中小学3D打印科普讲座
(完整)3D打印技术在中小学教学中的应用-最新教育资料
3D打印技术在中小学教学中的应用 引言3D打印技术以计算机辅助设计（CAD）软件生成的或通过实体扫描设备扫描实物所获得的数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过“积层造型法”逐层打印材料层创建物体，主要用于原型设计以及组件或产品地制造。
3D打印技术实现了“设计即生产”的创想，具有快速生成的特点，不但能够实现从零件设计到整体设计的跨越，而且所“打印”的产品，较之传统方法所生产的产品具有更强的稳固性、更精密的结构，支持更有创意的设计与生成，因此近年来在机械制造、生物医药、建筑设计、艺术创造等多个领域受到越来越多地关注。
虽然3D打印技术在上述多个领域的应用受到关注，但目前针对3 D打印技术在基础教育领域深入应用的系统研究相对较少。
英国教育部及相关组织机构于2012-2013年实施了为期一年的探究3D打印技术在学科教学创新中的应用，该项目不仅取得了实质性教学应用成果，而且推动了3D 打印技术在教育领域中的应用，为更多学校引进3D打印技术，变革教与学的模式起到示范与引领作用。
本文结合英国3D打印技术教学应用案例，深入分析3D打印技术在英国中小学教学中应用的目标指向、应用效果及影响因素，探究3D打印技术在教学应用推广时需要注意的问题，希望为学校教育引入3D打印技术提供一定的参考。
一、3D打印技术在英国中小学教学中应用的目标指向 1.指向提升学生的学习主动性、培养学生的创新思维基于对3D打印技术本身特性的把握，发现该技术可以作为动力激发工具和支持创新设计的技术工具应用到教学活动中，促进学生学习主动性的提高和学生创新思维的培养。
一方面，3D打印技术本身的功能特性以及对学习活动的支持作用决定了其作为技术支持工具对提升学生学习主动性有积极影响。
首先，3D打印技术作为一种新型技术，其新颖性更加容易引起学生参与基于该技术的学习活动的好奇心和兴趣，激发他们主动参与学习活动的动机。
其次，3D打印技术的独特功能一一快速打印模型或实物，支持并激励学生主动参与打印活动。
中小学如何有效开展3D打印创客课程
中小学如何有效开展3D打印创客课程3D打印（three-dimensional printing）简称3DP，学名为“增材制造”。
与传统对原材料进行切削等的“减材制造”方法相反，它以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来制造物体。
现在3D打印在医疗、建筑、航空航天、食品、文物保护、加工制造、教育等领域都发展非常迅速，前景非常广阔。
2．3D打印与教育3D打印在中小学教育中主要是起到创客的作用，是一种创客教育，只要你有创意，有想法，就可以借助三维创意设计软件把头脑中的创意和想法转变为现实并打印出来。
三维创意设计是21世纪的一种核心技能，对于提高学生的形象思维、理解力、创造力以及动手能力都有积极作用，可以促进学生潜能的充分开发与个性的全面发展。
鉴于以上两个方面，3D打印与创意设计课程的开设非常必要且有意义。
二、课程设计及准备：（一）软件选择经过前期的调研及考察，最终确定选用3Done教育版三维建模软件作为开课的应用软件。
其具有以下几点优势：1.功能强大，入门简单。
2.软件由易到难分为多个系列版本，可以满足学生后续的进阶学习。
3.公司研发强大，软件不断更新完善，功能越来越强大，操作越来越简单。
4.3Done三维青少年社区（）为学生的自学及个性化发展提供了很好的平台和可能性。
（二）课程目标、计划、内容及学习方式的制定课程目标：1.了解3D打印技术的原理及发展现状，形成初步的3D制造概念。
2.学习3D one建模软件的基本工具与命令，能够进行实际建模操作。
3.分析模型并理出清晰建模思路的能力。
4.提高审美和3D作品鉴赏的能力。
5.实际动手操作打印的能力。
6.创新能力、自学能力、解决问题、沟通交流及团结协作等能力的培养。
课程计划：根据学期时长制定具体活动计划：先学习3D打印基本知识；再学习3D one 建模软件的操作和命令；最后在辅导教师的指导下进行综合创意设计。
