3D打印技術(shù)在高職教育領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

毛奇

近年來，3D打印技術(shù)發(fā)展迅速，廣泛應(yīng)用在社會的各個領(lǐng)域，引領(lǐng)著第三次工業(yè)革命。目前我國的高校包括高職院校都應(yīng)用3D打印技術(shù)，可以為社會培養(yǎng)高水平技術(shù)型人才。本文就針對3D打印技術(shù)在高職教育領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行分析，并結(jié)合當(dāng)前高職院校的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)3D技術(shù)應(yīng)用中遇到的問題，并提出相應(yīng)的解決辦法，探索3D打印技術(shù)在高職教育領(lǐng)域中的應(yīng)用途徑，促進(jìn)高職院校教學(xué)課程體系的改革。

3D打印技術(shù)也叫快速成行技術(shù)，誕生于20世紀(jì)80年代，是CAD數(shù)字模型文件，運用可粘合原材料逐層打印，無需模具加工，節(jié)約了大量的原材料。尤其是在近30年的發(fā)展中，3D打印技術(shù)已經(jīng)快速滲透到行業(yè)的多個領(lǐng)域，比如工業(yè)制造、數(shù)碼娛樂、生物醫(yī)療等，因此被稱為第三次工業(yè)革命的高新技術(shù)之一。目前我國高校及高職院校都開始引用3D打印技術(shù)，可以豐富教學(xué)手段，提高教學(xué)效果，但是目前還沒有完整的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，尤其是在高職教育中應(yīng)用匱乏。

1 3D打印技術(shù)概述

3D打印技術(shù)是一種逐層疊加的增材制造技術(shù)，直接影響著中國制造的現(xiàn)代化、信息化。它的工作原理也比較簡單，用計算機(jī)軟件設(shè)計出三維模型切片分層，將數(shù)據(jù)傳輸給3D打印機(jī)，打印機(jī)對其進(jìn)行打印、疊加，從而形成完整的物體的復(fù)合型技術(shù)。這種復(fù)合型技術(shù)包括計算機(jī)控制、材料科學(xué)、三維掃描等技術(shù)，從創(chuàng)意到產(chǎn)品直接完成，有效節(jié)約時間和人工成本，降低創(chuàng)造設(shè)計的門檻;客戶可以根據(jù)自己需求，進(jìn)行個性化定制，然后利用3D打印技術(shù)進(jìn)行打印，節(jié)約材料，使得制造業(yè)更加的綠色環(huán)保。因此被廣泛應(yīng)用在金屬加工，大到飛機(jī)，小到金屬首飾等，都可以采用3D打印技術(shù)，甚至可以回收利用金屬粉末，減少材料的浪費;3D打印技術(shù)還應(yīng)用在服裝定制領(lǐng)域，由品牌設(shè)計師完成設(shè)計，縮減服裝生產(chǎn)環(huán)節(jié)，優(yōu)化設(shè)計過程，增大材料設(shè)計空間，使其更加的個性化;除此之外，3D打印技術(shù)還被廣泛應(yīng)用在建筑行業(yè)、生物醫(yī)療領(lǐng)域，食品加工等領(lǐng)域。

2 3D打印技術(shù)在高職教育領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)在美國教育領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，不單單是高等院校，甚至中小學(xué)的教學(xué)體系都有所應(yīng)用，但是在我國處于起步階段，甚至是機(jī)械、材料等工程學(xué)科都匱乏，也沒有相應(yīng)的研究工作者與行業(yè)專家。在高職教育教學(xué)過程中，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，利用3D打印機(jī)將自己的創(chuàng)意打印成三維實體模型，把抽象的機(jī)器零件，建筑架構(gòu)等轉(zhuǎn)換成可以看到的模型，在實踐中學(xué)習(xí)理論知識，深刻全面的理解所學(xué)的知識，使得課堂更加的生動形象，還可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力與動手能力。但是在高職院校中，缺乏相應(yīng)的3D打印設(shè)備，也沒有專業(yè)的教師，因此很難開展3D打印教育工作。

