藤铁家居工艺品在线课程中3D打印技术的应用探究

苏惠丽

摘要：3D打印技术作为一种新兴的材料成型技术可以快速塑造出实体模型，与传统的电脑建模、模型图纸相比，其可直观呈现相关教学内容，便于学生接受与理解。3D打印技术应用于藤铁家居工艺品课程教学中具有使用便捷、成本低廉、空间要求低、节省时间、保护作品知识产权等优势。对此，在藤铁家居工艺品在线课程教学中，教师可借助3D打印技术辅助设计方面的教学，打印实体零件辅助装配方面的教学，验证学生的作品，构建丰富的三维造型辅助在线教学。

关键词：藤铁家居工艺品；3D打印技术；在线教学；优势；瓶颈

中图分类号：G712文献标志码：A文章编号：1008-3561（2023）14-0081-04

基金项目：本文系福建省教育科学规划立项课题“融合3D打印技术的地方藤铁工艺品在线课程资源研究”（立项批准号FJJKZZ21-032）阶段性研究成果

藤铁工艺品作为传统藤编的现代化发展方向之一，其产业规模正随着我国工艺品进出口量的扩大而不断增长，由此产生的商机促进了地方经济增长。以安溪为主的地方特色藤铁工艺产业区域也随着这股浪潮不断发展壮大。2020年，安溪藤铁工艺产业产值达200多亿元，产业规模位居同行业首位。目前，安溪有藤铁工艺企业2200多家，加工点3000多个，全县120万人口中有12万人从事藤铁工艺行业。由此不难看出，藤铁工艺在促进区域经济发展的同时，还需要很多藤铁工艺品设计人才。对此，很多职业学校把服务乡村特色产业发展作为办学目标，积极探索乡村特色产业人才培养新模式，提升人才与企业岗位需求的契合度，促进乡村特色产业发展与学校专业建设的吻合。目前，本校及福建省其他中职学校的藤铁家居工艺品在线课程建设正处于探索发展阶段，各地各校针对自身学生特点开发的藤铁家居工艺品在线课程的教学质量参差不齐，其中很多课程的理论知识教学与实践实体相脱节，导致学生无法通过课堂教学掌握藤铁家居工艺品的构造特点。对此，本课题小组通过探索3D打印技术应用于藤铁家居工艺品在线课程中的优势、必要性、应用场景及应用瓶颈，促进3D打印技术与藤铁家居工艺品在线课程的有效融合。

一、3D打印技术在藤铁家居工艺品设计中的应用优势及必要性

1.3D打印技术在藤铁家居工艺品设计中的应用优势

在21世纪初，3D打印技术仅应用于医疗、航空航天、奢侈消费品等领域。目前，随着技术的革新以及成本的下降，3D打印技术应用的领域越来越广泛。其应用于藤铁家居工艺品在线课程中的技术优势具体如下。

（1）优势一———使用便捷。3D打印可以不借助任何机械加工设备或磨具，直接从计算机的图形数据库中生成数据指定的形状物体，以最直接的方式将抽象的二维体转化成三維体。而传统的加工工艺流程不仅烦琐，需要的工具、器材还很多，并且时间长，很难在课程教学中产生时讲时产的效果。

（2）优势二———成本低廉。随着3D打印技术的不断发展，3D打印所需的成本也越来越低。从3D打印课程演示品对于材料性能以及机械性能的要求来看，3D打印甚至比藤铁家居工艺品的实际生产成本还低，一些模型材料还可以回收再利用，这在一定程度上降低了课程演示品的处理难度。

（3）优势三———空间要求低。3D打印无论从机器还是从成品来看，都比传统的实体演示的空间要求低。首先，3D打印模型可以根据实际需求等比例放大或者缩小，操作也比较简单，便于课堂演示、讲解。另外，3D打印机本身随着技术的发展越来越精巧。目前，桌面级的3D打印机和台式电脑主机的大小相仿，对空间的要求很低。

