探討3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

劉珌卿(江西新能源科技職業(yè)學(xué)院,江西 新余 338012)

0 引言

3D打印技術(shù)對(duì)未來機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展有著重要的意義，高校在教育改革與建設(shè)中應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到這一發(fā)展趨勢(shì)，在安排工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的課程時(shí)應(yīng)當(dāng)將3D打印相關(guān)的內(nèi)容納入其中，從而提高學(xué)生的理論素質(zhì)與實(shí)踐能力，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研模式的進(jìn)一步發(fā)展。

1 3D打印技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

1.1 提高學(xué)生的基礎(chǔ)理論素質(zhì)

工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)具有較強(qiáng)的綜合性，其涵蓋的范圍廣，技術(shù)難度大，學(xué)科交叉明顯。而3D打印技術(shù)兼具材料科學(xué)，控制技術(shù)，機(jī)械技術(shù)，光學(xué)工程，計(jì)算機(jī)技術(shù)等內(nèi)容于一體，在教學(xué)中應(yīng)用這一技術(shù)能夠加深學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的感知與理解。學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)能夠拓展學(xué)生視野，擴(kuò)充學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

1.2 增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力

在傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)中，理論講述是重點(diǎn)，關(guān)于模型設(shè)計(jì)的內(nèi)容大多通過單純的講解或者二維圖像展現(xiàn)給學(xué)生。在實(shí)踐操作課程中，教師僅能夠指導(dǎo)學(xué)生制作簡(jiǎn)單的模型，而對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模型，學(xué)生僅能通過自己的想象進(jìn)行理解。這種教學(xué)方法禁錮了學(xué)生的思維，不利于學(xué)生創(chuàng)造思維與設(shè)計(jì)能力的提升。

3D打印技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)觀念的教學(xué)思想，通過CAD、3DMine等建模軟件來建立三維實(shí)體模型，通過3D打印機(jī)將模型輸出。把二維圖形轉(zhuǎn)換成三維立體圖形，把抽象的三維模型轉(zhuǎn)化成3D打印實(shí)體模型。學(xué)生通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和區(qū)分，對(duì)不理解的部分深入探討，這樣能激發(fā)學(xué)生的潛能。

1.3 推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研模式的發(fā)展

工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)安排應(yīng)當(dāng)以當(dāng)前市場(chǎng)的需求為依據(jù)，高校應(yīng)當(dāng)關(guān)注相關(guān)行業(yè)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動(dòng)向，很多高校都開始逐漸意識(shí)到校企合作的重要性，并與周圍的企業(yè)展開了密切的合作，即努力建立產(chǎn)學(xué)研模式，促進(jìn)人才、高校、企業(yè)的全面發(fā)展。通過3D打印機(jī)，學(xué)生可以把自己的創(chuàng)意以實(shí)物形式向企業(yè)展示，企業(yè)根據(jù)模型反復(fù)修改方案，學(xué)生根據(jù)修改方案反復(fù)打印模型，企業(yè)依據(jù)最終方案開模進(jìn)行批量生產(chǎn)。

2 3D打印技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)擬解決的問題

2.1 采用3D打印技術(shù)將學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)中的設(shè)計(jì)作品打印成型

設(shè)立3D打印實(shí)踐操作課程，可使教師不僅能夠指導(dǎo)學(xué)生制作簡(jiǎn)單的模型，而且對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模型，也能指導(dǎo)學(xué)生通過打印自己設(shè)計(jì)的作品來進(jìn)行理解，從而使學(xué)生對(duì)課堂理論知識(shí)有更大的學(xué)習(xí)興趣和更深入的理解方式，有利于提升學(xué)生的創(chuàng)造思維與設(shè)計(jì)能力。

2.2 解決3D打印成型與手工模型相結(jié)合的問題

3D打印機(jī)可以快速的把學(xué)生設(shè)計(jì)的三維數(shù)據(jù)模型制造出立體實(shí)物，節(jié)省時(shí)間與精力的同時(shí)，也大大削弱了學(xué)生自己動(dòng)手制造模型的能力。目前，由大連理工大學(xué)參與研發(fā)，最大加工尺寸1·8米的3D打印機(jī)剛剛問世，再大的產(chǎn)品模型制作仍需要學(xué)生手工完成。課堂所需的實(shí)物模型有大有小，而學(xué)校引進(jìn)的3D打印設(shè)備較為單一，僅能滿足對(duì)某一個(gè)尺寸或某幾個(gè)尺寸的需求，過大的模型是無法通過3D打印展示出來的。因此，在課堂教學(xué)中還應(yīng)當(dāng)對(duì)手工制作模型予以足夠的重視，在手工制作中，學(xué)生能夠切身體會(huì)模型制作的問題與不足，而3D模型則能夠?qū)?fù)雜結(jié)構(gòu)予以展示。兩種模型制作方法的綜合運(yùn)用能夠使學(xué)生的動(dòng)手能力與思維能力得到全面的提深。

2.3 解決3D打印技術(shù)應(yīng)用于教具開發(fā)的問題

3D打印技術(shù)十分適合應(yīng)用在自主研發(fā)和小規(guī)模生產(chǎn)環(huán)節(jié)。在高職院校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)中，很多課程在授課過程中都需要使用實(shí)物教具，以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。但是，大多數(shù)教具都需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容加以定制，很難在市場(chǎng)中采購(gòu)到。

2.4 解決3D打印應(yīng)用于教學(xué)工作上的高成本問題

由于3D打印設(shè)備與打印材料的成本均較高，材料研發(fā)難度大，且生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效率低。因此，一方面，即使學(xué)校購(gòu)買了相關(guān)設(shè)備，但受到打印材料的限制，教師也無法將其廣泛投入到教學(xué)實(shí)踐中；另一方面，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，高?？梢猿闪⑾嚓P(guān)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)，實(shí)行3D打印技術(shù)的商業(yè)化運(yùn)作。高校與企業(yè)應(yīng)當(dāng)加大合作的力度，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。高校為企業(yè)提供人才，企業(yè)為高校提供設(shè)備與資金補(bǔ)助，并為學(xué)生的實(shí)踐提供空間與平臺(tái)。企業(yè)與高校共同開發(fā)相關(guān)項(xiàng)目，提高3D打印技術(shù)研發(fā)的效率。

3 結(jié)語

3D打印技術(shù)作為一種新興技術(shù)，被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。教育領(lǐng)域?qū)⑹俏磥?D打印技術(shù)推廣應(yīng)用的主要市場(chǎng)之一。采用3D打印技術(shù)，教師可以制作出任意、復(fù)雜、形象化的三維實(shí)體教具，用于課程的教學(xué)演示；使許多原本枯燥的課程和課程設(shè)計(jì)變得生動(dòng)有趣，使學(xué)生從學(xué)習(xí)者變成設(shè)計(jì)者參與者，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

作為教師，應(yīng)該積極學(xué)習(xí)提高，在未來的實(shí)踐探索中找到更多更好的教學(xué)模式和教學(xué)方法，為現(xiàn)代技能型人才培養(yǎng)作出更大貢獻(xiàn)。

[1]藺薛菲.3D打印技術(shù)對(duì)制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響研究[J].藝術(shù)與設(shè)計(jì)(理論)，2015,08，103-105.

[2]王建宏，李迎春.3D打印技術(shù)在高校材料專業(yè)課程中的應(yīng)用探究[J].山西科技，2015，06,114-116.