学习方式：学习方式为“课下自学+课上讲解”相结合，“理论知识+实践操作”相结合。
(完整版)3D打印科普讲座
TCP＋PLGA制作的骨 组织工程支架
清华大学 林峰教授提供
大型金属构件增材制造国家工程实验室
第3类：生物组织及人体器官增材制造 可降解“生物支架”增材制造及 生物组织体外或体内培养
清华大学林峰教授提供
大型金属构件增材制造国家工程实验室
主要内容
一. 3D打印的原理 二. 3D打印技术分类和特点 三. 3D打印在各行各业中的应用 四. 3D打印的流程 五. 3D打印的未来
送粉/丝金属增材制造，大型承力构件 ~1992年开始，激光/电子束/电弧
激光熔化沉积 “增材制造
少
粉
激
末
光 束
” 零 件 精 坯
量
加最 工终
零 件
高零性件数能模 大型复杂整体构件制造技术发展方向
材 料
➢
高性能材料制备与复杂零件“近净成形”一体化
技 术
➢
非平衡材料、多材料复合、梯度材料高性能构件
制 ➢ 无需大型锻造装备及锻压模具
料的粘接。烧到的地方就成型了，未烧到的地方还是粉末。成型材料和成型件的物理性 能很好，持久耐用。（金属粉末可部分熔化粘接而不需要粘接剂）
大型金属构件增材制造国家工程实验室
二. 3D打印技术分类和特点
4. 粉末激光烧结技术SLS
Байду номын сангаас
--成形材料：粉末, 金属或塑料； --制件性能：相当于工程塑料、蜡模、砂型； --主要用途：样件或模型，金属件。
“
用途活：人体硬/软组织或器官体内或体外“培养”（3D
性
打印细胞生物可降解多孔支架+活性细胞 或细胞直接打印后 ”进行“体外或体内培养”） ~2003年开始，尚未应用
打 印 人 体 器 官 “ 制 造 ” ？
3D打印培养小学生的团队合作与领导力ppt课件教案
组织家校合作活动，让家长参与到孩子的3D打印 学习和实践中。
家庭教育资源
提供家庭教育资源，如在线课程、学习资料等， 帮助家长辅导孩子学习。
感谢您的观看
THANKS
创新思维
3D打印技术为学生提供了一个全新的创作平台，激发他们的 创新思维和想象力，通过设计、建模和打印自己的创意作品 ，培养学生的创新能力。
实践能力
3D打印技术要求学生动手操作，从设计到打印完成，学生需 要掌握相关技能，解决遇到的问题，实践能力得到锻炼。
培养空间思维和想象力
空间思维能力
3D打印将二维设计转化为三维实体，有助于培养学生的空间感知和思维能力，更 好地理解和掌握空间概念。
组织学生进行作品展示， 通过自评、互评和教师评 价，让学生了解自己的优 缺点。
学习反馈
根据学生的表现和作品质 量，给予及时的反馈和指 导，帮助学生改进和提高 。
学习总结
课程结束时，引导学生总 结学习成果，反思学习过 程中的不足之处，为后续 学习做好准备。
05
3D打印在小学生综合素 质提升中的意义
提升创新能力和实践能力
06
3D打印在小学教育中的 推广与普及
学校层面的支持与推广
设立3D打印实验室
学校可以设立专门的3D打印实验室，为学生提供实践操作的机会 。
开展课程整合
将3D打印技术融入现有课程中，如科学、数学、艺术等，以促进 跨学科学习。
组织竞赛与展览
举办3D打印创意设计竞赛和展览，激发学生的创造力和参与热情 。
角色轮换
为了培养学生的全面能力，定期进 行角色轮换，让学生尝试不同的任 务和角色，提高团队协作能力。
团队成果展后，进 行成果展示，向其他小组和老师 汇报。展示内容包括作品介绍、 制作过程、遇到的问题及解决方
3D打印科普讲座 PPT
个人家用3D打印机，随心所欲 自由设计、自由想象
二. 3D打印技术分类和特点
4. 粉末激光烧结技术SLS
采用激光逐点烧结粉末材料，使包覆于粉末材料外的固体粘接剂或粉末材料本身熔融实现材
料的粘接。烧到的地方就成型了，未烧到的地方还是粉末。成型材料和成型件的物理性 能很好，持久耐用。（金属粉末可部分熔化粘接而不需要粘接剂）
CLIP从底部投影，使光敏树脂固化，不需要 固化的部分通过控制氧气，形成死区，抑制 光固化反应而保持稳定的液态区域，这样就 保证了固化的连续性
二. 3D打印技术分类和特点
1. SLA光固化的升级—CLIP技术：连续液体界面提取技术
