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西锐三维3D打印创新教育
西锐三维3D打印创新教育
西锐三维3D打印培训 余明春
一、3D打印的原理及特点
二、中小学生为什么要参加3D打印课程
三、3D 打印技术教学应用理论依据
四、3D打印如何应用于创新教育
五、3D 打印技术教学应用案例
六、国内开设3D打印课程的中小学学校案例
七、3D打印应用领域
八、西锐创新教育方案详解
一、3D打印的原理及特点
3D 打印,又称三维打印,是一种快速成型技术,为用户提供了新的设计、创作和
制作方法。从3D 打印的制作过程出发,可以划分为设计与打印两个阶段。
在设计阶段,主要通过3D 建模软件或三维扫描设备进行设计,并且可以在开放
式设计理念下进行合作设计与创作;在打印阶段,将3D 模型按照某一坐标轴切成
无限多个剖面,然后逐层打印,形成一个实体的立体模型。
(一)3D 打印的原理
1. 设计阶段:3D 建模
3D 建模和可视化对物体最终的打印效果起着重要作用,可以使用三维建模软
件或三维扫描设备完成。在建模软件方面,既有专业化商业建模软件,如
SolidWorks 、Creo 2.0 等,也有丰富的免费建模软件,如SketchUp 、Blender、3DTin、
TinkerCAD 、123D 等。3D 扫描仪可以通过对物体对象进行数字化处理和修改,直接
生成三维模型。三维扫描集光、机、电、计算技术于一体,主要用于对物体空间外
形和结构进行扫描,以获得物体表面的空间坐标,将实物的立体信息转换为计算机
能直接处理的数字信号,为实物数字化提供方便快捷的手段。
2. 打印阶段:3D 打印机
在打印阶段,3D 打印机对3D 模型数据进行逐层分切,通过读取文件中的横截
面信息,对分切的每一层进行构建,将这些截面逐层打印出来,再将各层截面以各
种方式粘合起来从而制造出一个实体。由于物体通过材料一层层地累积打印出来,
3D 打印技术也被称为增材制造或加式制造(Additive Manufactur⁃ing )。3D 打印支
持高性能复合材料、光敏树脂材料、ABS 树脂、尼龙等多种材料。
(二)特点分析
3D 打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具,能够直接从计算机图
形数据中生成任何形状的物件。而传统制造技术是“减材制造技术”,即通过模具、
车铣等机械加工技术与工具将原材料转化成产品,其特征为利用缩削、减少材料来
生产部件。与传统技术相比,3D 打印技术主要有下列特点:
1. 可以实现个性化制作。
用户可以通过建模软件设计所需模型,进行个性化设计和创新设计,制造出传
统生产技术无法制造的外形,满足设计者的需求。通过3D 打印机以更快、更有弹
性、更低成本的方法生产数量相对较少的产品。
2. 极大地缩短了产品的研制周期。
传统模型制作往往需要经过模具的设计、模具的制作、制作模型、修整等工序,
制作周期长,而3D打印则去除了模具的制作等过程,使得模型的生产时间大大缩短。
3. 可以提高原材料的利用率。
3D 打印技术由于摒弃生产线而降低了成本,大大减少了材料浪费,提高了生产
率,降低了生产成本,可以进行原材料的高效利用。
二、中小学生为什么要参加3D打印课程
3D打印技术可以给学生的“学习方式”带来新的思考,让抽象的教学概念更加
容易理解,可以激发学生对科学、数学尤其是工程和设计创意的兴趣,带来实践与
理论、知识与思维、现实与未来三方面的相互结合。具体表现为:
① 3D打印让学生的想象更容易变成现实,培养学生的创新意识,鼓励学生的创新
实践。
② 学习运用简易建模软件,发展学生立体空间思维。
③ 通过3D打印实体的触觉过程,为学生建立一种新型的学习通道。
④ 选择贴近生活的建模主题,培养学生解决生活实际问题的能力。
三、3D 打印技术教学应用理论依据
学习理论、教学理论以及“经验之塔”理论都为3D 打印技术在教学中的应用
提供了很好的理论依据。
学习理论是心理学中最核心,也是发展最成熟的领域之一。不管是华生的行为
主义学习理论,还是斯金纳的操作性条件作用学习理论,都能有效地指导3D 打印技
术在教学中的实践活动。
教学理论中的实验法教学方法,让3D 打印技术有充分的用武之地。实验法是
学生在教师指导下,运用一定的仪器设备进行独立操作,观察和研究这种操作引起
的现象和过程,以获取知识的教学方法。实验法的基本形式是学生在教师的指导下
独立自主地学习。实验法的优点在于,学生通过亲身活动,从感性知识过渡到理性
知识,认识的过程比较完整。
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