淺談如何在中職學(xué)校開設(shè)3D打印課程

1、    淺談如何在中職學(xué)校開設(shè)3d打印課程    摘  要：3d打印又稱增材制造，是中國制造2025提出智能制造的五項核心技術(shù)之一。這項技術(shù)的課程在中職學(xué)校中開設(shè)已經(jīng)是必然的態(tài)勢，本文主要就結(jié)合學(xué)校實際和目前社會發(fā)展的需求，如何開設(shè)3d打印課程進行探討，希望能給同行一些有益的借鑒和幫助，從而利于培養(yǎng)3d打印技術(shù)人才，為社會進步和發(fā)展共同努力。關(guān)鍵詞：3d打印  中職學(xué)校  課程開設(shè)隨著先進制造業(yè)的迅猛發(fā)展，3d打印技術(shù)已經(jīng)走進人們的日常生活中，不再只是在實驗室做研究。而經(jīng)過這些年的發(fā)展，我國的3d打印技術(shù)也發(fā)展擴大，從產(chǎn)品設(shè)

2、計到模具設(shè)計與制造，材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究、文化藝術(shù)、土木建筑、軍事研發(fā)等等都已經(jīng)使用上3d打印技術(shù)，那么就預(yù)示著3d打印技術(shù)前景廣闊。一、3d打印技術(shù)簡介1986年3d打印技術(shù)在美國誕生，但直到20世紀(jì)90年代才被關(guān)注，應(yīng)用也主要局限在制造業(yè)、航空業(yè)等領(lǐng)域，那時叫“快速成型”技術(shù)。然后一直到2010年11月，世界上第一輛由3d打印機打印而成的汽車urbee問世，3d打印才引起廣泛關(guān)注。3d打印是快速成型技術(shù)的一種，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3d打印的分類有材料擠出型、光固化、粉末床融合。針對一些復(fù)雜零件，3d打印技術(shù)在節(jié)省材

3、料、加工方便、縮短周期、降低成本等方面比傳統(tǒng)加工技術(shù)有優(yōu)勢。正是因為在加工成本和生產(chǎn)周期上都有著巨大的優(yōu)勢，3d打印技術(shù)也得到了全世界各國政府部門的重視。甚至有人將3d打印技術(shù)看作是第三次工業(yè)革命的標(biāo)志，并認(rèn)為這項技術(shù)將顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)。二、我國3d打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。（一）我國3d打印技術(shù)處于初級階段如今，我國的3d打印技術(shù)雖然發(fā)展迅猛，但與發(fā)達(dá)國家相比，我國的技術(shù)水平還是處于初級層面。大部分企業(yè)生產(chǎn)的打印機都是以民用為主，桌面級別的材料擠出型（fdm）打印機用得最多，打印出的產(chǎn)品也很局限，有精品、玩具等等低端市場。而工業(yè)級別的打印機，以粉末床融合（slm）打印機應(yīng)用為主，適用于金屬等多種材料

4、，但是制品表面粗糙，對打印環(huán)境要求較高，而且成本較高，加之技術(shù)水平有所缺乏，導(dǎo)致發(fā)展較為緩慢。（二）國家重視3d打印的職業(yè)教育2019年年初，國務(wù)院印發(fā)了國家職業(yè)教育改革實施方案，文中提到了自2019年開始，推動職業(yè)院校在10個左右技術(shù)技能人才緊缺領(lǐng)域大力開展職業(yè)培訓(xùn)。而3d打印也是屬于技能人才緊缺領(lǐng)域，3d打印企業(yè)和職業(yè)院校應(yīng)該抓住機遇，聯(lián)合起來，加快對3d打印人才的培訓(xùn)。三、3d打印課程開設(shè)的基礎(chǔ)隨著3d打印技術(shù)的快速發(fā)展，3d打印制造市場的人才需求也越來越緊迫，不少企業(yè)嘗試與學(xué)校聯(lián)合辦學(xué)，校企合作，共同培養(yǎng)技術(shù)人才。（一）學(xué)?；A(chǔ)1.學(xué)校要開辦有相關(guān)的專業(yè)，如模具制造技術(shù)，工業(yè)設(shè)計等等。

