3D打印技术在高职汽车专业教学领域的研究

李冰

【摘 要】近年来随着我汽车行业的发展以及新技术的不断运用，对高职汽车专业的教学提出了新的要求，而3D打印作为一种新的加工技术，目前在各大工科院校已经普遍开始应用于教学领域，如何通过3D打印的手段提高学生的学习兴趣、提升教学效果对于高职汽车专业的教学有很重要的意义。

【关键词】汽车；3D打印；教学研究

一、引言

随着我国社会的不断发展，我国汽车行业近些年来呈现着蒸蒸日上的局面，新的技术不断运用在汽车领域，这就对汽车行业的维修、营销、管理提出了新的要求和挑战。目前在我国高职院校中，汽车专业招生也在普遍增加，但在新的教学手段的更新方面普遍落后于汽车行业科技的发展，因学生兴趣程度较低，很多院校在实践教学方面运用较好，但在利用实践教学增强理论教学效果方面存在问题，学生毕业后理论知识储备明显不足，虽然可以在基层的维修、销售方面可以适应，但对于学生长期的职业生涯发展存在明显的不利。根据其他学校经验，3D打印技术除了可以提高学生学习兴趣，对于理论知识的提高也有很大的促进作用。

二、3D打印技术概述

（一）3D打印技术

3D打印技术，又稱为增材制造技术，它主要的原理是通过三维模型，利用材料的特性，直接将要打印的产品，经立体的形式打印出来。具体来说就是根据材料的基本性质，利用多种方法将材料进行分层次的加工处置、然后对其进行覆盖叠加处理，让这些材料分层逐渐融合，进而变成一个完整的三维实体形态的物体，它最大的优点是可以制造复杂形状的物体且可以小批量生产，缺点是制造成本高、周期长且材料内部应力分布不均。3D打印现在普遍被称为“第三次工业革命”的核心技术，目前已经是我国《“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划》的重点任务，工信部正编制《国家增材制造产业发展行动计划（2017-2020年）》，我国3D打印产业发展进入重要战略机遇期。

（二）3D打印技术在汽车领域中的应用

目前3D打印技术在汽车领域主要应用于汽车设计和新技术验证，由于在小批量生产上具有先天的优势，且能够制造复杂形状的零件，3D打印技术目前广泛应用于汽车设计领域，在汽车的一些新技术验证方面，3D打印技术也占有了很大的比重。2010年美国发布了全球第一款由3D打印制造的汽车，采用油电混合动力，全部零件的打印时间约为2500小时，然后经过后续处理后装配完成，制造效率远远大于传统制造方式。曾经有人计算过，如果应用3D打印技术进行零部件开发，开发周期可以缩短约40%，开发成本可以节约约20%。

在高职汽车专业教学领域，3D打印技术目前和其他工科专业的应用方式基本一致，主要是体验式应用操作，用于学生了解新技术的原理，缺乏对汽车专业的针对性，且应用程度较潜，没能很好的发挥应有的效果，本文主要研究的就是如何应有3D打印技术更好的有针对性的提高高职汽车专业的教学效果。

三、利用3D打印技术提高高职教学效果研究

目前，我国广大的工科院校大多配备了相应的3D设备，一般包括3D扫描仪、3D打印机以及配套的3D软件，可以为广大师生提供很好的理论教学及实际教学的平台，只要有合适的方法，就能很好的提高教学效果。

（一）利用3D打印技术，可以提升学生对汽车结构和原理的认识

在汽车专业的教学领域，汽车很多的零部件原理教学主要通过平面图、动画或者零部件演示操作，学生的兴趣较低，学生投入的时间和精力也相对较少，事后很多学生在学习时往往一知半解。3D打印设备一般配合相应的3D软件和逆向扫描设备使用，在学习完原理后，让学生通过逆向扫描设备将零件实物转化为数字的三维模型，再通过CAD等软件进行模型重建，通过3D打印设备进行打印后在进行装配等操作。在此过程中，学生参与程度较高，可以充分理解零件的基本构造和原理，部分学生还可以在模型重建的过程中对实体特征或者约束关系进行修改，能充分发散思维，激发学习的潜力。因此过程用时较长，可以采用分组的方式，让学生分别对不同零件进行操作。

（二）利用3D打印技术，可以进行相应的汽车改装实训

现在在汽车领域，为了实现展现自己，很多车主都会选择对爱车进行个性化的改装，虽然受我国法律限制，改装车行业受到的限制较多，但是在法律允许的范围内改装车行业还是呈现这蓬勃的发展。在目前的高校中，改装车虽然在课程体系中有所体现，但是受制于实训原材料采购及授课限制，往往只是理论讲解和简单示范，模式较为单一，很多学生都是到了社会后再进行学习，导致课程存在浪费现象。3D打印技术给学生对车辆改装提供了一种新的手段，学生可以将各种脑洞的改装思路利用3D打印设备进行实验，且并不存在相应的风险，这样可以拓宽学生在改装车领域的思路，也为教师的教学提供了新的手段。

（三）利用3D打印设备，学生可以进行3D打印汽车装配实验

在课余时间，在专业教师的带领下，教师课余组成兴趣小组，带领学生利用手头现有的设备，比如汽车发动机、电瓶、电动机等设备进行自制汽车自制实验。在此实验中，很多材料是学校实验室现有的材料，有些课余在市场上进行采购，但是还是有很多零部件不是很容易获得，且在装配过程中，很多零部件还需要进行实时的修改和改进。这时就可以很好的利用好3D打印的优点，尤其是在小批量生产的灵活性方面的优点，可以快速生产出此实验所需要的零部件，并能利用软件方便的对实验过程中产生的问题进行修改。通过兴趣小组的方式，既可以参加相关的大赛提高学校声誉，也可以提高学生在汽车设计的理论功底，更加深了学生对专业的兴趣。目前美军已经在各个前进维修基地设立了3D打印工作车间，对于一些难以从后方获得的零部件，可以采用3D打印的方式获得，很好的加快了维修效率，保证了前方的工作效率。

（四）学习好3D打印技术，为学生将来就业提供了更好的技能

众所周知，现在3D打印技术在工业领域的应用越来越广泛，汽车行业更是如此，尤其是在产品开发和模具制作方面具有无可比拟的优势，使得它在汽车行业的应用越来越多。作为高校毕业生，在步入社会的同时，在我国严峻的就业形势下，必然面临着严酷的就业压力，只有不断的提升技能，才能更好的适应社会的发展。此时3D打印未来工业发展的新兴技术，如果学生能在学校认真掌握号其技能，在未来就业时毕业更加受到企业的青睐。目前广大高职院校除了少部分以外，处于时间、成本、以及师资的限制，大部分院校对于3D打印的学习深入度较潜，和企业的要求形成了一定的差距，所以目前高职院校的汽车专业要充分利用号各种手段提高学生对3D打印的掌握。

四、结束语

随着我国工业的不断进步，科学技术水平的不断提高，以及人民对生活品质的要求不断提高，未来的汽车行业肯定还会不断的进行发展，且汽车行业的发展未来会向着品牌化和设计个性化方向发展。随着3D技术不断的完善和提升，它在汽车行业的应用必然越来越广泛，通过全球3D 打印报告在汽车行业的应用情况来看，在2017年每年都依靠百分之二十八的速度进行递增。我国高职的汽车专业教育必须要紧随时代发展的步伐，在教学过程中加大3D打印技术的教学力度，才能适应新时代发展对本专业高职教学的要求。

【参考文献】

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