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3D打印技術(shù)在教育中的好處？

2024-04-19 11:32

在過去的十年里，3D打印已經(jīng)脫離了研發(fā)實驗室和制造環(huán)境，以便在普通公眾中得到了更廣泛的使用。3D打印機的價格大幅下跌，一些型號現(xiàn)在的售價低于噴墨打印機，當(dāng)時這項技術(shù)被認為是尖端的。越來越多的消費者在家庭和全國各地的小企業(yè)中使用3D打印機。3D打印機甚至出現(xiàn)在越來越多的公共圖書館名單中。這些圖書館通常開設(shè)有關(guān)3D打印技術(shù)的課程，大多數(shù)圖書館向公眾提供3D打印服務(wù)，要么免費，要么收取非常象征性的費用（通常只是打印機消耗的材料成本）。為了設(shè)計出一個模型，許多人都在使用3D打印服務(wù)。3D打印技術(shù)也已經(jīng)進入了課堂，這是有原因的。正如我們將在下面詳細討論的，3D打印對象本身就是一個有價值的教學(xué)工具。但更重要的是，通過掌握與3D打印背后的技術(shù)和技術(shù)相關(guān)的技能，學(xué)生們將更好地準備好迎接他們在勞動力中面臨的挑戰(zhàn)。

3D印刷與教育

如果你是3D打印技術(shù)的新手，那么你并不是一個人。由于3D打印設(shè)備的成本多年來一直是天文數(shù)字，在大型研發(fā)或工業(yè)環(huán)境之外，很少有人有機會接觸到它。簡而言之，3D打印機是一種通過制造材料來操作的設(shè)備，通常一次只有一點點，通常是分層的，以產(chǎn)生一個三維物體。掌握這個概念的一個方便的方法是將一個3D打印機和一個你已經(jīng)熟悉的設(shè)備——噴墨打印機進行比較。3D打印機有很多種尺寸和風(fēng)格，正如你所想象的，價格很廣。從成本和易用性的角度來看，在教育環(huán)境中最常用的打印機類型被稱為FDM打印機。FDM代表熔絲（或燈絲）沉積建模。這些打印機通過放置（沉積）熔化的塑料層來構(gòu)造物體，這些塑料層附著（熔絲）到物體的其他層（基于3D計算機圖紙或模型）。還有各種各樣的塑料類型可供打印，但最常用的一種是稱為聚乳酸（PLA），這是一種由可再生植物資源制成的可生物降解塑料。（這種塑料是用卷軸購買的，看起來非常像你裝到花園弦修剪器里的塑料燈絲。）還有其他類型的3D打印機可供選擇，但在本文的其余部分中，我們將繼續(xù)關(guān)注這些沉積型打印機。想要更深入地回顧3D打印機，你可以查看我們關(guān)于3D打印歷史的文章。與此同時，讓我們來看看在教育中使用3D打印機和3D打印技術(shù)的優(yōu)勢。

學(xué)生們將一路學(xué)習(xí)CAD

使用3D打印制造對象的步驟之一是為打印機準備3D CAD模型。雖然模型本身包含了**地識別其整體大小和形狀所需的所有信息，但打印機將在單獨的圖層中打印對象。因此，必須使用切片機（或切片）軟件將數(shù)字模型分割成許多薄片，然后將這些信息轉(zhuǎn)換為打印機可讀的格式。（Cura是目前***的開源程序之一的一個例子。）在短短幾秒鐘內(nèi)，切片機軟件就將一個CAD模型分解成一個被稱為g-code的指令集。G-code包含所有控制打印頭速度和方向的命令，因為打印頭沉積一層又一層擠壓塑料，以形成3D打印對象。對于一些學(xué)生來說，g代碼可能是他們**次接觸編程。由于一個指令集可以有數(shù)千行長，所以學(xué)生們不一定會直接編碼命令。幸運的是，切片軟件會自動處理這個任務(wù)。但是，如果在打印過程中對象有問題，那么能夠檢查代碼以尋找明顯的問題通常是有幫助的。盡管切片軟件可以自動處理g代碼的創(chuàng)建，但這種對編碼的暴露是對成熟計算機編程的一個極好的介紹。Slicer軟件處理的不僅僅是g代碼生成，我們將在稍后討論。

精通3D打印技術(shù)會教學(xué)生學(xué)習(xí)故障排除技巧

盡管3D打印已經(jīng)存在了幾十年，但在某些方面，它仍然是一項不斷發(fā)展的技術(shù)。為了說明這一點，讓我們考慮一下之前的噴墨打印機類比。要使用噴墨打印機打印文檔或照片，只需打開打印機，排隊文檔，然后單擊[打印]按鈕。就是這樣。問題發(fā)生相對較少，當(dāng)它們發(fā)生時，修復(fù)通常相當(dāng)簡單。但3D打印機就不是這樣了。雖然這項技術(shù)令人印象深刻，但3D打印仍然是一個非常復(fù)雜的過程。即使是通常持續(xù)可靠地處理打印作業(yè)的高端機器也會不時遇到問題（或者至少需要在指定的時間間隔內(nèi)進行維護）。這意味著，當(dāng)你在3D打印機上打印一個物體時，事情不可避免地會出錯，無論是在軟件方面還是在硬件方面。這實際上是一件好事，因為在解決問題的機會真正學(xué)習(xí)。

Brozan 3D打印如何提供幫助

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