3D打印技術(shù)在工程機械專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

李東和 馬剛 張曉婷 趙宏立 王喜華 常碩軒

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，教育行業(yè)也要隨之改革和發(fā)展，那么在工程機械專業(yè)教學(xué)中的教學(xué)模式也要隨著社會發(fā)展而不斷創(chuàng)新和改革。尤其是到了近幾年來，工程機械專業(yè)越來越多的先進(jìn)教學(xué)理念和先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備被引入到了課堂教學(xué)當(dāng)中。本文就是介紹了3D打印技術(shù)在工程機械專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用，通過分析3D打印技術(shù)以及他所發(fā)展的現(xiàn)狀，從而在工程機械專業(yè)教學(xué)中被成功的應(yīng)用，以此來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不斷優(yōu)化工程機械專業(yè)的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；工程機械專業(yè)；教學(xué)

一、3D打印技術(shù)簡介

3D打印在專業(yè)領(lǐng)域有另一個名稱叫“快速成形技術(shù)”。3D打印技術(shù)的工作原理是運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，在打印的時候通過多層打印，從而得到想要的零件。3D打印技術(shù)最常用的領(lǐng)域往往就是在模具制造和工業(yè)設(shè)計當(dāng)中，這些領(lǐng)域經(jīng)常需要制作模型。而且現(xiàn)在的3D打印技術(shù)正在趨向于產(chǎn)品制造方向發(fā)展。3D打印機按其發(fā)展的歷史來看分為很多種類，而此次在本文中所用的3D打印機是激光立體印刷術(shù)，所用的材料是塑料粉末狀材料。

二、工程機械專業(yè)教學(xué)的特點

1.教學(xué)模型缺乏。在工程機械專業(yè)當(dāng)中，在課堂上對于教學(xué)模型的使用率是非常高的，教學(xué)模型在工程機械專業(yè)的課堂教學(xué)中已經(jīng)成為了一個必不可少的輔助工具。這是由于工程機械專業(yè)所具有自己的獨特特征，因為工程機械專業(yè)在整個教學(xué)的目標(biāo)中所要求學(xué)生必須能夠具有一定的三維空間的想象能力，對于機械的零部件以及對整個機械的整體構(gòu)造都能夠在腦海中形成一個三維立體的畫面。而在現(xiàn)實中的工程機械專業(yè)課堂教學(xué)中，由于學(xué)校的財務(wù)狀況或者是其他的一些原因，往往都會造成相應(yīng)的一些教學(xué)模型比較缺乏，尤其是對一些重大型的或是比較昂貴的教學(xué)模型更是少之又少，所以這也就給工程機械專業(yè)的課堂教學(xué)帶來了一定的困擾。

2.教學(xué)模型與教材圖形不一致。在工程機械專業(yè)的課堂教學(xué)中，對于課堂教學(xué)的機械制圖中所需要的三維立體模型往往都是非常復(fù)雜的，而且隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，對于工程機械專業(yè)教學(xué)來說，課堂上的教學(xué)也要隨著時代的發(fā)展而已有所更新。但是工程機械專業(yè)教材如果有了改變，那么這就勢必會造成與之前教材相對應(yīng)的教學(xué)模型也要隨著相應(yīng)的改變，從而這就造成了教材的內(nèi)容與教學(xué)模型不匹配情況的出現(xiàn)，而通過前面的分析我們也知道，工程機械專業(yè)涉及的教學(xué)模型往往都是比較復(fù)雜而且龐大的，價格也不低，所以頻繁的更換也不太現(xiàn)實。那么如果用3D打印技術(shù)這個問題就會得到很好的解決，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容改變讓學(xué)生參與到教學(xué)模型的制作過程中，這樣不僅有了教學(xué)模型，而且能夠讓學(xué)生通過親自動手有一個更直觀的感受。

3.實物過于龐大，實物拆解組裝耗時過長。在工程機械專業(yè)學(xué)習(xí)的時候，往往會涉及到在現(xiàn)場實際拆解設(shè)備的課堂實踐活動，那么如果面對的是實物的機械設(shè)備模型，由于它們的體積都過于龐大和笨重，這就會導(dǎo)致學(xué)生在拆解的過程中所耗的時間太長，從而會影響教學(xué)的進(jìn)度。那如果使用3D打印技術(shù)，這一問題就會迎刃而解，不僅學(xué)生在拆解設(shè)備的時候方便了很多，還會大大的縮短拆解組裝的時間，提高了教學(xué)的效果。

三、以挖掘機的主泵為例，如圖1所示

圖1是挖掘機的柱塞泵，該柱塞泵有100公斤重，拆解一次至少需要20分鐘的時間，理論講解該泵的結(jié)構(gòu)原理來說，是得不償失的。而如果用3D打印技術(shù)將挖掘機的柱塞泵打印出來，那么這樣既節(jié)省了時間又節(jié)省了經(jīng)費。如圖2所示：

圖2是挖掘機柱塞泵的主要零部件，如果將該泵的主要零部件打印出來，拿到課堂上就可以輕松的講解，當(dāng)然，該打印零件在實踐教學(xué)方面是無法代替實物的，學(xué)生還是需要對實物泵進(jìn)行拆解和安裝，以提高實踐動手能力。

四、總之

總而言之，隨著3D打印技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到工程機械專業(yè)的教學(xué)當(dāng)中，其成效已經(jīng)非常明顯的顯露出來了。但是3D打印技術(shù)畢竟發(fā)展起來的時間還不長，如果想要此項技術(shù)被廣泛而熟練的應(yīng)用到工程機械的課堂教學(xué)中，仍需要學(xué)校、教師、學(xué)生的共同努力，從而來改善和推動工程機械專業(yè)教學(xué)效果的提升。

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課題項目：遼寧省交通高等?？茖W(xué)校項目“基于VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的減速器拆裝應(yīng)用研究”（項目編號：lnccjyky201709）。