3D打印技术在机械课程教学中的应用

杜芳

由于传统机械课程教学模式中二维插图及口头讲述无法明确阐述原理复杂结构及形状复杂零件，一定程度上阻碍学生深入理解相关理论知识。即便实体教具相对形象直观，但是价值昂贵且使用不便，部分课程中特定教具无法由市面上大批量购买，对于教具推广具有极其不利的影响。本文以机械课程教学为切入点分析应用3D打印技术的必要性，就提出具体的应用要点进行深入探究，旨在为相关从业人员积累更多的工作经验。

自进入21世纪以来，在社会经济稳健发展的大背景下，我国机械课程教学水平日趋成熟，社会对于机械课程教学提出全新的要求及标准。为了主动迎合时代发展潮流满足日益严格的教学工作要求，机械课程教学重心逐步向分析应用3D打印技术必要性及提出具体应用要点转变。同时，由于传统机械课程教学方法直观性不足，无法帮助学生理解过于复杂的理论知识，并且凭借单一图片展示或仿真动画演示难以帮助学生想象出复杂零件及复杂结构的工作原理。即便实体教具相对形象直观，但是价值昂贵且使用不便，部分课程中特定教具无法由市面上大批量购买，客观上加剧教具推广工作难度。鉴于此，本文针对机械课程教学应用3D打印技术的研究具有重要现实意义。

1 机械课程教学应用3D打印技术的必要性

1.1 激发学习热情

无论任何方面知识学习过程，其实践动手操作可接受程度远远高出单一理论讲述，尤其是技术类院校学生普遍存在排斥理论知识学习的问题，一旦教学方法不得当或理论知识学习时间过长则难以激发学生求知欲及学习热情。由此可见，机械课程教学应用3D打印技术能激发学生学习主动性及积极性，帮助学生切身感受学习“成功感”，有利于形成强有力的学习动机。相较于其他课程，机械课程包含大量机械设计或机械制图等方面知识，客观上要求学生自行设计机械作品，而应用3D打印技术实现设计作品打印，不同程度开发学生想象力，对于培养创新人才具有不可比拟的积极作用。

1.2 提高教学实效

由于传统机械课程教学方法倾向于使用二维插图或口头讲述，客观上加剧复杂结构或复杂零件的工作原理阐述难度，一定程度上阻碍学生深入理解相关理论知识。虽然实体教具较为直观形象，但是其造价昂贵且操作不便，甚至部分课程所使用的特定教具无法由市面上大批量采买，不利于教具大范围推广。由此可见，机械课程教学应用3D打印技术能帮助学生自行制作模型鼓励其自行完成分析、绘制及测量等环节，进一步巩固教学成果加深教学印象，大大提高机械课程教学效率。此外，应用3D打印技术能评估模具或夹具的可能性再实行紧密机床加工，一定程度上增强教学实效性。

2 机械课程教学应用3D打印技术的要点

2.1 “互换性与测量技术”应用

在实际教学的过程中，相关教师结合“互换性与测量技术”难点内容，充分发挥学生逻辑思维能力及空间想象能力的作用，利用3D打印技术制作圆柱度及倾斜度等教具，帮助学生理解课程难点内容，并且着重强调保持教学双方思路清晰，鼓励学生自行思考理解重点内容，例如：以圆柱度为例指公差带以半径差值为公差值t的2同轴圆柱面间区域，其被测圆柱面必须位于2个同轴圆柱面间;以倾斜度为例公差值以直径为公差值t且与基准平面呈理论正确角度的圆柱面内区域，其?D孔轴线位于直径公差0.05毫米且与A基准线呈45度角平行于B基准平面圆柱面内。

2.2 “机械制造装备”应用

作为机械制造行业最为常见的用具之一，开展刀具认识占据极其重要的作用及地位，但是受实体刀具携带不便及部分特殊用途实体刀具价格昂贵的影响，无法用于教学实践领域，一定程度上影响教学效率及教学效果。因此在实际教学的过程中，相关教师灵活运用3D打印技术制作刀具模型，充分发挥其安全性、经济性及高效性的作用，例如：以刀具模型为例其理论模型由刀体、刀尖、刀头、前面、主后面、副后面、副切削刀及主切削刀共同组成，教师指导学生创建完三维模型后运用3D打印技术制作出实体模型，观察实体模型的具体构造，进一步加深其教学印象。

3 结语

通过本文探究，认识到从目前我国机械课程教学水平来看，仍存在着较多问题亟待解决，例如：教学方法单一、实体教具携带不便及教学效率低下等，直接影响机械课程教学效率及教学效果。因此，相关教师秉持具体问题具体分析的工作原则，向学生全面介绍3D打印技术、机器组装及软件应用等方面知识，将机械课程教学任务与3D打印技术相结合，指导学生打印出专业教具模型，进一步加深教学印象巩固教学成果，激发学生求知欲及学习热情，便于理解教学难度较大的理論知识点。同时，不断增强自身综合素质水平，丰富自身专业知识储存量，为推动我国机械课程教学水平进步提供强有力的支持。

（作者单位：河北省廊坊市高级技工学校）