（4）优势四———节省时间。虽然3D打印本身的打印速度不如文字打印快，但与制作藤铁家居工艺品的实体打样相比，仍具有很大的速度优势。而3D打印最主要的优势之一是不占用教学时间。在传统的实体演示中，教师在讲解完一个图形知识点，需要制作实物演示时，只能暂停课堂教学，进行现场制作。而在运用3D打印演示时，教师可在备课时编辑好模型程序，然后根据课堂教学内容需要，在规定的时间内让物体自动打印出来，以此节省课堂教学时间。

（5）优势五———保护作品的知识产权。作为一个设计师，只要拥有一台3D打印机，就可以自己设计产品，打印样品。这样不会让作品的原文件流出，有利于保护作品的知识产权。

2.3D打印技术在藤铁家居工艺品设计中的应用必要性

藤铁家居工艺是铁与火的艺术。简单来说，藤铁家居工艺品是以铁等为原料制作的具有功能性、装饰性作用的室内外物品。藤铁艺术历史悠久，经过不断发展，目前已经逐渐形成自己独特的风格，艺术品设计中更是倾注了设计师大量的情感。在科技不断发展的今天，机械化生产制作虽然大大提升了制作效率，但也限制了个人的想象力、创造力，这在一定程度上凸显了手工艺术品独特的价值。然而，藤铁家居工艺品设计受工具、材料、工艺等多方面因素制约，尤其在社会快速发展的今天，藤铁家居工艺品的造型、风格都在不断变化，这就对藤铁家居工艺品设计提出了更高要求。而3D打印技术作为数字时代的产物，应用于藤铁家居艺术品设计中具有重要意义。具体来说，3D打印技术应用于藤铁家居工艺品设计中的必要性体现在如下三个方面。

（1）简化开发流程。传统藤铁家居工艺品的设计制作过程复杂，需要经过一系列的工序流程，不仅要花费大量的时间和精力，还要有较多的材料支持，可以说是费时费力，效率低下。而3D打印技术可以简化藤铁家居工艺品的开发流程，通过3D模型设计及设备打印两个阶段即可快速转化设计师的设计灵感，使之形成立体、可见、清晰的产品实物。这样既能从技术层面提升工艺品的开发制作效率，减少花费在产品打样环节的时间、材料等成本，减少材料浪费，还可让设计师在不断观察、研究3D打印产品的过程中进行工艺品设计的调整与改进，从而以更短的时间、更少的成本和精力投入高效完成藤铁家居工艺品的设计开发。同时还可为设计师提供更多的设计藤铁家居工艺品的想法和灵感，让藤铁家居艺术品的设计更加丰富、多样，为更多造型新颖、富有审美价值的藤铁家居艺术品的产生提供可能，从而实现现代智能技术与传统藤铁家居工艺的有效融合。

（2）精确设计尺寸。藤铁工艺品对于尺寸控制的要求非常高，在手工制作过程中，尺寸误差难免存在。另外，藤铁工艺品还可能受材料、制作工艺等多方面因素影响而在制作过程中出现各种问题及缺陷，从而影响到工艺品的开发生产，降低工艺品的成品率。而3D打印技术可提升产品尺寸控制的精准度，尤其对装饰部件、浮雕、花纹等局部尺寸的把控更为精确。在工艺品设计阶段，3D打印技术还可灵活地进行不同维度的尺寸移动、缩放等处理，便于设计师通过预览来了解工艺品的设计情况，从而进行针对性调整，避免后期因尺寸控制不准确而出现工艺缺陷等情况。这样不仅能提升藤铁家居工艺品设计的精准度，提升工艺品成品率，还可降低工艺品的设计生产成本，缩短设计生产周期。

（3）提升成品率。藤铁工艺受材料及工艺特殊性的影响，其设计及制作工艺相对复杂，并且容易出现问题、缺陷，导致藤铁家居工艺品的成品率下降。3D打印技术应用到藤铁家居工艺品设计中可为传统藤铁工艺设计带来新方向、新技术，有效解决手工制作不便、不规范等因素导致的设计、制作问题，提升设计的准确性、规范性，并避免工艺缺陷。这对于提升藤铁家居工艺品的生产成本、缩短生产周期、提升产品的成品率有积极意义。

