3D打印云服务平台的体系架构研究

刘金

摘 要：近年来，3D打印技术获得了迅速的发展，且广泛的应用于工业、医疗、教育等领域，已成为实现产品定制化服务的重要推动力。在当今的互联网时代，制造业正朝着大规模定制化的方向迈进，本文据此对3D打印云服务平台的体系架构展开研究，首先对3D打印云服务平台进行了概述，接着重点探讨了平台的体系架构及其关键技术。

关键词：3D打印；云服务平台；体系架构

中图分类号：TP391.73 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）06-0045-01

3D打印技术，是一种通过材料堆积实现产品快速成形的数字化技术。当前，3D打印已应用于多个行业领域，但大部分都处在分散的状态，如果能够将相关设备有效的配置到供应链之中，产品的生产效率及技术水平必将得到快速的提升。近年来，许多科技企业都在以互联网技术为基础创建3D打印共享平台，使人们的设计想法迅速转化为产品。可以说，3D打印云服务平台为产品的大规模定制提供了关键技术上的支持。首先，个性化的产品可通过网络技术进行表达；其次，众多3D打印设备可实现共享，进而形成一个便捷、高效的定制服务平台。虽然当前已经出现了多种形式的云服务平台，但仍处于起步阶段。基于此，本文就3D打印云服务平台的体系架构进行研究。

1 3D打印云服务平台概述

3D打印云服务平台，是集合了3D打印技术、互联网技术以及大数据等新型技术手段，来满足人们多样化的定制需求的云服务平台。其中，汇集了普通用户、设计人员、服务商等多个群体，逐步形成一个具有较强开放性的产业生态圈。普通用户能够在该平台上选取符合自身需要的3D模型，或者利用平台上提供的软件工具进行个性化的产品设计，或者是在平台上寻找专业设计人员为自己提供产品设计服务。设计人员则可以在平台上公开展示自己的个性化创意，如果有人购买则可以获得一定的收益，还可以及时的与用户进行沟通，对产品创意进行进一步的完善。服务商则利用3D打印技术生产出用户需要的各种产品，并在用户需要时发送到他们手中。

2 3D打印云服务平台的体系架构

2.1 资源层

该层主要实现资源上的汇集，包括生产服务商、设计人员、金融服务、配送服务等众多资源，将它们集中到公共的服务平台上，提供各种资源的支持，实现从用户需求，到产品设计，再到产品制造，直至配送服务的完整过程。

2.2 基础支撑层

该层是位于硬件层上部的基础层，主要实现基础支撑服务。相关平台需应用IaaS（基础设施即服务）的设备管理模式，为云平台提供运行所需要的特定环境。

2.3 平台集成运行环境层

该层对于平台的运行起到了非常关键的作用，能够有效地确保平台的稳定安全运行。3D打印云服务平台具有对相关集成环境进行控制与管理的基本工具集。

2.4 持久化服务层

该层处在数据库与模型对象之间。3D打印云服务平台对相关数据进行持久化的服务，应用持久化中间件等形式对各类参数、逻辑流程实现持久化存储，为其中的数据库服务对象提供相应的编程接口，进行相关操作，比如读、写或者是更改某些数据。

2.5 引擎层

为实现高效的服务，云服务平台需研究多种性能的引擎，为相关管理工具的开发提供技术上的支撑。各引擎要进行合理的划分，原则上基于高内聚、低耦合的特点，并尽可能的考虑到云平台的特性（还有云计算、云存储等），可以实现以服务集的形式为上层提供快捷的服务支持。主要涉及到3D设计、产品预览、产品检测与修复、交易结算、服务管理等方面。

2.6 工具层

3D打印云服务平台，为用户群体提供方便的人机交互服务，不断改善平台技术，提高其可用性及功能性，全面支持各类资源与用户需求的注册、发布、查找、匹配等，以及用户管理、信用评估和社区构建等，涉及到产品设计工具、云打印工具、需求发布工具、产品选购工具等。

