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成都中學(xué)生科技論文3000字(2)

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成都中學(xué)生科技論文3000字

  成都中學(xué)生科技論文3000字篇二

  3D打印技術(shù):科技創(chuàng)新與藝術(shù)的融合

  【摘 要】3D打印技術(shù)近段時(shí)間受到了非常高的關(guān)注,但人們通常只關(guān)注3D打印的科技,卻忽略了其蘊(yùn)涵的藝術(shù)美。真的科學(xué)往往是科技創(chuàng)新與藝術(shù)的交匯融合;3D打印不僅是科技創(chuàng)新與藝術(shù)的融合,還蘊(yùn)涵著豐富的科學(xué)美。

  【關(guān)鍵詞】3D打印;藝術(shù)性;科學(xué)美

  美國(guó)科學(xué)院錢(qián)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??茖W(xué)與藝術(shù)相結(jié)合所得到的真理總能達(dá)到這樣的效果,它不僅能夠指明人類科技創(chuàng)新的新道路,還能震撼人心,使創(chuàng)造者的靈感源源不斷。真正美的創(chuàng)造必定是科學(xué)與藝術(shù)的相互交融,兩者彼此相依。

  人類的發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造、進(jìn)步中蘊(yùn)涵著諸多科學(xué)與藝術(shù)的美妙融合。1953年,生物學(xué)家沃森和克里克創(chuàng)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)理論,雙螺旋模型就像一串優(yōu)美的音符,它對(duì)稱、互補(bǔ),如此和諧,如此美麗,宛如跳動(dòng)的精靈,這一理論成果很快就被其他科學(xué)家所理解和接受。當(dāng)下的蘋(píng)果品牌產(chǎn)品也充分顯示出了科學(xué)與藝術(shù)的相容之美:科技高卻不復(fù)雜,簡(jiǎn)約又時(shí)尚。

  隨著歷史的推進(jìn),制造業(yè)發(fā)生了巨大的變化。如今,制造技術(shù)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(shù)。

  1 3D打印技術(shù)的創(chuàng)新

  3D打印(Three Dimensions Printing)技術(shù)是一種增材制造技術(shù),美國(guó)材料與實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)F42國(guó)際委員會(huì)將其定義為:一種采用噴嘴、打印頭或其他打印技術(shù),通過(guò)沉積材料來(lái)制造物體的技術(shù)。[2]

  3D打印技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計(jì)、醫(yī)療、建筑、航天等諸多領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。目前,擁有3D打印機(jī)設(shè)備最多的國(guó)家是美國(guó),約占全球總數(shù)的41.06%;其次是日本約10.19%,德國(guó)約9.19%;而中國(guó)約占6.49%,排在第四位,與美國(guó)相比差距懸殊,發(fā)展空間巨大。[3]

  三維打印技術(shù)與二維打印技術(shù)的主要區(qū)別在于:二維打印是基于計(jì)算機(jī)文件為x、y軸設(shè)計(jì)的圖形,打印出來(lái)的是二維圖案,如照片和文稿;三維打印是基于計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)文件用x、y和z坐標(biāo)捕捉物理對(duì)象的形狀,3D打印機(jī)沿z軸方向在xy平面上沉積材料,通過(guò)層層累積,多次印刷,最終形成三維模型。

  2 3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

  3D打印技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì):

  (1)制作周期短,使產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度大大加快。3D打印技術(shù)除去了模具制作的過(guò)程,可以迅速完成模型的打印。

  (2)制作復(fù)雜、多樣化的產(chǎn)品而不增加成本,減少?gòu)U棄材料。目前的3D打印機(jī)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(huì)隨其復(fù)雜度而上升,且減少設(shè)備數(shù)量和機(jī)床生產(chǎn),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(fù)制實(shí)體。傳統(tǒng)的制造需要掌握熟練的技能,而3D打印機(jī)只需要從設(shè)計(jì)文件里獲得指示便可以進(jìn)行打印?,F(xiàn)存物品可以通過(guò)CT掃描后被3D打印機(jī)精確地打印出來(lái),這不僅開(kāi)辟了新的商業(yè)模式,還能在遠(yuǎn)程環(huán)境或者極端情況下為人們提供新的生產(chǎn)方式,例如CT掃描和3D打印古楔形文字方塊副本后,復(fù)制品可以敲碎來(lái)研究,而不必?fù)?dān)心古文物遭到破壞。[5]

  (4)滿足個(gè)性化定制。3D打印機(jī)可以根據(jù)客戶的實(shí)際需要制作個(gè)性化的產(chǎn)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(dú)特形狀和口味的巧克力。

  3D打印技術(shù)之所以深受關(guān)注,除了上述優(yōu)勢(shì)之外,利普森[6]教授提出以下兩個(gè)基本因素:一方面,因?yàn)?D打印可使用工程原料,使制造出來(lái)的產(chǎn)品不僅僅是原型,還可成為最終用途的產(chǎn)品;另一方面,3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了將只在工廠車(chē)間內(nèi)部才有的打印技術(shù)轉(zhuǎn)移到桌面,可打印出滿足更多消費(fèi)者需求的物品。

  3 3D打印-科技與藝術(shù)的融合

  李政道院士認(rèn)為科學(xué)與藝術(shù)都依賴于人類社會(huì)實(shí)踐,人類創(chuàng)造力火花的閃現(xiàn)是科學(xué)與藝術(shù)結(jié)合的結(jié)果,科學(xué)與藝術(shù)的共同靈魂是創(chuàng)新,把科學(xué)與藝術(shù)相融合體現(xiàn)了人類主體追求真、善、美的真諦。[7]

