3D打印技術在高職教育領域中的應用分析

毛奇

近年來，3D打印技術發展迅速，廣泛應用在社會的各個領域，引領著第三次工業革命。目前我國的高校包括高職院校都應用3D打印技術，可以為社會培養高水平技術型人才。本文就針對3D打印技術在高職教育領域中的應用進行分析，并結合當前高職院校的發展現狀，總結3D技術應用中遇到的問題，并提出相應的解決辦法，探索3D打印技術在高職教育領域中的應用途徑，促進高職院校教學課程體系的改革。

3D打印技術也叫快速成行技術，誕生于20世紀80年代，是CAD數字模型文件，運用可粘合原材料逐層打印，無需模具加工，節約了大量的原材料。尤其是在近30年的發展中，3D打印技術已經快速滲透到行業的多個領域，比如工業制造、數碼娛樂、生物醫療等，因此被稱為第三次工業革命的高新技術之一。目前我國高校及高職院校都開始引用3D打印技術，可以豐富教學手段，提高教學效果，但是目前還沒有完整的產業鏈結構，尤其是在高職教育中應用匱乏。

1 3D打印技術概述

3D打印技術是一種逐層疊加的增材制造技術，直接影響著中國制造的現代化、信息化。它的工作原理也比較簡單，用計算機軟件設計出三維模型切片分層，將數據傳輸給3D打印機，打印機對其進行打印、疊加，從而形成完整的物體的復合型技術。這種復合型技術包括計算機控制、材料科學、三維掃描等技術，從創意到產品直接完成，有效節約時間和人工成本，降低創造設計的門檻;客戶可以根據自己需求，進行個性化定制，然后利用3D打印技術進行打印，節約材料，使得制造業更加的綠色環保。因此被廣泛應用在金屬加工，大到飛機，小到金屬首飾等，都可以采用3D打印技術，甚至可以回收利用金屬粉末，減少材料的浪費;3D打印技術還應用在服裝定制領域，由品牌設計師完成設計，縮減服裝生產環節，優化設計過程，增大材料設計空間，使其更加的個性化;除此之外，3D打印技術還被廣泛應用在建筑行業、生物醫療領域，食品加工等領域。

2 3D打印技術在高職教育領域中的應用現狀

3D打印技術在美國教育領域中應用廣泛，不單單是高等院校，甚至中小學的教學體系都有所應用，但是在我國處于起步階段，甚至是機械、材料等工程學科都匱乏，也沒有相應的研究工作者與行業專家。在高職教育教學過程中，學生在教師的指導下，利用3D打印機將自己的創意打印成三維實體模型，把抽象的機器零件，建筑架構等轉換成可以看到的模型，在實踐中學習理論知識，深刻全面的理解所學的知識，使得課堂更加的生動形象，還可以培養學生的綜合能力與動手能力。但是在高職院校中，缺乏相應的3D打印設備，也沒有專業的教師，因此很難開展3D打印教育工作。

3 高職教育領域教育整合3D打印技術的相關建議

3.1復雜的教學模具實物化

在高職教育教學過程中，尤其是工科教學，都會遇到教學模型匱乏的現象，尤其是近年來，各種技術在不斷的更新，而高職院校使用的教學模型比較陳舊，導致教學模型與教材圖解不一致，給課堂講述帶來很困擾。3D打印技術就可以彌補之前的不足，將所用到的設備進行打印，給學生直觀研究。比如《工程制圖》、《熱力設備檢修工藝》等這些課程的學習中，就有大量的熱能動力裝置設備，就可以對其進行建模并打印，提高學生的學習興趣，有效提升學生的空間想象力與理解能力，具備良好的靈活性與可操作性。

3.2加強3D打印產業聯盟、推動產業協同發展

3D打印技術想要快速發展，就要社會各方面進行配合。教育部門制定3D打印產業計劃，將其定位為服務行業、工業設計等關鍵技術與共性技術，并提高其優先級。除此之外，還要加強校企合作，積極引導企業進行智能化、數字化創新，校方要與3D打印提供商共同組建產業聯盟，共同制定3D打印標準。企業提供圖紙技術要求，高職院校提供3D打印設備與技術支持，在教師的指導下，由學生進行建模打印。讓學生直接接觸產品，深入了解產品的設計與生產，提高其自主學習與創新能力;企業也降低了用人成本與材料成本。

3.3加強教育培訓，推進“產學研用”結合

加強3D打印技術在學科建設中的應用，推廣3D打印技術，將該技術作為工科學科的必修課，并在科技館、圖書館等公共機構中，成立3D打印社團、行業協會等來進行技術介紹，拓展應用領域，簡歷3D打印產業基金，成立3D打印實驗室，促進3D打印技術的推廣與研發。

4 3D打印技術的發展趨勢

3D打印技術涉及到多個學科，而且隨著技術的發展而不斷的變化。首先，3D打印技術會向著零件精密化發展，比如航空航天、汽車制造等行業，都需要高精尖技術，目前工業使用的3D打印技術已經可以將合金等材料粉末化，打印出符合航天標準的特殊構建;其次，還會向智能化方向發展，目前3D打印技術還不夠成熟，需要人工進行后期處理，比如材料的更換與工藝參數的設置都會影響生產效率，因此未來的3D打印技術會更加的智能化，提高生產效率。最后，3D打印技術的材料更加的多元化，目前打印材料應用廣泛的是塑性材料及金屬材料，品種單一，因此未來會開發新的材料。

5 總結

3D打印技術在我國高職教育領域的應用不是很廣泛，需要進一步的加強推廣，與企業合作，建立3D打印實驗室，借鑒國外3D打印人才的培養經驗，提高學生的動手能力與創新能力，推進中國制造行業的創新發展。

（作者單位：南京機電職業技術學院）