浅析3D打印技术在中等职业教育中的融入


  摘要:3D打印技术是一种新兴的快速成型技术,近一段时间以来受到了社会的广泛关注。文章对3D打印的技术和中等职业教育发展现状、发展态势作了综合介绍。以该先进制造技术在国内外在高校中的融入现状为依据,对3D打印技术融入中等职业教育相互间的发展趋势和融入高校的区别作了预见性分析。并对3D打印技术如何融入中等职业教育的教学方式提出可行的建议。
  关键词:3D打印技术;先进制造技术;中等职业教育;融入;可行性
  3D打印是集光、机、电、计算机、数控及新材料于一体的先进制造技术,被称为引领第三次工业革命的制造技术。国家已经制定了相应的发展策略,促进信息化和工业化进行深度融合。制造企业的数字化、信息化改造和市场的制造需求,将需要大量熟悉先进制造技术的操作人员。21世纪是知识经济时代,信息化的社会,促使终身教育和建立学习型社会等新观念融入各国教育领域之中,受到普遍的认同和推崇,并在不断实践探索之中。所以我们的新知识、新技术也必然要尽快的被中等职业教育融入教学体系之中。
  1 3D打印与中职教育简介
  1.1 什么是3D打印
  3D打印机(3D Printers)是一位意大利名为恩里科·迪尼(Eico Dini)的发明家设计的一种神奇的打印机。3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备,功能上与激光成型技术一样,采用分层加工、迭加成形,即通过逐层增加材料来生成3D实体,与传统车床车削去除材料加工技术完全不同。把它称为“打印机”是参照了喷墨打印机的技术原理,分层加工过程与喷墨打印十分相似,它不仅可以“打印”出一幢完整的建筑,甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品。
  美国《时代》周刊将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”。业内预估,2016年,3D打印市场规模将达到31亿美元,2020年达到52亿美元。随着科学技术的迅猛发展,3D打印机技术已经成为一种潮流,并开始广泛应用在设计领域,尤其是工业设计,数码产品开模等...,可以在数小时内完成一个模具的打印,节约了很多产品到市场的开发时间。3D 打印机可以用各种原料打印三维模型,使用3D 辅助设计软件,工程师设计出一个模型或原型之后,无论设计的是一所房子还是人类的骨骼和人工心脏瓣膜,都可以通过相关公司生产的3D打印机进行打印。打印的原料可以是有机或者无机的的材料,例如橡胶、塑料、玻璃、部分金属。
  1.2 什么是中职教育
  中职教育是培养技术技能型人才的主要基地。招生对象主要是初中毕业生,学制3年,实行教学实习内容与企业生产相结合。经过几十年的改革发展,目前中职教育已形成初、中、高级培训并存,学历教育与职业资格证书教育相结合,多层次、多功能、多元化的职业培训体系。
  2 3D打印技术在国外国内教育中的融入
  2.1 3D打印系统在国外高校的以下专业方面获得的融入
  机械工程:3D打印机可以完整地将电脑中的数字影像转换为实物模型,这样学生可以很好地评估自己的设计成果。
  建筑工程:快速、经济的模型建设使打印一栋建筑物模型成为可能。3DSystems的3D打印机可以将一栋建筑物模型分批打印,最后组装成型。这样就可以不单单将学生的设计模型平面展示,而是可以以三维的方式呈现出来。
  工业设计:3D打印机可以制造出任何复杂的模型,这些模型可以沙磨和喷涂处理做为工业模型使用。
  美术专业:美术专业的学生可以用3D打印机的3D打印机将设计的美术模型打印出来并从人们的评论反馈中继续提高自己的设计水平。
  生物医药:3D打印机具有独一无二的彩色打印功能!他可以打印出全色彩的三维模型,这样研究者就可以根据彩色三维模型准确地判断研究课题的方向。
  2.2 3D打印技术在国内高校中的融入
  亚洲制造业协会,为了有效推动中国3D打印技术的发展,加快该项技术产业化和市场化的进程,同时提高国际间的对话和交流,并且促进该项新型技术和传统制造业的更好结合,在2012年10月17日号召并联合了国内几家知名院校,包括华中科技大学、北京航空航天大学、清华大学等的权威研究机构,还有一些3D行业中技术领先的企业,一起发起了中国3D打印技术产业联盟,并且正式成立。
  国内3D打印技术在高校中主要有清华大学、华中科技大学、西安交通大学、华南理工大学、北京航空航天大学等高校教授带领的科研团队。很多的高校专业在摸索着创新教学模式,把3D打印系统与教学体系相整合。一方面3D打印机可以提高学生在掌握技术方面的优势,提高学生的科技素养。另一方面利用3D打印机打印出来的立体模型,显著提高学生的设计创造能力。随着3D打印机逐步降低门槛及应用领域扩大,3D打印机已经进入国内基础教育领域。3D打印技术融入高校教学中体现的优势,现在越来越多的国内高校专业把3D打印系统整合进自己的教学体系中,3D打印机可以提高学生在掌握技术方面的优势,可以显著提高学生的设计创造能力。3D打印机在欧美大学里几乎就是设计物理模型必不可少的工具。那么3D打印机在高校教学中有哪些优势呢?
  在效率方面,一套3D打印机的3D打印系统具有无可比拟的优势,在一个学期里一套3D打印系统可以很好地满足几个班级的学生使用,每个班级大约有20~30名学生。
  在成本方面,3D打印机打印系统既能满足教学需要,同时能够满足学生的創造需要。
  可靠性对于3D打印机来说自然不是问题,因为在课堂上,很有可能的状况是3D打印机在一直运转。3D打印机绝对可以满足这一点。
  在教学领域中安全示范教学是重点考虑的因素之一,3D打印机打印系统不需要支撑物打印,因此就不需要打印完成之后需要剃刀清理和化学清洗物清洗,从而可以最大程度的保证教学安全。
  3 3D打印技术融入中职教育中的预见性分析

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