淺談兒童3D打印筆的應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

許麗++許黎亞++沈德超++鄭艷++王軍

摘 要：兒童3D打印筆是在3D打印技術發(fā)展到一定階段的新型產(chǎn)品，與3D打印機相比，3D打印筆更加便捷、易于操作。本文結(jié)合國內(nèi)外研究與應用現(xiàn)狀，從兒童3D打印筆的概念、特點、市場趨勢、以及政府的政策支持等方面探討了兒童3D打印筆的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：兒童；3D打印筆；現(xiàn)狀；應用；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5312（2016）35-0271-02

兒童3D打印筆是近年來出現(xiàn)的一種新興的產(chǎn)品。兒童3D打印筆易于操作，方便攜帶且價格低廉，且對兒童的空間想象能力、審美能力、動手實踐能力都有有效的促進作用。國外研究表明，玩具可以刺激兒童每個腦神經(jīng)元多伸長25%的突觸，適宜的玩具可以促進兒童大腦的發(fā)育。兒童3D打印筆可以使兒童們變成“神筆馬良”，也可以促進兒童智力的發(fā)育。兒童們充滿了無限的好奇心和求知欲，將紙上的不動的平面畫面變成立體的物體造型。

一、兒童3D打印筆的概念

兒童3D打印筆就是將3D打印技術與筆結(jié)合起來，將筆尖整合了3D打印機的打印端技術，利用熱熔塑料能夠快速融化并快速固化的特性，在內(nèi)有加熱裝置的筆中，裝有固體的塑料條，經(jīng)過融化后從筆頭擠出，因為已經(jīng)變得很柔軟，兒童可以隨意拖拽成想要的形狀，而從筆頭出來的塑料在空氣中冷卻又會迅速固化，因此兒童可以利用這個特性“畫”出三維的雕塑形態(tài)。

二、兒童3D打印筆的特點

（一）操作簡單

兒童使用3D打印筆不需要任何軟件或電腦，使用時只需要插上電源，等幾分鐘就可以在空中或物體表面作畫，模型就在兒童自己的腦海中，打印指令就是兒童的手勢，想打印什么就在空中揮舞手，幾乎可以想要什么畫什么。Wobble Works的創(chuàng)始人馬克斯維爾﹒伯格講到，“幾乎每個人都知道如何使用一支筆，因此我們設計的這款3D打印筆，只要你會抬起手寫字、比劃或揮舞一下手指，就懂得怎么使用它。”

（二）便攜、安全

兒童3D打印筆利于隨身攜帶，可隨時隨地拿出來進行創(chuàng)作。早期的3D打印筆使用的是ABS或PLA塑料，要在200℃下熔融，而且塑料在熔融過程中散發(fā)出不愉快的味道。塑料直棒到達筆尖的熱噴嘴，被加熱到上百度的溫度才變成絲狀從筆尖出來，兒童不小心碰到就會有燙傷的危險。任何給兒童使用的產(chǎn)品首先考慮的就是安全，兒童不像成人已經(jīng)有健全的辨別能力，他們充滿好奇心，所以兒童3D打印筆對安全的要求更高，材料使用的是安全可靠，不會加熱后產(chǎn)生難聞的氣體，加熱的溫度可是在兒童可以觸碰的安全范圍內(nèi)。要在保證安全的前提下給所有人尤其兒童帶來歡樂的體驗。

三、國內(nèi)外現(xiàn)狀

（一）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

胡迪科普森（Hod Lipson）所寫的《3D打印：從想象到現(xiàn)實2013》一書提到“邊學邊做”的這個新的課程概念。可以讓兒童們實現(xiàn)“一面學一面做”的目的。也有利于培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)能力，如設計能力、批判性思維、問題解決能力等?！堵槭±砉ぜ夹g評論》的編輯大衛(wèi)﹒羅特曼在文章‘制造者和制造商之間的區(qū)別中準確指出，關于通過3D打印技術徹底改變工業(yè)生產(chǎn)方式這樣感情奔放的結(jié)論往往是由于對目前的工業(yè)現(xiàn)實缺乏認識所造成的。中國的工業(yè)生產(chǎn)方式還是一重工業(yè)為主，科技化的工業(yè)生產(chǎn)方式還沒有完全適用于中國。因此，3D打印筆在中國的普及還存在一些阻礙。

（二）國內(nèi)外應用現(xiàn)狀

北京史家小學曾利用兒童3D打印筆進行了一場特殊的服裝設計大賽。小學生們不是用真實的布料設計服裝，而是使用兒童3D打印筆將心中所想的服裝模型勾勒出來，并使用不同顏色的原料對服裝進行配色.

