3D打印技术在中职机电教学中的应用

2021-09-22 09:13郭青苗
现代职业教育·高职高专 2021年34期
关键词:机电建模加工

郭青苗

[摘           要]  3D打印技术作为传统制造业中新出现的一种加工方式,在社会各种行业和领域中,都得到了大力的推广和应用。那么将其应用于中职机电专业的教学过程中,可以从根本上改变现有专业课程教学内容枯燥、缺乏创新和应用性的特点,使学生在实体模型的帮助下,更好地理解和掌握教学重点和难点环节。

[关    键   词]  3D打印;中职;机电教学

[中图分类号]  G712                   [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603(2021)34-0174-02

一、3D打印技术概述

从2005年在美国研制出全世界第一台高分辨率彩色3D打印机开始,到2018年俄罗斯宇航员在国际太空空间站打印出实验老鼠的甲状腺体,3D打印技术开始在社会应用领域逐步得到普及与推广,被誉为“第三次工业革命”。通过计算机辅助设计,把复杂的三维模型构建起来,进而形成产品的过程。其在个性化定制、复杂结构性制造、特殊环境下制造等方面,都具有无可比拟的优势。

二、3D打印技术的特点

(一)增材制造方式

传统的机械加工领域,对零件的加工方式都是不断减少材料,逐级加工,一步步实现加工工艺,并最终得到想要的产品形状和尺寸要求,是一个复杂的加工过程。而3D打印技术的出现,则彻底颠覆了传统零件加工方式,它具有快速成型的特点,通过增材制造的方式,把零件从下往上,一层层打印出来,同时结合先进的计算机辅助技术,使零件在加工制造的过程中,全程智能化操作,实现机械设计到机械制造的快速转化。

(二)个性化的定制方式

传统的机械制造,由于生产工艺复杂,制造流程较多,只适用于大批量的生产方式。现代社会,工业产品的更新換代速度在逐渐加快,产品的应用性和功能性都在不断提高。我们需要以最快的速度,生产出用户需要的工业产品。而3D打印技术,在计算机辅助技术的帮助下,具有个性化和小批量生产的特点,通过互联网平台提供的用户信息,我们可以满足人们日益增强的个性化需求,产品定制化的生产,使个性化的创意得以实现,大大降低了用户产品的设计制造成本,同时减少了设计生产的时间。

(三)无人化的生产方式

传统的机械制造领域,工业产品主要通过技术工人一道道的机器操作得以实现,其加工环境需要人员聚集在一起,大规模的生产。2020年这一特殊时期,使得我们不得不改变传统的人员密集型生产方式,减少人与人接触,采用无人化的生产方式,才能保证生产的安全性,3D打印技术由于其加工的特殊性,打印设备自动化程度高,可以在没有人力的情况下,通过3D打印机完成全套加工制造过程,完美契合了特殊背景下,对于生产方式的改变,为相关物质的生产立下了汗马功劳。

(四)降低损耗,增强安全性

传统的机械加工方式中,我们在加工过程中,需要提前准备好各种刀具、夹具以及相关的材料,且在生产加工过程中,也会产生大量的铁削废料,无形中加大了我们的生产成本。大量的刀具在加工过程中,损耗现象非常严重,特别是在正常的中职教学过程中,由于学生都是刚刚接触机床的操作,操作失误率比较高,在实训教学中,难以避免地会出现冲刀和撞刀的现象,刀具在使用过程中,就需要反复的重新刃磨,加重了老师的教学任务和时间成本,同时刀具的损毁也对机床造成了一定的安全隐患,如何避免安全事故的发生,一直是机电教学较为头疼的问题。而3D打印技术的出现,则完美化解了这个难题,3D打印技术在加工过程中,不需要使用任何刀具和夹具,没有任何的加工废料,大大降低了生产的成本。同时,3D打印加工精度高,对于复杂的零部件加工,可以一次性完成,减少了加工工艺的流程,可以更为高效、安全地进行零部件加工。

三、当前中职机电教学存在的现状

(一)生源质量不高

近年来国家一直在大力发展职业教育,甚至在中考阶段就要求一半的初中毕业生到中职学校入学,接受职业教育。但是整个社会对于中职的认可度依然不高,成绩较好的学生无一例外会选择进入高中学习,将来准备完成三年高中的学业之后,考一所理想的大学。而升入中职的学生在入学之后,对于自己的定位较为模糊,普遍缺乏学习的动力和方向,没有个人的学习生涯规划,甚至个别学生还会觉得上学只是无奈的选择。因此,整体中职学生的生源质量不高,缺乏对专业课程学习的兴趣,教师在教学环节中,积极引导学生深入课程内容学习,学生的参与感不强,使得教学效果大打折扣。

(二)教学理论与实践联系较少

机电专业在教学方面,在教学内容上侧重于机械制图、机械基础、工程力学等理论学科,学习内容和知识点较为繁杂,不利于提高学生的学习兴趣与认识,导致学生对课程的理解和领悟力较差,从而容易产生厌学的情绪,缺少教学实物模型的展示,教师利用有限的教具,难以为学生清楚演示零部件的结构性、多样性和灵活性,限制了学生的思维创造力。尽管学校也开设了与机电专业相关的钳工、焊工和车工等实训课程,但是实训课程在内容和数量上,都难以满足学生的实际需要,只是简单对学生进行专业入门级别的培训,拔高的课程内容较少,使学生在学校无法学习到足够的专业技能,走入社会应聘时,没有过硬的专业技能,缺乏就业的核心竞争力。

(三)学生缺乏空间想象力

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