3D打印技術在中職機電教學中的應用

郭青苗

[摘? ? ? ? ? ?要]? 3D打印技術作為傳統制造業中新出現的一種加工方式，在社會各種行業和領域中，都得到了大力的推廣和應用。那么將其應用于中職機電專業的教學過程中，可以從根本上改變現有專業課程教學內容枯燥、缺乏創新和應用性的特點，使學生在實體模型的幫助下，更好地理解和掌握教學重點和難點環節。

[關? ? 鍵? ?詞]? 3D打印;中職;機電教學

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）34-0174-02

一、3D打印技術概述

從2005年在美國研制出全世界第一臺高分辨率彩色3D打印機開始，到2018年俄羅斯宇航員在國際太空空間站打印出實驗老鼠的甲狀腺體，3D打印技術開始在社會應用領域逐步得到普及與推廣，被譽為“第三次工業革命”。通過計算機輔助設計，把復雜的三維模型構建起來，進而形成產品的過程。其在個性化定制、復雜結構性制造、特殊環境下制造等方面，都具有無可比擬的優勢。

二、3D打印技術的特點

（一）增材制造方式

傳統的機械加工領域，對零件的加工方式都是不斷減少材料，逐級加工，一步步實現加工工藝，并最終得到想要的產品形狀和尺寸要求，是一個復雜的加工過程。而3D打印技術的出現，則徹底顛覆了傳統零件加工方式，它具有快速成型的特點，通過增材制造的方式，把零件從下往上，一層層打印出來，同時結合先進的計算機輔助技術，使零件在加工制造的過程中，全程智能化操作，實現機械設計到機械制造的快速轉化。

（二）個性化的定制方式

傳統的機械制造，由于生產工藝復雜，制造流程較多，只適用于大批量的生產方式。現代社會，工業產品的更新換代速度在逐漸加快，產品的應用性和功能性都在不斷提高。我們需要以最快的速度，生產出用戶需要的工業產品。而3D打印技術，在計算機輔助技術的幫助下，具有個性化和小批量生產的特點，通過互聯網平臺提供的用戶信息，我們可以滿足人們日益增強的個性化需求，產品定制化的生產，使個性化的創意得以實現，大大降低了用戶產品的設計制造成本，同時減少了設計生產的時間。

（三）無人化的生產方式

傳統的機械制造領域，工業產品主要通過技術工人一道道的機器操作得以實現，其加工環境需要人員聚集在一起，大規模的生產。2020年這一特殊時期，使得我們不得不改變傳統的人員密集型生產方式，減少人與人接觸，采用無人化的生產方式，才能保證生產的安全性，3D打印技術由于其加工的特殊性，打印設備自動化程度高，可以在沒有人力的情況下，通過3D打印機完成全套加工制造過程，完美契合了特殊背景下，對于生產方式的改變，為相關物質的生產立下了汗馬功勞。

（四）降低損耗，增強安全性

傳統的機械加工方式中，我們在加工過程中，需要提前準備好各種刀具、夾具以及相關的材料，且在生產加工過程中，也會產生大量的鐵削廢料，無形中加大了我們的生產成本。大量的刀具在加工過程中，損耗現象非常嚴重，特別是在正常的中職教學過程中，由于學生都是剛剛接觸機床的操作，操作失誤率比較高，在實訓教學中，難以避免地會出現沖刀和撞刀的現象，刀具在使用過程中，就需要反復的重新刃磨，加重了老師的教學任務和時間成本，同時刀具的損毀也對機床造成了一定的安全隱患，如何避免安全事故的發生，一直是機電教學較為頭疼的問題。而3D打印技術的出現，則完美化解了這個難題，3D打印技術在加工過程中，不需要使用任何刀具和夾具，沒有任何的加工廢料，大大降低了生產的成本。同時，3D打印加工精度高，對于復雜的零部件加工，可以一次性完成，減少了加工工藝的流程，可以更為高效、安全地進行零部件加工。

三、當前中職機電教學存在的現狀

（一）生源質量不高

近年來國家一直在大力發展職業教育，甚至在中考階段就要求一半的初中畢業生到中職學校入學，接受職業教育。但是整個社會對于中職的認可度依然不高，成績較好的學生無一例外會選擇進入高中學習，將來準備完成三年高中的學業之后，考一所理想的大學。而升入中職的學生在入學之后，對于自己的定位較為模糊，普遍缺乏學習的動力和方向，沒有個人的學習生涯規劃，甚至個別學生還會覺得上學只是無奈的選擇。因此，整體中職學生的生源質量不高，缺乏對專業課程學習的興趣，教師在教學環節中，積極引導學生深入課程內容學習，學生的參與感不強，使得教學效果大打折扣。

（二）教學理論與實踐聯系較少

機電專業在教學方面，在教學內容上側重于機械制圖、機械基礎、工程力學等理論學科，學習內容和知識點較為繁雜，不利于提高學生的學習興趣與認識，導致學生對課程的理解和領悟力較差，從而容易產生厭學的情緒，缺少教學實物模型的展示，教師利用有限的教具，難以為學生清楚演示零部件的結構性、多樣性和靈活性，限制了學生的思維創造力。盡管學校也開設了與機電專業相關的鉗工、焊工和車工等實訓課程，但是實訓課程在內容和數量上，都難以滿足學生的實際需要，只是簡單對學生進行專業入門級別的培訓，拔高的課程內容較少，使學生在學校無法學習到足夠的專業技能，走入社會應聘時，沒有過硬的專業技能，缺乏就業的核心競爭力。

（三）學生缺乏空間想象力