（三）市場現(xiàn)狀

1.教育市場

3D打印筆從幼兒教育端出發(fā)，是個不錯的入口，科技市場暫時還未打開，拿下教育市場也不錯，更何況3D打印筆無論從便攜式還是從其功能益智性都是不錯的產(chǎn)品。

2.未來大量“中國制造”

國外早已領先中國一步研發(fā)了兒童3D打印筆，并且不斷地推陳出新。未來中國也大量制造兒童3D打印筆。Wobble Works已經(jīng)從事研發(fā)3D打印筆長達一年。其創(chuàng)始人也像記者透露，他們會將市場中心放在中國，他們正在努力尋找中國有能力的廠商，未來的3Doodler有可能在中國大陸或者在香港生產(chǎn)。

從上述案例可以看出，國外市場對3D打印筆的研發(fā)比我國早得多，他們對3D打印筆的技術更為成熟，但也已經(jīng)達到一定程度。中國市場對3D打印筆的關注會越來越大，3D打印筆尤其兒童3D打印筆在中國市場將會占有一席之地。

四、政府支持

政府的規(guī)劃，直接影響其對科技資源的配置。李克強總理曾指示要重點研究3D打印產(chǎn)業(yè)，管理層對3D打印的政策支持力度也不斷加大：科技部2013年公布的863計劃，首次將3D打印產(chǎn)業(yè)納入其中；各省級政府也在研究如何在本省加強3D打印產(chǎn)業(yè)，2014年北京市科委公布《促進北京市增材制造科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)培育的工作意見》，提出設置3D打印科技重大專項，全方位支持3D打印全產(chǎn)業(yè)鏈技術創(chuàng)新，持續(xù)推動3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

盡管政府對我國3D打印的政策支持力度不斷加大，但是從實際情況來看對3D產(chǎn)業(yè)的支持還沒有完全真正意義上的落實，做3D打印服務的無錫易維模型設計有限公司總經(jīng)理劉鈞曾嘗試申請減免稅，但是相關職能不笨卻對3D打印缺乏足夠的知識，致使在業(yè)務辦理過程中遇到一些不必要的麻煩。

五、兒童3D打印筆的發(fā)展趨勢

（一）造型設計卡通化

由于兒童特有的思維結(jié)構和生活經(jīng)驗，他們的審美意識非常缺乏、知識水平非要欠缺、視知覺非常不穩(wěn)定，卡通化的形象大多具有極大的夸張、變形、滑稽可笑的造型，而這些造型恰恰對那些抽象的知識概念進行了童趣的表現(xiàn)。兒童被吸引的僅僅只是卡通化的外在形式，他們基本不懂其中的真正內(nèi)涵?，F(xiàn)在的兒童基本上都會在生活中接觸卡通，比如說卡通畫。將兒童3D打印筆外形若做成卡通畫中的人物，他們會毫不猶豫選擇。

（二）智能化

“玩具消費特征現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生很大變化，要讓兒童消費者認可，玩具產(chǎn)業(yè)必須借助流行文化的力量，同時提高玩具設計的科技含量”。兒童3D打印筆亦然，外形的卡通化吸引兒童是不夠的，還需要更加智能化。隨著生活水平的提高，人們的教育觀念也在變化，每個家庭更加注重兒童成長教育，所以很多家長更愿意花更多的錢買具有智能化的產(chǎn)品給自己的孩子。

（三）環(huán)保

環(huán)保因素一直是產(chǎn)品設計中不可忽略的的因素，從長遠利益考慮，環(huán)保還是一切以“人”為核心，最有效的途徑就是“環(huán)保從兒童抓起”。不管在選材或者后期處理都應該考慮到是否環(huán)保，兒童3D打印筆的材料是塑料，所以必須考慮使用后降解的難易程度。讓兒童在創(chuàng)作的時候也能有環(huán)保意識，環(huán)保成為設計產(chǎn)品重要的因素是一個必然的趨勢。

基金項目：浙江省大學生科技創(chuàng)新活動計劃暨新苗人才計劃浙江農(nóng)林大學項目（2016R412036）。

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