师：同学们，今天我们来学习初中九年级广州版综合实践活动劳动教育第五单元第一节——炫彩超能的3D打印材料。21世纪以来，全世界范围内都掀起了利用3D打印技术进行二维建模打造实体的热潮。3D打印自诞生至今，作为一种新型的高科技技术，在众多领域取得了令人瞩目的成就。我们新时代的少年，作为祖国的未来，面对席卷而来的科技浪潮，面对新技术新产业，要主动去了解和学习。因此，本单元我们将一起来了解先进的3D打印技术，认识各种超炫的3D打印材料以及神奇的3D打印机，并学习利用一些简单的3D打印软件尝试设计3D打印产品。
今天先让我们来了解一下什么是3D打印。同学们请看，老师这里有一张漂亮的图片，同学们知道这是什么吗？
生：不知道。
师：这是2016年广州灯光节作品之一——《蝶变广州》，它是全球首个大型蝶形翘体，首次亮相就引爆了整个活动现场。难以想象的是，这个美丽的建筑居然是用3D打印技术打印出来的，是不是很神奇？3D打印，我相信很多同学都听说过，那3D打印技术到底是如何打印东西的呢？它到底可以打印哪些东西呢？我们通过一个短视频来了解一下。
（播放短视频）
师：欢迎大家收看奇闻趣事。近些年来，有一个新的科技逐渐地进入了人们的视野，例如3D打印机。这个词挺好理解的，就是打印三维立体物件的机器，听起来像是只存在于科幻片里的东西，但是它其实已经存在很久，最早的一台3D打印机是由美国人胡尔于1986年发明的，已有近30年的历史。为什么好像是近几年才经常听到3D打印这个概念呢？因为从2012年开始，随着媒体的大规模宣传，3D打印技术才在国内逐渐升温，2017年初是这项新技术最火热的时候。
3D打印这个名词从陌生到熟悉，现在已逐渐走向了人们生活和工作中。3D打印机目前可以用于小批量产品的生产，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，这样就可以快速地把产品的样品提供给客户或进行市场宣传，不用等模型造好之后再造出成品。对于某些小批量定制的产品，甚至连模具的成本都可以省去，比如电影中用到的各种定制道具。
在好莱坞大片《十二生肖》中，成龙佩戴专业扫描手套来扫描剧中的十二生肖铜像，另一边通过专业设备将所扫描的铜像完美打印。这个看似科幻的东西，现实中利用3D扫描和3D打印技术其实是能实现的。3D打印技术其原理很简单，在电脑上用设计软件画好模型，转换成可打印的文件，一键唤醒3D打印机的喷枪便能利用塑料、光敏树脂或金属一层层地堆叠物体。形象地来讲，普通的打印机是将2D的图像或图形数字文件通过墨水输出到纸张上。而3D打印机则是将实实在在的原材料，比如金属、陶瓷、塑料、砂等输出为一薄层，然后不断重复，一层层地叠加起来，最终变为空间实物。就像盖房子是通过一块块的砖累积而成，而3D打印的物品是通过原材料的一粒一粒累积而成。与传统的切削加工做减法不同，3D打印逆其道而行，通过逐层增加材料的方式制造三维实体物件，无需切割、钻孔或后续的机械加工。
3D打印具有快速成型、高度灵活、节约成本的优势。它并不在乎几何图形有多复杂，相反，越复杂的结构可能由于镂空越多，用料越少，成本更低。这与传统生产恰恰相反。3D打印常用的材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢等。在生物应用领域还有人造骨粉、细胞生物原料等，这些材料都是针对3D打印设备和工艺来研发的，有不同的形态，比如粉末状、丝状、层片状、液体状等。之前很多人都说3D打印意味着未来，意味着社会化大生产即将走入历史，人们即将能够随心所欲地自由制造一些自己想要的东西。
通过刚才的短视频，我们了解了3D打印技术与传统打印的区别。3D打印是一种增材技术，这种技术比传统的剪裁制造更节省材料，还能实现个性化设计，省去了制模、导模等工序，节约了经济成本。更重要的是，它能用各种材料进行打印，真称得上是万能打印机。有了万能打印机，还必须有打印材料才能打印出我们想要的东西，所以寻找研发适合3D打印的材料是至关重要的。
同学们，你们发现没有？回顾人类发展史，我们发现材料的运用与我们相依相伴，我们的衣食住行都离不开材料，某些材料的运用甚至对社会产生了巨大的推动力，具有划时代的意义。从旧石器时代，人们用兽皮、树叶等围住身体，拿石头、竹竿围攻猎物，到青铜时代，人们将铜、锡、铅混合在一起炼成青铜，用青铜来制作乐器、兵器、饮食器具等。
再到20世纪中叶，科学技术迅猛发展，先后出现了棉纶、化纤、塑料、半导体、合金、高分子材料、智能材料等等新材料。这些新材料的发明与运用，给我们的生活带来了翻天覆地的变化，让我们的科技发展日新月异。由此可见，材料的创新是推动人类文明进步的主要动力之一。
同样，要使3D打印的卓越性能得到充分发挥，打印材料必不可少，打印材料的开发与研究也是该技术的核心之一。下面就让我们先简单回顾一下3D打印材料的发展史，虽然至今它的发展只有20多年，但是成绩斐然。在此期间，材料的种类由少到多，价格由昂贵到实惠，应用由工业延伸至多领域，越来越大众化。
目前，世界上有300多种材料可用于3D打印，包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等。除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。简单来说，新材料如果按领域来分，可以分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、先进复合材料四大类。如果按性能来分，可分为结构材料和功能材料。我国近年来对新材料的研发非常重视，成果显著。一些新材料的研发已占据世界领先地位，比如我国成为研发世界超导材料的领跑者，生活中的手机基站和卫星通讯、高速悬浮列车、核磁共振仪等，都是通过超导材料来提高效率的。这些神奇的3D打印材料是不是令同学们很好奇呢？现在就让我们来认识一下最常见的几种3D打印材料吧。第一种是新型环保材料PLA塑料。PLA塑料为什么是环保的？我们来看看它的降解原理。PLA是用玉米或薯类经过加工成淀粉并发酵成为乳酸，再经过化学合成得到高纯度的聚乳酸材料。PLA材料可以加工成各种产品，广泛运用于医疗卫生、土木建筑、日常生活当中。使用过后的PLA产品可以利用堆肥、掩埋、焚烧等手段进行回收，最终经过生物分解成为水和二氧化碳，对环境不会造成污染。根据PLA塑料无毒、可再生、可降解、经济实用的优势，这种材料被广泛地运用在制造儿童玩具、食品包装、保健、医疗等方面。