陆小青

[摘           要]  3D打印技术是一项新型快速成型的技术，是快速发展出现在大众视野的项目之一，将其应用于中职学校模具设计相关的专业教学中，可以使学生在视觉效果上获得更直观的体验。主要针对3D打印技术的原理与特点进行分析，并讨论该技术的多项应用优势、应用形式及方法，最后总结3D打印技术在中职学校模具设计教学中取得的良好成效。

[关    键   词]  3D打印技术;模具设计;教学应用

[中图分类号]  G712                    [文献标志码]  A                  [文章编号]  2096-0603（2021）44-0038-02

随着社会经济和科技的快速发展，3D打印技术在多个领域均有应用，并逐渐呈现良好的发展趋势。现在大部分的成品零件都是由模具制造的，其中90%以上的塑料制品都需要由模具制造。企业在生产中使用3D打印机，不仅可以有效提高生产效率，缩短新产品研发时间，还可以节省很多资金。但应用该技术方面的人才出现较大缺口，有利的是中职学校对这些人才的培养要求开始逐步面向社会需求，以提高学生应用3D打印技术的能力，从而提高中职学校模具课程的教学效果。

一、3D打印的原理与优势特点

（一）3D打印的原理

基于普通的二维打印，在原有二维的基础上再加一维，它是快速成型技术中重要的技术之一，利用数字技术材料打印机将常见的粉末类金属或塑料物质等黏合性强的各种材料，基于数字模型文件，通过分层加工、堆叠累积的方式来完成固定样式的三维模型。3D打印工艺流程简便：设计可以打印的零件或实物，获取3D模型资料，并用3D打印技术呈现出来。在应用3D打印技术的整个过程中，产品的设计、建模和零件成型，以更快、更准确和更稳定的方式对其成型。

（二）3D打印的优势及特点

3D打印零件比较稳定，可以大量研发生产，可以大幅度提升人员的工作效率、产品的开发数量及企业经济效益。从企业的生产成本和环保方面而言，3D打印只需要3D模型的数据资料及塑料或粉末金属等打印材料，依托3D打印机输出。因此，3D打印的应用可以节省大量的生产成本，还可以使整个制造过程变得高效明了。3D打印技术比传统的打印或加工技术具有更加明显的优势和特点。

1.可操作性强，产品制造效率高

应用传统打印或数控加工无法成型复杂的内部结构，使产品制造过程难以全部完成，而使用3D打印技术，可以高效节能地生产结构复杂的零件。

2.尽可能实现零浪费和低成本

应用3D打印时，由于是依据产品数字模型逐层堆加，所以使用打印材料是有序的，不用剔除边角料，提高了相应材料的使用效率和效果，缩短生产周期。

3.产品的精度和稳定性持续提高

3D打印技术可以超越一些局限，让设计空间更加广阔和深入，打印形状复杂的零件比简单形状零件成本不会增加多少，应用该技术可提高产品竞争力。另外，3D打印生产工艺很简单，不需要加工装夹设备和加工刀具，只需要产品的模型数据、打印原材料和3D打印机就可实现生产，因而生产精度和稳定性较好。

4.可实现自动化和提高生产效率

在3D打印技术开始应用于市场之后，企业研究和开发产品速度也获得了提高。3D打印利用使用计算机软件进行三维造型，通过后处理生成打印代码，并自动通过数据线传输，而无需用户干预，从而实现真正的自动化。此外，把3D打印技术应用于模具制造中，只需要基于产品需求生产而不受传统加工工艺限制，因而生产效率得到提升。

二、中职学校模具设计教学中3D打印技术的应用方法

（一）采用项目教学方法细化教学实践项目

项目实操教学应用方法是将所要学的知识技能依托系统的项目实践而开展的教学活动。通过项目教学法引导学生直接参与项目，在基于3D打印技术方向的模具课程中，进一步阐明如何在模具制造过程中使用3D打印技术。这种教学方法把理论和实践有机地结合起来，从简到难，知识逐渐积累，更加注重学生对3D打印技术方面知识的应用以及掌握每个项目所需要的技能，不同于传统知识传授，可提升学生独立探索合作学习的能力。

（二）建设3D打印网络课程

在中职模具专业课程中创建3D打印技术模具示范网络课程，从而使学生能够通过网络学习高质量3D打印课程，并将其巧妙地应用在课程教学中。课程开发是中职学校模具专业课程的重要组成部分，中職学校可以根据3D打印技术和模具课程内容创建理实一体化课程以及提供理论和实践指导。培养学生应用3D打印技术的能力以及在模具专业中实际应用时的操作技能，从而使学生获得综合理论技能。

（三）设立兴趣项目小组，以提高学生对模具应用的认识

通过建立兴趣项目小组，使学生对3D打印技术在模具制造应用中的内容有更深刻的认识。在兴趣项目小组中，学生通过小组讨论可以共同设计和制作有创意的模具。具体来说，相关团队依据教学内容可以自定义创作3D打印作品，将传统模具设计制造工艺与创作模具的设计、打印和装配相结合，使学生能够持续学习和应用。

（四）通过对实体模具进行有针对性的点评，帮助学生不断改进设计

在模具课程教学中应用3D打印技术，使模具的详细结构情况能够更直接、明了地展现在学生面前，使学生在视觉感观上有更深刻的认识。在模具专业项目教学过程中，教师应对学生学习过程中产生的问题有针对性的指导，了解学生应用3D打印技术的情况。通过学中做、做中学，解决出现的问题，使学生不断提升自己的模具设计及3D打印应用水平。

三、中职学校模具设计教学中3D打印技术的应用成效

（一）通过实践操作提升学生的创新实操能力

3D打印技术的应用使学生能够通过所学的理论知识和实践操作来掌握该应用所需的技能，从而提高他们的创新与创造能力及操作实践能力，同时鼓励学生迸出新的创意和研究出新的技巧。

（二）提升教学效果和实训耗材利用率

实训中心通过引入FDM、SLA 3D打印机，使模具设计课程更直观、更生动，同时简化整个模具设计与加工过程，最大化提高材料的利用率，节约制造成本。例如，在设计齿条传动机构（如图1所示）的课程中，学生可以根据给定的图纸创建各装配零件的三维模型，然后使用切片软件直接生成模型数据，最后利用3D打印技术生成零件实物。通过这些流程使学生形成遇到问题并解决问题的能力，也培养学生在设计中细心和专注的能力，同时也提升课堂的教学效果。

（三）促进学生的专业技能和综合素养提升

模具设计是一个综合性要求非常高的岗位，企业对这方面的人才需求非常大。把3D打印技术应用到模具设计综合实践，有助于提升学生专业技能的掌握。在学习的每一个阶段，要学会掌握每个技能的应用，还要练习解决生产制造相关的实际问题。在持续的学习实践过程中，学生相应的专业技能可以逐渐积累起来。此外，3D打印技术应用在模具设计教学中将提高学生的安全意识、质量意识、创新思维和绿色环保观念。

四、结语

学校以企业需求为重点开设培养3D打印技术技能人才的设计课程，在教学过程中应用3D打印技术，需要及时更新知识，同时开发新技术和新流程，传授学生与时俱进的先进知识。只有在实践的基础上，将理论教学与实际培训结合起来，并根据时代的发展提高并更新培训目标和认识，学校才能在模具设计中培养出更具包容性和创新性的技术人才。

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◎编辑 郑晓燕