3 高職教育領(lǐng)域教育整合3D打印技術(shù)的相關(guān)建議

3.1復(fù)雜的教學(xué)模具實物化

在高職教育教學(xué)過程中，尤其是工科教學(xué)，都會遇到教學(xué)模型匱乏的現(xiàn)象，尤其是近年來，各種技術(shù)在不斷的更新，而高職院校使用的教學(xué)模型比較陳舊，導(dǎo)致教學(xué)模型與教材圖解不一致，給課堂講述帶來很困擾。3D打印技術(shù)就可以彌補(bǔ)之前的不足，將所用到的設(shè)備進(jìn)行打印，給學(xué)生直觀研究。比如《工程制圖》、《熱力設(shè)備檢修工藝》等這些課程的學(xué)習(xí)中，就有大量的熱能動力裝置設(shè)備，就可以對其進(jìn)行建模并打印，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效提升學(xué)生的空間想象力與理解能力，具備良好的靈活性與可操作性。

3.2加強(qiáng)3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、推動產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展

3D打印技術(shù)想要快速發(fā)展，就要社會各方面進(jìn)行配合。教育部門制定3D打印產(chǎn)業(yè)計劃，將其定位為服務(wù)行業(yè)、工業(yè)設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)與共性技術(shù)，并提高其優(yōu)先級。除此之外，還要加強(qiáng)校企合作，積極引導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行智能化、數(shù)字化創(chuàng)新，校方要與3D打印提供商共同組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，共同制定3D打印標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)提供圖紙技術(shù)要求，高職院校提供3D打印設(shè)備與技術(shù)支持，在教師的指導(dǎo)下，由學(xué)生進(jìn)行建模打印。讓學(xué)生直接接觸產(chǎn)品，深入了解產(chǎn)品的設(shè)計與生產(chǎn)，提高其自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力;企業(yè)也降低了用人成本與材料成本。

3.3加強(qiáng)教育培訓(xùn)，推進(jìn)“產(chǎn)學(xué)研用”結(jié)合

加強(qiáng)3D打印技術(shù)在學(xué)科建設(shè)中的應(yīng)用，推廣3D打印技術(shù)，將該技術(shù)作為工科學(xué)科的必修課，并在科技館、圖書館等公共機(jī)構(gòu)中，成立3D打印社團(tuán)、行業(yè)協(xié)會等來進(jìn)行技術(shù)介紹，拓展應(yīng)用領(lǐng)域，簡歷3D打印產(chǎn)業(yè)基金，成立3D打印實驗室，促進(jìn)3D打印技術(shù)的推廣與研發(fā)。

4 3D打印技術(shù)的發(fā)展趨勢

3D打印技術(shù)涉及到多個學(xué)科，而且隨著技術(shù)的發(fā)展而不斷的變化。首先，3D打印技術(shù)會向著零件精密化發(fā)展，比如航空航天、汽車制造等行業(yè)，都需要高精尖技術(shù)，目前工業(yè)使用的3D打印技術(shù)已經(jīng)可以將合金等材料粉末化，打印出符合航天標(biāo)準(zhǔn)的特殊構(gòu)建;其次，還會向智能化方向發(fā)展，目前3D打印技術(shù)還不夠成熟，需要人工進(jìn)行后期處理，比如材料的更換與工藝參數(shù)的設(shè)置都會影響生產(chǎn)效率，因此未來的3D打印技術(shù)會更加的智能化，提高生產(chǎn)效率。最后，3D打印技術(shù)的材料更加的多元化，目前打印材料應(yīng)用廣泛的是塑性材料及金屬材料，品種單一，因此未來會開發(fā)新的材料。

5 總結(jié)

3D打印技術(shù)在我國高職教育領(lǐng)域的應(yīng)用不是很廣泛，需要進(jìn)一步的加強(qiáng)推廣，與企業(yè)合作，建立3D打印實驗室，借鑒國外3D打印人才的培養(yǎng)經(jīng)驗，提高學(xué)生的動手能力與創(chuàng)新能力，推進(jìn)中國制造行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

（作者單位：南京機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院）