Una breve discusión sobre la tecnología de impresión 3D - Tecnología de impresión 3D
Resumen: La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, se ha desarrollado rápidamente en los últimos años y sus campos de aplicación están aumentando. Este artículo analiza los principios y el estado de la aplicación de la impresión 3D y explora el modelo de aplicación de la impresión 3D en el campo de la enseñanza.
Palabras clave: impresión 3D; estado de aplicación; campo de enseñanza
1 Introducción
La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, es una tecnología de creación rápida de prototipos que se denomina ? ¿Un símbolo importante de la tercera revolución industrial? , ¿en lugar de? ¿Fabricación flexible? Entonces qué. ¿Ahorrar materias primas? Sus características provocaron una ola en la industria manufacturera. En los últimos años, con la madurez gradual y la precisión de la tecnología de impresión 3D, el aumento de los materiales de impresión y la reducción de los precios de impresión, la impresión 3D se ha desarrollado rápidamente y sus campos de aplicación han seguido aumentando. No solo se usa ampliamente en la fabricación de maquinaria, la industria de defensa nacional, la construcción y otros campos, sino que también ingresa gradualmente al campo de visión del público y ingresa a escuelas, hogares, hospitales y otros lugares familiares para el público. educación, biomédica, juguetes y otras industrias y aplicaciones. Como educador,
2 Descripción general de la impresión 3D
2.1 Principios de la impresión 3D
La impresión 3D (también conocida como impresión 3D) es el uso de diseños 3D Modelo de impresión, una tecnología para fabricar productos 3D mediante la adición de plástico, polvo de metal y otros materiales capa por capa a través de una impresora 3D [1]. En términos generales, la obtención de artículos mediante impresión 3D requiere de cuatro etapas: modelado, segmentación, impresión y posprocesamiento [2]. Entre ellos, se pueden obtener modelos virtuales 3D y generarlos digitalmente mediante el uso de equipos de escaneo, o se pueden crear utilizando software de ingeniería o diseño como AutoCAD. Algunas aplicaciones pueden incluso crear modelos 3D a partir de fotografías digitales normales, como 123D Catch [3].
2.2 Ventajas de la impresión 3D
En comparación con la tecnología de fabricación tradicional, la impresión 3D no requiere moldeo o fundición de prototipos por adelantado, lo que acorta enormemente el ciclo de diseño del producto y reduce el tiempo necesario para la investigación. Desde el desarrollo hasta la aplicación, esto reduce los riesgos de alto costo que pueden surgir de una apertura inadecuada del molde, lo que hace que sea relativamente sencillo producir modelos con estructuras complejas especiales, y los productos también pueden resaltar su individualidad. Además, la impresión 3D es una fabricación aditiva, que utiliza polvo metálico u otros materiales para fabricar piezas desde cero, reduciendo en gran medida el consumo de materias primas y energía, y consiguiendo una optimización estructural en la producción.
2.3 Estado actual de la aplicación de la impresión 3D
En los últimos años, la impresión 3D se ha desarrollado rápidamente y se utiliza en casi todos los campos. En el campo del procesamiento de moldes y la fabricación de maquinaria, la impresión 3D se utiliza para diseñar y personalizar moldes con relativa rapidez, imprimir varias piezas con formas complejas e imprimir objetos con suficiente resistencia y formas geométricas personalizadas. En el sector aeroespacial, de defensa nacional y otros campos, la impresión 3D se utiliza para la verificación de formas, la fabricación de prototipos de componentes clave y la fabricación directa de productos. Por ejemplo, Airbus comenzó a imprimir pequeñas piezas de aviones y se desarrolló gradualmente, planeando imprimir el avión completo alrededor de 2050. En el campo de la biomedicina, los trabajadores médicos utilizan la tecnología de impresión 3D para imprimir modelos de corazón de pacientes, modelos de defectos mandibulares, modelos de cerebro de hematoma intracerebral traumático, etc. , utilizado para ayudar al diagnóstico y formular planes quirúrgicos preoperatorios, reducir la dificultad de la cirugía, reducir el tiempo quirúrgico y brindar un tratamiento preciso a los pacientes. La impresión de vértebras artificiales y cartílago traqueal humano hace posible la impresión en 3D de órganos humanos. Las tabletas impresas en 3D del medicamento SPRITAM (levetiracetam) se pueden usar para tratar diversas afecciones de epilepsia. En el campo de la ingeniería de la construcción, los edificios impresos en 3D no requieren plantillas. Los edificios impresos son livianos, de alta resistencia, de corto plazo, reciclables y respetuosos con el medio ambiente. La impresión 3D también se utiliza ampliamente en el diseño y producción de joyas, alimentos, juguetes y artículos de primera necesidad, y puede demostrar las características y necesidades personalizadas de los usuarios. También se están produciendo avances en la aplicación de la impresión 3D en la fabricación de paneles solares y materiales especiales.
