胡彧

（成都師范學(xué)院，四川 成都 611130）

3D打印技術(shù)下的汽車CAD教學(xué)實踐

胡彧

（成都師范學(xué)院，四川 成都 611130）

隨著我國新興產(chǎn)業(yè)的崛起，新興的科學(xué)技術(shù)開始在越來越多的領(lǐng)域被應(yīng)用，而且取得了非常不錯的成效，這其中就包括3D打印技術(shù)。3D打印技術(shù)是一種能夠快速成型的技術(shù)手段，這種技術(shù)一出現(xiàn)，就被很多國家廣泛應(yīng)用乃至工業(yè)制造、人臉識別等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。本文通過對3D打印技術(shù)的優(yōu)勢分析，并為其在汽車CAD教學(xué)領(lǐng)域中的教學(xué)實踐提出了幾點切實可行的建議，以促進(jìn)3D打印技術(shù)能夠在教學(xué)實踐中走得更遠(yuǎn)。

汽車；3D；打??；CAD

1 3D打印技術(shù)的出現(xiàn)于引進(jìn)

當(dāng)今社會中存在著很多能夠簡化原本非常復(fù)雜的生產(chǎn)技術(shù)的新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)，他們在很大程度上為各產(chǎn)業(yè)節(jié)省了成本，提高了效率，而3D打印技術(shù)就是這些技術(shù)中的一員。3D打印技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代的美國，但是，當(dāng)初我國剛剛施行改革開放，人們的生活溫飽初步解決，對于這些高科技來說，根本沒有機(jī)會去引進(jìn)或接觸，就更不要談國家專利限制以及3D打印技術(shù)機(jī)器的高昂價格了。進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國在世界經(jīng)濟(jì)格局中的地位越來越重要，外來技術(shù)的引進(jìn)也越來越廣泛，3D打印技術(shù)才開始正式出現(xiàn)在我國公眾的視野當(dāng)中。而且，經(jīng)過我國很多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的試用，3D打印技術(shù)越來越受歡迎，而且由于3D打印技術(shù)發(fā)展的越來越成熟，它所表現(xiàn)出來的實際運(yùn)用成果也越來越優(yōu)秀，甚至有人將3D打印技術(shù)稱為新世紀(jì)環(huán)境下的“蒸汽機(jī)”。由于我國是制造業(yè)大國，而3D打印技術(shù)又在制造業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮了非常重要的作用，因此，我國一直都對3D打印技術(shù)十分重視，從2012年年終開始，我國在3D打印技術(shù)上的經(jīng)濟(jì)投入進(jìn)一步加大，并且為3D打印技術(shù)的發(fā)展制定了多方面的政策，利用政策性的優(yōu)勢使3D打印技術(shù)能夠更多地運(yùn)用在我國的生產(chǎn)行業(yè)之中，以幫助3D打印技術(shù)能夠在我國有較為長足的發(fā)展與進(jìn)步。

2 3D打印技術(shù)區(qū)別于其它成型技術(shù)的優(yōu)勢

3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，說明了這項技術(shù)能夠在很多制造業(yè)領(lǐng)域以及其他領(lǐng)域的研發(fā)，發(fā)揮越來越重要的作用，因此，清楚地認(rèn)識到3D打印技術(shù)區(qū)別于其他傳統(tǒng)成型技術(shù)的優(yōu)勢，就顯得十分重要，不僅能夠通過這些優(yōu)勢對3D打印技術(shù)進(jìn)行再改進(jìn)，而且還能對傳統(tǒng)的成型技術(shù)進(jìn)行改善。

2.1 降低了本來制造多樣化產(chǎn)品的成本

在傳統(tǒng)的制造業(yè)中，有很多制造工序非常復(fù)雜、類型多樣化的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品在通過傳統(tǒng)的成型技術(shù)進(jìn)行制造的時候，制造的人力物力資源成本非常高，而且制造難度的增加使得制造的產(chǎn)品有效性較低、制造效率較低。但是3D打印技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)狀，3D打印技術(shù)大大的優(yōu)化了制造的復(fù)雜工序和降低類型多樣化的產(chǎn)品制造難度，而且還節(jié)省了大量的人力物力成本。在3D打印技術(shù)的支撐下，制造工藝復(fù)雜的產(chǎn)品的成本，并不比傳統(tǒng)工藝下的成本多多少，而且制造一個相對來說非常復(fù)雜的產(chǎn)品所用的時長，也并不比傳統(tǒng)的工藝打印一些簡單的產(chǎn)品長。所以，以往傳統(tǒng)技藝所限制的工匠師的創(chuàng)造力，可以以3D打印技術(shù)作為依托，去盡情發(fā)揮，最重要的是同時節(jié)省了大量的時間、人力物力成本，不僅僅改善了傳統(tǒng)打印工藝，而且還逐漸改變了我們的生活方式，讓我們的生活變得更加的便捷。