科幻电影：终结者2
科幻与现实
二. 3D打印技术分类和特点
1. SLA光固化的升级—CLIP技术：连续液体界面提取技术
2. 叠层实体制造： LOM
原理：激光切割 材料：纸、塑料、金属箔片 特点：每层厚度70-150μm 精度低，材料浪费，适合中 大型零件 价格： 高（基本退出市场）
采用激光切割箔材，箔材之间靠热熔胶在热压辊的压力和传热作用下熔化并实 现粘接，一层层叠加制造原型。
二. 3D打印技术分类和特点
2. 叠层实体制造： LOM
3D打印的魅力世界
原理、现状和未来
主要内容
一. 3D打印的原理 二. 3D打印技术分类和特点 三. 3D打印在各行各业中的应用 四. 3D打印的流程 五. 3D打印的未来
一. 3D打印的原理
什么是3D？
D = Dimension 维
• 3D = 3维
• 1D = 线
• 2D = 面
• 3D = 体
成型材料：光敏树脂 （成本较高）
浅谈如何在中小学教育中开展3D打印课程
《浅谈如何在中小学教育中开展3D打印课程》摘要：在全校召集对3D打印感兴趣的学员，组建兴趣小组，进行小组授课，开设简单的3D打印理论课程，让学生对3D打印有一个全面而直观的认识，在历史、生物、地理、化学、物理等课程开展中使用的辅助教具都可以直接通过3D打印制作出来，将抽象、难懂的教学变得更直观、形象，更好地激发学生的学习兴趣，目前国家还未制定中小学3D打印课程标准，在这种情况下，中小学教师要灵活地开展3D打印教育课程，内容设置要具有弹性和选择性，充分尊重学生的个性和创造性，促进学生的自主发展摘要：3D打印应用于教育领域，除了为师生提供可直观欣赏的3D教学模型之外，也能使学生及早地了解与运用新科技，为未来进行自主创造打下基础。
本文论述了如何在学校开展3D 打印课程。
关键词：3D打印；课程当前，3D打印技术走入课堂成为一种教学趋势，许多学校已经将3D打印纳入中小学课堂，并作为学校的特色课程。
“3D打印”的学术名称为“快速原型制造”（Rapid Prototyping & Manufacturing），是80年代末90年代初在美国兴起的一种高新制造技术。
3D打印技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
3D打印机与传统打印机最大的区别在于耗材不同——后者使用墨粉，前者使用的则是一些可以发生固化反应的材料，如树脂、塑料、陶瓷、石膏、金属等等。
随着3D打印技术的发展，这一技术也被应用到各个领域。
比如可以根据耳朵的轮廓打印助听器，还可以打印汽车部件，甚至打印房子，打印美食等等。
一、3D打印在课程运用中的问题3D打印听上去无所不能，但是在实际教学的运用中， 3D打印仍然存在着诸多问题。
（一）3D打印速度慢，课堂上难以直观呈现成品从3D打印的效率来说，校园购买的3D打印设备大多是桌面级3D打印机，所用材料大多为ABS或PLA，打印作品的速度慢。
3D打印科普讲座 ppt课件
二. 3D打印技术分类和特点
第1类：非金属增材制造：1984年提出，RP/RPM
新产品开发(间接制造); 产品定制化；生产离散化
五种基本方法
工艺名称 光敏树脂固化：SLA
原材料 增材方式 液体树脂 光固化
叠层实体制造： LOM
纸/塑料膜
粘结
熔丝挤出造型： FDM
ppt课件
科幻电影：终结者2
科幻与现实
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二. 3D打印技术分类和特点
1. SLA光固化的升级—CLIP技术：连续液体界面提取技术
第一款商业化3D打印机：carbon M1型
优势：连续液态界面成形，表面光滑，比普通SLA打 印速度快25-100倍 劣势：价格贵，目前租用，每年需要支付4万美元的 费用；零件尺寸较小144mmx81mmx330mm
增 熔化
材 方
烧结
式 粘结
ppt课件
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制造复杂品
一. 3D打印的原理
3D打印主要优势
缩短生产周期
减少空间占用
产品多样化
