足制造的需求。

四、3D打印技術(shù)未來的發(fā)展趨勢

3D打印技術(shù)將淘汰傳統(tǒng)生產(chǎn)線，縮短制作周期，大大減少生產(chǎn)廢料，所需原材料用量即將減少到原來的三分之一甚至更少。這一技術(shù)在節(jié)約成本，提高制作精密度的基礎(chǔ)上，還彌補(bǔ)了傳統(tǒng)制造的諸多不足。它將在民用市場迅速推廣，開啟制造業(yè)的新的歷史開端，并同時(shí)為印刷工業(yè)帶來機(jī)遇。

隨著智能制造的進(jìn)一步發(fā)展成熟，新的材料技術(shù)、控制技術(shù)和信息技術(shù)等不斷被廣泛應(yīng)用在制造I領(lǐng)域，3D打印技術(shù)也將被推動(dòng)式地發(fā)展。將來，3D打印技術(shù)的發(fā)展將體現(xiàn)出通用化、智能化和精密化等主要的趨勢。3D打印技術(shù)的速度和尺寸在不斷提高，其技術(shù)在不斷優(yōu)化，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)展，特別在圖形藝術(shù)領(lǐng)域，三維模型能夠更好地將制作者的想法意圖表達(dá)出來。一張圖可以勝于成百上千個(gè)文字的描述。專業(yè)人士堅(jiān)信，個(gè)性化或定制化的3D打印可以將一個(gè)所想象的三維模型很快呈現(xiàn)在眼前，能夠以最快的速度對現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，增長的幅度將超出人們的想象。總之，3D打印技術(shù)將會(huì)極大地改變社會(huì)各種應(yīng)用的未來！

參考文獻(xiàn)：

1.劉欣靈.3D打印機(jī)及其工作原理[J].網(wǎng)絡(luò)與信息，2012，（2）.

篇10

【關(guān)鍵字】制造業(yè)數(shù)字化，第三次工業(yè)革命，江蘇

一、第三次工業(yè)革命的新技術(shù)解讀

第三次工業(yè)革命的一個(gè)重要概念是“制造業(yè)數(shù)字化”。但“制造業(yè)數(shù)字化”不是一個(gè)全新的概念，在現(xiàn)今的大批量生產(chǎn)方式下就存在制造業(yè)數(shù)字化。一般來說，設(shè)計(jì)部門應(yīng)用支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的各種圖形庫、數(shù)據(jù)庫和CAD軟件在電腦中產(chǎn)生數(shù)字化產(chǎn)品的圖樣、設(shè)計(jì)文件和工藝文件，完成產(chǎn)品開發(fā)過程的信息化，這就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化。這一方式在現(xiàn)今的制造業(yè)中已經(jīng)被廣泛使用。而第三次工業(yè)革命角度下的“制造業(yè)數(shù)字化”與傳統(tǒng)所說的“制造業(yè)數(shù)字化”在產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字化這一塊是相同的，它們的區(qū)別在于與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化結(jié)合的制造過程所用生產(chǎn)工具不同。為了顯示區(qū)別，本文把傳統(tǒng)模式下的“制造業(yè)數(shù)字化”稱為“制造業(yè)自動(dòng)化”，第三次工業(yè)革命下的“制造業(yè)數(shù)字化”稱為“制造業(yè)數(shù)字化”。

（一）“制造業(yè)自動(dòng)化”的生產(chǎn)工具。在現(xiàn)今的生產(chǎn)模式下，與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化結(jié)合的是精密數(shù)控裝備。具體來說，是將數(shù)字化設(shè)計(jì)產(chǎn)生的數(shù)字化模型從電腦里導(dǎo)入數(shù)控機(jī)床中，機(jī)床可以根據(jù)數(shù)字模型把一個(gè)復(fù)雜的產(chǎn)品按照程序從毛坯加工到成品。這一過程稱之為制造過程的數(shù)字化。這樣的制造業(yè)數(shù)字化仍是傳統(tǒng)模式的制造業(yè)生產(chǎn)方式。即需要先加工零部件再進(jìn)行組裝。生產(chǎn)成本的降低建立在標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)的基礎(chǔ)上。 先進(jìn)制造業(yè)跨國公司通過零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品模塊化以及在全球構(gòu)建價(jià)值網(wǎng)絡(luò)從而降低成本，獲得競爭優(yōu)勢。

（二）“制造業(yè)數(shù)字化”的生產(chǎn)工具。在第三次工業(yè)革命的視角下，與產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字化結(jié)合的是快速成型技術(shù)。它不需要模具，也不需要切削打磨等一系列過程。而是通過使用粉末狀原料，逐層疊加塑形進(jìn)行制造。這樣就大大降低原料用量，大幅降低生產(chǎn)成本。而且這種添加劑型制作流程對規(guī)模要求不高，無需生產(chǎn)線。特別適合個(gè)性化定制、小批量制作。 這會(huì)大大降低中小型企業(yè)和個(gè)人創(chuàng)業(yè)者的進(jìn)入門檻，生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)可以變得更靈活，更能適應(yīng)需求的變化。這就帶來了一場新的產(chǎn)業(yè)革命，生產(chǎn)將從大規(guī)模生產(chǎn)線方式再次轉(zhuǎn)化為“家庭作坊式”的生產(chǎn)，從集中生產(chǎn)轉(zhuǎn)為分散生產(chǎn)，從標(biāo)準(zhǔn)化制造轉(zhuǎn)向個(gè)性化制造。由此帶來的結(jié)果是，市場競爭結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