2.2 打印產(chǎn)品無需組裝

這一個優(yōu)勢是3D打印技術(shù)下最具備碾壓性質(zhì)的，在傳統(tǒng)的制造打印工藝之下，如果想要將一些復(fù)雜的產(chǎn)品進(jìn)行成型制作，那么就需要不同的部門，甚至不同國家的打印企業(yè)進(jìn)行不同部件的制造打印，然后再通過人力或者其他機(jī)械力量、有時甚至是跨地域進(jìn)行組裝，才能最終成型，在這個過程中，所耗費(fèi)的人力財力物力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了3D打印技術(shù)的成本。在3D打印技術(shù)的幫助下，3D打印機(jī)可以根據(jù)產(chǎn)品的不同性質(zhì)、不同特點，進(jìn)行不同的打印制造，而且關(guān)鍵是不用組裝，縮短了原料的供應(yīng)，大大節(jié)省了原本在運(yùn)輸、組裝上所花銷的費(fèi)用。

2.3 節(jié)省了時間、空間成本

在傳統(tǒng)的打印制造工藝上，制造難度相當(dāng)大，制造工藝復(fù)雜，因此，很多時候，企業(yè)都是進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，一旦產(chǎn)品出現(xiàn)一些其它問題，那么這些產(chǎn)品的存放與銷售，就將成為企業(yè)最頭疼的問題。而3D打印技術(shù)就不同了，3D打印技術(shù)不僅可以依據(jù)不同客戶的不同要求，而進(jìn)行不同產(chǎn)品的打印與制造，不僅能夠按需生產(chǎn)，而且可以在最短時間內(nèi)交付生產(chǎn)結(jié)果，節(jié)省了成型產(chǎn)品的運(yùn)輸空間與存放空間，也就節(jié)省了中間的運(yùn)輸時間與運(yùn)輸費(fèi)用，大大減少了因為組裝以及其它過程所產(chǎn)生的時間與空間成本。

2.4 易學(xué)且減少了原材料的浪費(fèi)

傳統(tǒng)的打印技術(shù)，一般都是學(xué)徒跟著有經(jīng)驗的師傅進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的結(jié)果除了要看學(xué)徒自身以外，最起碼要進(jìn)行將近3年的學(xué)習(xí)過程，而且，就算是特別有經(jīng)驗的工人，在現(xiàn)實的生產(chǎn)制造方面也會出現(xiàn)失誤，這樣的話，整個產(chǎn)品就作廢了，不僅浪費(fèi)了大量的原材料，而且學(xué)徒掌握這門技術(shù)也需要較長的周期。

但是3D打印技術(shù)相對于這一方面有著非常巨大的優(yōu)勢，3D打印技術(shù)通過計算機(jī)進(jìn)行簡單的控制，產(chǎn)品打印制造進(jìn)行的操作，要比傳統(tǒng)的注塑機(jī)的操作少得多，而且產(chǎn)品成型率非常高，不僅節(jié)約了時間，還節(jié)約了原材料。

3D打印技術(shù)的優(yōu)勢相對于傳統(tǒng)工藝而言，具有碾壓性質(zhì)的優(yōu)勢，因此，在未來的生產(chǎn)生活當(dāng)中，3D打印技術(shù)勢必會成為主導(dǎo)某一領(lǐng)域的高科技技術(shù)，而且會給我們的生活學(xué)習(xí)工作帶來很多的便利，相信在汽車CAD的教學(xué)領(lǐng)域也會有所發(fā)展。

3 3D打印技術(shù)在汽車CAD教學(xué)中的有效實踐

3D打印技術(shù)在其他領(lǐng)域、行業(yè)的成功勢必引起不同制造行業(yè)的使用風(fēng)潮，因此，為了能夠讓未來從事這一行業(yè)的人才，能夠盡早的對3D打印技術(shù)進(jìn)行初步的接觸及應(yīng)用，就應(yīng)該盡快將3D打印技術(shù)應(yīng)用到關(guān)于汽車CAD的教育實踐當(dāng)中去，為汽車CAD領(lǐng)域的未來的工作者提供便利，促進(jìn)他們對于兩種技術(shù)的了解與使用。

