3d打印在教学中的应用设计研究

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1、3D打印在教学中的应用研究牛一帆（山东省济宁市技师学院，济宁272000）【摘要】3D打印是一种新型的快速成型技术，它以计算机三维设计模型为蓝本，用软件将其离散分解成若干层平面切片，然后由3D打印机将粉末状、液状或丝状金属、陶瓷、塑料、细胞组织等材料逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。目前，该技术已在各个领域都得到了广泛的应用。对3D打印的技术原理、特点、发展，3D打印在教学中的应用及作用做了深层次的探讨。最后，针对3D打印在教学中的应用，提出了需进一步思考和解决的相关问题。【关键词】3D打印；三维模型；逐层叠加；教学创新；创造力；个性化【中图

2、分类号】G42【文献标识码】AResearchonTeachingApplicationof3D PrintingNIUYifan(JiningCollegeofTechnician,Jining272000,China)Abstract:3Dprintingtechnologyisanewrapidprototypingtechnologythat3D modeldesignedbycomputerisblueprint.3D modelisdecomposedintoseveralplanelayersbysoftware,thenpulverou

3、s,liquidorfilamentousmetal, ceramic,plastic, celltissue andothermaterials areoverlainlayerbylayerby3Dprinter,andeventuallyphysical productismolded.Atpresent, thistechnology hasbeenwidelyappliedinvariousfields. Technologyprinciple,characteristics,developmentandapplication inteach

4、ingof3Dprintingaredeeplyexplored.Finally, relatedproblemsneedtobefurtherthoughtandsolvedto applicationof3D printing inteachingareputforward.Keywords:3Dprinting；3Dmodel；overlyinglayerbylayer；teachinginnovation；creativity；personality3D打印（ThreeDimensionsPrinting）是一种新型的快速成型技术，它是以计算机

5、三维设计模型为蓝本，用软件将其离散分解成若干层平面切片，然后由数控成型系统利用激光束、热熔喷嘴等方式将粉末状、液状或丝状金属、陶瓷、塑料、细胞组织等材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品的技术[1]。该技术综合了数字建模技术、信息技术、机电控制技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，是一种具有高科技含量的综合性应用技术。目前，该技术已广泛地应用于工业产品制造、医疗行业、建筑业、汽车制造业、航空航天、食品、军事等行业[2]。随着3D打印技术的发展，3D打印在教育领域中的应用也受到了研究者的普遍关注，一些国家和组织也开始对3D打印的教育应

6、用进行探索。《地平线报告》是美国新媒体联盟与美国高校教育信息化协会合作发布的教育领域最有普及潜力的新技术报告。2013年版的《地平线报告》首次将3D打印的教育应用列入了“待普及”的新技术清单，并对3D打印作了较为详细的介绍，报告的编纂者认为，该技术将会在四到五年内普及[3]。一、3D打印的技术原理和发展现状（一）3D打印的原理与特点1.3D打印技术原理3D打印，又称三维打印，是一种快速成型技术。从3D打印的制作过程出发，可将其分为设计与打印两个阶段。（1）设计阶段：3D建模通过goSCAN之类的专业3D扫描仪或是Kinect之类的DIY扫描设备获取对象

7、的三维数据，并且以数字化方式生成三维模型[4]。也可以使用Blender、SketchUp、AutoCAD等三维建模软件从零开始建立三维数字化模型，或是直接使用其他人已做好的3D模型[4]。（2）打印阶段在打印阶段，3D打印机对3D模型数据进行逐层分切，通过读取文件中的横截面信息，对分切的每一层进行构建，将这些截面逐层打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。目前，3D打印用到多种技术，最典型的有分层实体制造技术（LOM）、立体光刻技术（SL）、熔融挤出技术（FDM）和选择性激光烧结技术（SLS）四种。3D打印材料主要有尼龙材料、金属

8、材料、石蜡材料、橡胶材料、生物材料、工程塑料、光敏树脂等[4]。模型打印完成后一般都会有毛刺或