3d打印教学理念，3d课程心得体会

3D打印技术，又或增材制造技术，问世的这几十年里已经影响了整个世界。随着技术的成熟和价格的降低，3D打印机正持续性走入办公室、家庭，甚至是学校。既然如此那，问题来了，为哪个院校需3D打印机呢?

通过3D打印技术，学生可以打印虚拟模型来处理实质上问题。教师在设计研发阶段对学生进行必要详细指导，后阶段评估学生作品，通过3D打印技术培养学生的批判性思维。虽说打印途中出现反复更改设计、打印故障、打印失败等沮丧的问题，但是，成功后面的充实感是不可比拟的。

3D打印也成为创新教学的一大亮点。该课程不仅让孩子们亲手操作3D打印机，而且，教孩子们如何把自己脑中的创意亲手变为实体。3D打印技术运用到教学里，能让学生在创新能力和动手实践能力上得到训练，将学生的创意、想象变为现实，将非常大发展学生动手和动脑的能力。

3D打印已走进了平日的生活当中，更多的领域也涉及应用到了3D打印技术

《3D打印技术与产品设计》从3D打印技术与工业设计对接的技术方面进行剖析，分三个目标来达到教学任务：一，了解3D打印技术的基本知识，分析3D打印前的产品机构，达到对产品设计中机构原理的理解，在3D打印技术下进行拆件建模分析。第二，分析明了3D打印成型的技术过程和技术运用。第三，学会打印成型后的安装和体感评估。通过达到上面说的三个目标来达到3D打印技术在工业设计中运用结果的呈现。　　

《3D打印技术与产品设计》图文并茂，内容丰富，专业性很强。　　

《3D打印技术与产品设计》可作为艺术院校与综合性大学艺术院系本科生、专科生的专业用书，也可以作为高校教师、设计研究人员还有各位设计界人士的参考用书。

3D打印技术是一系列迅速原型成型技术的统称，也称作“增材制造”，其基本原理都是叠层制造，以数字模型为基础，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、电子束等工具将食用材质(植物蛋白、动物蛋白)、金属、陶瓷、医用树脂、薄膜、特殊合金等材料，经过逐层堆叠、层层打印，由迅速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作方面厚度的位移，后形成三维制件。

3D打印有何优势？

相比传统的模具制造、机械加工来说，3D打印技术更先进快捷。

3D打印只要能生成三维数字模型，就可以打印所需的产品，3D打印技术具有节时、节能、个性化定制、高精度、高复杂、降低组装成本等优点。在医疗、食品加工、航天、文物修复、建筑等方面因其特殊的加工方法而得到了广泛的应用。

3D打印成型技术的工艺有什么？

熔融沉积式(FDM，Fused Deposition Modelling)

以热塑性树脂、食用材料（面粉、巧克力、牛奶等）、热熔共晶金属、高柔性材料为打印原料，将丝状的热塑性材料通过喷头加热熔化，喷头底部带有微细喷嘴（直径大多数情况下为0.2～0.6mm），在计算机控制下，喷头沿着X轴方向移动，工作台沿Y轴方向移动，按照3D模型的数据移动到指定位置，将熔融状态下的液体材料挤喷出来并后凝固。一个方面沉积成功后，工作台沿Z轴方向按预定的增量下降一层的厚度，材料被喷出后沉积在前一层已固化的材料上，通过材料逐层堆积形成后的成品。

电子束自由成形制造（EBF，Electron beam freeform fabrication）

以铝、镍、钛、不锈钢、合金等材料，第一创造一个真空空间，利用高能量的离子束对金属材料表面进行轰击，轰击后会在表面形成熔化池，金属材料在熔化池内熔化，并根据预先规定的路径运动，使金属逐层堆叠凝固，形成致密的合金，直到制造出金属零件或毛坯。该方式特点是成形速度快、材料利用率高、无反射、能量转化率高。

直接金属激光烧结(DMLS，Direct Metal Laser Sintering)

以镍基、钴基、铁基合金、碳化物复合材料为原料，通过二氧化碳激光器出现激光，对激光进行传输，用振镜进行控制，使合金粉末融化，一层一层叠加形成产品。大多是不一样金属组成的混合物，各成分在烧结途中相互补偿，从而保证制作精度。该方式特点是结合强度高、变形小、熔覆工艺好、工艺时间短。

电子束熔化成型(EBM，Electron beam fusion molding)

以导电金属为材料，用逐层制造法制成密实度与锻造件完全一样的零件。在一层钛粉膜熔化并凝固后，下一层钛粉膜重复施行，直至整个零件制成。该方式特点是熔炼温度高、炉子功率和加热速度高、提纯效果好。