3.1 改變傳統(tǒng)觀念、放棄對傳統(tǒng)工藝的依賴

由于我國教育的特性，很多地區(qū)的學(xué)校都深受傳統(tǒng)教育觀念的影響，汽車CAD的學(xué)習(xí)也一樣，受到了傳統(tǒng)工藝的影響，很多教師和學(xué)生都覺得傳統(tǒng)的制造工藝，能夠滿足現(xiàn)在汽車的快速發(fā)展，但現(xiàn)實并不是如此。所以，第一步要做的就是引導(dǎo)教師與學(xué)生改變傳統(tǒng)的教學(xué)與學(xué)習(xí)觀念，對3D打印技術(shù)在汽車CAD教學(xué)的應(yīng)用有一個明確的認(rèn)識，而并不是堅守著效率低下的傳統(tǒng)制造工藝，與時俱進(jìn)的更新自己的學(xué)習(xí)觀念，才能夠跟上時代的進(jìn)步。

3.2 將3D打印技術(shù)與教學(xué)實際相結(jié)合，提升學(xué)生實力

教師在進(jìn)行教學(xué)的時候，一定要將3D打印技術(shù)的原理以及操作關(guān)鍵教授給學(xué)生，讓學(xué)生對這種技術(shù)有深層的了解，并且將自身的學(xué)習(xí)與3D打印技術(shù)聯(lián)系起來，運(yùn)用自己所學(xué)的技術(shù)去實際操作3D打印技術(shù)，才能真正做到活學(xué)活用。

3.3 慎重選擇教學(xué)重點

教師在將3D打印技術(shù)引進(jìn)到汽車CAD教學(xué)課堂的時候，要學(xué)會從二維的實際教學(xué)內(nèi)容改變到三維教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生能夠手工繪制圖紙，能夠?qū)?D打印技術(shù)與汽車CAD實踐進(jìn)行熟練操作，尤其是在汽車裝配工藝方面，使學(xué)生能夠根據(jù)3D打印技術(shù)對汽車CAD在實際工藝方面有清楚的認(rèn)識。

3.4 著重加強(qiáng)學(xué)生對建模技術(shù)的學(xué)習(xí)

將3D打印技術(shù)引進(jìn)到汽車CAD教學(xué)的過程當(dāng)中，3D打印技術(shù)主要側(cè)重的是三維建模技術(shù)，對三維建模技術(shù)的掌握程度，直接影響著學(xué)生在未來工作中對于汽車CAD工藝的熟練程度，所以，對于一些基本操作，比如旋轉(zhuǎn)、拉伸、打孔等，都需要進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。

3.5 Pro/E與3D打印技術(shù)相結(jié)合

盡管3D打印技術(shù)相比其他傳統(tǒng)的制造工藝有著非常巨大的優(yōu)勢，但是3D打印技術(shù)必須通過固定的格式來實現(xiàn)運(yùn)用，因此，雖然3D打印技術(shù)為汽車CAD課程的實踐提供了非常大的便利，但是，教師需要根據(jù)教學(xué)過程中的實際內(nèi)容需求來設(shè)計課堂內(nèi)容，來讓學(xué)生的實際操作能力得到最大程度地提升。

3.6 對汽車CAD技術(shù)的深入了解

學(xué)生在進(jìn)行3D打印技術(shù)學(xué)習(xí)的時候，必須對汽車CAD技術(shù)有較為深層的了解，才能夠?qū)?D打印技術(shù)與汽車CAD緊密的聯(lián)系起來。比如，對汽車的發(fā)動機(jī)、底盤、連桿系統(tǒng)等關(guān)鍵的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型的了解，教師在這個環(huán)節(jié)之中，要不斷鼓勵學(xué)生動手打印不同的實體汽車部件，然后將打印出來的成型體，進(jìn)行裝配拆裝工作，在不斷進(jìn)行動手實踐的過程之中，鞏固自己的知識，提升自己的能力。

4 結(jié)語

3D打印技術(shù)在許多領(lǐng)域內(nèi)都取得了成功，在制造業(yè)領(lǐng)域的地位已經(jīng)越來越高，并且這項技術(shù)發(fā)揮的作用也不斷增強(qiáng)，相信這項技術(shù)能夠在引進(jìn)課堂之后得到更為長足的發(fā)展，教師在課堂教學(xué)實踐的時候，就需要將3D打印技術(shù)與汽車CAD實踐更多的結(jié)合起來，在汽車CAD領(lǐng)域以及其他領(lǐng)域都得到使用，并對其進(jìn)行合理的創(chuàng)新，為我國培養(yǎng)出更多的優(yōu)秀人才，促進(jìn)我國的生產(chǎn)發(fā)展。

[1]楊延波．?dāng)?shù)字化裝配及快速成型技術(shù)的應(yīng)用與實踐[J]．現(xiàn)代制造工程． 2014(02)．

[2]呂琳．?dāng)?shù)字化制造技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展研究現(xiàn)狀[J]．現(xiàn)代零部件．2009(03)．

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