3D打印技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程教學(xué)初探

毛文武

（上海海洋大學(xué)工程學(xué)院，上海 201306）

3D打印技術(shù)是一種以3D數(shù)字模型為基礎(chǔ)，通過逐層打印可粘合的材料方式來快速成型的增材制造技術(shù)，近年來，3D打印技術(shù)發(fā)展非常迅速，對機械裝備、航空航天、建筑工程、海洋科技、醫(yī)療康復(fù)等行業(yè)帶來了深刻的變革，被譽為“第三次工業(yè)革命最具標(biāo)志性的生產(chǎn)工具”[1]，隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，不少高校紛紛開設(shè)了3D打印技術(shù)相關(guān)課程與傳統(tǒng)技術(shù)相比，3D打印技術(shù)對大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)有其獨特的優(yōu)勢，通過3D打印可將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊的創(chuàng)意快速制作模型，有利于實現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)產(chǎn)品的個性化、拓展創(chuàng)新思維和想象空間，促進學(xué)生創(chuàng)新產(chǎn)品改進和創(chuàng)新能力提高，已日益成為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)產(chǎn)品展示的重要工具。2016年9月以來，筆者在上海海洋大學(xué)開設(shè)了3D打印技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，對3D打印技術(shù)在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)域的教學(xué)進行了積極的探索。

1　開設(shè)3D打印技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的意義

近年來，各類大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽對創(chuàng)新產(chǎn)品實物和樣機展示都提出了明確的要求，2015年3月在全球享有盛譽的3D打印盛會TCT Show+Personalize首次將TCT Inspired Minds大學(xué)生3D打印大賽引入中國，并引入“創(chuàng)客”與“眾籌”的概念，旨在激發(fā)青年的創(chuàng)造力，培養(yǎng)大學(xué)生成為設(shè)計師、開發(fā)者和企業(yè)家。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，3D打印技術(shù)對大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)有其獨特的優(yōu)勢，它可將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊的創(chuàng)意快速制作模型，已日益成為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)產(chǎn)品展示的重要工具。首先，通過3D建模軟件可直接將學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)意構(gòu)想快速建模，有利于實現(xiàn)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)產(chǎn)品的個性化，拓展思維和想象空間；其次，通過3D打印機打印出創(chuàng)新的原型產(chǎn)品，有助于創(chuàng)新團隊改善自己的設(shè)計，促進學(xué)生創(chuàng)新能力的提高；此外，3D打印模型拓展了人的感覺和知覺，有助于評委更好地理解學(xué)生的創(chuàng)新產(chǎn)品[2]。

2　“少而精”的課程教學(xué)內(nèi)容

3D打印技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程為上海海洋大學(xué)的創(chuàng)新類綜合教育選修課，總計1學(xué)分，16學(xué)時，其中講授12學(xué)時，上機和實踐4學(xué)時。該課程旨在基于3D打印技術(shù)在海洋科技、食品加工、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)設(shè)計、建筑工程、航空航天等領(lǐng)域的深入應(yīng)用開拓學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生個性化的創(chuàng)意理念，激發(fā)學(xué)生的頭腦風(fēng)暴和創(chuàng)新思維，以創(chuàng)新的方式實現(xiàn)創(chuàng)意，3D設(shè)計和打印出原創(chuàng)性作品，并引入互聯(lián)網(wǎng)+眾籌等商業(yè)模式和社會價值實現(xiàn)的方式和路徑，推進創(chuàng)意、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)“三創(chuàng)融合”，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

3D打印技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)和學(xué)時分配如表1所示。該課程主要內(nèi)容包括：3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢、3D打印技術(shù)在各行業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中的應(yīng)用、3D打印的基本原理、3D打印材料、3D打印成型工藝、創(chuàng)新產(chǎn)品的CAD建模、3D打印機操作、3D打印原型的后處理、3D打印技術(shù)商業(yè)模式等。

表13　D打印技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程主要教學(xué)內(nèi)容

33　D打印實驗

在學(xué)校創(chuàng)新類課程原則上不開設(shè)實驗且本課程總共只有16學(xué)時的情況下，針對3D打印技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的特殊性，本課程安排了3D打印實驗一次，運用工程學(xué)院3D打印實驗室的FDM工藝ZT_UP300型3D打印機和HORI3D打印切片軟件，如圖1，讓學(xué)生動手將CAD三維模型通過3D打印機打印出來，切身體驗3D打印的全過程。

圖1　基于ZT_UP300型3D打印機和HORI3D打印切片軟件的3D打印實驗

4　基于選課學(xué)生特點的創(chuàng)新產(chǎn)品CAD建模訓(xùn)練

3D打印技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程自2017年3月開始在上海海洋大學(xué)作為新開課開設(shè)，2017年3月和9月分別開設(shè)了1個班（限60人），學(xué)生選課積極性很高，每學(xué)期課程初選人數(shù)都超過200人，選課學(xué)生大部分為大三、大四同學(xué)。選課的絕大多數(shù)學(xué)生對3D打印技術(shù)興趣濃厚，但每學(xué)期有三分之一左右的經(jīng)濟管理學(xué)院、外國語學(xué)院、海洋文化與法律學(xué)院、信息學(xué)院的選課學(xué)生無工程圖學(xué)和CAD基礎(chǔ)，3D打印創(chuàng)新產(chǎn)品的CAD建模對他們?nèi)杂须y度。

針對不少選課學(xué)生無CAD基礎(chǔ)的特點，3D打印技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程2017年9月對教學(xué)內(nèi)容進行了進一步優(yōu)化，將CAD三維建模融入到3D打印創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計的全過程，增加了3D建模的上機講授時間和課后輔導(dǎo)時間。不少學(xué)生在課后都能自覺留下來上機練習(xí)CAD，短短的16學(xué)時課程學(xué)習(xí)后，已能較好的使用AutoCAD三維建模進行3D打印創(chuàng)新作品的設(shè)計，如圖2是朝鮮語同學(xué)結(jié)合她專業(yè)特色制作的朝鮮族長鼓的3D模型。

圖2　朝鮮語專業(yè)同學(xué)的朝鮮族長鼓作品

5　結(jié)論

3D打印技術(shù)是高校學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的熱點之一，筆者在上海海洋大學(xué)3D打印技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程中，結(jié)合3D打印技術(shù)和選課學(xué)生的特點進行了積極的探索，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維，取得了較好效果，對其他高校相關(guān)課程的開設(shè)應(yīng)該能有一定借鑒。

參考文獻：

[1]楊繼全，鄭 梅，楊建飛，等.3D打印技術(shù)導(dǎo)論[M].南京：南京師范大學(xué)出版社，2016.

[2]陳繼民.3D打印技術(shù)基礎(chǔ)教程[M].北京：國防工業(yè)出版社，2016.