淺析3D打印設備在教學中應用

http://www.wandqa.cn2019年08月29日 09:01教育裝備網

　　近年來，很多的高教專業在摸索著創新教學模式，把3D打印系統與教學體系相整合。一方面3D打印機可以提高學生在掌握技術方面的優勢，提高學生的科技素養。另一方面利用3D打印設備打印出來的立體模型，顯著提高學生的設計創造能力。目前在教學中應用最普遍的是SLA和FDM兩種3D打印技術。

　　SLA主要用于制作模型，在國外大學教學領域上用的比較廣泛。它的優勢有：光固化成型法成熟度高，由CAD數字模型直接制成原型，加工速度快，產品生產周期短，無需切削工具與模具，降低錯誤修復的成本。可以加工結構外形復雜或使用傳統手段難于成型的原型和模具，可聯機操作和遠程控制。存在的缺陷有：系統造價高昂，使用和維護成本過高，對工作環境要求苛刻。成型件多為樹脂類，強度，剛度，耐熱性有限，不利于長時間保存。預處理軟件與驅動軟件運算量大，軟件系統操作復雜，入門困難;立體光固化成型技術被單一公司所壟斷。

　　FDM主要采用絲狀材料(石蠟、金屬、塑料、低熔點合金絲)作為原材料，目前市場上采用FDM技術較為普遍，有美國MakerBot的Replicator2，金華萬豪的Duplicator 3，這款相對比較便宜，一般在4000元到6000元之間。FDM的優勢有：操作環境干凈、安全可以辦公室環境下進行。表面質量較好，易于裝配，可以快遞構建瓶狀或中控零件。原材料以卷軸絲的形式提供，易于搬運和快速更換，材料費用低。可選用多種材料，如可染色的ABS和醫用的ABS、PC、PPSE等，材料利用率高。存在的技術缺陷有：精度較低，難以構建結構復雜的零件。做小件或者精細件時不如SLA技術，最高精度0.127mm。與截面垂直的方向強度小。成形速度相對較慢，不適合構建大型零件。

　　3D打印設備

　　隨著3D打印機逐步降低門檻及應用領域擴大，3D打印機已經進入國內基礎教育領域，以下就是3D打印機在國內教學上應用的方式：

　　(1)數學系的學生可以將他們的“問題”打印出來，并在他們自己的學習空間中尋找答案，比如打印一個幾何體，讓他們更直觀的去了解幾何內部各元素之間的聯系。

　　(2)工程設計系的學生可以用它打印出自己設計的原型產品進行測試，研究與探索。

　　(3)建筑系的學生可以用它簡便快速的打印出自己設計的建筑實體模型。

　　(4)歷史系的學生可以用它來復制有考古意義的物品，方便進一步的觀察。

　　(5)平面設計系的學生可以用它來制作3D版本的藝術品以及一些基本的模型。

　　(6)地理系的學生可以用它來繪制真實的地勢圖，人口分布圖。

　　(7)食品系的學生可以用它設計食物的產品造型。

　　(8)車輛工程的學生可以打印各種各樣的實體汽車部件，便于測試。

　　(9)化學系的學生可以把分子模型打印出來觀察。

　　(10)生物系的學生可以打印出細胞、病毒、器官，和其他重要的生物樣本。