5、2.學(xué)校要有一定的3d打印教學(xué)設(shè)備。3.學(xué)校要與3d打印相關(guān)企業(yè)建立良好的合作關(guān)系，共同研究開展3d打印的課程教學(xué)。（二）學(xué)生基礎(chǔ)3d打印技術(shù)對學(xué)生的各項能力要求還是挺高的，入門雖然說有一定的難度，但是針對我們中職學(xué)生也不是說突破不了。建議以成立興趣班的形式，進行小班教學(xué);最好在二年級相關(guān)專業(yè)的班級采用報名，擇優(yōu)錄取的形式。四、3d打印課程的開設(shè)通常3d打印的過程是：首先通過電腦建模軟件進行三維建模;然后將建成的模型分層切片，設(shè)置打印參數(shù);最后導(dǎo)入打印機逐層打印成型。考慮到3d打印的過程并且經(jīng)過詳盡的分析和充分的調(diào)研，課程開設(shè)如下：（一）數(shù)據(jù)采集通過三維掃描儀或使用量具（游標(biāo)卡尺、千分尺等等）

6、對產(chǎn)品尺寸和形狀進行數(shù)據(jù)采集，這是3d打印技術(shù)的基礎(chǔ)。它主要分為兩部分：三維掃描和量具測量。三維掃描又分為三維激光掃描、手持式三維掃描等等。1.主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容（1）三維激光掃描儀、手持式掃描儀等設(shè)備的基礎(chǔ)認(rèn)知;（2）掃描儀對應(yīng)的掃描軟件的安裝以及操作方法、步驟;（3）掃描儀掃描零件的準(zhǔn)備工作，掃描方法與技巧;（4）通過3d逆向工程軟件（geomagic studio等等）對采集后的點云進行預(yù)處理;（5）通過3d逆向工程軟件（geomagic studio等等）進行數(shù)據(jù)修補和點云稀釋;（6）通過3d逆向工程軟件（geomagic studio等等）對完善的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成不同格式的文件;（7）使用量具

7、對零件進行各類幾何元素的測量;（8）組成元素，公差制作和測量報告制作。2.學(xué)習(xí)時長：60學(xué)時。3.教學(xué)目標(biāo)（1）能夠熟練地使用掃描儀對零件進行數(shù)據(jù)采集，并且會對數(shù)據(jù)修補完善。（2）可以熟練使用各種量具對零件進行準(zhǔn)確測量并且制作測量報告。（二）逆向建模可以把零件掃描采集的數(shù)據(jù)和測量的數(shù)據(jù)通過建模軟件還原或者修改，這是3d打印技術(shù)的主體。1.主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容（1）3d one plus建模軟件的基礎(chǔ)應(yīng)用;（2）簡單零件的逆向建模;（3）復(fù)雜零件的逆向建模;（4）綜合零件的逆向建模。2.學(xué)習(xí)時長：80學(xué)時。3.教學(xué)目標(biāo)掌握簡單零件和復(fù)雜零件，乃至綜合零件的逆向建模步驟和技巧。（三）3d打印技術(shù)經(jīng)過后處

8、理，導(dǎo)入打印機逐層打印成型，這是3d打印技術(shù)的最終結(jié)果。1.因為金屬成型、陶瓷成型和其他成型儀器是比較昂貴的，所以一般學(xué)校建議開設(shè)的有以下兩種：（1）fdm熔融層積成型技術(shù)（2）液態(tài)樹脂光固化3d打印技術(shù)2.主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容（1）編輯和處理stl模型文件。（2）導(dǎo)入切片軟件進行切片處理，設(shè)置打印參數(shù)。（3）操作打印機對模型進行3d打印。（4）對打印的工件進行后期完善。3.學(xué)習(xí)時長：60學(xué)時。4.教學(xué)目標(biāo)（1）掌握對stl文件的編輯和處理。（2）能熟練地進行切片處理，設(shè)置打印參數(shù)。（3）可以獨立操作打印機進行3d打印。（4）能夠自主打印出合格的工件，并且會進行常規(guī)的后期處理。結(jié)語學(xué)生要掌握3d打印這門課程，不是一時半刻能夠培養(yǎng)完成的，它需要一個長期的實踐探索和不斷的沉淀積累。經(jīng)過多學(xué)、多做、多探究，不斷提高儀器檢測水平和逆向工程等各項專業(yè)技術(shù)，培養(yǎng)科學(xué)細(xì)心的工作態(tài)度，才能更好地適應(yīng)新時代新技術(shù)的發(fā)展潮流，更好地為社會發(fā)展貢獻一份力。參考文獻1王寒里.3d打印基礎(chǔ)訓(xùn)練教程