3D打印在產品設計教學中的應用研究

謝煒龍

[摘 要]隨著現代社會的不斷發展，科學技術也在不斷進步，作為數字化時代的重要產物——3D打印技術已經逐漸被教育工作者所重視。從3D打印技術的概念和特點的角度出發，結合教學實踐，對3D打印在產品設計教學中的應用做了一些研究。

[關鍵詞]3D打印;產品設計;教學應用

社會經濟的蓬勃發展讓人們的生活水平不斷提升，人們從傳統的物質需求已經逐漸擴展到精神上的需求，而產品設計行業既能滿足人們自身對產品功能性的追求，又能滿足人們對產品造型的情感、個性、時尚等多方面的需求。由此可見3D打印技術在產品設計行業中的地位。在教學中，教師應積極運用3D打印技術讓學生在了解行業發展前沿的同時通過這項技術為學生營造出良好的學習氛圍，讓學生能真正地理解新興技術為本行業帶來的轉變。

一、3D打印技術的概念和特點

（一）3D打印的概念

3D打印技術在2013年就已經在美國新媒體聯盟和美國高等教育信息化協會聯合發布的《地平線》中被提及，報告中明確指出了一些教育行業可以應用的前沿技術，其中就包括3D打印技術。由此可見，3D打印技術已經在工業制造、產品設計、建筑設計、生物醫療等各個行業中有了廣泛的應用，教師在教學中應積極地轉變傳統的教學視角，讓學生能真正地接觸到行業的前沿技術，從而啟發學生的創新思維，讓學生能不斷地在應用的過程中發展自身。

（二）3D打印的主要特點

產品設計中，3D打印技術的主要特點體現在以下兩個方面：第一，自主性。社會的不斷發展帶來的是人們生活水平的提升，生活水平的提升讓人們更加向往精神上的享受，人們的個性得到了解放。3D打印技術正是在這一背景下誕生的，其原理是以模型文件為基礎，將粉末狀的金屬或者塑料進行黏合，通過逐層打印的形式來構造物體。這種新型的打印技術讓產品設計的個性化變為可能，讓產品更能滿足消費者的需求。第二，節約成本。由于在3D打印技術中，將復雜的三維制造過程轉變為二維制造，極大地減少了制造中模具、工具的磨損，這不僅提升了生產效率和制造的柔性，更節省了大量的人力物力。

二、3D打印在產品設計教學中應用研究

（一）自主設計，軟件建模

產品設計主要是體現在“設計”上，其對學生的創新和創造能力具有很強的要求，傳統課堂由于受到教學條件的限制，一些學生的設計難以變成實物，而現在教師可以借助3D打印技術來實現從想法到實物的轉變，這樣不僅能提升學生的專業知識，更能進一步激發學生的學習興趣。例如，筆者在教學中，會重點對3D打印技術的原理進行全面介紹。由于3D打印技術是以數字文件為基礎的前沿技術，因此筆者首先注重的是學生的數字建模能力，因此課程中會選用造型功能強大、體積小巧的曲面建模軟件Rhino（簡稱：犀牛）進行指導教學。在這一過程中，筆者會對學生分組，使學生互相學習、互相促進，通過對產品設計的相關理論知識進行討論，讓學生依據自己的想法進行數字建模，并根據不同的產品特點，鼓勵學生進行不同的造型設計，激發學生創新能力的同時也讓學生的動手實踐能力得到提升。

（二）打印模型，逐步調整

建模完成之后下一步就是將模型進行打印，在這一過程中，筆者會對學生設計的作品進行篩選，然后讓每個小組介紹自己的作品，使學生能在講解的過程中真正地將自身的設計理念融會貫通，從而促進學生專業知識提升。在進行建模時，筆者會引導學生進行3D打印并自主完成，最后讓學生進行自我檢查，比如模型是否符合當下流行的產品設計時尚，產品設計是否和產品功能相契合等，通過這樣不斷地檢查讓學生發現自身不足的同時也能提升學生的專業能力。讓學生在打印過程中發現問題，逐步調整，真正地促進學生對知識的理解。

（三）模型修正，完成設計

學生打印出來的作品還是比較粗糙的，而且由于材料的限制打印出來的作品是顏色單一的，因此筆者在每組學生打印完成之后，會讓學生進行模型的修正，如拆除支撐、剖光、去毛刺等，然后學生根據自身的設計理念對模型進行配色，比如一些復雜的零件之間的裝配，讓學生能真正地了解產品設計的真正用途，逐步加深學生對產品設計相關理論知識的掌握和應用。在這一過程中，學生的積極性得到了調動，學生的專業技能和專業能力得到了提升。

3D打印技術很大程度上體現了現代社會對信息以及產品的新理解，并且這種技術在產品設計行業中也得到了極為廣泛的應用。

參考文獻：

[1]王輝攝.淺談3D打印技術在產品設計課程教學中的應用[J].職業教育，2016.

[2].陳曉航.探討3D打印在中職產品設計教學中的應用[J].新課程，2017.

[作者單位]

廣州市輕工職業學校

（編輯：溫子超）