基于3D打印技術(shù)的UG軟件建模的教學(xué)模式探析

云璐

摘 要：本文對(duì)3D打印的工作原理和特點(diǎn)進(jìn)行介紹，并探析在UG軟件教學(xué)中引入該技術(shù)，進(jìn)而提升學(xué)生的動(dòng)手能力以及激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)新性，促使學(xué)生產(chǎn)生對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的興趣。

關(guān)鍵詞：3D打?。唤逃夹g(shù)；課程

企業(yè)在辦公中使用UG軟件的越來越多，其廣泛應(yīng)用對(duì)于縮短設(shè)計(jì)周期發(fā)揮了很大的作用。由于企業(yè)對(duì)于UG應(yīng)用的人才需求逐漸增加，很多高校也都將該門課程納入教學(xué)體系中，但是培養(yǎng)的畢業(yè)生并不具備進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的能力，無法滿足社會(huì)的真正需求。本文對(duì)3D打印的工作原理和特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的介紹，并且對(duì)如何將該技術(shù)引入到實(shí)際的UG軟件教學(xué)中，并發(fā)揮其作用進(jìn)行探討。

1 UG軟件建模課程教學(xué)現(xiàn)狀

UG是一個(gè)交互式計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造系統(tǒng)，具有非常強(qiáng)大的功能，能夠構(gòu)建出非常復(fù)雜的實(shí)體和造型。最近幾年，UG設(shè)計(jì)課程取得了較好的發(fā)展也在不斷的改革之中。在教學(xué)方式上，也由命令式講解轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)例教學(xué)，現(xiàn)階段已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在工作過程系統(tǒng)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)?；诮虒W(xué)的辯證關(guān)系，教學(xué)方法得到優(yōu)化，教學(xué)的質(zhì)量也得到了提升，取得了比較好的教學(xué)效果。但是在實(shí)際的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)還存在許多問題，比如教學(xué)過程中很多環(huán)節(jié)都是固定的模式，學(xué)生難以發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。此外，缺乏對(duì)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)以及設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，使得學(xué)生在設(shè)計(jì)時(shí)始終找不到思路，接受設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，無從下手，并且學(xué)生設(shè)計(jì)出來的作品多是虛擬的數(shù)模，教師也就缺乏比較直觀的評(píng)價(jià)，點(diǎn)評(píng)內(nèi)容過于空洞，對(duì)其進(jìn)行反復(fù)的改進(jìn)和創(chuàng)新難度比較大。

2 基于3D打印技術(shù)的UG軟件建模課程教學(xué)思路

3D打印是通過構(gòu)建數(shù)字模型，來確保三維實(shí)體實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，無需再使用刀具、夾具和機(jī)床等就能夠創(chuàng)造出任意的形狀。該技術(shù)是在上世紀(jì)末產(chǎn)生于美國，近年來在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得很大突破，發(fā)展快速，也引起了教育界的廣泛關(guān)注。

現(xiàn)階段，一些國家和組織對(duì)于該技術(shù)的教育進(jìn)行不斷的探索。新媒體聯(lián)盟曾將該技術(shù)引入到2013年版的《地平線報(bào)告》中，作為可以進(jìn)行普及的新技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行了非常細(xì)致的介紹，并且認(rèn)為該技術(shù)在未來四五年左右的時(shí)間內(nèi)，必然能夠得到較好的發(fā)展。根據(jù)《3D打?。簭南胂蟮浆F(xiàn)實(shí)》，其作者認(rèn)為該技術(shù)是對(duì)于教授和學(xué)習(xí)來說是一種創(chuàng)新，打開了新的教學(xué)方法的大門，也是對(duì)傳統(tǒng)教育方式的顛覆。所以，可以認(rèn)為在實(shí)際教學(xué)中，3D打印并不只是一種簡單的制造技術(shù)，在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中都會(huì)得到體現(xiàn)，并且能夠發(fā)揮比較大的作用。

實(shí)際教學(xué)中可以發(fā)現(xiàn)，3D打印技術(shù)的教學(xué)與UG軟件教學(xué)是相互獨(dú)立的模塊，幾乎沒有內(nèi)在聯(lián)系，這客觀上造成了專業(yè)教學(xué)脫離了生產(chǎn)制造崗位操作要求。所以，教學(xué)中對(duì)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)進(jìn)行引導(dǎo)時(shí)要有一定的目的性，并且基于對(duì)零件結(jié)構(gòu)的三維設(shè)計(jì)和將其加工成實(shí)物模型，最后進(jìn)行精度檢測(cè)等操作，通過一系列措施將3D打印技術(shù)與UG軟件教程緊密融合，通過教學(xué)形式和教學(xué)載體的創(chuàng)新使教學(xué)內(nèi)容更生動(dòng)形象，使學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)領(lǐng)悟得更加深刻，進(jìn)而提升教學(xué)的實(shí)際效果。

