摘要：教育需要与时俱进，尽可能让学生接触、体验、掌握3D打印这一门新兴技术，从而发展学生的空间思维能力和创新思维能力，将会对学生的未来产生重要影响。实践证明，在模具设计和制造课程中使用3D打印技术是可行的，在教学的过程中也获得了一些效果。
关键词：3D打印技术；模具设计；教学；应用
引言
在社会经济快速发展的过程中，制造行业也获得了较为快速的发展，在此过程中，3D打印技术应运而生，此技术属于增材制造的一种，无需应用模具与原坯，直接通过计算机图形即可得到产品模型，在生物医学、工业制造、建筑工程等行业中已经得到了广泛应用。近年来，3D打印技术逐渐被应用在教育领域，我校对模具设计教学活动进行开展时，对3D打印技术进行了应用，不但使学生对知识有更为直观的感受，可使学生知识理解深化，而且可使学生学习兴趣提升，进而促进教学效率的提升。
1模具设计教学中3D打印技术的具体应用
1.1模具设计中3D打印技术的应用
模具设计教学涉及到高分子材料的性能、塑料成型工艺学等多个方面的知识，教学内容有极强理论性与实践性。另外，模具设计会涉及到产品三维结构的问题，产品内部往往有较为复杂的结构，对学生空间想象能力、抽象思维有较高要求，要求学生对模具结构特点、设计的方法等进行掌握，能够自主完成模具的设计。对此，教师可积极将3D打印技术引入，充分对此技术快速成型的优势进行应用，使教学内容更为生动。一般而言，对模具设计实施教学时，需对设计课程进行设置，学生在教师引导下应用UG、Pro/E等软件对模具进行设计。同时，对自己所设计的模型进行3D打印时，学生可全程参与到打印的过程中，使学生对相关产品的成型过程有直观而深入的了解，让学生可以及时发现产品设计存在的不足，并及时改进，进而使学生设计实践能力得到有效提升。
1.2课程设计中的应用
模具设计课程通常要进行为期1～2周的课程设计，教师辅导学生使用合适的设计软件，如Pro/E、UG，使用计算机进行模具设计，充分发挥学生的主体作用，教师负责答疑，通过一两周的课程设计使学生加深对课堂上教学内容的认识，达到融会贯通的目的。应用3D打印机后，可以安排学生分组设计、分组打印，使学生能够真正见识到自己设计的模具零件打印成型的过程，更加提高了学生的学习兴趣，并能提高设计水平。
2 3D打印技术在高校模具设计教学的应用方法
2.1采用具体式项目教学方式，合理设置细化实践项目
采用具体式项目教学方式，合理设置细化实践项目,项目教学方式属于“行为导向”教学法，是指通过师生合作，围绕项目组织共同实施完成一个完整项目的教学方法。项目教学方式需要学生直接参与项目，这种教学法将模具课程按照技能或板块的不同，分成了若干单元，而每一单元都独立形成新的教学项目。在基于3D打印技术方向的模具课程教学中，采用项目式教学方法，能帮助学生更好地将理论知识与实践相融合，更明确3D打印技术在模具制造过程中的运用方法。在此项目教学法中，每一个完整的单元教学项目，都需要以该单元项技术来完成，完成后再进入下一单元项目的环节。这种项目式教学法，更重视的是培养学生应用3D打印技术的知识原理，以及完成设置好的模具项目的实践操作技能，不局限于传统、系统化的学科体系教学知识，项目式教学法在模具课程教学过程中，具备了创新性的指导思想[6]。
2.2开展3D打印应用核心示范课程
高校模具课程教学过程中，应开设更多3D打印应用核心示范课程，通过高质量的示范性课程，让学生深刻学习到如何更好地将3D打印技术应用于模具课程。课程开发是高校模具课程教学中的重要环节，学校可以根据3D打印专业与模具课程教学的内容安排，开设专业核心示范课程，以及专业实践示范课程，分为两大类课程进行示范性教学指导。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆专业核心示范课程的开设，需要以培养学生对于3D打印技术的应用能力，以及将其应用于模具专业时的操作技能，进而衍生学生的综合理论知识能力。例如机械制造工艺学、机械CAD/CAM技术、3D打印技术导论等等。而专业实践性示范课程，则以培养学生的综合实践技能为主，具体包括UG、3D扫描技术及应用、3D打印设备的维护与修理、模具设计综合实训等实践课程。