节省材料
制造技能简化
特别适合复杂结构、个性化制造及创新构思的快速验证 3D打印技术具有成形材料广、零件性能优的突出特点
ppt课件
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主要内容
一. 3D打印的原理 二. 3D打印技术分类和特点 三. 3D打印在各行各业中的应用 四. 3D打印的流程 五. 3D打印的未来
ppt课件
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二. 3D打印技术分类和特点
2. 叠层实体制造： LOM
早期的LOM设备
LOM原材料-纸
LOM成形的典型零件
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二. 3D打印技术分类和特点
3D打印技术：为小学生打开创意之门
3D 打印技术：为小学生打开创意之门一、引言随着科技的飞速发展，3D打印技术已不再是科幻电影中的概念，而是逐渐走入我们的生活，并开始在各个领域发挥着重要的作用。
3D打印技术以其低成本、高效率、个性化等优势，为人们提供了全新的创造方式，也为教育领域带来了革命性的变化。
尤其是对于小学生而言，3D打印技术不仅能激发他们的学习兴趣，更能培养他们的创造力和动手能力，为他们打开通往未来的创意之门。
二、3D打印技术概述3D打印，又称增材制造，是一种通过逐层累积材料的方式来创建三维实体物件的技术。
其基本原理是将设计好的三维模型数据转化为切片数据，然后由3D打印机按照切片数据逐层堆叠材料，最终形成实体物件。
2.1 3D打印技术的种类常见的3D打印技术主要包括以下几种：*熔融沉积成型 (FDM):该技术使用热塑性塑料丝材，通过加热熔化后挤出并层层堆积的方式构建物体。
它是最常用的3D打印技术之一，价格相对低廉，操作也比较简单。
*立体光固化 (SLA):该技术使用液态光敏树脂，通过紫外线照射的方式将树脂固化，从而形成实体物件。
SLA打印精度较高，适合制作精细的模型。
*选择性激光烧结(SLS):该技术使用粉末材料，通过激光烧结的方式将粉末材料熔融，并逐层堆积成型。
SLS打印可以制作复杂的几何形状，且材料强度较高。
*数字光处理 (DLP):该技术使用液态光敏树脂，通过投影仪投影紫外光，一次性固化整层树脂，从而实现快速成型。
DLP打印速度快，精度高，适合制作模型和原型。
2.2 3D打印技术的特点与传统的制造工艺相比，3D打印技术具有以下独特优势：*低成本:相比于传统的模具制造，3D打印可以降低生产成本，尤其适合制作小批量或个性化的产品。
*高效率: 3D打印可以实现快速成型，减少生产周期，提高生产效率。
*个性化: 3D打印可以根据用户的需求定制设计，实现个性化定制，满足不同用户的特殊要求。
*复杂形状: 3D打印可以制作传统制造工艺难以实现的复杂形状，拓宽了产品设计的可能性。
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5、 3D打印创造的个性化的时尚
6、 珠宝首饰
7、世界首款3D打印手枪
命名：“Liberator （解放者）” 全部 16 个部件都采用 ABS 塑料来制造 可以使用标准的手枪弹匣 并支持不同口径的子弹 制造者：德州大学学生科迪•威尔森
2、实用性越来越高
从简单的原型开发，到打印巧克力，到飞机上的钛合金零部件，3D打印的成品已经越来越实用。
3、精度会越来越高，同时打印速度会更快
4、家庭化、个人化、价格越来越低
5、4D打印技术出现
在3D打印基础上增加了时间这一维度，让打印出的智能材料在设定时间改变形状。
如有讲得不到位的地方，欢迎批评指正，感激！
4、选择性激光烧结（SLS）
SLS通过烧结将粉末变成紧密结合的全体，在激光扫描之下通过一层一 层的掩盖，最后构成部件沉没在一堆粉末当中了，经过冷却，剩余的粉 末可回收再次利用。
常见的3D打印 材料
PLA塑料类
PLA塑料熔丝是一种常用的3D打印材料， 适用于消费级3D打印机，PLA可以降解， 是一种环保的材料
陶瓷
