张华

摘要：3D打印技术是一种快速成型技术，在创新产品的设计与制造中应用越来越广泛.本文提出了3D打印技术在高校大学生创新设计中的应用改变了传统设计方法，对转变工业设计理念，提高工业设计质量，推动工业设计发展具有重要的促进和影响。在教育领域发挥着重要作用，尤其是在大学生创新能力培养中的应用。

关键词：3D打印；创新设计；能力培养

中图分类号：G434 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）031-000-02

3D打印技术，又称快速制造技术、增材制造技术等等，是一种新型的快速成型技术。它是将构建的三维数模通过分层软件进行分层，利用液态树脂或者粉末状的塑料、金属等材料逐层叠加粘结或烧结等方式构造成模型。这种新兴技术在机械、工业、生物、航空、建筑等领域都已得到一定的关注与应用。与传统制造方式相比，这种技术的独到优势就在于将CAD设计的三维模型通过3D打印成型机直接快速形成可展示的具体的实物，将人们构想的虚拟物体转化为可穿、可用的实体。3D打印技术可以拓展人们的思维和想象空间。因此，我们将3D打印技术与高校教育教学充分融合，将会对大学生的创新能力培养起到不可忽视的重要作用。

一、设计与创新

什么是创新？就是人们利用已知的知识及技法突破常规的思维方式去发现问题，解决问题，产生出新地成果。而什么是创新能力呢？就是在已有的发明创造上，运用自己的新发明、新发现进行改革、创新的一种能力。这种能力就是人们普遍具有的，而且是可以激发的。因而，在教育教学中，在重视学生们理论知识和实践能力的基本素质学习的同时，必须强调创新精神和创造性思维，必须注重独立自主发现问题、解决问题、创新观点的能力等。所以我们要加强大学生的创新能力的培养，致力更好的进行创造。

什么是设计？设计在创新创意、促发商业成功及提升生活质量是不可或缺的，是一种跨学科的专业。它将创新——技术——商业——研究——消费者紧密联系在一起进行构造解决提出的问题和发现的问题，确定方案，建立更好的产品——系统——服务——体验提升新的价值和竞争优势，催生出更为价值多样化、审美丰富化、需求的多元化的产品。

二、3D打印在创新设计中的应用

在设计领域中，创新技术的关键在于运用设计获得积极效果。从3D打印技术在现实生活中的应用来说，其对工业设计的意义不同凡响，起到了一定的促进作用。其不仅缩短了设计与样品的制作时间，还提高了样品制作的精准度。确保了工业设计产品模型的整体质量，具体表现在：（1）提高了工业设计的整体水平。从工业设计的实际进程来看，3D打印技术的运用是保障工业设计有效进行的重要手段，是工业设计发展到一定阶段的必然需要，对工业设计的促进作用非常明显。（2）推动了工业设计的全方位发展。3D打印技术积极有效地推进了工业产品设计地研发过程，而工业产品设计正是研发显著效果的重推因素。（3）进化了设计。从产品的成型方式来说，3D打印的产品不存在模具、夹具等一系列辅助成型方式的要求，这就导致结构设计师的相当一部分设计工作由3D打印机直接来完成了。3D打印技术将高风险成本得到控制。产品的设计周期将会大幅度的缩短，研发费用也会降低。这种自由的制造方式解放了产品外观的设计，设计师可以运用更多样的设计而不再受生产工艺限制。

针对生成式设计的产品，不仅要求在设计的方法上要兼顾产品的外部形态、部件层面的结构、部件的内部细节，同时还需要能够处理大量细节的设计辅助工具的支持。而现有的，无论是基于曲面内核还是实体内核的设计辅助软件均没有涉及到产品组件内部的构造，也难以处理生成式设计的海量数据，所以基于3D打印技术的设计辅助软件亟待开发。未来的设计辅助工具将更加智能，可以处理复杂的产品内部细节，区分不同的材料，甚至可以编写由数字化单元组成的产品的程序。只有契合新的制造方式的设计软件才能發挥3D打印技术在复杂形态、混合材质甚至于体素化产品等方面的优势，从而扩展设计的空间，产生更加优良的产品。

在3D打印制造模式下，使从事产品的设计工作所需要具备的职业素质要求更高，需要丰富的知识储备和应用能力来保证产品的研发朝着正确的方向推进。具体如下：（1）知识多元化。其不仅要承担设计师的工作，同时还要涉及工程、制造以及商业等以往由其他职业人员所从事的工作。（2）创意多元化。产品造型设计在其技术、经济、美学、环境、人机工程等要素中需呈现多元化趋势。（3）美学素养提升。3D打印技术打破了制造工艺对于产品形态结构的限制，设计结构性能更加优良，同时也解放了产品在美学层面的限制，所以产品的形式将更加的艺术化、意义化，这就要求设计师对于美学的认知更加深刻。

三、3D打印技术在大学生创新实践中的应用

在信息技术飞快速发展的今天，在高等教育教学紧迫要求适时适用现代教育教学方法和技术。而3D打印这门新技术恰好被认为是第三次工业革命的重要标志，这种技术的应用改变了传统的工业设计模式，积极地促进并影响传统工业设计理念的转变，对提高工业设计质量、推动工业设计发展具有重要的意义。在教育领域发挥着重要作用，尤其是在大学生创新能力培养中的应用。

以我院学生创新设计项目“多功能音箱播放器”为例，学生在经过相关课程的理论学习和实验设备的培训后，以创新团队为小组的模式进行任务设计、分工、保证项目的实施，具体的工艺流程如下：明确设计内容—市场调研—构思产品草图（如图1）—运用三维建模软件UG构建数模（如图2）—运用图像处理软件PS绘制产品效果图（如图3）—运用FDM快速成型机快速制作样件（如图4）。

学生利用3D打印机直接打印出设计的实物，在根据实际情况不断的调整设计图纸、结构图纸、以及后来的制造原型。在调整的过程中确定方案、完善设计、详细结构、外观特征尺度等等。极大缩短实物制造时间，提高工业设计质量。学生在学过程中参与完成了产品的制造的整个流程：设计——打印——装配——调试等，不仅在操作能力、制作能力和团队协作创新能力的得到发展，而且学生可以从设计——制作——展示——参与等多维角度融进学习过程，有效地激发学生实践的积极性及学习的热情，创新性和创造力也得到了更加充分的锻炼。

3D打印技术融入到教育教学中，可将抽象概念及设计引入现实世界变成可视化、可触摸实体，便于学生们获得更多地认知体验，提高了理解能力、拓展了创造性思维能力，从而有效地提高了学习效果。3D打印这项技术在知识和技能、理论和现实之间架起了不可忽略的桥梁，在丰富学生们的学习体验，及为在教师在该内容的讲解提供了一种更直接、更有效的教学方式。

四、结束语

3D打印技术的运用，可以快速制造出学生们设计的三维数模，不仅有助于学生们改良自己设计的作品，并且能更加准确地理解他们的创作过程。所以将3D打印技术运用到教育教学中是将思想、智慧、科技与教学有机融合的最佳手段，提高学生们的创新能力，拓展学生的感知及思维能力。

参考文献：

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