有關(guān)3D打印在UG軟件教學(xué)中的應(yīng)用探討

馬鑫

[摘 要] 隨著UG軟件被廣泛應(yīng)用到企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域中，企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計周期得到有效縮減，對提高企業(yè)核心競爭力起到了積極作用。為充分滿足我國社會對UG軟件的應(yīng)用需求，各個高校逐漸開設(shè)了UG軟件課程，但是在實踐教學(xué)中存在一些問題，無法實現(xiàn)專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，需要及時對UG軟件教學(xué)進(jìn)行合理改進(jìn)。就針對3D打印在UG軟件教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，希望能為UG軟件教學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展提供有效參考依據(jù)。

[關(guān) 鍵 詞] 3D打??；UG軟件教學(xué)；產(chǎn)品設(shè)計

[中圖分類號] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）33-0195-01

在傳統(tǒng)的UG軟件教學(xué)中，學(xué)生的主體地位無法得到體現(xiàn)，難以發(fā)揮學(xué)生的積極性及創(chuàng)造性，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效果較差。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，即使學(xué)生能夠順利掌握相關(guān)的專業(yè)知識和技能，也無法將其靈活運用到實際工作中，給UG軟件教學(xué)的科學(xué)發(fā)展帶來較大挑戰(zhàn)。而3G打印技術(shù)是以圖形數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，通過逐層打印構(gòu)造物體，能夠使產(chǎn)品設(shè)計的效果得到充分展現(xiàn)，使學(xué)生的實踐能力得到有效增強，在某種程度上還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生的個性得到充分發(fā)揮。對3D打印在UG軟件教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，有利于找出更好的教學(xué)方法，使3D打印在UG軟件教學(xué)中的作用得到充分發(fā)揮。

一、.3D打印的工作原理

3D打印作為一種快速成型技術(shù)，主要就是將三維數(shù)字模型作為基礎(chǔ)，將金屬粉末、陶瓷粉末等材料作為打印材料，選擇層層堆積、逐層打印的方式構(gòu)造物體，整個過程可以劃分為3D建模、模型分層、激光逐層掃描及原型制作等幾個部分。在進(jìn)行3D建模工作的時候，可以利用UG、PRO等軟件進(jìn)行建模，也可以利用3D掃描儀進(jìn)行逆向建模。在模型分層的時候，可以利用切片軟件對三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行逐層分切，進(jìn)而得到每一層的截面數(shù)據(jù)。在激光逐層掃描的時候，可以利用3D打印設(shè)備對各個截面層的信息進(jìn)行掃描，之后進(jìn)入到原型制作階段，通過該設(shè)備對分切后的每一層進(jìn)行打印及黏合，使其能夠快速成為實體。

二、3D打印在UG軟件教學(xué)中的具體應(yīng)用

在進(jìn)行UG教學(xué)過程中，可以將教學(xué)內(nèi)容劃分為基本操作、三維建模、曲面建模、工程圖及裝配圖等幾個模塊。其中曲面建模能夠充分體現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計特點，而風(fēng)扇是一種具備曲面建模特征的物體，本文就將其作為案例原型，對3D打印在UG教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行探究。

（一）風(fēng)扇產(chǎn)品建模

在進(jìn)行風(fēng)扇產(chǎn)品建模時，學(xué)生需要熟悉掌握相關(guān)的基礎(chǔ)操作，按照以下流程進(jìn)行產(chǎn)品建模：（1）新建文件夾之后，進(jìn)入到建模模塊。（2）選擇設(shè)計特征。通過草圖繪制、偏置曲面、投影曲線、編輯曲線、曲線組等命令進(jìn)行圖形繪制。（3）完成片體加厚、邊倒圓、偏置實體面操作，并選擇移動對象命令，采用“角度”方式進(jìn)行變換，指定軸點及旋轉(zhuǎn)矢量，將其他兩個葉片繪制出來。（4）完成邊倒圓、布爾運算、打孔等各項操作，在風(fēng)扇建模完成之后進(jìn)行保存。（5）選中文件，將保存好的模型以.STL格式導(dǎo)出，并將其命名為“fengshan.stl”。

（二）風(fēng)扇實物制作

在進(jìn)行風(fēng)扇實物制作的時候，可以選擇U盤脫機打印方式進(jìn)行實物制作。（1）需要將“fengshan.stl”模型導(dǎo)入到切片軟件中，在選好設(shè)備型號之后，對模型的尺寸及位置進(jìn)行調(diào)整，設(shè)置好支撐、底座、速度及填充比例等參數(shù)，并選擇“.x3g”格式進(jìn)行模型導(dǎo)出，將其保存到U盤中。（2）在脫機打印階段，需要將U盤接入打印機，并啟動打印機，在完成裝絲、調(diào)平成型底板等操作之后，選中“fengshan.x3g”模型進(jìn)行3D打印。最后，通過選擇PLA等材料進(jìn)行打印，完成該產(chǎn)品的實物制作。

在應(yīng)用3D打印技術(shù)的時候，其主要優(yōu)勢就是不再需要模具和機械加工，可以利用計算機圖形數(shù)據(jù)直接生成實物，整個制作過程得到有效簡化。與傳統(tǒng)的機械加工相比，該技術(shù)體現(xiàn)出以下三個特點：（1）制造周期短。在3D打印技術(shù)的應(yīng)用條件下，能夠簡化模具設(shè)計、模具制造等繁瑣工序，有效縮減了產(chǎn)品生產(chǎn)周期，使產(chǎn)品制造的經(jīng)濟成本得到有效降低。（2）材料的利用率更高。在3D打印技術(shù)的應(yīng)用條件下，材料的成形方式得到改變，可以選擇層層堆積、逐層打印的方式構(gòu)造實物，整個過程產(chǎn)生的廢料大大減少，既提高了材料的利用率，也實現(xiàn)了較好的環(huán)保作用。（3）有利于實現(xiàn)個性化制作。在3D打印技術(shù)的應(yīng)用條件下，可以利用UG軟件進(jìn)行個性化模型設(shè)計，制作出傳統(tǒng)工藝無法加工的外形，使設(shè)計目標(biāo)得以順利實現(xiàn)。

三、結(jié)語

綜上所述，將3D打印技術(shù)應(yīng)用到UG軟件教學(xué)中，能夠有效增強學(xué)生的設(shè)計能力及動手能力。同時，相比較傳統(tǒng)的教學(xué)方式，通過UG軟件對產(chǎn)品數(shù)字化建模和3D打印機所具備的快速原型制作功能進(jìn)行結(jié)合，能夠使學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗更加豐富，對拓展學(xué)生的知覺和感覺，促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展有著積極影響。為充分發(fā)揮該技術(shù)在UG軟件教學(xué)中的作用，教師應(yīng)積極加強對3D打印技術(shù)的應(yīng)用研究，為UG軟件教學(xué)的持續(xù)發(fā)展提供有利支持。

參考文獻(xiàn)：

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