3D打印课本

本项目组制定了课程实施的五个阶段： 实施阶段 内容安排 内容描述 虚实维度 通过例子掌握软件工具，初第一阶段 案例学习 虚拟模仿 步形成空间思维构建。 通过拍摄实物照片，创建虚从实体（二维）到第二阶段 拍照创建 拟模型。 虚拟 通过观察小型实物，构建虚从实体（三维）到第三阶段 实物构建 拟模型 虚拟 主题引导，学生搭建内心所第四阶段 想象搭建 从想象到虚拟 想的物体。 通过想象，虚拟搭建，3D从想象，虚拟，到第五阶段 虚实创造 打印机，创造心中所想。 实体创建 旨在让学生能够想得到，并能够虚拟构造出来，更能够“打印”出实体！

第一课 3D打印的基本概况

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3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。

日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。

3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。

打印过程 折叠三维设计

三维打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。

设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器，其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。

折叠切片处理

打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。

打印机打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米来计算的。一般的厚度为100微米，即0.1毫米，也有部分打印机如ObjetConnex 系列还有三维 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。 用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天，根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时，当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。

重要事件

折叠3D打印人造颅骨 2015年7月15日，称为“大头娃娃”的株洲3岁小女孩涵涵，在湖南省第二人民医院（湖南省脑科医院）成功接受了全球罕见的“全脑缩小整形“手术。历时17个多小时，她膨大的整个头盖骨被3D打印的颅骨所替代。

折叠首台“土豪金”概念汽车面世 2015年3月24日，中国首台3D打印概念汽车在海南三亚3D打印汽车发布。据了解，这台概念汽车由三亚思海三维技术有限公司开发研制，“土豪金”色车身部分是运用复合材料3D打印而成，重约500公斤，其余为组装配件，该车通过电力驱动。从设计到组装完成仅耗时一个月，其中3D打印阶段仅耗时5天。

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第二课 3D打印机的基本构造

3D打印时代已经来到什么是3D打印？举个简单的实例。假如你在虚拟游戏中看到一个喜欢的人物或者宠物，而你又没有办法得到他，如果你有他的三维模型，那么3D打印机可以帮助你实现梦想，给你打印一个与你提供的模型完全一样的人物或者宠物，这就是3D打印机。

3D打印机又叫三维立体打印机，也可以称之为快速成型机，它是用液体或粉状塑料制造物品，能制造从牙刷到凉鞋等许多家庭用品。目前3D打印机在建筑设计、食品制作、微型模型、复杂结构、零配件、趣味模型等领域都已经有了一定的应用。

简单的3D打印原理

看了很多3D打印的视频和模型，你会被它神奇的克隆能力惊呆了，这太神奇了，完全是神奇的克隆机器嘛。这样的高科技到底是怎么工作的呢？

说起它的原理，它一点都不复杂，其运作原理和传统打印机工作原理基本相同，也是用喷头一点点“磨”出来的。只不过3D打印它的喷的不是墨水，而是液体或粉末等“打印材料”，利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。

下面我们就以Makerbot公司（这家公司的创始人之一Bre Pettis，曾经是一名普普通通的教师）的3D打印机为例来讲讲3D打印是怎么工作的。

它的工作这样的。使用CAD软件来创建物品，如果你有现成的模型也可以，比如动物模型、人物、或者微缩建筑等等。

然后通过SD卡或者USB优盘把它拷贝到3D打印机中，进行打印设置后，打印机就可以把它们打印出来，其工作结构分解图如下。

3D打印机的工作原理和传统打印机基本一样，都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成的，打印原理是一样的。3D打印机主要是在打印前在电脑上设计了一个完整的三维立体模型，然后在进行打印输出。

它的工作这样的。使用CAD软件来创建物品，如果你有现成的模型也可以，比如动物模型、人物、或者微缩建筑等等。然后通过SD卡或者USB优盘把它拷贝到3D打印机中，进行打印设置后，打印机就可以把它们打印出来，其工作结构分解图如下。3D打印机的工作原

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理和传统打印机基本一样，都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成的，打印原理是一样的。

3D打印机主要是在打印前在电脑上设计了一个完整的三维立体模型，然后在进行打印输出。

3D打印与激光成型技术一样，采用了分层加工、叠加成型来完成3D实体打印。每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。

3D打印的精度是控制的？

3D打印机要打印出逼真的3D物体，其中的最重要的是对物体的精度控制，比如细到发丝和纤维的打印。这是怎么做的呢？根据前面讲述的3D打印原理，我们知道3D打印是一层一层进行的。每打一层的厚度0.01毫米，这个厚度基本上人的肉眼很难看出。而且在每层的横切面，3D打印技术能够实现600dpi分辨率（dpi单位代表每英寸所打印的点数或线数，用来表示打印机打印分辨率），这是很高的精度了。我们知道高质量的印刷打印，一般要求是300dpi，这样的精度，即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。所以3D打印机在生产应用方面存在着巨大的潜力，并在珠宝首饰、工业设计、建筑、汽车、航天、医学高领域得到了广泛的应用。

