增材制造技術(shù)在機(jī)械工藝技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐探究

李傳奇 于佳鑫 曹麗梅 趙東輝

摘要：增材制造技術(shù)作為制造業(yè)領(lǐng)域的新技術(shù)，是一項(xiàng)具有里程碑意義的制造技術(shù)。通過分析增材制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀，發(fā)展趨勢(shì)和專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目的，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)需求。闡述了增材制造技術(shù)在機(jī)械工藝技術(shù)專業(yè)教學(xué)過程中的應(yīng)用，提升了該專業(yè)學(xué)生對(duì)增材制造技術(shù)的了解和應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)技能，提升學(xué)生的核心競(jìng)爭(zhēng)力，滿足企業(yè)和社會(huì)發(fā)展對(duì)應(yīng)用型人才的需求。

關(guān)鍵詞：增材制造技術(shù);機(jī)械工藝技術(shù)專業(yè);應(yīng)用型人才

增材制造技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

增材制造技術(shù)歸屬先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，具有高柔性、響應(yīng)快、制造工藝簡捷等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，其范圍越來越廣泛，涵蓋了機(jī)械電子、航空航海、生命醫(yī)療、生物技術(shù)、建筑、紡織服飾、工業(yè)設(shè)計(jì)等諸多領(lǐng)域，尤其在科研開發(fā)和個(gè)性化制造領(lǐng)域，增材制造技術(shù)的敏捷制造和柔性制造優(yōu)勢(shì)非常明顯，成為科技創(chuàng)新的獨(dú)特利器。近幾年來，隨著工業(yè)應(yīng)用級(jí)增材制造設(shè)備功能的不斷完善，成型材料逐漸豐富，制造工藝日趨成熟，硬件及耗材價(jià)格持續(xù)降低，增材制造技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)的應(yīng)用越來越廣泛。

增材制造技術(shù)是近10多年來制造領(lǐng)域的前沿技術(shù)，融合了材料科學(xué)、機(jī)械科學(xué)、計(jì)算機(jī)控制、軟件算法等多學(xué)科內(nèi)容，具有顯著的多學(xué)科交叉特征。隨著增材制造技術(shù)發(fā)展，各行業(yè)對(duì)于專業(yè)人才的需求大大增加，目前國內(nèi)增材制造技術(shù)人才方面，嚴(yán)重匱乏 阻礙了這一技術(shù)的推廣應(yīng)用。國內(nèi)高校對(duì)增材制造技術(shù)學(xué)科人才培養(yǎng)非常重視，主要通過課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式開展。

增材制造技術(shù)引入機(jī)械工藝技術(shù)專業(yè)的教學(xué)價(jià)值

在機(jī)械工藝技術(shù)專業(yè)的教學(xué)中，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械加工工藝?yán)碚撘筝^高，而借助增材制造技術(shù)，自行操作實(shí)踐，有利于學(xué)生在實(shí)踐中充分了解機(jī)械理論知識(shí)，并將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)。將增材制造技術(shù)融入機(jī)械工藝技術(shù)專業(yè)教學(xué)中，可以幫助學(xué)生獲得專業(yè)的靈感，將理論教學(xué)與實(shí)踐相互結(jié)合，將理論知識(shí)充分融入到實(shí)踐當(dāng)中，讓學(xué)生充分體會(huì)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)所帶來的成就感，極大提升了學(xué)生們的動(dòng)手能力和專業(yè)的實(shí)踐能力。

隨著增材制造技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，機(jī)械工藝技術(shù)專業(yè)學(xué)生要適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的變化，學(xué)習(xí)新技術(shù)和新知識(shí)，不斷豐富自己的專業(yè)知識(shí)和技能。在適應(yīng)社會(huì)發(fā)展變化和企業(yè)對(duì)人才的要求的情況下，提升自己的專業(yè)理論知識(shí)和實(shí)際操作技能，逐步提升自身的專業(yè)核心素養(yǎng)，提升自身的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