选择性激光熔化成型(SLM，Selective laser melting)

其材料同电子束自由成形制造技术类似，以金属和合金材料为主，利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化，经冷却而凝固成型的一种工艺。该方式特点是产品力学性能好、精度和表面质量有保证。它能直接成型出近乎全致密且力学性能良好的金属零件。在加工的途中用激光使粉体完全熔化，不用黏结剂而直接成型，成型后零件的精度和力学性能都要比SLS成型的好。

选择性激光烧结(SLS，Selective laser sintering)

所用的材料是低熔点金属粉末和高分子材料的混合粉末。在加工的途中低熔点的材料熔化但高熔点的金属粉末不熔化，利用被熔化的高分子材料达到黏结成型，故此，实体材料存在孔隙度高、力学性能差等特点。

选择性热烧结(SHS，Selective hot sintering)

以热塑性粉末为材料，使用的热打印头，被保持在升高的温度下，这样的机械扫描头只提高的温度稍高于粉末的熔融温度，以选择性地结合，直到产品成型。该方式特点是价格实惠和优质的印刷。SHS技术，这样的技术与SLS有点类似，只不过它使用的是一个热敏打印头，并不是SLS 3D打印机中的激光器。粉末床是可加热的，打印时粉末温度控制在非常高的范围内，故此，机械扫描头只要能对对象区域施加少量的热度，使对象区域的粉末温度稍高于熔融温度就可以使其融化并粘结在一起。

分层实体制造(LOM，Laminated Object Manufacturing)

以纸片、金属薄膜、塑料薄膜等为材料，故将他背面涂有热熔胶的材料用激光切割，切割完一层，将新的一层叠加上去，用热粘压黏合在一起，然后切割、黏合，直到三维物件成型。其特点是成本低、效率高、模型支撑性好

立体平板印刷(SLA，Stereolithography)

以液态光敏树脂为材料，通过计算机控制紫外激光使其凝固成型。其特点是精度高、强度和硬度好，可制造出较为复杂的空心部件。

数字光处理(DLP，Digital Light Processing)

以光硬化树脂为材料，用数字光源以面光的形式在液态光敏树脂表面进行层层投影，层层固化成型。特点是超高精度、表面光滑、材质好。

激光熔覆(DMD，定向能量沉积)

这里说的3d打印就是通过把打印材料以丝状进行精准堆叠造就立体物品，通俗点说就像一条蚕结茧，它就是用丝堆叠打印出一个茧。

建模

3D建模通俗来讲，就是通过三维制作软件将虚拟三维空间构建出具有三维数据的模型。例如，你想打印一只猫，既然如此那，你还要有猫的3D打印模型。

切片处理

什么是切片呢？切片其实就是把你的3D模型切成一片一片，设计好打印的路径（填充密度，观察的视角，外壳等），并将切片后的文件储存成.gcode格式，一种3D打印机能直接读取并使用的文件格式。然后，再通过3D打印机控制软件，把.gcode文件发送给打印机并控制3D打印机的参数，运动使其完成打印。它的作用是和3D打印机通讯。

打印过程

开始3D打印机，通过数据线、SD卡、等方法把STL格式的模型切片得到Gcode文件传送给3D打印机，同时，装入3D打印材料，调试打印平台，设定打印参数，然后打印机启动工作，材料会一层一层地打印出来，层与层当中通过特殊的胶水进行粘合，并根据横截面将图案固定住，后一层一层叠加起来，就像盖房子一样，砖块是一层一层的，但积累起来后，就成一个立体的房子。后经过分层打印、层层粘合、逐层堆砌，一个完整的物品就可以包含于我们眼前了。3D打印机与传统打印机大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。

完成打印，后期处理

3D打印机完成工作后，取出物体，做后期处理。例如，在打印一部分悬空结构时，需有一个支撑结构顶起来，然后才可以打印悬空上面的部分。故此针对这部分多余的支撑需去除，做后期处理。

3D打印有以下流程步骤：

1：备好3d模型图；

2：转换3D打印格式；

3：拷贝到内存卡；

4：插入到3d打印机；

5：进料3D打印耗材；

6：选择打印的模型；

7：开始打印机；

生成数字模型是3D打印过程的第1个步骤。生成数字模型的常见方式是利用计算机辅助设计软件(CAD)。 有非常多与3D打印兼容的免费和专业的CAD程序。逆向工程也可用于通过3D扫描生成数字模型。

在进行3D打印设计时，一定要考虑哪些设计须知。这些一般集中在特点几何形状限制和支撑或逃生孔要求上，并且会随技术的不一样而持续性变化。