3D打印在產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用研究

謝煒龍

[摘 要]隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在不斷進(jìn)步，作為數(shù)字化時代的重要產(chǎn)物——3D打印技術(shù)已經(jīng)逐漸被教育工作者所重視。從3D打印技術(shù)的概念和特點的角度出發(fā)，結(jié)合教學(xué)實踐，對3D打印在產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用做了一些研究。

[關(guān)鍵詞]3D打印;產(chǎn)品設(shè)計;教學(xué)應(yīng)用

社會經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展讓人們的生活水平不斷提升，人們從傳統(tǒng)的物質(zhì)需求已經(jīng)逐漸擴展到精神上的需求，而產(chǎn)品設(shè)計行業(yè)既能滿足人們自身對產(chǎn)品功能性的追求，又能滿足人們對產(chǎn)品造型的情感、個性、時尚等多方面的需求。由此可見3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計行業(yè)中的地位。在教學(xué)中，教師應(yīng)積極運用3D打印技術(shù)讓學(xué)生在了解行業(yè)發(fā)展前沿的同時通過這項技術(shù)為學(xué)生營造出良好的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生能真正地理解新興技術(shù)為本行業(yè)帶來的轉(zhuǎn)變。

一、3D打印技術(shù)的概念和特點

（一）3D打印的概念

3D打印技術(shù)在2013年就已經(jīng)在美國新媒體聯(lián)盟和美國高等教育信息化協(xié)會聯(lián)合發(fā)布的《地平線》中被提及，報告中明確指出了一些教育行業(yè)可以應(yīng)用的前沿技術(shù)，其中就包括3D打印技術(shù)。由此可見，3D打印技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)制造、產(chǎn)品設(shè)計、建筑設(shè)計、生物醫(yī)療等各個行業(yè)中有了廣泛的應(yīng)用，教師在教學(xué)中應(yīng)積極地轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)視角，讓學(xué)生能真正地接觸到行業(yè)的前沿技術(shù)，從而啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，讓學(xué)生能不斷地在應(yīng)用的過程中發(fā)展自身。

（二）3D打印的主要特點

產(chǎn)品設(shè)計中，3D打印技術(shù)的主要特點體現(xiàn)在以下兩個方面：第一，自主性。社會的不斷發(fā)展帶來的是人們生活水平的提升，生活水平的提升讓人們更加向往精神上的享受，人們的個性得到了解放。3D打印技術(shù)正是在這一背景下誕生的，其原理是以模型文件為基礎(chǔ)，將粉末狀的金屬或者塑料進(jìn)行黏合，通過逐層打印的形式來構(gòu)造物體。這種新型的打印技術(shù)讓產(chǎn)品設(shè)計的個性化變?yōu)榭赡埽尞a(chǎn)品更能滿足消費者的需求。第二，節(jié)約成本。由于在3D打印技術(shù)中，將復(fù)雜的三維制造過程轉(zhuǎn)變?yōu)槎S制造，極大地減少了制造中模具、工具的磨損，這不僅提升了生產(chǎn)效率和制造的柔性，更節(jié)省了大量的人力物力。

二、3D打印在產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)中應(yīng)用研究

（一）自主設(shè)計，軟件建模

產(chǎn)品設(shè)計主要是體現(xiàn)在“設(shè)計”上，其對學(xué)生的創(chuàng)新和創(chuàng)造能力具有很強的要求，傳統(tǒng)課堂由于受到教學(xué)條件的限制，一些學(xué)生的設(shè)計難以變成實物，而現(xiàn)在教師可以借助3D打印技術(shù)來實現(xiàn)從想法到實物的轉(zhuǎn)變，這樣不僅能提升學(xué)生的專業(yè)知識，更能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，筆者在教學(xué)中，會重點對3D打印技術(shù)的原理進(jìn)行全面介紹。由于3D打印技術(shù)是以數(shù)字文件為基礎(chǔ)的前沿技術(shù)，因此筆者首先注重的是學(xué)生的數(shù)字建模能力，因此課程中會選用造型功能強大、體積小巧的曲面建模軟件Rhino（簡稱：犀牛）進(jìn)行指導(dǎo)教學(xué)。在這一過程中，筆者會對學(xué)生分組，使學(xué)生互相學(xué)習(xí)、互相促進(jìn)，通過對產(chǎn)品設(shè)計的相關(guān)理論知識進(jìn)行討論，讓學(xué)生依據(jù)自己的想法進(jìn)行數(shù)字建模，并根據(jù)不同的產(chǎn)品特點，鼓勵學(xué)生進(jìn)行不同的造型設(shè)計，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力的同時也讓學(xué)生的動手實踐能力得到提升。

（二）打印模型，逐步調(diào)整

建模完成之后下一步就是將模型進(jìn)行打印，在這一過程中，筆者會對學(xué)生設(shè)計的作品進(jìn)行篩選，然后讓每個小組介紹自己的作品，使學(xué)生能在講解的過程中真正地將自身的設(shè)計理念融會貫通，從而促進(jìn)學(xué)生專業(yè)知識提升。在進(jìn)行建模時，筆者會引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行3D打印并自主完成，最后讓學(xué)生進(jìn)行自我檢查，比如模型是否符合當(dāng)下流行的產(chǎn)品設(shè)計時尚，產(chǎn)品設(shè)計是否和產(chǎn)品功能相契合等，通過這樣不斷地檢查讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身不足的同時也能提升學(xué)生的專業(yè)能力。讓學(xué)生在打印過程中發(fā)現(xiàn)問題，逐步調(diào)整，真正地促進(jìn)學(xué)生對知識的理解。

（三）模型修正，完成設(shè)計

學(xué)生打印出來的作品還是比較粗糙的，而且由于材料的限制打印出來的作品是顏色單一的，因此筆者在每組學(xué)生打印完成之后，會讓學(xué)生進(jìn)行模型的修正，如拆除支撐、剖光、去毛刺等，然后學(xué)生根據(jù)自身的設(shè)計理念對模型進(jìn)行配色，比如一些復(fù)雜的零件之間的裝配，讓學(xué)生能真正地了解產(chǎn)品設(shè)計的真正用途，逐步加深學(xué)生對產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)理論知識的掌握和應(yīng)用。在這一過程中，學(xué)生的積極性得到了調(diào)動，學(xué)生的專業(yè)技能和專業(yè)能力得到了提升。

3D打印技術(shù)很大程度上體現(xiàn)了現(xiàn)代社會對信息以及產(chǎn)品的新理解，并且這種技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計行業(yè)中也得到了極為廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王輝攝.淺談3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].職業(yè)教育，2016.

[2].陳曉航.探討3D打印在中職產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用[J].新課程，2017.

[作者單位]

廣州市輕工職業(yè)學(xué)校

（編輯：溫子超）