3D打印技术在中职机电教学中的应用

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