3 基于3D打印技術(shù)的UG軟件建模課程教學(xué)方法

3.1 教學(xué)方法

首先把UG設(shè)計(jì)課程、3D打印實(shí)訓(xùn)課程整合為一門課程，教師對(duì)設(shè)計(jì)的實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，并且提出相應(yīng)的要求，而且要確保課程資源比較豐富，引導(dǎo)學(xué)生就學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行討論，并且學(xué)會(huì)利用3D打印機(jī)來創(chuàng)造出實(shí)物，學(xué)生再根據(jù)實(shí)物模型，來評(píng)價(jià)其設(shè)計(jì)的結(jié)果，并提出改進(jìn)的具體思路，然后再重新進(jìn)行打印，最終創(chuàng)作出符合設(shè)計(jì)目的的作品。在此教學(xué)過程中，學(xué)生大致掌握了對(duì)軟件操作的基本命令，和設(shè)計(jì)方法，也學(xué)會(huì)了如何操作3D打印機(jī)，并且也對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新以及團(tuán)隊(duì)合作等精神進(jìn)行培養(yǎng)，同時(shí)也促進(jìn)了學(xué)生設(shè)計(jì)理念的形成與職業(yè)素養(yǎng)的提升。

①工業(yè)產(chǎn)品UG造型設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)輸出。教學(xué)設(shè)計(jì)所采用的教學(xué)案例多半來自于學(xué)生在實(shí)際的生活與學(xué)習(xí)的過程中比較容易接觸的實(shí)體案例，比如臺(tái)燈、手機(jī)支架等，這些日常生活中常見的實(shí)物更容易激發(fā)學(xué)生的形象思維，并且學(xué)生對(duì)這些實(shí)物的感官更加直接。在課堂教學(xué)中，教師首先要選擇一個(gè)實(shí)物，基于該實(shí)物的形象和結(jié)構(gòu)建立相應(yīng)的UG模型，并對(duì)具體的過程進(jìn)行講解，安排學(xué)生對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。并且提出自己的要求，要在具備功能的基礎(chǔ)上，也能夠體現(xiàn)其美觀性。并對(duì)其基本的創(chuàng)意要求以及協(xié)調(diào)性等進(jìn)行滿足。最后，在對(duì)設(shè)計(jì)完成的文件進(jìn)行導(dǎo)出時(shí)，還要注意格式的轉(zhuǎn)換。

②添加支撐與分層。將文件導(dǎo)入到與3D打印設(shè)備相配套的編程軟件中，來設(shè)計(jì)產(chǎn)品零件的工藝，并且編制出數(shù)控程序，很多3D打印機(jī)都能夠完完成支撐添加與模型分層，并且能夠進(jìn)行打印層高和溫度以及支撐等的設(shè)定。可以直接導(dǎo)出數(shù)據(jù)文件，也可以與打印機(jī)連接來進(jìn)行打印。

③3D打印。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)初始化操作，調(diào)平工作臺(tái)進(jìn)行預(yù)熱，設(shè)定好打印噴嘴的高度等，并且對(duì)第一層的打印質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，確保該模型能夠較好的粘在工作臺(tái)上。伴隨該技術(shù)的不斷發(fā)展，其設(shè)備操作起來也越來越容易，最新的設(shè)備能夠節(jié)省很多操作，提升了操作的效率。

④模型處理和設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)。將產(chǎn)品支撐材料剝離后對(duì)粗糙的表面進(jìn)行打磨和二次加工，學(xué)生對(duì)照模型綜合評(píng)價(jià)模型處理效果，對(duì)部分細(xì)節(jié)提出修整意見，或者直接按照自己的思路對(duì)其重新打印，直至實(shí)物模型完全符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 教學(xué)效果

通過開展該課程的教學(xué)，大大發(fā)揮了學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)時(shí)的主動(dòng)性，促使越來越多的學(xué)生能夠主動(dòng)的參與到設(shè)計(jì)活動(dòng)的創(chuàng)新之中，也取得了比較好的教學(xué)效果。

4 結(jié)語

對(duì)工科院校的學(xué)生來說，掌握三維設(shè)計(jì)軟件是一門必修課程。這些學(xué)生已經(jīng)具備了對(duì)軟件進(jìn)行操作的基礎(chǔ)，在講解一些簡單的軟件時(shí)，也很容易接受，對(duì)于學(xué)科教學(xué)也有較好的評(píng)價(jià)。但是從工藝與設(shè)計(jì)零件的視角來看，還缺乏合理性的認(rèn)識(shí)，也是本次教學(xué)改革需要重點(diǎn)解決的問題之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]張麗.基于UG建模模塊的注塑模具設(shè)計(jì)[J].科技資訊，2016，（35）：1314.

[2]彭廣耀.UG建模技術(shù)在機(jī)械制圖教學(xué)中的探索[J].中國教育技術(shù)裝備，2014，（06）：9798.