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        3D打印,讓數(shù)學(xué)“活”起來

        2017-10-13 21:00:12邵紅能
        知識就是力量 2017年10期
        關(guān)鍵詞:按鈕數(shù)學(xué)模型

        邵紅能

        3D打印(3D Printing),又稱三維打印,是一種快速成形技術(shù)。它以數(shù)字化模型為基礎(chǔ),運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料,通過逐層打印的方式構(gòu)造物體。隨著3D打印技術(shù)逐步進入課堂,它給學(xué)生們帶來的沖擊,已經(jīng)不亞于20世紀(jì)計算機教學(xué)普及時的影響。這項技術(shù)可以最大限度地調(diào)動學(xué)生的積極性,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維和創(chuàng)新能力。

        數(shù)學(xué)與科技的巧妙結(jié)合

        3D打印的原理是:把數(shù)據(jù)和原料放進3D打印機中,機器會按照程序把產(chǎn)品一層層地制造出來,打印出的產(chǎn)品可以即時使用。形象地來講,普通的打印機是將2D圖像或圖形數(shù)字文件通過墨水輸出到紙張上;而3D打印機則是將實實在在的原材料(比如金屬、陶瓷、塑料、砂等)輸出為一薄層(物理上具有一定的厚度),然后不斷重復(fù),一層層疊加起來,最終變成空間實物。因此,3D打印在輸出某一分層時,過程與噴墨打印是相似的。如果說斷層掃描是把某個東西“切”成無數(shù)疊加的片,那么3D打印就是斷層掃描的逆過程。

        在進行3D打印時,軟件通過電腦輔助設(shè)計技術(shù)(CAD)完成一系列數(shù)字切片,并將這些切片的信息傳送到3D打印機上,后者會將連續(xù)的薄型層面堆疊起來,直到一個固態(tài)物體成型。

        數(shù)學(xué)建模初體驗

        將3D打印技術(shù)應(yīng)用于數(shù)學(xué)立體幾何的學(xué)習(xí)中,大家可以通過親手設(shè)計和制作,用實物驗證自己空間想象圖形的正確性,在動手中提高學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的主觀能動性,加強學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣;此外,還能培養(yǎng)空間思維能力和創(chuàng)造能力。無論你的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)如何,都可以嘗試將自己的設(shè)計創(chuàng)意變成五顏六色的實物。下面,我們就一起來看看,怎樣在空間直角坐標(biāo)系中設(shè)計一個圓錐體吧(見右側(cè)圖)。

        如何將模型變?yōu)閷嵨锬?/h3>

        模型圖設(shè)計好后,將圖傳輸?shù)?D打印機,就可以開始打印了。

        具體步驟如下:

        ①將設(shè)計好的三維立體模型圖,用目前支持最廣泛的.stl或.obj格式導(dǎo)出。

        ②將導(dǎo)出的文件放入切片軟件MakerBot中,雙擊軟件界面上的Move按鈕,可以移動模型;雙擊Turn按鈕,可以對模型進行旋轉(zhuǎn)操作;雙擊Scale按鈕,可以對模型的大小進行縮放;點擊右上角的Export Print File按鈕進行切片。最后,將切片處理后的模型導(dǎo)出到SD卡中。

        ③準(zhǔn)備好打印材料,打開3D打印機。將SD卡插入3D打印機對應(yīng)的插孔中,進入菜單界面,選擇Print From SD(訪問SD卡的根目錄),選擇要打印的文件,就可以實現(xiàn)3D打印了。endprint

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