二、3D打印技术在藤铁家居工艺品在线课程中的主要应用场景

3D打印技术在藤铁家居工艺品在线课程中的应用场景主要体现在如下三个方面：一是展示产品设计，二是搭建艺术品构架，三是验证学生的作品。3D打印技术应用于藤铁家居工艺品在线课程中可依托上述优势，最大程度缓解理论设计与实物输出之间存在的差距，让学生通过真实、直观的实体展示找到设计、装接过程中存在的问题，进而进行针对性的学习。

1.通过3D打印技术辅助设计方面的教学

在教学实践中，有的学生很难对书面设计图案进行三维化理解，并因此在设计中出现错误设计思路，如图形结构相互碰撞、艺术品过于平面不立体、作品缺乏层次感等。在教学讲解中，教师也很难将三维设计信息通过口述或平面图形的方式传达给学生，由此出现师生间的双向沟通障碍。而3D打印技术可有效解决这个问题。以小音箱设计为例。一般情况下，几何形态包括二维几何形态、三维几何形态（图略）。学生可将图中各个基本的几何体通过拼接、镶嵌、渐变等方式进行变化，再将点、线、面等多种元素融入其中，形成基础设计方案，然后围绕功能性设计定位需求形成最终设计方案。但在这个过程中，有的学生存在二维到三维的转化障碍。例如，有的学生在给音响实体设计发音孔的时候，竟在底部设计出发音孔。究其原因是学生无法理解二维图纸俯视图中孔洞的上下层面的立体关系，将本来仅有顶部开孔的音响设计成了底部开孔。3D打印技术可以有效解决此类问题。这是因为3D打印技术能够让学生通过最直观的实体看到设计图纸上表示的物体的真实样子，让作品不再停留在二维图纸上而是形成实体可供参观。另外，设计中的不足、错误也可直观呈现出来，便于学生深刻理解设计过程中应关注的重点知识内容。

2.打印实体零件，辅助装配教学

藤铁家居工艺品的实际制作需要先将零部件生产出来，再进行拼接组装，然后形成工艺品的最终形态。在拼接过程中，部分学生由于缺乏三维意识而出现一些错误，如配件安装的左右问题、配件配合的重心问题、零件结构的碰撞問题、零件组装的过程问题等。而解决这些问题最有效的方式便是实际组装。但进行藤铁家居工艺品的实际组装，不仅需要复杂的配套设备，还存在材料成本高、时间成本高、空间需求大等问题。而3D打印操作非常简单，可有效解决这一问题。首先，可把设计出来的零部件绘制成具体模型，然后添加3D打印，进行打印，最后进行拼接。无论是零件的形状还是零件与零件之间的配合问题都可进行直观展示，需要焊接的部件也可通过热熔胶粘接实现，便于在线课程的实体演示。

3.验证学生作品，进行针对性辅导

图纸上的物体和实物之间往往存在很大差别，这种差别无法人为通过脑补或建立三维电子模型消除，需要制作实体，而学生制作实体作品的难度很大。在藤铁家居工艺品在线课程中，如果没有实体作品，则不利于随堂讲解、演示，如果没有演示，学生又很难发现自己设计中存在的问题。另外，课堂互动是网络课程最重要的形式之一，如果没有师生之间的有效互动，课堂教学效果将会受到影响。而借助3D打印技术，学生可在线下通过设计软件设计出自己的产品方案，通过网络传输给教师，教师收到后，可对其中的典型作品，通过3D打印呈现出来，并进行直接讲解。这不仅可缩短学生作品的传递时间，还可提升教学互动性与教学效率。