2.3成立兴趣项目小组，促进学生对模具课程的认识
围绕3D打印技术以及模具课程活动的主题，成立兴趣小组或项目小组，通过小组团队合作的形式，促进学生对3D打印技术及模具课程知识内容的认识。在兴趣项目小组内，学生可以互相协作，共同设计制作有趣的模具模型。具体而言，兴趣小组需要以教学内容为根据，设计开发个性化的3D打印作品，再结合模具制造设计要求，设计、绘制、打印并装配一些新的教学模具。在小组合作设计制作过程中，学生能从中不断加深对3D打印技术的应用认识，以及对模具结构和功能的了解。此外，通过组合兴趣小组的形式，由学生自行组织设计创新作品，能更激发学生对模具课程的操作兴趣，进一步促进高校模具教学的发展，有利于提高模具课堂的教学效率。
2.4借助实体模型进行针对性的点评，帮助学生不断改进设计
借助实体模型进行针对性的点评，帮助学生不断改进设计3D打印技术在模具教学中的应用，能让学生更直观地观察模具的细节问题，借助实体模型能视觉效果更加强烈，引导学生制作出更精细的作品。在高校模具课程教学过程中，教师对于学生应用3D打印技术的应用，需要进一步指导。对于学生完成的模具作品，教师可借助实体模型进行比较，对学生进行针对性的评价与指点，帮助学生进一步改进作品设计。而学生也可以通过实体模型进行比较，进行学生与学生之间的相互评价，再以他人的评价作为参考建议，结合自身作品进行进一步的改进设计。最后基于新的作品设计思路，以实体模型为基准，重新二次打印，直到将作品做成符合设计标准与要求的程度。
3 3D打印技术在模具设计教学中的应用效果
3D打印应用于教学，主要分为3D造型设计、3D打印、3D打印后处理、性能试验及评估等环节。通过一系列环节的锻炼，提高学生的创意能力、规划能力、动手能力、实践能力和团队合作能力，深化实验教学的改革，为培养更多的复合型技术人才打好基础。从教学实践的过程来看，取得了如下效果。
3.1采用3D打印技术辅助教学后，学生对于模具的基本组成结构能够进行更直观的观察，对于模具的结构有了更深的认识。
3.2采用3D打印技术辅助教学后，学生分组讨论问题更加热烈，对于模具的学习兴趣有了进一步的提高。
3.3采用3D打印技术辅助教学后，学生不仅熟悉3D打印机的操作方法，而且对于先进制造技术有了更多的了解，并产生了浓厚的兴趣。
3.43D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。
结束语
教育需要与时俱进，尽可能让学生接触、体验、掌握3D打印这一门新兴技术，从而发展学生的空间思维能力和创新思维能力，将会对学生的未来产生重要影响。实践证明，在模具设计和制造课程中使用3D打印技术是可行的，在教学的过程中也获得了一些效果。但是不要过多依赖3D打印机，其只是一种辅助教学手段，教学过程中最重要的仍是正确处理多媒体和粉笔、黑板、普通教具、语言表达之间的关系，将模具设计方法进行很好的传达。
参考文献
[1]杨南粤,周敏,李争名.基于3D打印技术的产品开发与模具设计实训教学[J].实验室研究与探索.2017(08)
[2]王小新.3D打印在塑料制品及模具设计课程教学中的应用探索[J].模具工业.2016(11)
[3]束奇,刘敬,崔运静.3D打印技术在模型教学中的实践初探[J].高教学刊.2016(19)
论文作者:刘芸
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/27
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