王崇娟

摘 要：数字化3D打印技术的诞生使得艺术设计有了更为广阔的空间，同时也为艺术设计者提供了无限的可能性，数字3d打印艺术教育也成为了艺术教育类的主要课程。产学研是将政府、企业和高校以及科研院校紧密联系的统称，是推进高校、科研院所以及企业创新科研成果的有效途径，为多方提供了良好的平台。文章主要阐述数字3d打印艺术教育在产学研方式下如何有效开展。

关键词：数字3d打印艺术;教育;产学研;实践与研究

1.3D打印技术原理与特点

1.1 3D打印技术原理

数字3D打印技术也被称为增材制造技术，其主要原理是原料喷射后快速成型技术。首先，其会利用建模技术构建相关的三维数字模型，这也是3D打印技术的基础造型，进而借助于计算机相关技术按照一定的原则切割三维数字模型，类似于将每每帧画面分割为多个像素点，3D打印技术也将三维模型切割为多个微小单元，再利用3D打印机把材料按指定路径添加到未完成的制件上，至此数字化技术完成，最后通过物理化手段实现其实体模型。因此，数字3D打印技术一般分为数字化设计阶段、物理化阶段以及后期处理阶段。

相比于传统的加工工艺，3D打印技术更具智能化、数字化、形象化，在各方面都远超于传统工艺，也因此3D打印技术的诞生为各行业领域提供了全新的发展方向，英国有学者将其称为“第二次产业革命”。根据具体成型工艺的不同，物理化阶段所使用的加工材料和加工方式也千差万别。无疑3D打印技术为各行业提供了无限可能，极大的提高了各行业的生产效率和创造力。

1.2 3D打印技术的应用特点

实际生产应用中，3D打印技术有自由制造、绿色环保以及高效快捷等优势。首先，3D打印技术相比于传统的工艺制造，其利用数学建模技术建立复杂且繁琐的三维模型，在模型设计中没有过多的限制，有极大的设计自由度，不需消耗过多的人力物力即可不断的建模、验证、推翻再验证，艺如特殊曲面、异性深孔等复杂的零部件，而传统工艺则有极大的局限性，制造、验证并调整需要耗费大量的人力物力，因此其在工艺设计阶段缺乏灵活性。其次，数字3D打印技术在加工前期首先通過计算机技术和数学建模方式初步建立了复杂的三维模型，在物理化制造阶段只需要按照预定模型进行材料补充即可，从而省去了对材料进行加工切割的过程，极大的减少了工艺废料的产生和浪费。最后，传统的成型技术需要大量的磨具制造和修正过程，需要耗费大量的人力物力进行反复性操作，才能设计出合理的作品，而数字化3D打印技术省去了繁琐的修复、调整过程，其利用计算机技术更加智能化的设计出模型，加大的缩短了加工工序和制作周期，同时也极大的提升了材料的使用率。

2.产学研联合背景下数字3d打印艺术教育的实践与研究

数字3D打印技术以其高精度、数字化、自由度高等优势已经进入高校及科研机构，成为设计教育创新发展路径探索的重要实现手段之一，以产学研联合的方式提升数字3D打印艺术的教育质量已经成为时代发展的必然趋势。产学研联合不仅体现了数字3D打印艺术教育的培养方式和研究的创新，并将生产和工艺品应用于企业中，以此提升地方经济的发展。产学研中，企业承担了需求定制的角色，将企业需求与数字3D打印艺术教育目标有效结合来进行新产品的研发，从而节约了研发的时间，不仅提高了数字3D打印艺术教育的质量也提升了企业的经济收益，进而真正实现了产学研的创设目标。产学研联合下，数字3D打印艺术教育以培养学生的综合素养和创新精神为目标，企业以此作为人才招聘要求，两者相辅相成相互合作，共同实现学校教育与实践教育紧密结合，知识获取和能力培养有机融合的目标。

2.1建立总体的产学研协同合作关系

产学研培养创新型和综合型人才的首要条件是建立良好的协同合作关系，校方结合企业需求制定人才培养计划并实现人才培养目标，企业根据社会需求和发展设定用人需求，以此规范校方的培养计划，并提供相应的技术手段和实验条件，政府出台制定相关科研部门，以向企业输出科研结果，多方共同协作形成统一和谐的合作模式。

例如，美国麻省理工的实验课题创客，就充分体现了产学研联合下数字3D艺术教育的实践。创客是指参与项目的学生，学生以个人创新设计和制造为参赛项目，学生的个人作品会存放在创客空间，在创客空间内，互联网为协同创新提供支持和资源。其实，这就是产学研联合下数字3D打印艺术教育的新形势，以创客空间为平台，创客不断创新研发，制造出新型并符合企业需求的工艺品，创客空间内部互联网设备和资源由政府提供。学校、企业、政府在创客空间中共同协作，相辅相成。

2.2探索产学研合作的协同育人机制

对于数字3D打印艺术教育，产学研共同协作的主要目标是为社会培养创新型人才，产学研共同合作，可以有效的将课堂理论知识与社会实践相结合，且政府机构的科研部门可以为学生科研创新提供良好的平台。开展科研项目的同时，不仅可以有效提高学生的科研和创新能力，同时也能制造出满足企业需求的先进产品。

例如，发源于美国的STEAM教育，其其意味着融合多种学科和技术以培养学生的创新意识和解决实际问题的能力。其主要强调学生的创新型设计和创新能力，最终以数字3d打印艺术为输出技术。如国外和高校举报的STEAMI作坊，学生相互合作、共同学习并设计研发相关主题，如学生在教室带领下观察飞机飞行模型和影响飞机飞行速度、动力、阻力等因素，最终确定设计方案，并使用数学3d打印系数和激光切割机等设备将设计模型转化为实物模型。

2.3加强高校学科专业建设，提高人才培养能力

产学研不仅可以增强企业的产品研发，发展国家经济，同时也对培养高校学科建设起到了积极的促进作用。产学研联合下背景下良好的学习环境和丰富的学习资源应运而生，各高校也开展各类科研实验室并为学生提供了丰富的学习资源，以实现培养学生的创新创意能力。如美国家科学基金会和麦克阿瑟金基金会资助的项目“FabSchool”，该课程充分结合实际生活培养学生对实际问题的解决能力，课程设定实际的应用场景，以供学生根据实际需求设计模型，学生在应用数字3d打印技术解决实际问题的过程中，潜移默化中会将理论知识应用于实际生活，并理解抽象的理论知识。 不同于传统实验室，创新实验室更加注重通过抽象概念解决开放性问题，并强调设计效果的验证。学生通过创新设计、数字建模和3D打印验证，使理论与实践相结合，为以往抽象的概念学习引入了新的知识学习维

3.结束语

随着信息技术、控制技术、材料技术的不断发展突破，3D打印技术也取得了突破性的进步，能制造出材料更多样、结构更复杂、型面精度更高的产品。该技术的不断升级将成为传统设计教育创新变革的主要推动力，为设计创新教育的发展开拓新路径。

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