探討3D打印技術在工業設計專業教學中的應用

劉珌卿(江西新能源科技職業學院,江西 新余 338012)

0 引言

3D打印技術對未來機械制造業的發展有著重要的意義，高校在教育改革與建設中應當認識到這一發展趨勢，在安排工業設計專業的課程時應當將3D打印相關的內容納入其中，從而提高學生的理論素質與實踐能力，促進產學研模式的進一步發展。

1 3D打印技術應用于工業設計專業教學的優點

1.1 提高學生的基礎理論素質

工業設計專業具有較強的綜合性，其涵蓋的范圍廣，技術難度大，學科交叉明顯。而3D打印技術兼具材料科學，控制技術，機械技術，光學工程，計算機技術等內容于一體，在教學中應用這一技術能夠加深學生對專業知識的感知與理解。學習3D打印技術能夠拓展學生視野，擴充學生的知識結構，提高學生的綜合素質。

1.2 增強學生的實踐操作能力

在傳統的工業設計專業教學中，理論講述是重點，關于模型設計的內容大多通過單純的講解或者二維圖像展現給學生。在實踐操作課程中，教師僅能夠指導學生制作簡單的模型，而對于內部結構復雜的模型，學生僅能通過自己的想象進行理解。這種教學方法禁錮了學生的思維，不利于學生創造思維與設計能力的提升。

3D打印技術顛覆了傳統觀念的教學思想，通過CAD、3DMine等建模軟件來建立三維實體模型，通過3D打印機將模型輸出。把二維圖形轉換成三維立體圖形，把抽象的三維模型轉化成3D打印實體模型。學生通過對不同結構的認識和區分，對不理解的部分深入探討，這樣能激發學生的潛能。

1.3 推動產學研模式的發展

工業設計專業的教學安排應當以當前市場的需求為依據，高校應當關注相關行業與產業的發展動向，很多高校都開始逐漸意識到校企合作的重要性，并與周圍的企業展開了密切的合作，即努力建立產學研模式，促進人才、高校、企業的全面發展。通過3D打印機，學生可以把自己的創意以實物形式向企業展示，企業根據模型反復修改方案，學生根據修改方案反復打印模型，企業依據最終方案開模進行批量生產。

2 3D打印技術應用于工業設計專業擬解決的問題

2.1 采用3D打印技術將學生在專業學習中的設計作品打印成型

設立3D打印實踐操作課程，可使教師不僅能夠指導學生制作簡單的模型，而且對于內部結構復雜的模型，也能指導學生通過打印自己設計的作品來進行理解，從而使學生對課堂理論知識有更大的學習興趣和更深入的理解方式，有利于提升學生的創造思維與設計能力。

2.2 解決3D打印成型與手工模型相結合的問題

3D打印機可以快速的把學生設計的三維數據模型制造出立體實物，節省時間與精力的同時，也大大削弱了學生自己動手制造模型的能力。目前，由大連理工大學參與研發，最大加工尺寸1·8米的3D打印機剛剛問世，再大的產品模型制作仍需要學生手工完成。課堂所需的實物模型有大有小，而學校引進的3D打印設備較為單一，僅能滿足對某一個尺寸或某幾個尺寸的需求，過大的模型是無法通過3D打印展示出來的。因此，在課堂教學中還應當對手工制作模型予以足夠的重視，在手工制作中，學生能夠切身體會模型制作的問題與不足，而3D模型則能夠對復雜結構予以展示。兩種模型制作方法的綜合運用能夠使學生的動手能力與思維能力得到全面的提深。

2.3 解決3D打印技術應用于教具開發的問題

3D打印技術十分適合應用在自主研發和小規模生產環節。在高職院校工業設計專業教學中，很多課程在授課過程中都需要使用實物教具，以加深學生對知識的理解。但是，大多數教具都需要根據教學內容加以定制，很難在市場中采購到。

2.4 解決3D打印應用于教學工作上的高成本問題

由于3D打印設備與打印材料的成本均較高，材料研發難度大，且生產成本高，生產效率低。因此，一方面，即使學校購買了相關設備，但受到打印材料的限制，教師也無法將其廣泛投入到教學實踐中；另一方面，在實際生產過程中，高校可以成立相關運營機構，實行3D打印技術的商業化運作。高校與企業應當加大合作的力度，實現優勢互補。高校為企業提供人才，企業為高校提供設備與資金補助，并為學生的實踐提供空間與平臺。企業與高校共同開發相關項目，提高3D打印技術研發的效率。

3 結語

3D打印技術作為一種新興技術，被應用在各個領域。教育領域將是未來3D打印技術推廣應用的主要市場之一。采用3D打印技術，教師可以制作出任意、復雜、形象化的三維實體教具，用于課程的教學演示；使許多原本枯燥的課程和課程設計變得生動有趣，使學生從學習者變成設計者參與者，有利于培養學生的創新能力。

作為教師，應該積極學習提高，在未來的實踐探索中找到更多更好的教學模式和教學方法，為現代技能型人才培養作出更大貢獻。

[1]藺薛菲.3D打印技術對制造業產品設計的影響研究[J].藝術與設計(理論)，2015,08，103-105.

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