3D打印-快速成型技术

3D 打印-快速成型技

术

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目录

1 引言 (1)

2 3D 打印概述 (2)

2.1 3D 打印原理 (2)

2.2 3D 打印的优势 (3)

2.3 3D 打印的应用现状 (3)

3 3D 打印在教学领域的应用 (4)

3.1 打印三维教具学具辅助教学 (4)

3.2 实习实践过程中辅助创新设计.5

3.3 就业创业指导 (6)

3.4 图书馆应用 (6)

4 结束语 (7)

1 引言

3D 打印，又称为增材制造，是快速成型技术的一种，被誉为“第三次工业革命的重要标志”，以

其“制造灵活”和“节

约原材料”的特点在

制造业掀起了一股浪

潮。近年来，随着3D

打印技术的逐步成熟、

精确，打印材料种类

的增加，打印价格的降低，3D 打印得到了快速发展，应用领域不断增加，不仅在机械制造、国防军工、建筑等领域得到广泛应用，也逐渐进入了公众视野，

走进学校、家庭、医院等大众熟悉的场所，在教育、生物医疗、玩具等行业也得到了广泛关注及应用，作为教育工作者，本文将在介绍3D 打印的原理、优势、应用现状的基础上，重点探讨3D 打印在教育领域的角色及应用模式。

2 3D 打印概述

2.1 3D 打印原理

3D 打印(3D printing，又称三维打印)，是利用设计好的3D 模型，通过3D

打印机逐层增加塑料、粉末状金属等材料来制造三维产品的技术[1]。一般来说，通过3D 打印获得物品需要经历建模、分割、打印、后期处理等四个环节[2]，其中3D 虚拟模型，可以是利用扫描设备获取物品的三维数据，并以数字化方式生成三维模型，或者是利用AutoCAD 等工程或设计软件创建的3D 模型，

有些应用程序甚至可以使用普通的数码照片来制作3D 模型，比如123D Catch[3]。

2.2 3D 打印的优势

与传统制造技术相比，3D 打印不需事先制模，也不必铸造原型，大大缩短了产品的设计周期，减少了产品从研发到应用的时间，降低了企业因开模不当可能导致的高成本风险，使得特殊和复杂结构的模型的制作也变得相对简单，产品也更能凸显个性化。另外，3D 打印是增材制造，使用金属粉或其他材料，使部件从无到有制造出来，大大减少了原材料和能源的消耗，生产上实行了结

构优化。

2.3 3D 打印

的应用现状

近年来，3D 打

印得到了快速发

展，几乎应用于各

个领域。在模具加

工和机械制造领

域，使用3D 打印

相对快速地进行

模具的设计与定制，打印复杂形状的各种零件，打印具有足够强度的个性化几何造型的物件。在航空航天、国防军工领域，3D 打印应用于外形验证、关键零部件的原型制造、直接产品制造等方面。如空客公司从打印飞机小部件开始，逐步发展，计划在2050 年左右打印出整架飞机。生物医疗领域，医学工作者

利用3D 打印技术打印出患者的心脏模型，缺损下颌骨模型，患者外伤性脑内血肿颅脑模型等，用于辅助诊断并制定术前手术方案，降低了手术难度，减少了手术时间，为患者带来了精准化的治疗。人工椎体和人体气管软骨的打印让

人体器官的3D 打印成为可能。3D 打印的处方药产品SPRITAM(左乙拉西坦)

片剂可用于各种癫痫疾病的治疗。建筑工程领域，3D 打印建筑不需使用模板，打印的建筑物重量轻，强度大，时间短，产生的建筑垃圾及建筑粉尘少，且可

以循环使用，绿色环保。3D 打印在首饰、食品、玩具和日常用品的设计和生产中也有广泛应用，可以很好地彰显用户的个性化特点和需求。3D 打印在太阳能电池板和特殊材料的制造方面的应用也有突破。

3 3D 打印在教学领域的应用

3D 打印在教学方面的探索性活动也已经展开，并应用在数学、航空、电子、设计、机电工程、生物医学、天文等大部分学科中，取得了良好的教学效果。基于3D 打印的快速生成能力，使得数字化模型能快速转化为立体实物，借助立体实物的生成过程及使用可以提高教学效果，增强学生合作、设计、创新等能

力。

3.1 打印三维教具学具辅助教学

在课程教学中，借助于多媒体教学手段，一些抽象的图像可以相对直观的显示出来，但针对的是群体，形成的是暂时的视觉感受，印象并不是很深刻，

也不易理解。借助3D 打印，可以把数字化的图像转化成实物的教具和学具，每个同学都有机会亲手感受，而且还可以亲自设计、策划，无疑对知识点的理解，知识的掌握及应用有很大的促进作用。比如：数学课可以打印出几何曲面、剖面立体实物;动画设计可以打印出3D 人物，动物角色模型，且可以根据实效及时修改;语文课可以把要讲解的地域打印出来，如北京的胡同，同学们可以拿着模型理解胡同的特点，体验胡同文化，讲述胡同的来龙去脉;机械制造课可以根据课程内容打印相关的零件、齿轮、连杆等。

3.2 实习实践过程中辅助创新设计

职业学校实习实践教学活动较多，钳工实习、数控机床实习、电子电工实习、动画设计、物联网设计等，都需要借助相应的模型，并设计出一定的模型。借助于3D 打印，同学们对需要设计的模型有一个大体的认识，然后经过集体分组的讨论、设计、修改等过程，不仅能增加学生的学习兴趣，促进学生交互学习，协作学习，且能提高学生的设计水平、思维能力和实践能力。比如在模具设计实习中，采用项目式教学法，应用3D 打印，学生分组设计、分组打印，学生在亲眼目睹自己的设计零件打印成型的过程及成品后，学习兴趣大增，多次讨论修改的过程也大大提升学生的设计水平。在CAD 课程实践环节中，使用3D 打印机，可以根据教学需要来设计教学内容，对学生的设计作品3D 打印出来进行评比并组装，不仅使学生熟练掌握设计软件建模的基本思路和流程，而且对如何从设计作品到具体的实物的生成有一个明确的认识，有利于日后学生进一步的学习和发展。

3.3 就业创业指导