4.运用拓扑思路辅助在线教学

在利用3D打印技术进行建模设计阶段，为节省计算机资源，人们通常以较少的点、线、面组合及排列方式来构建丰富的三维造型，这就是行业内所说的“3D模型的低模‘拓扑思路”。有的学生在进行藤铁家居工艺设计时，受教材及传统思想限制，存在明显的思维局限性，导致作品设计缺乏个性化、创新性。而拓扑思路融入藤铁家居工艺品造型设计教学中，可丰富学生的设计思路，促使学生打破传统工艺造型设计的局限性，通过数字化造型的方式进行设计创新。这不仅有利于提升学生的创新、创造能力，还有利于学生以现代技术来凸显藤铁家居工艺品造型点、线、面结合的形式感。另外，3D打印技术应用于藤铁家居工艺品在线课程中还可将抽象的、精致的、具有几何风格的工艺品以立体的方式呈现出来，让学生在观看打印成品的过程中对设计品形成直观、全面的感知和了解，在观察、分析中寻找工艺品设计中存在的不足，并及时进行调整完善，从而进一步提升学生的工艺品设计艺术感，丰富藤铁家居工艺品设计内涵。这样，学生就能在学习传统藤铁家居工艺的基础上，合理应用现代技术手段、现代艺术风格来进行创新和拓展，创造出既具有时代感、又具有独特美感的现代工艺产品，实现对传统藤铁工艺的传承、发展。

三、藤铁家居工艺品在线课程中3D打印技术的应用瓶颈

3D打印技术所具有的技术优势可促进藤铁家居工艺品在线课程的创新发展。但目前，3D打印技术在藤铁家居工艺品在线课程中的应用处于初期阶段，在应用中存在一些瓶颈。

1.推广的瓶颈

在本校，3D打印技术在应用中的最大瓶颈是建模参数的设置。作为设计者来说，其既要懂设计，又要懂最终产品的输出，要在建模上下更大的功夫。这样，教师的讲课模型文件和学生的作业模型文件就可进行实时交互，再进行实体打印，然后通过实体进行教学。这对于教师的讲解以及学生的理解都有帮助。但目前，部分教师缺乏设置建模参数的能力，直接影响到3D打印技术在藤铁家居工艺品在线课程中的应用效果。

2.3D打印技术不成熟

虽然3D打印技术相对于过去而言有很大进步，但仍存在一些难以解决的问题，涉及3D打印的精度、配合度、材料的性能以及色彩等。目前，3D打印可以打印出一定形状，但不能做到百分之百的还原，对于一些细节部件，打印精度上的问题更突出。而高精度的3D打印机耗材昂贵，售价高，学校很难承担得起。因此，在日常教学中，对于一些细节部件，教师只能进行等比例放大打印，与其相关的其他部件也要进行相应放大打印，否则很难进行装配。

3.3D打印自身的技术门槛

3D打印技术在藤铁家居工艺品在线课程教学中的辅助作用十分强大，这就要求师生进行深入的学习与研究，如学习辅助软件。对于职业学校的学生来说，三维软件的学习难度较大，往往比藤铁家居工艺本身的学习还难。有的教师也存在学习困难。在未来，3D打印技术在教学中的应用将更加广泛，尤其是在实体生产与加工行业，3D打印技术的发展前景十分广阔。而为学习藤铁家居工艺知识，花费大量时间从零开始学习3D打印技术是否是一种本末倒置的情况，本课题小组成员的意见也不统一。这需要大量的教学实践验证。

四、结语

总而言之，3D打印技术应用于藤铁家居工艺品在线课程教学中具有积极意义，不仅能提升课堂教学效率，还能拓展学生的思维，帮助学生深入理解课程知识，并促使学生在现代技术的支持下，对传统藤铁家居工艺进行创新，创造出既体现传统藤铁家居工艺特色，又具有现代艺术风格的藤铁家居工艺品。相信在未来，隨着3D打印技术的不断发展，二者的结合将更加紧密。

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Exploration of the Application of 3D Printing Technology in the Online Course of Rattan Iron Home Crafts

Su Huili

（Fujian Anxi Chen Li Secondary Vocational School， Anxi 362403， China）

Abstract： As a new material forming technology， 3D printing technology can quickly create solid models. Compared to traditional computer modeling and model drawings， it can visually present relevant teaching content， facilitating students acceptance and understanding. The application of 3D printing technology in the teaching of rattan iron home crafts courses has advantages such as convenient use， low cost， low space requirements， time saving， and protection of intellectual property rights of works. In this regard， in the online teaching of rattan iron home crafts， teachers can use 3D printing technology to assist in the teaching of design， printing solid parts to assist in assembly， verifying students works， and constructing rich 3D modeling assisted online teaching.

Key words： rattan iron household handicrafts；3D printingtechnology；onlineteaching； advantages；bottleneck