总结： 普通用户在使用3D打印技术时通常面临这样的难题：并非每个人都能使用3D软件进行图像设计，并非每个人都买得起价格百万的3D打印机。但是“开源”、“社交”等互联网理念，使这些问题迎刃而解。

一些公司将3D建模软件分享到互联网，例如123D和Tinkercad，它们使用起来并不复杂，可以把一张iPhone照片，或旧名信片，转换成3D图像数据。另外一款名为Photofly的软件，只要你有一台单反相机或者是普通的卡片机，就可以将你自己的人像生成3D数据。

从工业领域到寻常百姓家，3D打印的产业链正在形成。“社会化制造”成为行业内外热议的一个话题，制造业的形态正在发生潜移默化的改变。未来我们有可能利用这项“野蛮”

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的技术来直接打印出手机。

无论如何，3D打印技术实现了一种可能，只要你有一台电脑，一个想法，不管你在穷乡僻壤，还是繁华都市，都可以通过自己的方式，改造这个世界——至少改变自己的世界。

第三课SketchUp Pro v8.0（草图大师）的初步认识

草图大师(Sketchup)是一个表面上极为简单，实际上却令人惊讶地蕴含着强大功能的构思与表达的工具。

草图大师[2]Sketchup是一个表面上极为简单，实际上却令人惊讶地蕴含着强大功能的构思与表达的工具，草草图大师图大师可以极其快速和方便地对三维创意进行创建、观察和修改。传统铅笔草图的优雅自如，现代数字科技的速度与弹性，通过草图大师得到了完美结合. 草图大师与通常我们过多地让设计过程去配合软件完全不同，他是专门为配合我们的设计过程而研发的。在设计过程中，我们通常习惯从不十分精确的尺度、比例开始整体的思考，随着思路的进展

不断添加细节。当然，如果你需要,你可以方便快速进行精确的绘制。与CAD的难于修改不同的是，草图大师使得我们可以根据设计目标，方便地解决整个设计过程中出现的各种修改，即使这些修改贯穿整个项目的始终一草图大师SketchUp4.0最新版有了较大的改进,可以说是一次相当成功的升级,让其更快速更方便.

新增功能主要有: 1:沿路径放样

2: 从组件库导入的2D物体可随视角转动。 3:布尔运算 4:贴图坐标的改进。

编辑本段折叠编辑本段SketchUpPro的功能

SketchUp Pro 版可供设计专业人员探索和交流复杂的设计理念。SketchUp Pro 包含两个用于设计和演示的工具：LayOut 和 Style Builder。SketchUp Pro 套装软件提供如下功能：

·绘制、修改、测量、旋转、缩放和移动几何图形。 ·使用准确的尺寸，并用文本工具传达这些数据。 ·放置剖面以查看模型内部并进行相应处理。

·向模型中添加砖、木、木瓦和玻璃等预制的纹理，或者制作新纹理。 ·向模型中添加树、汽车、门、窗和人物等预制的组件，或者制作新组件。

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·制作名为动态组件的自定义智能对象。 ·对表面进行软化和平滑处理。 ·为地球上的任一位置投射实时阴影。 ·模拟摄影机的机位。 ·执行演练。 ·制作演示游览。 ·使用有机建模（沙盒）。

·导入 2D 图像：JPEG 图像 (.jpg)、便携式网络图形 (.png)、标签图像文件 (.tif)、Targa 文件 (*.tga)、Windows 位图 (.bmp)

·导入 3D 模型和信息：

3DS (.3ds)。请注意：如果您希望在导入 3DS 时包含纹理，则需要在导入前将纹理文件保存到 3DS 文件自身所在的文件夹中。

DEM（.dem 和 .ddf）、ACAD（.dwg 和 .dxf） ·导出模型的 2D 图像：

便携式文档格式 (.pdf)、封装的 PostScript 格式 (.eps)、Epix (.epx)、AutoCAD（.dwg 和 .dxf）、JPEG 图像 (.jpg)、便携式网络图形 (.png)、标签图像文件 (.tif)、Windows 位图 (.bmp)。

·将 3D 模型导出为多种不同格式：

3DS (.3ds)、AutoCAD DWG (.dwg)、AutoCAD DXF (.dxf)、FBX (.fbx)、OBJ (.obj)、XSI (.xsi)、VRML (.vrml)

