开展3d打印教学的必要性及迫切性

开展3d打印教学的必要性及迫切性（共2篇）

开展3d打印教学的必要性及迫切性 篇1

开展3d打印教学的必要性

摘要

随着制造业的不断发展,3d打印技术已经成为衡量一个国家制造业是否发达的标志。3D 打印（3Dprinting）是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。作为一种综合性应用技术，3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。

随着李克强总理在主持的国务院会议专题讲座中听取了卢秉恒院士关于3d打印技术的讲座，也从上而下带来一股3d打印的热浪。在此之前我们教育工作者早已展开了3d打印方面的研究以及教学工作。既有大学的实验基地到专门成立一门学科也有小学启蒙教育把它作为一门必修课。总之作为一门新兴技术3d打印走进职业教育已经势在必行。关键词：3d打印教学

如今高校盲目扩张使得每年大批应届生进入社会，用人单位盲目追求高学历、下岗人员增多等影响，加上毕业生技能水平不高、动手能力不强、专业知识面不宽、工作起来难以独挡一面等,造成部分中专校学生就业难是不容忽视的问题。所以我们本着为所有学生负责的态度争取让每个学生都能找到理想的工作，需要我们领导有大智慧、大毅力从根本问题改革。改革是为了发展，发展的根本在于学生的成长，师资力量的壮大，最终使得每个学生综合素质提高，在就业单位有个良好的口碑。具体来讲就是在专业的设置上让我们的学生没有后顾之忧。

“发展是硬道理”，“适者生存，强者发展”。从这意义上来说，专业建设的优劣决定了中等职业学校的生存与发展。中等职业学校如何应对当前职业教育的严峻挑战，应采取什么措施进行改革和发展，这是值得我们认真研究的课题。不能抓住时代的脉搏就不能前瞻性的布局，3d打印就是目前最前沿最适合进行教学的课程。下面我就简单介绍一下3d打印技术。

一、3D打印技术概况

3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造（AM，Additive Manufacturing）。运用该技术进行生产的主要流程是：应用计算机软件设计出立体的加工样式，然后通过特定的成型设备（俗称“3D 打印机”），用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品。

3D 打印是“增材制造”（AdditiveManufacturing）的主要实现形式。“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。传统数控制造一般是在原材料基础上，使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法，去除多余部分，得到零部件，再以拼装、焊接等方法组合成最终产品。而“增材制造”与之截然不同，无需原胚和模具，就能直接根据计算机图形数据，通过增加材料的方法生成任何形状的物体，简化产品的制造程序，缩短产品的研制周期，提高效率并降低成本。

3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分。

二、3D 打印所需的关键技术

3D 打印需要依托多个学科领域的尖端技术，至少包括以下方面： 1.信息技术：要有先进的设计软件及数字化工具，辅助设计人员制作出产品的三维数字模型，并且根据模型自动分析出打印的工序，自动控制打印器材的走向。

2.精密机械：3D 打印以“每层的叠加”为加工方式。要生产高精度的产品，必须对打印设备的精准程度、稳定性有较高的要求。

3.材料科学：用于3D 打印的原材料较为特殊，必须能够液化、粉末化、丝化，在打印完成后又能重新结合起来，并具有合格的物理、化学性质。

三、3D打印的应用领域

具体应用领域包括：

1．工业制造：产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证；制作模具原型或直接打印模具，直接打印产品。3D 打印的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已问世。3D 打印的家用器具模型，也被用于企业的宣传、营销活动中。

2．文化创意和数码娱乐：形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。科幻类电影《阿凡达》运用3D 打印塑造了部分角色和道具，3D 打印的小提琴接近了手工艺的水平。

3．航空航天、国防军工：复杂形状、尺寸微细、特殊性能的零部件、机构的直接制造。

4．生物医疗：人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等。

5．消费品：珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意DIY 作品的设计和制造。6．建筑工程：建筑模型风动试验和效果展示，建筑工程和施工（AEC）模拟。

