成都中學生科技論文3000字(2)
成都中學生科技論文3000字
成都中學生科技論文3000字篇二
3D打印技術:科技創新與藝術的融合
【摘 要】3D打印技術近段時間受到了非常高的關注，但人們通常只關注3D打印的科技，卻忽略了其蘊涵的藝術美。真的科學往往是科技創新與藝術的交匯融合;3D打印不僅是科技創新與藝術的融合，還蘊涵著豐富的科學美。
【關鍵詞】3D打印;藝術性;科學美
美國科學院錢德勒院士有句名言：有兩類真理，照亮道路的真理和溫暖人心的真理。科學與藝術相結合所得到的真理總能達到這樣的效果，它不僅能夠指明人類科技創新的新道路，還能震撼人心，使創造者的靈感源源不斷。真正美的創造必定是科學與藝術的相互交融，兩者彼此相依。
人類的發現、創造、進步中蘊涵著諸多科學與藝術的美妙融合。1953年，生物學家沃森和克里克創建DNA雙螺旋結構理論，雙螺旋模型就像一串優美的音符，它對稱、互補，如此和諧，如此美麗，宛如跳動的精靈，這一理論成果很快就被其他科學家所理解和接受。當下的蘋果品牌產品也充分顯示出了科學與藝術的相容之美：科技高卻不復雜，簡約又時尚。
隨著歷史的推進，制造業發生了巨大的變化。如今，制造技術大致可分為三類：等材制造、減材制造、增材制造。[1]其中，增材制造是利用材料累加原理的一種新型技術。
1 3D打印技術的創新
3D打印(Three Dimensions Printing)技術是一種增材制造技術，美國材料與實驗協會F42國際委員會將其定義為：一種采用噴嘴、打印頭或其他打印技術，通過沉積材料來制造物體的技術。[2]
3D打印技術在藝術設計、醫療、建筑、航天等諸多領域已得到廣泛應用。目前，擁有3D打印機設備最多的國家是美國，約占全球總數的41.06%;其次是日本約10.19%，德國約9.19%;而中國約占6.49%，排在第四位，與美國相比差距懸殊，發展空間巨大。[3]
三維打印技術與二維打印技術的主要區別在于：二維打印是基于計算機文件為x、y軸設計的圖形，打印出來的是二維圖案，如照片和文稿;三維打印是基于計算機的設計文件用x、y和z坐標捕捉物理對象的形狀，3D打印機沿z軸方向在xy平面上沉積材料，通過層層累積，多次印刷，最終形成三維模型。
2 3D打印技術的優勢
3D打印技術具有很多優勢：
(1)制作周期短，使產品的開發速度大大加快。3D打印技術除去了模具制作的過程，可以迅速完成模型的打印。
(2)制作復雜、多樣化的產品而不增加成本，減少廢棄材料。目前的3D打印機可以制作多樣化、難度高的模型，形狀基本不受限制，其成本也不會隨其復雜度而上升，且減少設備數量和機床生產，有利于降低能源和材料的消耗。
(3)零技能制造，能更精確地復制實體。傳統的制造需要掌握熟練的技能，而3D打印機只需要從設計文件里獲得指示便可以進行打印?，F存物品可以通過CT掃描后被3D打印機精確地打印出來，這不僅開辟了新的商業模式，還能在遠程環境或者極端情況下為人們提供新的生產方式，例如CT掃描和3D打印古楔形文字方塊副本后，復制品可以敲碎來研究，而不必擔心古文物遭到破壞。[5]
(4)滿足個性化定制。3D打印機可以根據客戶的實際需要制作個性化的產品，如特制跑鞋、服飾，與病人健康肢體大小、比例一樣的假肢，獨特形狀和口味的巧克力。
3D打印技術之所以深受關注，除了上述優勢之外，利普森[6]教授提出以下兩個基本因素：一方面，因為3D打印可使用工程原料，使制造出來的產品不僅僅是原型，還可成為最終用途的產品;另一方面，3D打印技術實現了將只在工廠車間內部才有的打印技術轉移到桌面，可打印出滿足更多消費者需求的物品。
3 3D打印-科技與藝術的融合
李政道院士認為科學與藝術都依賴于人類社會實踐，人類創造力火花的閃現是科學與藝術結合的結果，科學與藝術的共同靈魂是創新，把科學與藝術相融合體現了人類主體追求真、善、美的真諦。[7]