陶瓷粉末采用SLS进行烧结，上釉陶瓷产品 可以用来盛食物，很多人用陶瓷来打印个性 化的杯子，当然3D打印并不能完成陶瓷的 高温烧制，这道手续现在需要在打印完成之 后进行高温烧制。
树脂
树脂是SLA(Stereo Lithography)光固 化成型的重要原料，目前应用最广泛 的是光敏树脂，其变化种类很多，有 透明的、半固体状的，可以制作中间 设计过程模型，由于其成型精度比 FDM高，可以作为生物模型食品
10、 玩具
11、 3D打印人工智能
考古
3D打印食物
产 科学研究
无人机
品 原
医疗
国防军事
艺术创作
型
教
3D打印机
文物保护 育
各种各样的3D打印机
3D打印未来发展趋势 1、材料越来越丰富
新推出的大型3D打印机Object 1000已经支持打印140中材料，每次打印可同时利用其中的14 种，但物品是多种多样的，只有更丰富更实用的材料才能让3D打印尽快的融入生产和生活。
2、光固化成型（SLA）
光固化技术是最早发展起来的快速成 型技术，也是目前研究最深入、技术 最成熟、应用最广泛的快速成型技术 之一。光固化技术，主要使用光敏树 脂为材料，通过紫外光或者其他光源 照射凝固成型，逐层固化，最终得到 完整的产品。
3、三维粉末黏接
3DP技术由美国麻省理工大学 开发，原料使用粉末材料，如 陶瓷粉末、金属粉末、塑料粉 末等，3DP技术工作原理是， 先铺层粉末,然后使用喷嘴将粘 合剂喷在需要成型的区域,让材 料粉末粘接，形成零件截面， 然后不断重复铺粉喷涂、粘接 的过程，层层叠加，获得最终 打印出来的零件。
光敏树脂打印
玻璃
玻璃粉末采用SLS技术进行打印
金属
金属材料都是采用SLS的粉末烧结， 金银可以打印饰品，而钛金属是 高端3D打印机经常用的材料，用 来打印航空飞行器上的构件。
金属3D打印
其他3D打印材料
药物 皮肤
生物墨水 骨头
巧克力
砂石
GYPSUM 石膏
3D 打印在各行业的应用
1、世界首款3D打印汽车
时间：2014年 命名“strati” 从零部件打印到组装，整个制造过程仅用了44个小时。 最大速度可达到每小时64公里 一次充电可行驶约190到240公里
2、世界首座3D打印城堡
时间：2014年 混凝土建筑 打印机的打印速度大约是每天50cm 占地面积：15平方米
3、工业产品原型
4、医疗健康
进入21世纪，3D打印技术逐渐走向成熟、初步形成产业并 显示出巨大的发展潜力。
19世纪的思想
20世纪的技术
21世纪的市场
主流3D 打印技术
1、熔融堆积快速成型（FDM）
熔融沉积又叫熔丝沉积，它是将丝状 热熔性材料加热融化，通过带有—个 微细喷嘴的喷头挤喷岀来。热熔材料 融化后从喷嘴喷岀，沉积在制作面板 或者前一层已固化的材料上，温度低 于固化温后开始固化，通过材料的层 层堆积形成最终成品。
ABS 塑料类
ABS是FDM最常用的3D打印材 料，目前有多种颜色可以选择， 是消费级3D打印机用户最喜爱 的打印材料，比如打印玩具、 创意家居饰件等。ABS材料通 常是细丝盘装，通过3D打印喷 嘴加热熔解打印。
尼龙铝粉
这种材料在尼龙的粉末中 参杂了铝粉，利用SLS技 术进行打印，其成品就有 金属光泽，经常用于装饰 品和首饰的创意产品的打 印中。
本节内容
3D打印的概念 3D打印的起源 主流的3D打印技术 3D打印的材料 3D打印的应用
3D打印未来发展趋势
传统制造加工（减材制造）
木材加工
激光切割
激光切割
裁缝
科幻片中的3D打印
影片回顾
影片回顾
影片回顾
影片回顾
影片回顾
1、3D打印（3D printing）技术原理：
从无到有 3D打印，又叫快速成型 、增材制造，以经过智能化处理后的3D数字模型文件为 基础，通过逐层增加材料的方式构造任意形状的3D实体形状。通俗的讲就是将计 算机设计的立体图形一层一层地打印出来，叠加在一起，变成立体实物的过程。
2、普通打印机和3D打印机的区别
对比角度 成品 耗材
普通打印机 平面 墨水、墨粉等
3D打印机 立体 塑料、尼龙、金属粉末等
3、3D打印的起源
3D打印技术起源于19世纪末美国研究的照像雕塑和地貌成 形技术。
到20世纪80年代后期已初具雏形，其名为“快速成型”， 并且在这个时期得到了推广和发展。