一、引言
现如今中国正推动向"制造强国"转型升级，而3D打印技术则是实现智能制造的关键基础技术之一。3D打印所代表的FDM增材制造已经成为实现"工业4.0智能制造"的重要推动力，国家近年来大力扶持3D打印相关的创业科研项目。3D打印技术政策一路向好，国内3D打印市场规模逐步扩大，有望成为全球最大的3D打印市场。
3D打印技术日趋成熟，被应用于工业设计、医疗、航空等多个领域，替代这些领域传统的加工工艺。此外，在家居、建筑等行业，3D打印技术的应用为行业发展带来了全新的机遇。因此，不少专业的教学会运用3D打印技术辅助教学，尤其是设计类专业的教学。本文将介绍3D 打印的工作原理，结合产品设计教学的实践运用，详细分析3D打印技术在教学里起到的重要作用。
二、3D打印技术的工作过程
从第一台3D打印机的面世到现在，3D打印技术经过多年的探索和发展，无论从技术、制作成本还是使用范围都有了长足的进步，随着打印材料的多样性延伸，使用领域也越来越广。
3D打印机的工作原理与普通打印机相似，3D打印是一种快速成型的技术，根据已有的数字建模文件，运用粉末状可粘合材料，通过逐层打印的方式构造成对应实物的技术。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料等。
3D打印机的工作过程是如下：1）3D数字建模，运用计算机数字建模软件画出需要打印的立体产品实物，最后文件格式保存为STL格式；2）进行切片处理，建模文件导入3D打印机配备的专业软件进一步处理，即将产品实物切成一层层薄片，形成可被 3D 打印机识别的GCODE文件；3）打印三维模型，由3D打印机将打印耗材逐层喷涂到打印平台上，整个打印过程会根据实物大小、打印材质、参数设置、精细程度等因素耗时几分钟到数天不等；4）后期处理，待产品打印完成，一般会有毛刺或者额外的支撑物需要处理，后期加工因需求而定，如固化处理、剥离、修整、上色等，最后得到成品。
三、产品设计教学与3D打印技术相结合
（一）强调设计与制作密不可分，培养全局思维
作为一名大专学生，学校是比较注重动手能力的，学生通过实践加深对理论知识的了解，拓展书本以外的技能技术，激发学生的学习兴趣，让教学起到事半功倍的效果。在过去，学习产品设计课程时更多的是强调学生的设计能力，往往和产品成型，即模型制作或者实物制作分开，但是，在实际的产品生产中，研发与制作一脉相承，密不可分。因此，当课程安排尽可能地还原真实，提高设计能力的同时也能注重产品成型，学生会变得更具有全局观，思考问题更全面，在有一定的生产约束下完成设计，能够提高设计效率和理性处理问题的能力。
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（二）让想法快速成型，有助于设计方案的讨论
在进行产品设计教学时，教师经常会安排学生以小组形式完成方案设计，团队之间的合作肯定会涉及讨论环节。当大家拿出各自的方案进行分享和讲解时，有些学生会因为手绘能力差或者表达能力差而很难将自己的想法讲述清楚，可能本来创意点是新颖可行的，最后却因为以上的原因而不得不被团队或者老师否认方案。
但是，团队如果能够在讨论各自的方案之前将方案以实物的方式呈现，学生在讲解的同时赋予使用方法，表达会更到位更完整。当别人想给予修改建议时也会因为有实物而传达得更精准，设计者体会加深，激发更多设计灵感。
（三）了解产品结构的合理性
当学生经过一系列的动作--反复推敲、确定设计方案、数字建模、画好效果图，最后得出设计结论，其实整个过程大部分时候是处于想象的阶段，整个过程缺少自我发现问题和解决问题的能力锻炼。
假如在产品设计的过程中加入实物制作，让学生的想法得以呈现，亲自模拟或使用自己所设计的产品，他们必定会发现有不少地方可以改良。例如设计一款水杯，学生能轻易地设计出漂亮时尚的造型，但是如果缺少实物体验，他们可能就很难做到既美观又合理，各种各样的类似问题不是外观漂亮就可以解决的，而是对于产品本身结构的研究的深入程度决定的。
当然，要求学生每个项目都要完成实物制作也不现实，毕竟制作时间长会导致课程效率严重下降，因此，如果具备快速成型的方法能协助学生完成产品设计，无疑是锦上添花，而3D打印在大部分时候能能完成快速成型的任务，让学生根据成型产品及时调整方案，多次验证方案的可行性。
（四）接触专业前沿技术，把握就业方向
学习工业设计专业的学生对于产品的成型技术应该要有所了解，而3D打印技术是现代产品加工成型的重要方法之一。能为学生提供3D打印技术的学习，对学生来说是极佳的自我增值机会。目前，我国运用3D打印技术进行创业的案例比比皆是，学生可以到相关企业就业或者创立工作室，相比普通的工业设计专业学生，他们在选择就业方面会获得更多的主动权。
四、结语
3D 打印技术备受重视，将其运用在工业设计教学上是新兴技术与教学相融合的尝试，学生学会新技术的同时，对专业知识的强化也是具有重大意义。在不久的将来，3D打印技术在教学中的运用相信会越来越普及，更多的相关教学方法将会被实际应用，也希望更多的人关注3D打印技术与教学相结合的研究，出谋划策，为3D打印技术与教学的发展共同努力。
参考文献
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[4] 张文平，周倩，李绪林.3D打印及其教育应用[J].现代信息科技，2019(2)
论文作者:叶燕斐 姜佳良
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/5
标签：技术论文; 学生论文; 实物论文; 产品设计论文; 产品论文; 打印机论文; 建模论文; 《中国西部科技》2019年第6期论文;