  3D打印品富有科學(xué)美,可以說(shuō)3D打印出來(lái)的精美作品都是科技與藝術(shù)的結(jié)合。北京工業(yè)設(shè)計(jì)促進(jìn)中心利用三維掃描和3D打印技術(shù)制作出了富有藝術(shù)性的獸首燈,燈里面藏有漏沙設(shè)計(jì),獸首頭像里的光芒隨漏沙下流慢慢展露出來(lái),這樣構(gòu)思精巧、質(zhì)量上乘的作品深受人們的喜愛(ài)。陶瓷是中華文化藝術(shù)與工藝相結(jié)合的產(chǎn)物,現(xiàn)在通過(guò)3D打印技術(shù)也可以制作出各種各樣造型獨(dú)特、紋理豐富、色彩準(zhǔn)確的精美陶瓷藝術(shù)品。在法國(guó)巴黎舉辦的一場(chǎng)別開(kāi)生面的3D打印時(shí)裝秀上,模特身上穿戴著各種時(shí)尚、別致、新穎的3D打印產(chǎn)品,可謂時(shí)尚與科技的精彩碰撞。[8]3D打印技術(shù)的創(chuàng)作者不一定要在工廠進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造,有了合適的數(shù)字模型文件,隨時(shí)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(tǒng)工藝很難做到這一點(diǎn)。這種技術(shù)與藝術(shù)的結(jié)合使得生活更豐富多彩,并促使我們發(fā)揮想象力不斷創(chuàng)新,制作更多物品來(lái)滿足多樣化的需求。

  鮑健強(qiáng)教授在其《科學(xué)思維與科學(xué)方法》一書(shū)中提及關(guān)于科學(xué)美學(xué)的四點(diǎn)基本特征[9],筆者認(rèn)為其中的三點(diǎn)可以很好地概括3D打印技術(shù)的科學(xué)美學(xué):

  (1)科學(xué)美學(xué)的表現(xiàn)形式是秩序與和諧:秩序揭示事物的內(nèi)在規(guī)律,科學(xué)美的表現(xiàn)方式是和諧。3D打印產(chǎn)品遵循著事物各自的規(guī)律與和諧統(tǒng)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(jié)構(gòu)和內(nèi)部布局,不僅要遵循建筑構(gòu)造的規(guī)律,還要考慮到色彩、形狀的搭配以達(dá)到和諧美。

  (2)科學(xué)美學(xué)是邏輯理性與美感直覺(jué)的統(tǒng)一。3D打印的設(shè)計(jì)需要邏輯,運(yùn)用設(shè)計(jì)軟件可以將我們紛繁復(fù)雜的物質(zhì)世界整理為精確、清晰的“語(yǔ)言”。而人們?cè)谠O(shè)計(jì)物品的時(shí)候,美感直覺(jué)的發(fā)揮會(huì)使設(shè)計(jì)更富有創(chuàng)造力和想象力。例如設(shè)計(jì)戒指,邏輯、直覺(jué)、審美與科技的協(xié)同運(yùn)用會(huì)創(chuàng)作出一枚獨(dú)一無(wú)二的戒指。

  (3)真善美是科學(xué)美學(xué)的最高境界。3D打印能幫助人們對(duì)生物的器官、肢體、血管等有更深入的了解,把握其中的規(guī)律、構(gòu)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(yīng)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(shí)、美觀、舒適。   薩頓曾經(jīng)提出過(guò)一個(gè)生動(dòng)的比喻,他用金字塔的三個(gè)面分別形象地對(duì)應(yīng)為“真”、“善”、“美”的科學(xué)、宗教與藝術(shù),認(rèn)為當(dāng)人們站在塔的不同側(cè)面的底部時(shí),他們之間相距很遠(yuǎn),但當(dāng)他們爬到塔的高處時(shí),他們之間的距離就近多了。[10]根據(jù)這個(gè)比喻,不難推想出隨著人類思想高度不斷上升,真、善、美也會(huì)越來(lái)越接近,并且在最高點(diǎn)達(dá)到統(tǒng)一。

  4 結(jié)語(yǔ)

  3D打印的發(fā)展熱潮也吸引了一大批熱愛(ài)創(chuàng)作的創(chuàng)客。創(chuàng)客們熱衷于使用3D打印機(jī)制作設(shè)計(jì)出來(lái)的任何東西,使他們頭腦中的形象變成現(xiàn)實(shí)。3D打印技術(shù)是科技與藝術(shù)的融合,它的發(fā)展能夠激發(fā)人們新一輪的創(chuàng)作熱潮,提高設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力。關(guān)注3D打印,學(xué)習(xí)這種新興工具和技能,進(jìn)而制作出更多美的作品,為創(chuàng)作不斷注入新鮮血液,在這個(gè)日新月異的信息時(shí)代,不斷促進(jìn)科學(xué)創(chuàng)新與藝術(shù)的結(jié)合。

  【參考文獻(xiàn)】

  [1]馬珉,王玲.3D打印能否改變制造業(yè)――訪中國(guó)工程院院士盧秉恒[J].高技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化,2013(4):38-43.

  [2]盧秉恒,李滌塵.增材制造(3D)打印技術(shù)發(fā)展[J].機(jī)械制造與自動(dòng)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?。阂环N新興的學(xué)習(xí)技術(shù)[J].遠(yuǎn)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(xiàn)實(shí)[M].北京:中信出版社,2013:22-27.

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