3d打印技术和其在工程图学中应用

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1、3D打印技术和其在工程图学中应用摘要：3D打印技术是一种通过层层堆积的方式，分层构造零件对象的快速成形(RapidPrototyping,RP)技术，在工业设计等诸多领域均有所使用。三维计算机辅助设计技术是现代工程图学重要内容之一，3D打印技术可以在课堂上及时打印、展示学生利用三维计算机辅助设计软件设计出的作品，有助于学生提高设计热情，也利于工程意识及创新能力的培养。关键词：3D打印工程图学计算机辅助设计三维建模中图分类号：TP334文献标识码：A文章编号：1007-9416(2013)08-0076-0113D打印技术1995年，麻省理工毕业生JimBredt和TimAnders

2、on首创性地修改了传统喷墨打印机方案，把约束溶剂挤压到粉末床，由此创造了“三维打印(3D打印)”一词。3D打印，是目前还未被广泛使用的一种快速成形(RapidPrototyping,RP)技术，其实质是通过层层堆积的方式，分层构造零件对象。由于其运行过程与打印机类似，是用液态光敏树脂材料、熔融的塑料丝或粉末状金属等可粘合材料替代墨水，通过喷射粘结剂或挤出等方式一层又一层的堆积材料，叠加建造三维实体，因此被形象地称之为3D打印。上世纪80年代，3D打印机开始出现，价格十分昂贵，能打印的产品也极其有限，但2003年以来三维打印机，价格开始逐渐下降。3D打印技术可在珠宝，工业设计，建筑，

3、汽车，航空航天，牙科和医疗产业等领域使用，现阶段主要被用来制造样品。13D打印的原理及过程物体的成型方法主要有减材成型、受压成型、增材成型及生长成型等，3D打印技术从狭义上来说属增材成型技术，从成型工艺上看三维打印机无论使用了何种方法，其打印过程基本相同。IanGibson、DavidW.Rosen和BrentStucker在AdditiveManufacturingTechnologies:RapidPrototypingtoDirectDigitalManufacturing中列出了叠层制造过程的通用步骤：步骤1：计算机辅助设计（CAD）。此步骤中要通过三维计算机辅助设计软件创

4、建出即将打印的三维虚拟模型。步骤2：数据转换。数据需从三维虚拟模型转换到STL模板再转到AM机器和STL文件处理。步骤3：设置机械、建造。步骤4：移出打印好的产品。步骤5：后期加工及应用。23D打印技术在工程图学课程中的应用3.1三维计算机辅助设计（三维CAD）技术与工程图学课程的融合传统的工程图学课程以投影理论为基础，重点教授学生按照国家标准的相关规定，利用二维工程图准确表达三维机器（零件及部件）的方法和技能。但是在现阶段二维工程图虽然仍作为主要技术文件的表达形式，却因其不是以三维实体形式直观表达零部件的结构、形状、尺寸及装配关系等设计思想与设计意图，使二维工程图在许多情况下已经

5、不能满足工程实际的需求。随着现代计算机辅助设计技术和CAD应用软件的发展,为了提高设计质量和设计效率，增强图纸的可读性，现在工程设计人员更多地是基于三维工程设计软件，直接由三维模型开始设计，并以三维模型为基础进而对设计进行有限元分析、虚拟装配、运动仿真、并可以生成二维工程图、NC编程等，现代的工程设计过程已真正实现融设计、制造为一体的全数字化过程，整个过程是以三维几何模型为核心的。因此,工程图学的任务也不再以二维为重点，而是将课程重点转向教授学生基于三维立体特征的参数化、变量化设计理论和方法上。目前，各工科院校的工程图学课程均开设以掌握三维计算机辅助设计技术为主要目标的相关课程。三

6、维CAD相关课程的开设在很大程度上提高了学生计算机辅助设计等现代设计基本技能和技巧，形象的立体空间、仿真的外形质感、生动的动画效果也增强了学生对工程图学课程的学习兴趣,同时也增强了学生的科技创新能力，并为后继机械基础系列课程的学习奠定了基础。3.2工程图学课程中3D打印技术的引入三维计算机辅助设计(三维CAD)与工程图学课程的融合给工程图学课程带来了新的教育理念，但美中不足的是，由于条件所限，学生在大多时候只能止步于三维建模与运动仿真，而无法加工制造出实物，使得三维计算机辅助设计的魅力大打折扣，而3D打印技术的出现使得这一问题有望解决。2013年9月日本国立大学联盟筑波技术大学产业

7、技术学部教授荒木勉(TsutomuARAKI),为吉林大学机械科学学院师生做报告，介绍了日本国立大学联盟筑波技术大学基于三维CAD及快速成型建模技术的基础工程教育经验。使我们了解到，根据工程图学课程的课程性质与教学内容，非常适宜3D打印技术的引入，如果工程图学课程教学过程中能够基于三维计算机辅助设计技术，借助3D打印机，将老师或学生设计的作品及时打印，在课堂上进行呈现和沟通，及时指出学生的设计作品所存在的问题并制定改进方案，先进的设计方法必将提高学生的设计与学习热情，