淺談中職學(xué)校3D打印專業(yè)課程建設(shè)

張沖

（鞍山技師學(xué)院，遼寧鞍山114020）

摘 要：本文主要從3D打印技術(shù)的原理及特點、3D技術(shù)的發(fā)展前景及其專業(yè)課程在中職學(xué)校的建設(shè)等方面的論述，說明了3D打印專業(yè)課程建設(shè)的重要性，從而促進了中職學(xué)校3D打印專業(yè)又好又快的發(fā)展。我們主要從3D打印專業(yè)技術(shù)在中職學(xué)校建設(shè)的重要性來探究，3D打印技術(shù)在中職院校建設(shè)的重要性。

關(guān)鍵詞： 中職學(xué)校 3D打印 專業(yè)課程建設(shè)

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在上世紀90年代中期，是以一種新的理念和方法在產(chǎn)品的設(shè)計與產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，它擺脫了各種限制，在節(jié)省時間的同時可以制作出與預(yù)期設(shè)計相一致的產(chǎn)品，它也打破了傳統(tǒng)的工業(yè)流程，3D打印技術(shù)使工業(yè)流程更節(jié)省材料、更整潔，并且打印出的產(chǎn)品更加貼近預(yù)期，。如今這一技術(shù)在醫(yī)療、考古、航天航空、建筑、服裝設(shè)計等多個領(lǐng)域得到應(yīng)用。

一，3D打印技術(shù)的原理及其特點

3D打印技術(shù)，簡單來說是一種以計算機數(shù)字模型為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料進行實體化，即逐層空間打印的方式來構(gòu)造實物的技術(shù)。3D打印機又稱三維打印機 ，3D打印技術(shù)的操作原理是將一個空間存在物體轉(zhuǎn)化為計算機中的三維模型進行描述，通過軟件的分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、塑料、陶瓷粉末、細胞組織、塑料等特殊材料進行逐層的堆積和粘接，最終疊加成型。它的工作原理與普通的打印機大致相同，都是在打印機的內(nèi)部裝有或液體或固體粉末等材料，與電腦連通后，將電腦的設(shè)置要求一層層打印出來，進行疊加處理，最終形成實物。與傳統(tǒng)的制造業(yè)不同的是，3D打印技術(shù)并不需要經(jīng)過模具等機械加工程序?qū)υ牧线M行定型、切割最終制造出產(chǎn)品，而是將三維空間的實體轉(zhuǎn)變?yōu)槿舾蓚€二維平面，對材料逐層處理并疊加制作，極大的降低了操作難度。以前的制造工作的產(chǎn)品部件設(shè)計生產(chǎn)完全依賴于生產(chǎn)工藝是否能完成，而3D打印技術(shù)的出現(xiàn)完全顛覆了傳統(tǒng)觀念，這使得企業(yè)在生產(chǎn)組成構(gòu)件的時候不再需要考慮生產(chǎn)工藝是否能將其實現(xiàn)的問題，因為任何復(fù)雜的設(shè)計均可通過3D打印技術(shù)得以實現(xiàn)。這種數(shù)字化制作模式不需要龐大的機床和大量勞動力，可以直接利用計算機中的數(shù)據(jù)就可快速生成所需的零件。目前這種3D打印技術(shù)在航空航天 、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、機械、建筑、藝術(shù)、雕刻、考古等多個領(lǐng)域都有應(yīng)用。盡管仍有待完善，但3D打印技術(shù)市場潛力巨大，勢必會成為未來制造業(yè)的眾多突破技術(shù)之一。

二，3D打印技術(shù)的發(fā)展前景

3D打印技術(shù)不需要機械加工或模具，能夠直接利用計算機圖形數(shù)據(jù)而生成任何設(shè)計的形狀的物體，從而極大地減少了產(chǎn)品的生產(chǎn)時間，提高了生產(chǎn)效率。新時代的制造業(yè)向著“智能制造”的大方向發(fā)展，恰好3D打印符合這一方向。2012年3月份，美國總統(tǒng)奧巴馬為了重振美國的經(jīng)濟和美國的制造業(yè)，提出了建設(shè)全美制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計劃，并將3D打印技術(shù)設(shè)為方向之一。2012年4月，美國的《經(jīng)濟學(xué)人》刊登了一片名為《第三次工業(yè)革命》的封面文章，表示3D打印技術(shù)將于其他一些數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動第三次工業(yè)革命的實現(xiàn)，并且稱這也是制造業(yè)的未來。不久后，美國名為《連線》的雜志主編Chris Anderson與年底離職，并創(chuàng)辦3D打印制造公司的CEO。美國的《時代》周刊也將3D打印技術(shù) 列為“美國十大增長速度最快的工業(yè)”。中國于2012年10月成立了中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，現(xiàn)在中國已經(jīng)成功打印出動物的骨骼，并開始嘗試在醫(yī)學(xué)上使用。2017年4月21日有消息稱 ，美國的杜克大學(xué)正在開發(fā)一種新型生物3D打印材料，這種材料由水凝膠混合物構(gòu)成，利用3D打印技術(shù)制作出人工的半月板，這是脛骨關(guān)節(jié)之間的兩個纖維軟骨組織未來，未來還有可能利用該技術(shù)制造出其他的軟骨植入物。3D打印技術(shù)具有更人性化、個性化的特點，生產(chǎn)的地點較為隨意，節(jié)約了成本及能源，同時也精簡了制作程序，節(jié)省了大量勞動力，3D打印技術(shù)是中國制造業(yè)新的方向，解決了制約中國制造業(yè)發(fā)展的難題。

