淺談3D打印技術(shù)在機械專業(yè)課教學(xué)中的新嘗試

1、    淺談3d打印技術(shù)在機械專業(yè)課教學(xué)中的新嘗試    黃龔陳曦摘 要 隨著我國政府對制造行業(yè)各項發(fā)展要求的提出，職業(yè)院校機械專業(yè)的教學(xué)工作也應(yīng)該作出調(diào)整和改革。3d打印技術(shù)是制造領(lǐng)域的新技術(shù)，對于制造領(lǐng)域或其他相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展起到了推動作用。通過該技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)和制造，大大提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量，并且顯著縮短生產(chǎn)周期。因此，將3d打印技術(shù)應(yīng)用到機械教學(xué)工作中有十分重要的意義。關(guān)鍵詞 3d打印技術(shù) 機械專業(yè)教學(xué) 應(yīng)用 嘗試0引言傳統(tǒng)的三維模型教學(xué)制造周期長，且制造精度和質(zhì)量不高，因此得不到廣泛的應(yīng)用。而通過利用3d打印技術(shù)可以在短時間內(nèi)制造大量的三維模型

2、教具，同時教具的質(zhì)量和真實性也大大提高。此外，對學(xué)生傳授3d打印機的操作技術(shù)和相關(guān)技能，也能幫助學(xué)生了解并掌握新型制造技術(shù)，有利于拓寬其將來的就業(yè)道路，提高其崗位競爭力。1 3d打印技術(shù)概述3d打印技術(shù)是快速成形技術(shù)的一種。它主要是運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過多層打印的方式來構(gòu)造零件。模具制造、工業(yè)設(shè)計常將此技術(shù)用于建造模型，現(xiàn)在正向產(chǎn)品制造的方向發(fā)展，形成“直接數(shù)字化制造”。從維度角度看，3d打印技術(shù)就是在普通的二維打印的基礎(chǔ)上再加一維。像普通打印一樣在一個平面上將塑料、金屬等粉末狀材料打印出一層，然后在將這些可黏合的打印層一層一層的粘起來。通過每一層不同“圖形”的累積，最后就形成

3、了一個三維物體。就像蓋房子一樣，磚塊是一層一層的，但累積起來后就成為一個立體的房子。2 3d打印技術(shù)發(fā)展對機械制圖的影響2.1 3d打印技術(shù)與三維圖形3d打印技術(shù)是一種基于計算機制圖功能的立體平面印刷技術(shù)，通過計算機軟件設(shè)計的圖像作為打印對象，之后再通過輸入三維電子數(shù)據(jù)，對計算機圖像進(jìn)行三維打印，最終得到立體產(chǎn)品，該過程也被稱為快速成型過程。3d打印技術(shù)主要是利用auto-desk inventor軟件制作三維模型，之后通過計算機控制，實現(xiàn)立體打印，這種軟件大大提高了機械工程師的設(shè)計準(zhǔn)確性和效率。當(dāng)輸出inventor零件或裝配體文檔為stl文件時，可設(shè)定輸出選項，在3d打印機上打印出來所需要

4、的零部件。2.2三維建模與計算機輔助二維制圖之區(qū)別隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，以美國auto-desk公司研發(fā)的auto-cad為代表的二維繪圖軟件為機械制圖的學(xué)習(xí)和工作帶來了很大的方便，傳統(tǒng)的機械制圖從手工繪圖邁向了計算機輔助制圖的時代。但這種制圖方式的主要思路還是以平面圖形想像空間立體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，視圖與視圖之間的關(guān)系不能自由控制，如對零件圖或裝配圖中的局部結(jié)構(gòu)改變時，則視圖之間不能自動更新。例如平面圖形中的圓是通過多邊形逼近而得到的，而；立體幾何模型則是通過三維建模軟件得到的。三維建模軟件可以表達(dá)物體表面的輪廓形狀幾何位置信息，表達(dá)幾何體之間關(guān)系的拓?fù)湫畔?，因此可以通過stl文件驅(qū)動3d打印