7．教育：模型验证科学假设，用于不同学科实验、教学。在北美的一些中学、普通高校和军事院校，3D 打印机已经被用于教学和科研。

四、3D打印技术及产业国际国内现状

国际现状：

目前在欧美发达国家，3D打印技术已经初步形成了成功的商用模式。如在消费电子业、航空业和汽车制造业等领域，3D打印技术可以以较低的成本、较高的效率生产小批量的定制部件，完成复杂而精细的造型。另外，3D打印技术获得应用的领域是个性化消费品产业。如纽约一家创意消费品公司Quirky通过在线征集用户的设计方案，以3D打印技术制成实物产品并通过电子市场销售，每年能够推出60种创新产品，年收入达到100万美元。

国内现状：

自20世纪90年代以来，国内多所高校开展了3D打印技术的自主研发。清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDM工艺等方面都有一定的科研优势；华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势，并已推出了HRP系列成型机和成型材料；西安交通大学自主研制了三维打印机喷头，并开发了光固化成型系统及相应成型材料，成型精度达到0.2mm；中国科技大学自行研制了八喷头组合喷射装置，有望在微制造、光电器件领域得到应用。但总体而言，国内3D打印技术研发水平与国外相比还有较大差距。

五、3D打印技术的发展趋势

随着智能制造的进一步发展成熟，新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用到制造领域，3D打印技术也将被推向更高的层面。未来，3D打印技术的发展将体现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势。提升3D打印的速度、效率和精度，开拓并行打 印、连续打印、大件打印、多材料打印的工艺方法，提高成品的表面质量、力学和物理性能，以实现直接面向产品的制造；开发更为多样的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及复合材料等，特别是金属材料直接成型技术有可能成为今后研究与应用的又一个热点；3D打印机的体积小型化、桌面化，成本更低廉，操作更简便，更加适应分布化生产、设计与制造一体化的需求以及家庭日常应用的需求；软件集成化，实现CAD/CAPP/RP的一体化，使设计软件和生产控制软件能够无缝对接，实现设计者直接联网控制的远程在线制造；拓展3D打印技术在生物医学、建筑、车辆、服装等更多行业领域的创造性应用。

因为3d打印即号称无所不能，因为它跟几乎所有主流的技术都或多或少有交集。我们既可以在别的课程教学时交叉讲授一些3d打印的内容也可以单独成立一门学科。现如今思源学院携手多方创办西部首所3D打印学院重点针对3D打印产业中材料、装备、打印、应用四个环节开展教学和科研。西安华中科技技师学院开展3d打印课程，学员完成课程后直接授予大专学历。但是我相信他们给与学生的帮助一定没有我们公司好，因为我们专注且专业。由于3d打印在市面上没有教材以及课件，我们公司员工夜以继日专门开发适合现阶段学生的教辅。我们根据贵校专业设置的一些特点觉得可以在汽车制造与装配技术这门学科里面增加一门逆向工程，中西式糕点里面也可以穿插一些3d打印食物类的课程，磨具设计与加工专业和动漫设计与制作可以系统的从建模学习到3d打印磨具以及后期处理，建筑工程技术亦可以专门学习建模、打印机操作等。当然我们更应该专门设置一门3d打印专业一点一滴系统的学习3d打印的全部知识。

千里之行，积于跬步，万里之船，成于罗盘。3d打印行业的发展需要教育行业的付出，需要有高瞻远瞩的掌舵手。相信在我们大家一起辛勤耕耘，砥砺前行之下也一定能收获丰硕的果实，为陕西华山技术学院更上一层楼添砖加瓦。

西安鑫磊三维立体打印科技有限公司

开展3d打印教学的必要性及迫切性 篇2

【关键词】3D打印数控实训 技能

Numerical control is analysed the importance of teaching into the 3 d printing

Tangtian

（Yunnan Vocational College of Mechanical and Electrical Technology， Kunming， Yunnan， 650203）

Abstract：3 d printing technology with its unique characteristics and advantages， become to accelerate new product development and realize the effective concurrent engineering technology， has wide application field and application value， developing very rapidly， the importance of this technology is not allow to ignore， numerical control technology as the representative of advanced manufacturing technology should adapt to the development trend of manufacturing， integrated into the 3 d printing technology， cultivate suitable for manufacturing industry in the development of new inter-disciplinary talent， let the students master the skill further， develop skills， strengthen employment competitiveness.

