3D打印技術在工程機械專業教學中的應用

李東和 馬剛 張曉婷 趙宏立 王喜華 常碩軒

摘 要：隨著科學技術的不斷進步，教育行業也要隨之改革和發展，那么在工程機械專業教學中的教學模式也要隨著社會發展而不斷創新和改革。尤其是到了近幾年來，工程機械專業越來越多的先進教學理念和先進的教學設備被引入到了課堂教學當中。本文就是介紹了3D打印技術在工程機械專業教學中的應用，通過分析3D打印技術以及他所發展的現狀，從而在工程機械專業教學中被成功的應用，以此來提高學生的學習興趣，不斷優化工程機械專業的教學效果。

關鍵詞：3D打印技術；工程機械專業；教學

一、3D打印技術簡介

3D打印在專業領域有另一個名稱叫“快速成形技術”。3D打印技術的工作原理是運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，在打印的時候通過多層打印，從而得到想要的零件。3D打印技術最常用的領域往往就是在模具制造和工業設計當中，這些領域經常需要制作模型。而且現在的3D打印技術正在趨向于產品制造方向發展。3D打印機按其發展的歷史來看分為很多種類，而此次在本文中所用的3D打印機是激光立體印刷術，所用的材料是塑料粉末狀材料。

二、工程機械專業教學的特點

1.教學模型缺乏。在工程機械專業當中，在課堂上對于教學模型的使用率是非常高的，教學模型在工程機械專業的課堂教學中已經成為了一個必不可少的輔助工具。這是由于工程機械專業所具有自己的獨特特征，因為工程機械專業在整個教學的目標中所要求學生必須能夠具有一定的三維空間的想象能力，對于機械的零部件以及對整個機械的整體構造都能夠在腦海中形成一個三維立體的畫面。而在現實中的工程機械專業課堂教學中，由于學校的財務狀況或者是其他的一些原因，往往都會造成相應的一些教學模型比較缺乏，尤其是對一些重大型的或是比較昂貴的教學模型更是少之又少，所以這也就給工程機械專業的課堂教學帶來了一定的困擾。

2.教學模型與教材圖形不一致。在工程機械專業的課堂教學中，對于課堂教學的機械制圖中所需要的三維立體模型往往都是非常復雜的，而且隨著現代制造業的快速發展，對于工程機械專業教學來說，課堂上的教學也要隨著時代的發展而已有所更新。但是工程機械專業教材如果有了改變，那么這就勢必會造成與之前教材相對應的教學模型也要隨著相應的改變，從而這就造成了教材的內容與教學模型不匹配情況的出現，而通過前面的分析我們也知道，工程機械專業涉及的教學模型往往都是比較復雜而且龐大的，價格也不低，所以頻繁的更換也不太現實。那么如果用3D打印技術這個問題就會得到很好的解決，教師可以根據教學內容改變讓學生參與到教學模型的制作過程中，這樣不僅有了教學模型，而且能夠讓學生通過親自動手有一個更直觀的感受。

3.實物過于龐大，實物拆解組裝耗時過長。在工程機械專業學習的時候，往往會涉及到在現場實際拆解設備的課堂實踐活動，那么如果面對的是實物的機械設備模型，由于它們的體積都過于龐大和笨重，這就會導致學生在拆解的過程中所耗的時間太長，從而會影響教學的進度。那如果使用3D打印技術，這一問題就會迎刃而解，不僅學生在拆解設備的時候方便了很多，還會大大的縮短拆解組裝的時間，提高了教學的效果。

三、以挖掘機的主泵為例，如圖1所示

圖1是挖掘機的柱塞泵，該柱塞泵有100公斤重，拆解一次至少需要20分鐘的時間，理論講解該泵的結構原理來說，是得不償失的。而如果用3D打印技術將挖掘機的柱塞泵打印出來，那么這樣既節省了時間又節省了經費。如圖2所示：

圖2是挖掘機柱塞泵的主要零部件，如果將該泵的主要零部件打印出來，拿到課堂上就可以輕松的講解，當然，該打印零件在實踐教學方面是無法代替實物的，學生還是需要對實物泵進行拆解和安裝，以提高實踐動手能力。

四、總之

總而言之，隨著3D打印技術被廣泛的應用到工程機械專業的教學當中，其成效已經非常明顯的顯露出來了。但是3D打印技術畢竟發展起來的時間還不長，如果想要此項技術被廣泛而熟練的應用到工程機械的課堂教學中，仍需要學校、教師、學生的共同努力，從而來改善和推動工程機械專業教學效果的提升。

參考文獻

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課題項目：遼寧省交通高等專科學校項目“基于VR虛擬現實技術的減速器拆裝應用研究”（項目編號：lnccjyky201709）。