5、機完成零部件的制作。3 3d打印技術(shù)在機械專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用3.1利用3d打印技術(shù)制作課堂教具在傳統(tǒng)的機械專業(yè)教學(xué)過程中，教師往往會使用各種教具輔助教學(xué)，例如，機械制圖課中，教師會使用各種形狀的模型來給學(xué)生講解各種圖形的繪制原理；在機械設(shè)計課程中，教師會使用各種刀具模型；在液壓傳動課程中，教師也會用各種閥類零件的模型進(jìn)行實際講解。而隨著機械產(chǎn)品的更新?lián)Q代，傳統(tǒng)的教具可能已經(jīng)變得非常落后，繼續(xù)使用可能就會影響教學(xué)質(zhì)量。通過將3d打印技術(shù)應(yīng)用到機械專業(yè)教具制作工作中，教師可根據(jù)教材內(nèi)容制作各種新型的產(chǎn)品、零件的模型，之后再展示給學(xué)生，進(jìn)而實現(xiàn)教學(xué)工作的與時俱進(jìn)。3.2利用3d打印技術(shù)將機械設(shè)計變得可

6、視化作為一名機械專業(yè)的學(xué)生，對機械設(shè)計基礎(chǔ)這門課程肯定不陌生。在學(xué)習(xí)這門課程的過程中，每個學(xué)生都需要完成一定量的課程設(shè)計或者是夾具設(shè)計。學(xué)生在完成任務(wù)的過程中需要使用二維設(shè)計軟件如auto-cad、caxa等以及三維建模軟件（pro/e、ug、solid-works等）進(jìn)行作品形狀設(shè)計。但是以上存在一個問題，就是作品的參數(shù)模型直觀性不強，易忽視細(xì)節(jié)。除此之外，通過該種傳統(tǒng)方法制作作品，其制作周期長且所需機床設(shè)備、材料消耗都很大。如果利用3d打印技術(shù)，學(xué)生只需很短時間，就可通過電腦直接將作品文件打印成實物模型。3.3提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力在機械產(chǎn)品的設(shè)計階段，3d打印技術(shù)能夠幫助學(xué)生驗證自

7、己設(shè)計產(chǎn)品中的缺陷與不足。通過在機械專業(yè)教學(xué)工作中應(yīng)用3d打印技術(shù)，學(xué)生可以自主完成產(chǎn)品設(shè)計、制圖、制造等環(huán)節(jié)，就連最終的零件裝配工作也可以由學(xué)生自主完成。學(xué)生在練習(xí)使用3d打印機的時候，不僅鍛煉了自身的動手能力，也使自身的設(shè)計和創(chuàng)新能力得到了鍛煉。學(xué)生在練習(xí)使用3d打印機的過程，恰恰是對自身實際動手能力的檢驗，只有提高自身的實際動手能力，才能進(jìn)一步提高機械專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。圖1為學(xué)生設(shè)計并打印的3d模型。4結(jié)語對于現(xiàn)階段的機械專業(yè)教學(xué)來說，低成本、立體化教學(xué)能大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，進(jìn)而提高相關(guān)學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量。3d打印技術(shù)在機械教學(xué)工作中的應(yīng)用能夠幫助學(xué)生充分了解各種機械零件的造型和結(jié)構(gòu)特點，進(jìn)而加深其對相關(guān)產(chǎn)品的認(rèn)識程度。隨著3d打印技術(shù)的發(fā)展，3d打印的材料成本也不斷降低，進(jìn)而為教學(xué)工作提供了便利，推動了教育行業(yè)的進(jìn)步。參考文獻(xiàn)1 王宏衛(wèi)，萬熠，靳一帆.fdm 3d打印技術(shù)在機械專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用探討j.工具技術(shù)，2017，51（08）：94-97.2 李娜.淺談3d打印技術(shù)在機械專業(yè)課教學(xué)中的新嘗試j.電子制作，2017（z1）：93-94.3 顧祎