淺談如何在中職學校開設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之一。這項技術的課程在中職學校中開設已經(jīng)是必然的態(tài)勢，本文主要就結合學校實際和目前社會發(fā)展的需求，如何開設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打印技術人才，為社會進步和發(fā)展共同努力。

關鍵詞：3D打印 ?中職學校 ?課程開設

隨著先進制造業(yè)的迅猛發(fā)展，3D打印技術已經(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打印技術也發(fā)展擴大，從產(chǎn)品設計到模具設計與制造，材料科學、醫(yī)學研究、文化藝術、土木建筑、軍事研發(fā)等等都已經(jīng)使用上3D打印技術，那么就預示著3D打印技術前景廣闊。

一、3D打印技術簡介

1986年3D打印技術在美國誕生，但直到20世紀90年代才被關注，應用也主要局限在制造業(yè)、航空業(yè)等領域，那時叫“快速成型”技術。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打印才引起廣泛關注。

3D打印是快速成型技術的一種，是一種以數(shù)字模型文件為基礎，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造物體的技術。3D打印的分類有材料擠出型、光固化、粉末床融合。

針對一些復雜零件，3D打印技術在節(jié)省材料、加工方便、縮短周期、降低成本等方面比傳統(tǒng)加工技術有優(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打印技術看作是第三次工業(yè)革命的標志，并認為這項技術將顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)。

二、我國3D打印技術的發(fā)展現(xiàn)狀。

（一）我國3D打印技術處于初級階段

如今，我國的3D打印技術雖然發(fā)展迅猛，但與發(fā)達國家相比，我國的技術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）打印機應用為主，適用于金屬等多種材料，但是制品表面粗糙，對打印環(huán)境要求較高，而且成本較高，加之技術水平有所缺乏，導致發(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個左右技術技能人才緊缺領域大力開展職業(yè)培訓。而3D打印也是屬于技能人才緊缺領域，3D打印企業(yè)和職業(yè)院校應該抓住機遇，聯(lián)合起來，加快對3D打印人才的培訓。

三、3D打印課程開設的基礎

隨著3D打印技術的快速發(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)嘗試與學校聯(lián)合辦學，校企合作，共同培養(yǎng)技術人才。

（一）學?；A

1.學校要開辦有相關的專業(yè)，如模具制造技術，工業(yè)設計等等。

2.學校要有一定的3D打印教學設備。

3.學校要與3D打印相關企業(yè)建立良好的合作關系，共同研究開展3D打印的課程教學。

（二）學生基礎

3D打印技術對學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;最好在二年級相關專業(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

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，設置打印參數(shù);最后導入打印機逐層打印成型?？紤]到3D打印的過程并且經(jīng)過詳盡的分析和充分的調研，課程開設如下：

（一）數(shù)據(jù)采集

通過三維掃描儀或使用量具（游標卡尺、千分尺等等）對產(chǎn)品尺寸和形狀進行數(shù)據(jù)采集，這是3D打印技術的基礎。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.主要的學習內容

（1）三維激光掃描儀、手持式掃描儀等設備的基礎認知;

（2）掃描儀對應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)轉換成不同格式的文件;

（7）使用量具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.學習時長：60學時。

3.教學目標

（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打印技術的主體。

1.主要的學習內容

（1）3D One Plus建模軟件的基礎應用;

（2）簡單零件的逆向建模;

（3）復雜零件的逆向建模;

（4）綜合零件的逆向建模。

2.學習時長：80學時。

3.教學目標

掌握簡單零件和復雜零件，乃至綜合零件的逆向建模步驟和技巧。

（三）3D打印技術

經(jīng)過后處理，導入打印機逐層打印成型，這是3D打印技術的最終結果。

1.因為金屬成型、陶瓷成型和其他成型儀器是比較昂貴的，所以一般學校建議開設的有以下兩種：

（1）FDM熔融層積成型技術

（2）液態(tài)樹脂光固化3D打印技術

2.主要的學習內容

（1）編輯和處理STL模型文件。

（2）導入切片軟件進行切片處理，設置打印參數(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.學習時長：60學時。

4.教學目標

（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。

結語

學生要掌握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、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，培養(yǎng)科學細心的工作態(tài)度，才能更好地適應新時代新技術的發(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打印基礎訓練教程[M].機械工業(yè)出版社，2018.

[2]杜志忠，陸軍華.逆向工程項目實訓[M].浙江大學出版社，2014.

作者簡介

易偉燦（1993.10—），男，漢族，籍貫：廣東省鶴山市，學歷：本科，職稱：助理講師，專業(yè)：機械工程，鶴山市職業(yè)技術學校，研究方向：機械工程。