基于3D打印技术的UG软件建模的教学模式探析

云璐

摘 要：本文对3D打印的工作原理和特点进行介绍，并探析在UG软件教学中引入该技术，进而提升学生的动手能力以及激发学生学习的积极性和创新性，促使学生产生对该产品进行设计的兴趣。

关键词：3D打印；教育技术；课程

企业在办公中使用UG软件的越来越多，其广泛应用对于缩短设计周期发挥了很大的作用。由于企业对于UG应用的人才需求逐渐增加，很多高校也都将该门课程纳入教学体系中，但是培养的毕业生并不具备进行产品设计和创新的能力，无法满足社会的真正需求。本文对3D打印的工作原理和特点进行系统的介绍，并且对如何将该技术引入到实际的UG软件教学中，并发挥其作用进行探讨。

1 UG软件建模课程教学现状

UG是一个交互式计算机辅助设计与制造系统，具有非常强大的功能，能够构建出非常复杂的实体和造型。最近几年，UG设计课程取得了较好的发展也在不断的改革之中。在教学方式上，也由命令式讲解转变为实例教学，现阶段已经实现了在工作过程系统化的基础上进行教学。基于教学的辩证关系，教学方法得到优化，教学的质量也得到了提升，取得了比较好的教学效果。但是在实际的教学过程中发现还存在许多问题，比如教学过程中很多环节都是固定的模式，学生难以发挥学习的主动性。此外，缺乏对学生职业素养以及设计能力的培养，使得学生在设计时始终找不到思路，接受设计任务时，无从下手，并且学生设计出来的作品多是虚拟的数模，教师也就缺乏比较直观的评价，点评内容过于空洞，对其进行反复的改进和创新难度比较大。

2 基于3D打印技术的UG软件建模课程教学思路

3D打印是通过构建数字模型，来确保三维实体实现的技术，无需再使用刀具、夹具和机床等就能够创造出任意的形状。该技术是在上世纪末产生于美国，近年来在关键技术领域取得很大突破，发展快速，也引起了教育界的广泛关注。

现阶段，一些国家和组织对于该技术的教育进行不断的探索。新媒体联盟曾将该技术引入到2013年版的《地平线报告》中，作为可以进行普及的新技术，对其进行了非常细致的介绍，并且认为该技术在未来四五年左右的时间内，必然能够得到较好的发展。根据《3D打印：从想象到现实》，其作者认为该技术是对于教授和学习来说是一种创新，打开了新的教学方法的大门，也是对传统教育方式的颠覆。所以，可以认为在实际教学中，3D打印并不只是一种简单的制造技术，在传统的课堂教学中都会得到体现，并且能够发挥比较大的作用。

实际教学中可以发现，3D打印技术的教学与UG软件教学是相互独立的模块，几乎没有内在联系，这客观上造成了专业教学脱离了生产制造岗位操作要求。所以，教学中对学生的实训进行引导时要有一定的目的性，并且基于对零件结构的三维设计和将其加工成实物模型，最后进行精度检测等操作，通过一系列措施将3D打印技术与UG软件教程紧密融合，通过教学形式和教学载体的创新使教学内容更生动形象，使学生对课堂知识领悟得更加深刻，进而提升教学的实际效果。

3 基于3D打印技术的UG软件建模课程教学方法

3.1 教学方法

首先把UG设计课程、3D打印实训课程整合为一门课程，教师对设计的实例进行教学，对学生进行分组，并且提出相应的要求，而且要确保课程资源比较丰富，引导学生就学习的内容进行讨论，并且学会利用3D打印机来创造出实物，学生再根据实物模型，来评价其设计的结果，并提出改进的具体思路，然后再重新进行打印，最终创作出符合设计目的的作品。在此教学过程中，学生大致掌握了对软件操作的基本命令，和设计方法，也学会了如何操作3D打印机，并且也对学生的创新以及团队合作等精神进行培养，同时也促进了学生设计理念的形成与职业素养的提升。

①工业产品UG造型设计及数据输出。教学设计所采用的教學案例多半来自于学生在实际的生活与学习的过程中比较容易接触的实体案例，比如台灯、手机支架等，这些日常生活中常见的实物更容易激发学生的形象思维，并且学生对这些实物的感官更加直接。在课堂教学中，教师首先要选择一个实物，基于该实物的形象和结构建立相应的UG模型，并对具体的过程进行讲解，安排学生对其进行设计。并且提出自己的要求，要在具备功能的基础上，也能够体现其美观性。并对其基本的创意要求以及协调性等进行满足。最后，在对设计完成的文件进行导出时，还要注意格式的转换。

②添加支撑与分层。将文件导入到与3D打印设备相配套的编程软件中，来设计产品零件的工艺，并且编制出数控程序，很多3D打印机都能够完完成支撑添加与模型分层，并且能够进行打印层高和温度以及支撑等的设定。可以直接导出数据文件，也可以与打印机连接来进行打印。

③3D打印。引导学生学会初始化操作，调平工作台进行预热，设定好打印喷嘴的高度等，并且对第一层的打印质量进行严格把控，确保该模型能够较好的粘在工作台上。伴随该技术的不断发展，其设备操作起来也越来越容易，最新的设备能够节省很多操作，提升了操作的效率。

④模型处理和设计评价。将产品支撑材料剥离后对粗糙的表面进行打磨和二次加工，学生对照模型综合评价模型处理效果，对部分细节提出修整意见，或者直接按照自己的思路对其重新打印，直至实物模型完全符合设计要求。

3.2 教学效果

通过开展该课程的教学，大大发挥了学生在课堂学习时的主动性，促使越来越多的学生能够主动的参与到设计活动的创新之中，也取得了比较好的教学效果。

4 结语

对工科院校的学生来说，掌握三维设计软件是一门必修课程。这些学生已经具备了对软件进行操作的基础，在讲解一些简单的软件时，也很容易接受，对于学科教学也有较好的评价。但是从工艺与设计零件的视角来看，还缺乏合理性的认识，也是本次教学改革需要重点解决的问题之一。

参考文献：

[1]张丽.基于UG建模模块的注塑模具设计[J].科技资讯，2016，（35）：1314.

[2]彭广耀.UG建模技术在机械制图教学中的探索[J].中国教育技术装备，2014，（06）：9798.