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浅析3D打印设备在教学中应用
http://www.mxd33.com 2019年08月29日 09:01 中国教育装备网
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  近年来,很多的高教专业在摸索着创新教学模式,把3D打印系统与教学体系相整合。一方面3D打印机可以提高学生在掌握技术方面的优势,提高学生的科技素养。另一方面利用3D打印设备打印出来的立体模型,显著提高学生的设计创造能力。目前在教学中应用最普遍的是SLA和FDM两种3D打印技术。

  SLA主要用于制作模型,在国外大学教学领域上用的比较广泛。它的优势有:光固化成型法成熟度高,由CAD数字模型直接制成原型,加工速度快,产品生产周期短,无需切削工具与模具,降低错误修复的成本。可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具,可联机操作和远程控制。存在的缺陷有:系统造价高昂,使用和维护成本过高,对工作环境要求苛刻。成型件多为树脂类,强度,刚度,耐热性有限,不利于长时间保存。预处理软件与驱动软件运算量大,软件系统操作复杂,入门困难;立体光固化成型技术被单一公司所垄断。

  FDM主要采用丝状材料(石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝)作为原材料,目前市场上采用FDM技术较为普遍,有美国MakerBot的Replicator2,金华万豪的Duplicator 3,这款相对比较便宜,一般在4000元到6000元之间。FDM的优势有:操作环境干净、安全可以办公室环境下进行。表面质量较好,易于装配,可以快递构建瓶状或中控零件。原材料以卷轴丝的形式提供,易于搬运和快速更换,材料费用低。可选用多种材料,如可染色的ABS和医用的ABS、PC、PPSE等,材料利用率高。存在的技术缺陷有:精度较低,难以构建结构复杂的零件。做小件或者精细件时不如SLA技术,最高精度0。127mm。与截面垂直的方向强度小。成形速度相对较慢,不适合构建大型零件。

  3D打印设备

  随着3D打印机逐步降低门槛及应用领域扩大,3D打印机已经进入国内基础教育领域,以下就是3D打印机在国内教学上应用的方式:

  (1)数学系的学生可以将他们的“问题”打印出来,并在他们自己的学习空间中寻找答案,比如打印一个几何体,让他们更直观的去了解几何内部各元素之间的联系。

  (2)工程设计系的学生可以用它打印出自己设计的原型产品进行测试,研究与探索。

  (3)建筑系的学生可以用它简便快速的打印出自己设计的建筑实体模型。

  (4)历史系的学生可以用它来复制有考古意义的物品,方便进一步的观察。

  (5)平面设计系的学生可以用它来制作3D版本的艺术品以及一些基本的模型。

  (6)地理系的学生可以用它来绘制真实的地势图,人口分布图。

  (7)食品系的学生可以用它设计食物的产品造型。

  (8)车辆工程的学生可以打印各种各样的实体汽车部件,便于测试。

  (9)化学系的学生可以把分子模型打印出来观察。

  (10)生物系的学生可以打印出细胞、病毒、器官,和其他重要的生物样本。

  在国外,3D打印机在欧美大学里几乎就是设计物理模型必不可少的工具,主要的应用有:

  (1)机械工程学院:3DSystems的3D打印机可以完整地将电脑中的数字影像转换为实物模型,这样学生可以很好地评估自己的设计成果。

  (2)建筑工程学院:快速、经济的模型建设使打印一栋建筑物模型成为可能。3DSystems的3D打印机可以将一栋建筑物模型分批打印,最后组装成型。这样就可以不单单将学生的设计模型平面展示,而是可以以三维的方式呈现出来。

  (3)工业设计学院:3DSystems的3D打印机可以制造出任何复杂的模型,这些模型可以沙磨和喷涂处理做为工业模型使用。

  (4)美术专业学院:美术专业的学生可以用3DSystems的3D打印机将设计的美术模型打印出来并从人们的评论反馈中继续提高自己的设计水平。

  (5)生物医药学院:3DSystems的3D打印机具有独一无二的彩色打印功能!他可以打印出全色彩的三维模型,这样研究者就可以根据彩色三维模型准确地判断研究课题的方向。

  更多扩展阅读:极光尔沃3D打印

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责任编辑:董晓娟
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