2.7 访问层

该层主要实现用户与平台的交互操作。3D打印云服务平台，实现了多类型终端的快速接入，同时还实现了对多类型终端的有效兼容，终端可包括：传统上的电脑终端，发展越来越快的移动终端，以及专用性终端等。

2.8 用户层

该层能够直接的面对用户，并为用户提供服务。云服务平台需设计好用户层的功能，以为用户提供便捷的访问服务，以及注册服务。可以说，用户层是用户与平台间进行信息互动的重要窗口。

3 关键技术

3.1 个性化定制服务

随着经济社会的发展，人们的生活条件得到了显著的改善，在文化生活、日用产品等方面有了越来越个性化的需求，因此，个性化定制服务是3D打印云服务平台的一项极为关键的技术。该技术要求在不同产品的个性化定制阶段、不同类型之间实现协同运作，需要提供良性的运营管理模式，需要实现从用户需求，到产品设计，再到产品制造，直至配送服务的完整过程，进而探寻建立“互联网技术与3D打印技术相结合”的创新型模式。

3.2 交互式3D创意设计

交互式3D创意设计是3D打印云服务平台的另一项关键技术。在线的交互式3D设计，需要实现对网络系统、移动系统等多类型接入形式的支持，能够实现以下功能：产品外观设计、优质材料选择、色彩及纹理设计、数学建模、协作式设计、效果的预览与展示等，从而将多样化的需求与个性化的创意转化为实際的产品。

3.3 知识产权的自动保护

通过高速发展的互联网技术，可选择分散的3D打印服务商来进行3D产品打印，但当前存在着缺乏知识产权保护的问题。3D产品数据在开放性的传递过程中，非常容易被人窃取，这必然会给设计人员造成无法弥补的损失；而且，将设计信息发送给生产服务商后，也有可能被其非法打印或扩散。因此，应努力实现知识产权的自动保护，通过研究基于3D打印的数据保护技术，构建模型数据的自主保护机制，从而有效的保护产品设计人员的利益，同时也能更好的保持设计人员的创作热情。

3.4 大数据交易管理技术

互联网时代下，3D打印技术在多个行业领域获得了广泛的应用，也不断的调动着人们的创作激情，相關的产品创意呈现出爆炸式的増长趋势。面对海量的数据信息，如何才能对其进行优化管理，从众多数据当中获得最有价值的部分，并将所得结果迅速传送给用户；此外，怎样才能对海量的创意产品进行性能上的评估、交易估价等，这都要用到大数据交易管理技术，这也是未来需努力研究的一项关键技术。

3.5 分布式3D打印服务技术

3D打印云服务平台，将分散在各地的3D打印资源通过互联网技术联系起来，构成一个具有全球化特点的分布式3D打印环境，从而实现了更大程度上的社会化制造。分布式3D打印服务技术，就是探索的如何高效的管理和分配具有分布式特点的3D打印制造服务，主要涉及到动态监测、资源匹配以及智能排布等技术。

4 结语

随着科学技术的飞速发展，3D打印技术在众多行业领域获得了广泛的应用，为提升相关产品的生产效率及工艺水平，许多企业都在创建以互联网技术为基础的3D打印平台。作为互联网技术与3D打印等先进技术结合的产物，3D打印云服务平台为产品的大规模定制提供了重要的支持。一方面，可通过网络技术表达更具个性化的产品；另一方面，3D打印设备的汇聚可形成一个便捷化的定制服务平台，进而满足人们不断增长的个性化需求，在未来有着很好的发展前景。它使用户享受到更加丰富的产品服务，甚至自己动手设计想要的产品；同时，也提高了企业的生产效率，推动传统制造业向着定制服务转型。此外，通过多种资源的汇集，也带动了产品设计、材料研发、物流服务等众多产业的发展。未来通过更加深入的研究和应用，可实现3D打印云服务平台的进一步完善，从而为国民经济的发展提供创新支持。

参考文献

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