增材制造技術(shù)在機(jī)械工藝技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐研究

增材制造過程包括前處理、打印、后處理。首先，利用三維繪圖軟件繪制三維模型，并轉(zhuǎn)換成STL格式;其次，導(dǎo)入打印軟件進(jìn)行分層切片處理，同時(shí)設(shè)定打印參數(shù)，如打印材料、層厚、速度、溫度等，設(shè)置輔助支撐，計(jì)算出打印時(shí)間，連接并調(diào)整打印機(jī)， 進(jìn)行模型打印;最后，打印完成的模型，有的需要去除支撐等輔助部分，有的需要進(jìn)一步打磨處理、熱處理等，以提高表面質(zhì)量。

增材制造技術(shù)包含了從三維繪圖到打印成型多方面的理論知識(shí)和實(shí)踐技能，重在實(shí)踐，因此，可以將增材制造技術(shù)融入多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，強(qiáng)調(diào)以多課程教學(xué)融合為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)各實(shí)踐環(huán)節(jié)鞏固提高。結(jié)合機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、增材制造技術(shù)等課程內(nèi)容，將增材制造技術(shù)融入機(jī)械工藝設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)計(jì)、開放實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等實(shí)踐環(huán)節(jié)，形成一套多方位的教學(xué)培養(yǎng)體系，使學(xué)生掌握在各種增材制造技術(shù)工作原理的基礎(chǔ)上，熟練使用增材制造設(shè)備，并能進(jìn)行創(chuàng)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造等工作，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力。

增材制造技術(shù)的教學(xué)和實(shí)踐內(nèi)容主要包括兩部分： 一是指導(dǎo)和培訓(xùn)學(xué)生學(xué)習(xí)掌握相關(guān)知識(shí);二是學(xué)會(huì)使用增材制造設(shè)備，制作實(shí)物模型。

在開設(shè)的增材制造技術(shù)選修課程中，系統(tǒng)講授增材制造技術(shù)相關(guān)知識(shí)，包括技術(shù)原理、圖形打印前處理、增材制造設(shè)備的介紹及使用，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中指導(dǎo)學(xué)生通過三維軟件設(shè)計(jì)的零件（例如：減速器底座、上蓋、 軸承端蓋）進(jìn)行三維造型，在增材制造設(shè)備上打印零件模型，以提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，培養(yǎng)工程實(shí)踐素質(zhì)，激發(fā)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，指導(dǎo)學(xué)生按教師分配的任務(wù)完成機(jī)械的三維模型設(shè)計(jì)，并選擇部分零件進(jìn)行打印。這部分實(shí)踐內(nèi)容作為課程任務(wù)的一部分，并在考核中占有一定比例。

傳統(tǒng)方式下的加工成本高，耗時(shí)長，不可取。而在增材制造技術(shù)下的零件設(shè)計(jì)，不僅成本低，用時(shí)時(shí)間短，極大提高了作業(yè)效率，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的同時(shí)，減少工具對(duì)人體造成的傷害，不斷激發(fā)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和比賽的積極性。通過理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握增材制造技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，并對(duì)相關(guān)技能進(jìn)行充分的訓(xùn)練，提高實(shí)際應(yīng)用能力，并在創(chuàng)新活動(dòng)中加以利用。

結(jié)束語

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的變化和社會(huì)對(duì)人才需求的 轉(zhuǎn)變，企業(yè)對(duì)高素質(zhì)人才的需求愈發(fā)旺盛。所以要求教師不斷 灌輸新的知識(shí)，豐富學(xué)生理論知識(shí)的同時(shí)提升學(xué)生的實(shí)踐技能。 在機(jī)械工藝技術(shù)專業(yè)的教學(xué)中，引入增材制造技術(shù)教學(xué)，提高學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)熱情。利用增材制造技術(shù)解決機(jī)械工藝技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的個(gè)別難題，在教學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)新鮮感和成就感，逐步提高學(xué)生的實(shí) 踐技能和在社會(huì)上競(jìng)爭(zhēng)的專業(yè)實(shí)力。

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