二、“制造業(yè)數(shù)字化”對江蘇的影響

（一）江蘇要素成本的比較優(yōu)勢可能被削弱。

長久以來，江蘇的經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要依靠參與國際分工，加入全球價(jià)值鏈，以人力資源與環(huán)境的低價(jià)提供獲得比較優(yōu)勢來吸引外資。但第三次工業(yè)革命的快速成型技術(shù)使得小規(guī)模的分散式生產(chǎn)成為制造業(yè)發(fā)展方向。大規(guī)模生產(chǎn)的比較優(yōu)勢弱化，要素成本的比較優(yōu)勢也就弱化了。

（二）外資回流可能使江蘇省經(jīng)濟(jì)發(fā)展喪失部分資本動(dòng)力。

對外資的引進(jìn)與利用是江蘇省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要?jiǎng)恿Α５S著第三次工業(yè)革命的到來，直接從事生產(chǎn)的勞動(dòng)力會(huì)不斷下降，勞動(dòng)力成本占總成本的比例會(huì)越來越小，傳統(tǒng)的以廉價(jià)勞動(dòng)力取勝的制造業(yè)將發(fā)生根本性變化。與此同時(shí)，發(fā)達(dá)國家擁有新型制造裝備技術(shù)和生產(chǎn)能力，重新獲得了在技術(shù)密集型和資本密集型方面的比較優(yōu)勢。曾經(jīng)為尋找低成本要素而從發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)出的制造業(yè)有可能重新回流，制造業(yè)重心向發(fā)達(dá)國家偏移，外資會(huì)流向發(fā)達(dá)國家，參與發(fā)達(dá)國家的“再工業(yè)化”。

（三）大型企業(yè)將面臨更大的市場轉(zhuǎn)型壓力。

第三次工業(yè)革命解決了個(gè)性化定制的技術(shù)問題。這要求生產(chǎn)者要貼近消費(fèi)市場，也使得工廠生產(chǎn)轉(zhuǎn)向個(gè)體生產(chǎn)，即創(chuàng)意設(shè)計(jì)者能夠從網(wǎng)絡(luò)上獲取產(chǎn)品設(shè)計(jì)的程序和模板，并借助快速成型設(shè)備，將創(chuàng)意瞬間轉(zhuǎn)化為個(gè)性化產(chǎn)品，使得創(chuàng)新者瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃煺撸圃鞓I(yè)企業(yè)的主要業(yè)務(wù)將是研發(fā)、設(shè)計(jì)、IT、物流等，主要的環(huán)節(jié)不再是傳統(tǒng)的生產(chǎn)。生產(chǎn)者賣的既是服務(wù)，又是產(chǎn)品，分工生產(chǎn)轉(zhuǎn)向融合生產(chǎn)，制造業(yè)與服務(wù)業(yè)之間關(guān)系變得越來越密切，產(chǎn)業(yè)邊界漸趨模糊。大型企業(yè)一方面失去了規(guī)模優(yōu)勢，另一方面由于結(jié)構(gòu)龐大，對市場反應(yīng)的靈敏度也比不上小型新興企業(yè)，在未來的競爭中會(huì)處于不利地位。

三、江蘇產(chǎn)業(yè)升級對策

（一）加強(qiáng)研發(fā)、大力推進(jìn)“制造業(yè)的數(shù)字化”。

新工業(yè)革命的核心是“數(shù)字化”制造，因此擁有新型制造裝備技術(shù)和生產(chǎn)能力至關(guān)重要。3D打印機(jī)現(xiàn)在的應(yīng)用范圍還不廣，并沒有進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。這是因?yàn)?D打印機(jī)技術(shù)還沒有完全成熟，只能在某些產(chǎn)業(yè)的某些領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用，傳統(tǒng)的制造模式目前還是主流。但毫無疑問，3D打印機(jī)代表了未來制造業(yè)方向，江蘇一定要把握這個(gè)先機(jī)，集中精力突破制造業(yè)“數(shù)字化”的關(guān)鍵技術(shù)，如3D打印機(jī)技術(shù)、新材料技術(shù)，促使制造業(yè)從傳統(tǒng)的自動(dòng)化走向數(shù)字化。

（二）加強(qiáng)信息平臺建設(shè)。

個(gè)性化制造的要求生產(chǎn)者擁有對消費(fèi)者的快速響應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與消費(fèi)的無縫對接。因此，在制造業(yè)與服務(wù)業(yè)的邊界變的模糊，兩種產(chǎn)業(yè)開始融合的未來社會(huì)中，信息將扮演越來越重要的作用。江蘇應(yīng)該以現(xiàn)代信息技術(shù)為引領(lǐng)，建立供各類市場主體和獲取各種信息的技術(shù)平臺，實(shí)現(xiàn)信息交流的暢通，適應(yīng)第三次工業(yè)革命對市場供給與需求對接的更高要求。

（三）積極開展人才儲備。

第三次工業(yè)革命不僅要求先進(jìn)制造技術(shù)及與其配套的研發(fā)人員能夠站在技術(shù)創(chuàng)新的前沿，而且對生產(chǎn)現(xiàn)場的工人提出了由簡單勞動(dòng)向技能型勞動(dòng)和知識型勞動(dòng)提升的要求。江蘇應(yīng)該適應(yīng)未來制造業(yè)對人才的新要求，加快開展有利于前沿技術(shù)突破的科研體制改革、有利于知識型員工培養(yǎng)的教育體制改革。積極打造人才高地，引進(jìn)高層次人才，培育適應(yīng)第三次工業(yè)革命需要的人力資本優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)：