隨著智能化在制造業(yè)的進一步發(fā)展，新的信息技術(shù)、材料技術(shù)和控制技術(shù)等技術(shù)逐漸被應(yīng)用到制造界及其他領(lǐng)域，與此同時，3D打印技術(shù)也逐漸走向了一個更高的層面。在未來，3D打印技術(shù)會有更加精密、更加智能、更加普及的發(fā)展趨勢。

三，3D打印專業(yè)課程建設(shè)的重要性

李克強總理在主持的國務(wù)院會議專題講座時聽取了我國機械制造與自動化方面的著名科學(xué)家、增產(chǎn)制造界的領(lǐng)軍人物盧秉恒院士有關(guān)于3D打印技術(shù)的講座。在他看來，3D打印技術(shù)是產(chǎn)品開發(fā)的利器，比如曾經(jīng)一架飛機的研發(fā)時間需要10到20年，有了3D打印技術(shù)之后，大大的縮短了工作流程，節(jié)省了做首件的模具、刀具等工具，可以用很短的時間做出結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行工業(yè)的裝配、試件和驗證。在此之后也帶來了一股自上而下推崇3D打印技術(shù)的熱浪，在此之前早有教育工作者開展了3D打印方面的研究和教育教學(xué)工作，也有大學(xué)在實驗基地專門成立了一門學(xué)科關(guān)于3D打印技術(shù)教育，甚至還有小學(xué)的啟蒙教育種并入了該技術(shù)作為必修課。所以3D打印技術(shù)作為一門新興并且優(yōu)點極多的熱門技術(shù)走進中職教育是時代的必然結(jié)果。

從上面的分析中我們不難發(fā)現(xiàn)，如果學(xué)生畢業(yè)后打算從事3D打印方面的工作，僅僅只有該方面的專業(yè)知識是不夠的。為了能以3D打印技術(shù)為中心向相關(guān)的各個行業(yè)全方面發(fā)展，實施起來的難度更大。 我們可以從其他角度看，比如把各專業(yè)逐漸滲透3D打印技術(shù)，把3D打印作為各個相關(guān)專業(yè)的重點發(fā)展方向或者需要掌握的一門技能來發(fā)展，這樣其可操作性會大幅度提升，實現(xiàn)的可能性會更高。 比如，在建筑學(xué)方面，建筑、土木、建環(huán)等專業(yè)的學(xué)生可以開設(shè)3D打印專業(yè)課程，學(xué)生在畢業(yè)后既有相關(guān)的建筑學(xué)知識，又具備3D打印方面的知識，在以后的工作學(xué)習中，能夠更好的利用3D打印技術(shù)為建筑領(lǐng)域服務(wù)。 對于中職院校的學(xué)生來說，我們可以給學(xué)生開設(shè)3D打印專業(yè)課程，主要教授3D打印技術(shù)的工作原理及其操作方法，這樣的培養(yǎng)下，學(xué)生畢業(yè)后會對3D打印的程序編制、3D打印設(shè)備操作非常熟練，他們既能夠掌握了相關(guān)的專業(yè)知識又能夠自行操作3D打印設(shè)備，使得畢業(yè)生的就業(yè)方向更加廣闊，應(yīng)對應(yīng)聘的競爭力更強。 學(xué)生選擇工作時，既可以選擇與原來專業(yè)有關(guān)聯(lián)的工作，同時也可以選擇以3D打印技術(shù)為主，同時也許掌握原來專業(yè)內(nèi)容的工作，在同屆畢業(yè)生中，掌握的技能更加豐富。如果把他們安排到有關(guān)于醫(yī)學(xué)的行業(yè)工作，輔助相關(guān)工作人員工作，那么工作起來會更加的順利。

綜上所述，3D打印技術(shù)作為一項先進的制造生產(chǎn)類技術(shù)，越來越受到社會的廣泛重視。包括醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、航空領(lǐng)域在內(nèi)的許多領(lǐng)域也致力于3D打印專業(yè)技術(shù)的應(yīng)用和推廣，隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展進步，它將在更多領(lǐng)域占有一席之地，所以對于參與研發(fā)3D技術(shù)和能夠掌握操作3D打印設(shè)備的人才需求量越來越大，全社會都應(yīng)該開始重視該技術(shù)的人才培養(yǎng)。我認為在中職院校，3D打印技術(shù)更應(yīng)該作為一門專業(yè)的技術(shù)課程來組織學(xué)校開展教學(xué)工作，對于相應(yīng)的課程體系進行編設(shè)、全方面建設(shè)師資隊伍等方面，這也是為社會培養(yǎng)3D打印技術(shù)的高素質(zhì)人才的的必經(jīng)之路。