·使用我们提供的许多导入程序和导出程序插件。 ·将动画和演练导出为 MOV 或 AVI 文件。

·制作带有具体地理位置的模型，并将它们放到 Google 地球中。 ·将 Google 地球文件直接导出为 KMZ 格式。

·向 3D 模型库中上传 SketchUp 模型。如果上传的模型在 Google 地球中有具体位置，那么，系统会分别创建 SketchUp (.skp)、Google 地球 (.kmz) 和 Collada (.zip) 文件。

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·用 Ruby 编程语言编写插件程序。

·生成 SketchUp 模型中所有命名图元的报告（xml 和 csv）及其关联的属性。 ·用 LayOut 制作专业文档、多页演示文稿和结构图。 ·用 Style Builder 设计自定义的草绘边线显示样式。 ·接收技术支持电子邮件。 折叠编辑本段 快捷键

显示/旋转鼠标中键、显示/平移Shift+中键、编辑/辅助线/显示Shift+Q、编辑/辅助线/隐藏Q、编辑/撤销Ctrl+z、编辑/放弃选择Ctrl+T;Ctrl+D(用林京的快捷键)、文件/导出/DWG/DXFCtrl+Shift+D、编辑/群组G、编辑/炸开/解除群组Shift+G、编辑/删除Delete、编辑/隐藏H、编辑/显示/选择物体Shift+H、编辑/显示/全部Shift+A、编辑/制作组建Alt+G、编辑/重复Ctrl+Y、查看/虚显隐藏物体Alt+H、查看/坐标轴Alt+Q、查看/阴影Alt+S、窗口/系统属性Shift+P、窗口/显示设置Shift+V、工具/材质X

草图大师中文版(SketchUp Pro) 8

Google SketchUp Pro 是一个可让您在 3D 环境中探索和表达想法的简单且强大的工具。SketchUp Pro 做到了传统 CAD 软件无法做到的功能，不仅容易学习，而且易于使用。

建立 3D 模型

使用 SketchUp Pro，即可从头开始或藉由现有数据建立 3D 模型。汇入绘图、CAD 设计图、照片、空照图像和其他信息，然后使用 SketchUp Pro 的建模工具，以 3D 模型展现您的想法。

将您的数据新增至模型

透过 SketchUp Pro，您能够以动态组件的方式将属性新增至模型。随时建立摘要说明模型属性数据的报告。使用这些报告可掌握模型的演进过程中数量和仿真次数等信息。

汇出和分享

某些项目需要使用传统的 CAD 应用程序或绘制应用程序，才能建立构造图和如照片般真实的图像，或者分享信息。SketchUp Pro 能够以多种 2D 和 3D 格式导出 3D 模型，以用于其他应用程序。

简报和文件

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对于您大多数的项目，内建 LayOut 的 SketchUp Pro 提供您所需的一切功能。LayOut 是 SketchUp Pro 的 2D 辅助，可建立许可证绘图和构造图、简报文件以及全屏幕数字简报等成品

草图大师中文版(SketchUp Pro)顶渲简体中文包

Google SketchUp Pro 8.00.4811 顶渲简体中文包，由Ma5制作完成，实现了Sketchup的彻底本地中文化，包括Sketchup、LayOut、Style Builder及所附的模板、帮助文件。比官方简体中文版更适合中国人的使用习惯，中文包的制作完全以国人的使用习惯并结合CG软件的通俗约定完成，排除了现存一些汉化版本及官方中文版，由于翻译不准确、不完整，而令使用者困惑不解，望而生畏的窘境。排除了语言的障碍，您会发现此软件非常强大且极易上手。

[官方简体中文版发布]

经过几个版本的简体中文版的停发之后，可喜的是Goolgle终于发布了简体中文版，看到了其对大陆市场的重视，不过其简体中文包的制作水平多少令人失望，大多地方使用了台湾繁体中文版的词汇而且还存在许多错误，这会令大陆用户很不习惯或对一些命令产生误解，建议Goole在发布一下版本时，对大陆的用词习惯多做一些研究，做出更适合大陆使用的简体中文包。

下面是几处官方中文界面与顶渲中文界面的对比

在上面的对比界面中，谷歌使用了“冰屋图片”这个词，令国人费解，其功能是通过谷歌的地球影像对你的模型进行进行定位，所以使用“图像控制”在加上状态行的解释会使国人马上明白此项的功能。

上面的对比界面中，官方使用了台湾繁体中文的使用习惯，而且用词啰嗦且不准确。

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本软件需要【.NET Framework2.0简体中文版】支持

第四课 草图大师(Sketch Up)工具栏介绍及操作

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第五课 草图大师(Sketch up)成品展示及案例分析

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第六课

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