Key words： 3 d printing nc practice skills

3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，是一种曾材技术。3D打印机则出现在上世纪90年代中期，即一种利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的三维图形变成实物。如今这一技术在多个领域得到应用，人们用它来制造服装、建筑模型、汽车、巧克力甜品等。本人认为在数控实训基地开展3D打印教学可以增强学生建模能力，了解先进制造，提高学生学习兴趣，结合数控机床加工零件进一步提高综合技能，适应市场用人需求。

1、拓展教学思路，融入新型制造，提高学生综合技能。

数控技术作为先进技术的代表是国家制造业中不可缺少的部分，但是往往在高等职业院校的课程中，数控实训课往往比较难学，且枯燥乏味。怎样使学生摆脱枯燥，对这门课产生兴趣，从而主动去学好它，就变成实训教师不得不面对的一个难题。通过这几年的教学总结，我认为可从以下几个方面来进行思考：

1.1 由浅入深，提高建模能力，增强学生学习兴趣。

兴趣是现在学生学习的最大最现实的动力，它可以把被动学习变成主动学习，让学生入迷地去钻研和探索。正如俄国教育家乌申斯基所说；“没有丝毫兴趣的强制性学习，将会扼杀学生探求真理的欲望。”学生刚进入实训基地，对很多东西都不太了解，特别是部分同学连图纸都看不懂，更别提数控加工建模和自动编程，久而久之，学生学习单调乏味，失去了兴趣，不爱学习。

首先利用3D打印技术提高学生兴趣，通过图纸-建模-打印的方式提高学生识图能力，使学生拥有加工零件的成就感，然后对照模型进行零件的数控编程与加工，既懂得“增材加工”技能又学习“去材加工”技术。

1.2 精选课题，增加学习兴趣的同时增加数控操作技能的知识点。

实训教师在选择实训课题时应该注意课题的趣味性，有趣的课题可以激发学生学习的动力，让学生的学习变被动为主动，使实训教学开展得更轻松、愉快。比如加工一个铝合金烟灰缸，可以让学生先造型，然后通过3D打印打出实物，最后加工，逐步加深加工技能，拓展知识面，既提高了学生学习兴趣，又培养了学生综合技能，为学生就业打下坚实的基础。

2 增大知识覆盖面，拓展就业渠道。

3D打印技术可用于珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和施工（AEC），汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程，和许多其他领域。常常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型或者用于一些产品的直接制造，意味着这项技术正在普及。3D打印机也可以打印出食物，是3D打印机未来的发展方向，学生会自主学习相关的知识，大大丰富了学生知识，增大了知识覆盖面。

这样使得我们学生在求职就业中更占优势，可选择的岗位更加灵活，增加了学生对市场的适应能力。

上述两个方面是我几年实训教学中的一点体会，这两个方面是相互联系的，前一个方面是后一个方面的基础，后一个又是前一个的延续的发展，作为实训教师，要全面把握好这两个方面，真正地理解其内在的联系。在教学中不断研究、总结、革新，以期更好的实训教学效果。

【参考文献】

[1]杨天云 数控加工工艺北京交通大学出版社，2012

[2]李发致 模具先进制造技术 机械工业出版社，2003

[3]王秀峰 快速原型制造技术 中国轻工业出版社，2001

[4]罗军 3D打印3.0时代东方出版社，2015