有關3D打印在UG軟件教學中的應用探討

馬鑫

[摘 要] 隨著UG軟件被廣泛應用到企業產品設計領域中，企業產品設計周期得到有效縮減，對提高企業核心競爭力起到了積極作用。為充分滿足我國社會對UG軟件的應用需求，各個高校逐漸開設了UG軟件課程，但是在實踐教學中存在一些問題，無法實現專業人才的培養目標，需要及時對UG軟件教學進行合理改進。就針對3D打印在UG軟件教學中的應用進行分析，希望能為UG軟件教學的進步和發展提供有效參考依據。

[關 鍵 詞] 3D打印；UG軟件教學；產品設計

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）33-0195-01

在傳統的UG軟件教學中，學生的主體地位無法得到體現，難以發揮學生的積極性及創造性，導致學生的學習效果較差。在傳統的教學模式下，即使學生能夠順利掌握相關的專業知識和技能，也無法將其靈活運用到實際工作中，給UG軟件教學的科學發展帶來較大挑戰。而3G打印技術是以圖形數據作為基礎，通過逐層打印構造物體，能夠使產品設計的效果得到充分展現，使學生的實踐能力得到有效增強，在某種程度上還可以激發學生的學習興趣，使學生的個性得到充分發揮。對3D打印在UG軟件教學中的應用進行分析，有利于找出更好的教學方法，使3D打印在UG軟件教學中的作用得到充分發揮。

一、.3D打印的工作原理

3D打印作為一種快速成型技術，主要就是將三維數字模型作為基礎，將金屬粉末、陶瓷粉末等材料作為打印材料，選擇層層堆積、逐層打印的方式構造物體，整個過程可以劃分為3D建模、模型分層、激光逐層掃描及原型制作等幾個部分。在進行3D建模工作的時候，可以利用UG、PRO等軟件進行建模，也可以利用3D掃描儀進行逆向建模。在模型分層的時候，可以利用切片軟件對三維模型數據進行逐層分切，進而得到每一層的截面數據。在激光逐層掃描的時候，可以利用3D打印設備對各個截面層的信息進行掃描，之后進入到原型制作階段，通過該設備對分切后的每一層進行打印及黏合，使其能夠快速成為實體。

二、3D打印在UG軟件教學中的具體應用

在進行UG教學過程中，可以將教學內容劃分為基本操作、三維建模、曲面建模、工程圖及裝配圖等幾個模塊。其中曲面建模能夠充分體現產品設計特點，而風扇是一種具備曲面建模特征的物體，本文就將其作為案例原型，對3D打印在UG教學中的應用進行探究。

（一）風扇產品建模

在進行風扇產品建模時，學生需要熟悉掌握相關的基礎操作，按照以下流程進行產品建模：（1）新建文件夾之后，進入到建模模塊。（2）選擇設計特征。通過草圖繪制、偏置曲面、投影曲線、編輯曲線、曲線組等命令進行圖形繪制。（3）完成片體加厚、邊倒圓、偏置實體面操作，并選擇移動對象命令，采用“角度”方式進行變換，指定軸點及旋轉矢量，將其他兩個葉片繪制出來。（4）完成邊倒圓、布爾運算、打孔等各項操作，在風扇建模完成之后進行保存。（5）選中文件，將保存好的模型以.STL格式導出，并將其命名為“fengshan.stl”。

（二）風扇實物制作

在進行風扇實物制作的時候，可以選擇U盤脫機打印方式進行實物制作。（1）需要將“fengshan.stl”模型導入到切片軟件中，在選好設備型號之后，對模型的尺寸及位置進行調整，設置好支撐、底座、速度及填充比例等參數，并選擇“.x3g”格式進行模型導出，將其保存到U盤中。（2）在脫機打印階段，需要將U盤接入打印機，并啟動打印機，在完成裝絲、調平成型底板等操作之后，選中“fengshan.x3g”模型進行3D打印。最后，通過選擇PLA等材料進行打印，完成該產品的實物制作。

在應用3D打印技術的時候，其主要優勢就是不再需要模具和機械加工，可以利用計算機圖形數據直接生成實物，整個制作過程得到有效簡化。與傳統的機械加工相比，該技術體現出以下三個特點：（1）制造周期短。在3D打印技術的應用條件下，能夠簡化模具設計、模具制造等繁瑣工序，有效縮減了產品生產周期，使產品制造的經濟成本得到有效降低。（2）材料的利用率更高。在3D打印技術的應用條件下，材料的成形方式得到改變，可以選擇層層堆積、逐層打印的方式構造實物，整個過程產生的廢料大大減少，既提高了材料的利用率，也實現了較好的環保作用。（3）有利于實現個性化制作。在3D打印技術的應用條件下，可以利用UG軟件進行個性化模型設計，制作出傳統工藝無法加工的外形，使設計目標得以順利實現。

三、結語

綜上所述，將3D打印技術應用到UG軟件教學中，能夠有效增強學生的設計能力及動手能力。同時，相比較傳統的教學方式，通過UG軟件對產品數字化建模和3D打印機所具備的快速原型制作功能進行結合，能夠使學生的學習體驗更加豐富，對拓展學生的知覺和感覺，促進學生思維能力的發展有著積極影響。為充分發揮該技術在UG軟件教學中的作用，教師應積極加強對3D打印技術的應用研究，為UG軟件教學的持續發展提供有利支持。

參考文獻：

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