3D打印技术在高职教育领域中的应用分析

毛奇

近年来，3D打印技术发展迅速，广泛应用在社会的各个领域，引领着第三次工业革命。目前我国的高校包括高职院校都应用3D打印技术，可以为社会培养高水平技术型人才。本文就针对3D打印技术在高职教育领域中的应用进行分析，并结合当前高职院校的发展现状，总结3D技术应用中遇到的问题，并提出相应的解决办法，探索3D打印技术在高职教育领域中的应用途径，促进高职院校教学课程体系的改革。

3D打印技术也叫快速成行技术，诞生于20世纪80年代，是CAD数字模型文件，运用可粘合原材料逐层打印，无需模具加工，节约了大量的原材料。尤其是在近30年的发展中，3D打印技术已经快速渗透到行业的多个领域，比如工业制造、数码娱乐、生物医疗等，因此被称为第三次工业革命的高新技术之一。目前我国高校及高职院校都开始引用3D打印技术，可以丰富教学手段，提高教学效果，但是目前还没有完整的产业链结构，尤其是在高职教育中应用匮乏。

1 3D打印技术概述

3D打印技术是一种逐层叠加的增材制造技术，直接影响着中国制造的现代化、信息化。它的工作原理也比较简单，用计算机软件设计出三维模型切片分层，将数据传输给3D打印机，打印机对其进行打印、叠加，从而形成完整的物体的复合型技术。这种复合型技术包括计算机控制、材料科学、三维扫描等技术，从创意到产品直接完成，有效节约时间和人工成本，降低创造设计的门槛;客户可以根据自己需求，进行个性化定制，然后利用3D打印技术进行打印，节约材料，使得制造业更加的绿色环保。因此被广泛应用在金属加工，大到飞机，小到金属首饰等，都可以采用3D打印技术，甚至可以回收利用金属粉末，减少材料的浪费;3D打印技术还应用在服装定制领域，由品牌设计师完成设计，缩减服装生产环节，优化设计过程，增大材料设计空间，使其更加的个性化;除此之外，3D打印技术还被广泛应用在建筑行业、生物医疗领域，食品加工等领域。

2 3D打印技术在高职教育领域中的应用现状

3D打印技术在美国教育领域中应用广泛，不单单是高等院校，甚至中小学的教学体系都有所应用，但是在我国处于起步阶段，甚至是机械、材料等工程学科都匮乏，也没有相应的研究工作者与行业专家。在高职教育教学过程中，学生在教师的指导下，利用3D打印机将自己的创意打印成三维实体模型，把抽象的机器零件，建筑架构等转换成可以看到的模型，在实践中学习理论知识，深刻全面的理解所学的知识，使得课堂更加的生动形象，还可以培养学生的综合能力与动手能力。但是在高职院校中，缺乏相应的3D打印设备，也没有专业的教师，因此很难开展3D打印教育工作。

3 高职教育领域教育整合3D打印技术的相关建议

3.1复杂的教学模具实物化

在高职教育教学过程中，尤其是工科教学，都会遇到教学模型匮乏的现象，尤其是近年来，各种技术在不断的更新，而高职院校使用的教学模型比较陈旧，导致教学模型与教材图解不一致，给课堂讲述带来很困扰。3D打印技术就可以弥补之前的不足，将所用到的设备进行打印，给学生直观研究。比如《工程制图》、《热力设备检修工艺》等这些课程的学习中，就有大量的热能动力装置设备，就可以对其进行建模并打印，提高学生的学习兴趣，有效提升学生的空间想象力与理解能力，具备良好的灵活性与可操作性。

3.2加强3D打印产业联盟、推动产业协同发展

3D打印技术想要快速发展，就要社会各方面进行配合。教育部门制定3D打印产业计划，将其定位为服务行业、工业设计等关键技术与共性技术，并提高其优先级。除此之外，还要加强校企合作，积极引导企业进行智能化、数字化创新，校方要与3D打印提供商共同组建产业联盟，共同制定3D打印标准。企业提供图纸技术要求，高职院校提供3D打印设备与技术支持，在教师的指导下，由学生进行建模打印。让学生直接接触产品，深入了解产品的设计与生产，提高其自主学习与创新能力;企业也降低了用人成本与材料成本。

3.3加强教育培训，推进“产学研用”结合

加强3D打印技术在学科建设中的应用，推广3D打印技术，将该技术作为工科学科的必修课，并在科技馆、图书馆等公共机构中，成立3D打印社团、行业协会等来进行技术介绍，拓展应用领域，简历3D打印产业基金，成立3D打印实验室，促进3D打印技术的推广与研发。

4 3D打印技术的发展趋势

3D打印技术涉及到多个学科，而且随着技术的发展而不断的变化。首先，3D打印技术会向着零件精密化发展，比如航空航天、汽车制造等行业，都需要高精尖技术，目前工业使用的3D打印技术已经可以将合金等材料粉末化，打印出符合航天标准的特殊构建;其次，还会向智能化方向发展，目前3D打印技术还不够成熟，需要人工进行后期处理，比如材料的更换与工艺参数的设置都会影响生产效率，因此未来的3D打印技术会更加的智能化，提高生产效率。最后，3D打印技术的材料更加的多元化，目前打印材料应用广泛的是塑性材料及金属材料，品种单一，因此未来会开发新的材料。

5 总结

3D打印技术在我国高职教育领域的应用不是很广泛，需要进一步的加强推广，与企业合作，建立3D打印实验室，借鉴国外3D打印人才的培养经验，提高学生的动手能力与创新能力，推进中国制造行业的创新发展。

（作者单位：南京機电职业技术学院）