3D打印品富有科學美，可以說3D打印出來的精美作品都是科技與藝術的結合。北京工業設計促進中心利用三維掃描和3D打印技術制作出了富有藝術性的獸首燈，燈里面藏有漏沙設計，獸首頭像里的光芒隨漏沙下流慢慢展露出來，這樣構思精巧、質量上乘的作品深受人們的喜愛。陶瓷是中華文化藝術與工藝相結合的產物，現在通過3D打印技術也可以制作出各種各樣造型獨特、紋理豐富、色彩準確的精美陶瓷藝術品。在法國巴黎舉辦的一場別開生面的3D打印時裝秀上，模特身上穿戴著各種時尚、別致、新穎的3D打印產品，可謂時尚與科技的精彩碰撞。[8]3D打印技術的創作者不一定要在工廠進行設計與制造，有了合適的數字模型文件，隨時隨地可以方便地制作各種物品，甚至做出連自然界都難以看到的形狀，而傳統工藝很難做到這一點。這種技術與藝術的結合使得生活更豐富多彩，并促使我們發揮想象力不斷創新，制作更多物品來滿足多樣化的需求。
鮑健強教授在其《科學思維與科學方法》一書中提及關于科學美學的四點基本特征[9]，筆者認為其中的三點可以很好地概括3D打印技術的科學美學：
(1)科學美學的表現形式是秩序與和諧：秩序揭示事物的內在規律，科學美的表現方式是和諧。3D打印產品遵循著事物各自的規律與和諧統一。例如用3D打印制作房屋的模型，需充分考慮房屋的整體結構和內部布局，不僅要遵循建筑構造的規律，還要考慮到色彩、形狀的搭配以達到和諧美。
(2)科學美學是邏輯理性與美感直覺的統一。3D打印的設計需要邏輯，運用設計軟件可以將我們紛繁復雜的物質世界整理為精確、清晰的“語言”。而人們在設計物品的時候，美感直覺的發揮會使設計更富有創造力和想象力。例如設計戒指，邏輯、直覺、審美與科技的協同運用會創作出一枚獨一無二的戒指。
(3)真善美是科學美學的最高境界。3D打印能幫助人們對生物的器官、肢體、血管等有更深入的了解，把握其中的規律、構造和功能，并使病人得到更好的救治。3D打印的牙齒已廣泛應用于牙科治療，3D打印的下頜骨可以幫助治療先天性下頜骨萎縮，3D打印的假肢更真實、美觀、舒適。 薩頓曾經提出過一個生動的比喻，他用金字塔的三個面分別形象地對應為“真”、“善”、“美”的科學、宗教與藝術，認為當人們站在塔的不同側面的底部時，他們之間相距很遠，但當他們爬到塔的高處時，他們之間的距離就近多了。[10]根據這個比喻，不難推想出隨著人類思想高度不斷上升，真、善、美也會越來越接近，并且在最高點達到統一。
4 結語
3D打印的發展熱潮也吸引了一大批熱愛創作的創客。創客們熱衷于使用3D打印機制作設計出來的任何東西，使他們頭腦中的形象變成現實。3D打印技術是科技與藝術的融合，它的發展能夠激發人們新一輪的創作熱潮，提高設計者的創新能力。關注3D打印，學習這種新興工具和技能，進而制作出更多美的作品，為創作不斷注入新鮮血液，在這個日新月異的信息時代，不斷促進科學創新與藝術的結合。
【參考文獻】
[1]馬珉，王玲.3D打印能否改變制造業――訪中國工程院院士盧秉恒[J].高技術與產業化，2013(4)：38-43.
[2]盧秉恒，李滌塵.增材制造(3D)打印技術發展[J].機械制造與自動化，2013(4)：1-4.
[3]Wohlers T T. Wohlers Report 2013： Additive Manufacturing and 3D Printing State of the Industry： Annual Worldwide Progress Report[M].2013.
[4]李青，王青.3D打印：一種新興的學習技術[J].遠程教育雜志，2013，4：29-35.
[5]Hod Lipson ，Melba Kurman.賽迪研究院專家組譯.3D打印從想象到現實[M].北京：中信出版社，2013：22-27.
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