王新文 宮三朋 林冬冬 蔡昊 馬丹

【摘要】3D打印是一種快速成形技術(shù)，目前已有學者嘗試將其運用于醫(yī)學、航空以及地理等學科領(lǐng)域中，并取得一定成果。本文通過分析3D打印技術(shù)的基本原理以及運用3D打印技術(shù)打印出選礦機械模型，提出選礦機械3D打印模型在選礦機械課程教學中的優(yōu)點以及其在國內(nèi)外設(shè)備展覽中所具有的優(yōu)勢。本研究表明選礦機械實體模型的3D打印具有廣闊的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】3D打印、選礦機械模型、應(yīng)用前景

前言

我國大學礦物加工專業(yè)大約有30多所，選礦機械是該專業(yè)主要專業(yè)課，總體看來，多數(shù)礦物加工機械的課堂教學仍然延續(xù)過去的平面圖的教學方式，學生聽起來模糊，似懂非懂現(xiàn)象十分普遍，可見，選礦機械的實體模型教學非常必要[1]。另外，我國有選礦機械設(shè)計、研發(fā)和制造單位有千余家，每年全國甚至是世界各地都舉辦各種各樣的國際國內(nèi)設(shè)備展覽會，大型設(shè)備的展覽占地大、運輸成本高；在國外設(shè)備展覽大都采用實體模型參展，可大大節(jié)約成本。因此，通過將3D打印技術(shù)運用于選礦機械的制造中，打印出選礦機械模型在選礦機械教學和設(shè)備展覽中都具有不錯的應(yīng)用前景。

1、3D打印原理和技術(shù)

3D打印技術(shù)是利用紙層疊技術(shù)的快速成型裝置，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的模型圖通過打印機變成實物[2]。3D打印的主要技術(shù)包括：SLA立體光刻造型技術(shù)、FDM熔融沉積成型技術(shù)、3DP三維粉末粘接技術(shù)、SLS選擇性激光燒結(jié)技術(shù)、LOM薄片材料疊加技術(shù)五種該技術(shù)，其在醫(yī)療、模具、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域的先期實體模型已得到成功應(yīng)用，并且其應(yīng)用領(lǐng)域正在快速拓寬[3-4]。

2、選礦機械實體模型的3D打印

為了更深入了解3D打印的工作原理，以及其與傳統(tǒng)生產(chǎn)制造的區(qū)別，本文以活化振動給料機為例，講述3D打印技術(shù)在選礦機械實體模型制作中的應(yīng)用以及其優(yōu)點。

（1）運用三維繪圖軟件完成活化振動給料機模型的制作，如圖1所示，支持三維繪圖軟件有很多，如：CATIA、UG、SolidWorks、Auto-CAD等軟件，本文采用SolidWorks軟件。

（2）將文件保存為STL格式，然后導入到打印機專用的Cura軟件中，然后根據(jù)要求設(shè)置相關(guān)參數(shù)，如圖2所示。

（3）切片軟件中的文件修改好參數(shù)后生成Gcode代碼，將其導入到3D打印機中完成打印，如圖3所示。

（4）對3D打印后的模型去支撐架、修復、組裝，最后完成成品，如圖4所示。

3、選礦機械實體模型3D打印的應(yīng)用

3.1在選礦機械教學中的應(yīng)用

經(jīng)調(diào)查，我國絕大多數(shù)高校選礦機械的課堂教學仍采用傳統(tǒng)的平面圖教授方式，即教師以課堂授課的方式講述一些選礦機械的用途、理論、原理等。這種傳統(tǒng)的機械專業(yè)教學模式存在形式單一等問題，特別是選礦機械圖的教學中，對于一些較復雜的零件組合圖形，抽象的二維投影視圖對學生的空間想象能力提出了較高的要求，給機械制圖的教學帶來了較大的難題。將選礦機械實體模型的3D打印運用與選礦機械教學中，可以將抽象的圖形模型化，把機械設(shè)備帶入到課堂，使得課堂情景化，學生可以一目了然，節(jié)省了腦海里從平面圖到立體建模的非常耗時的過程，不僅極大提高了教學效率，而且?guī)熒涣鳒蚀_順暢，深受廣大師生的好評[5-6]。

3.2在設(shè)備展覽中的應(yīng)用

我國有選礦機械設(shè)計、研發(fā)和制造單位有千余家，每年全國甚至是世界各地都舉辦各種各樣的國際國內(nèi)設(shè)備展覽會，全國各地的生產(chǎn)廠家把各自的產(chǎn)品運送到展覽館，在運輸?shù)倪^程中耗費了大量的人力、物力和財力，使得運輸成本很高，當大型設(shè)備的在展覽館中展示時候，由于其體積龐大，占地面積大，在有限的展覽館的空間中只能展示有限的設(shè)備。將3D打印的選礦機械模型運用與礦山設(shè)備的展覽中，可以節(jié)省在運輸過程中人力、物力和財力的消耗，同時，通過在走廊兩側(cè)用陳列模型和墻壁平面宣傳相結(jié)合的模式，可以取代過去單一的文字平面媒體，并且展示更多的設(shè)備，使得企業(yè)在參加展覽會的時候在達到預期效果的同時為企業(yè)省錢、省力、省時。

4、結(jié)論

3D打印技術(shù)是一種新型的技術(shù)，以其獨特的優(yōu)勢運用廣泛的運用于多個領(lǐng)域，本文通過闡述3D打印的基本原理及其技術(shù)，并將其應(yīng)用于選礦機械，打印出選礦機械模型，以及分析了選礦機械模型的3D打印在選礦機械課程中和礦山設(shè)備展覽中的應(yīng)用效果，從中可以看出選礦機械模型的3D打印具有廣闊的運用前景。

參考文獻

[1]楊三艷.淺談3D打印技術(shù)在機械類課程教學中的應(yīng)用[J].職業(yè)教育研究，2014，（10）：166-168.

[2]王博.淺談3D打印技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].機電技術(shù)，2014，（5）：158-160.

[3]黃烽堅3D打印技術(shù)應(yīng)用前景展望與分析[J].2014，2（21）：53-55.

[4]王聰聰3D打印技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展前景[J].2014（4）：23-28.

[5]付昱，篙麗萍.3D打印技術(shù)及其對機械教學的啟迪[J].內(nèi)蒙古電大學刊，2015，（1）：101-110.

[6]潘愛瓊，張輝.淺談3D打印技術(shù)在實踐教學中的應(yīng)用[J].中國教育技術(shù)裝備，2015，（14）：58-60.

作者簡介

王新文（1961-），男，河北唐山人，教授，博士生導師，博士（博士后），主要研究方向：選煤機械設(shè)計與研制。