选矿机械实体模型3D打印的应用前景

王新文 宫三朋 林冬冬 蔡昊 马丹

【摘要】3D打印是一种快速成形技术，目前已有学者尝试将其运用于医学、航空以及地理等学科领域中，并取得一定成果。本文通过分析3D打印技术的基本原理以及运用3D打印技术打印出选矿机械模型，提出选矿机械3D打印模型在选矿机械课程教学中的优点以及其在国内外设备展览中所具有的优势。本研究表明选矿机械实体模型的3D打印具有广阔的应用前景。

【关键词】3D打印、选矿机械模型、应用前景

前言

我国大学矿物加工专业大约有30多所，选矿机械是该专业主要专业课，总体看来，多数矿物加工机械的课堂教学仍然延续过去的平面图的教学方式，学生听起来模糊，似懂非懂现象十分普遍，可见，选矿机械的实体模型教学非常必要[1]。另外，我国有选矿机械设计、研发和制造单位有千余家，每年全国甚至是世界各地都举办各种各样的国际国内设备展览会，大型设备的展览占地大、运输成本高；在国外设备展览大都采用实体模型参展，可大大节约成本。因此，通过将3D打印技术运用于选矿机械的制造中，打印出选矿机械模型在选矿机械教学和设备展览中都具有不错的应用前景。

1、3D打印原理和技术

3D打印技术是利用纸层叠技术的快速成型装置，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的模型图通过打印机变成实物[2]。3D打印的主要技术包括：SLA立体光刻造型技术、FDM熔融沉积成型技术、3DP三维粉末粘接技术、SLS选择性激光烧结技术、LOM薄片材料叠加技术五种该技术，其在医疗、模具、工业设计等领域的先期实体模型已得到成功应用，并且其应用领域正在快速拓宽[3-4]。

2、选矿机械实体模型的3D打印

为了更深入了解3D打印的工作原理，以及其与传统生产制造的区别，本文以活化振动给料机为例，讲述3D打印技术在选矿机械实体模型制作中的应用以及其优点。

（1）运用三维绘图软件完成活化振动给料机模型的制作，如图1所示，支持三维绘图软件有很多，如：CATIA、UG、SolidWorks、Auto-CAD等软件，本文采用SolidWorks软件。

（2）将文件保存为STL格式，然后导入到打印机专用的Cura软件中，然后根据要求设置相关参数，如图2所示。

（3）切片软件中的文件修改好参数后生成Gcode代码，将其导入到3D打印机中完成打印，如图3所示。

（4）对3D打印后的模型去支撑架、修复、组装，最后完成成品，如图4所示。

3、选矿机械实体模型3D打印的应用

3.1在选矿机械教学中的应用

经调查，我国绝大多数高校选矿机械的课堂教學仍采用传统的平面图教授方式，即教师以课堂授课的方式讲述一些选矿机械的用途、理论、原理等。这种传统的机械专业教学模式存在形式单一等问题，特别是选矿机械图的教学中，对于一些较复杂的零件组合图形，抽象的二维投影视图对学生的空间想象能力提出了较高的要求，给机械制图的教学带来了较大的难题。将选矿机械实体模型的3D打印运用与选矿机械教学中，可以将抽象的图形模型化，把机械设备带入到课堂，使得课堂情景化，学生可以一目了然，节省了脑海里从平面图到立体建模的非常耗时的过程，不仅极大提高了教学效率，而且师生交流准确顺畅，深受广大师生的好评[5-6]。

3.2在设备展览中的应用

我国有选矿机械设计、研发和制造单位有千余家，每年全国甚至是世界各地都举办各种各样的国际国内设备展览会，全国各地的生产厂家把各自的产品运送到展览馆，在运输的过程中耗费了大量的人力、物力和财力，使得运输成本很高，当大型设备的在展览馆中展示时候，由于其体积庞大，占地面积大，在有限的展览馆的空间中只能展示有限的设备。将3D打印的选矿机械模型运用与矿山设备的展览中，可以节省在运输过程中人力、物力和财力的消耗，同时，通过在走廊两侧用陈列模型和墙壁平面宣传相结合的模式，可以取代过去单一的文字平面媒体，并且展示更多的设备，使得企业在参加展览会的时候在达到预期效果的同时为企业省钱、省力、省时。

4、结论

3D打印技术是一种新型的技术，以其独特的优势运用广泛的运用于多个领域，本文通过阐述3D打印的基本原理及其技术，并将其应用于选矿机械，打印出选矿机械模型，以及分析了选矿机械模型的3D打印在选矿机械课程中和矿山设备展览中的应用效果，从中可以看出选矿机械模型的3D打印具有广阔的运用前景。

参考文献

[1]杨三艳.浅谈3D打印技术在机械类课程教学中的应用[J].职业教育研究，2014，（10）：166-168.

[2]王博.浅谈3D打印技术的发展与应用[J].机电技术，2014，（5）：158-160.

[3]黄烽坚3D打印技术应用前景展望与分析[J].2014，2（21）：53-55.

[4]王聪聪3D打印技术的应用与发展前景[J].2014（4）：23-28.

[5]付昱，篙丽萍.3D打印技术及其对机械教学的启迪[J].内蒙古电大学刊，2015，（1）：101-110.

[6]潘爱琼，张辉.浅谈3D打印技术在实践教学中的应用[J].中国教育技术装备，2015，（14）：58-60.

作者简介

王新文（1961-），男，河北唐山人，教授，博士生导师，博士（博士后），主要研究方向：选煤机械设计与研制。