3 Aplicación de la impresión 3D en el ámbito de la docencia
También se han realizado actividades exploratorias de la impresión 3D en la docencia en matemáticas, aviación, electrónica, diseño, ingeniería mecánica y eléctrica, La biomedicina, se aplica en la mayoría de materias como la astronomía y ha obtenido buenos resultados docentes. Gracias a la capacidad de generación rápida de la impresión 3D, los modelos digitales se pueden convertir rápidamente en objetos tridimensionales. Con la ayuda del proceso de generación y el uso de objetos tridimensionales, se puede mejorar el efecto de enseñanza y cultivar las habilidades de cooperación, diseño e innovación de los estudiantes.
3.1 Impresión de material didáctico en 3D y material didáctico para la enseñanza
En la enseñanza del curso, con la ayuda de métodos de enseñanza multimedia, algunas imágenes abstractas se pueden mostrar de forma relativamente intuitiva, pero estas imágenes están dirigidas en grupos, formando una experiencia visual temporal, que no es muy impresionante y difícil de entender. Con la ayuda de la impresión 3D, las imágenes digitales se pueden transformar en ayudas didácticas y herramientas de aprendizaje reales. Cada estudiante tiene la oportunidad de experimentarlo con sus propias manos y también puede diseñarlo y planificarlo él mismo. Esto sin duda promoverá enormemente la comprensión. dominio y aplicación del conocimiento. Por ejemplo, en las clases de matemáticas, se pueden imprimir objetos tridimensionales como superficies y secciones geométricas; en el diseño de animación, se pueden imprimir modelos 3D de personajes y animales, y se pueden modificar en el tiempo según el efecto real. En las clases de chino se puede imprimir la zona a explicar, como por ejemplo los callejones de Pekín. Los estudiantes pueden utilizar modelos para comprender las características de los hutongs, experimentar la cultura de los hutongs y contar la historia de los hutongs. Los cursos de fabricación mecánica pueden imprimir piezas, engranajes, bielas, etc. relevantes según el contenido del curso.
3.2 Diseño innovador asistido en el proceso de práctica
Las escuelas vocacionales tienen muchas actividades de enseñanza práctica, como pasantías de instalador, pasantías de máquina herramienta CNC, pasantías de electricista electrónico, diseño de animación, Internet de las cosas. diseño, etc Todos estos requieren la ayuda de los modelos correspondientes para diseñar un modelo determinado. Con la ayuda de la impresión 3D, los estudiantes pueden tener una comprensión general del modelo que se va a diseñar y luego, a través del proceso de discusión, diseño y modificación en grupo, no solo puede aumentar el interés de los estudiantes en el aprendizaje, sino también promover el aprendizaje interactivo de los estudiantes. y aprendizaje colaborativo, pero también mejora el nivel de diseño, la capacidad de pensamiento y la capacidad práctica de los estudiantes. Por ejemplo, en la pasantía de diseño de moldes, se adopta un método de enseñanza basado en proyectos, se aplica la impresión 3D y los estudiantes se dividen en grupos para diseñar e imprimir. Después de presenciar el proceso de impresión y moldeado de las piezas diseñadas y los productos terminados, el interés de los estudiantes en aprender aumentó enormemente y el proceso de múltiples discusiones y modificaciones también mejoró enormemente su nivel de diseño. En la práctica de los cursos de CAD, las impresoras 3D se pueden utilizar para diseñar contenidos didácticos de acuerdo con las necesidades de enseñanza, y los trabajos de diseño de los estudiantes se pueden evaluar y ensamblar mediante la impresión 3D. Esto no solo permite a los estudiantes dominar las ideas y procesos básicos del software de diseño. modelado, pero también comprende cómo comenzar. Una comprensión clara de los objetos específicos generados en los trabajos de diseño favorece el aprendizaje y desarrollo posterior de los estudiantes en el futuro.
3.3 Orientación sobre empleo y emprendimiento
En los últimos años, el número de graduados universitarios ha aumentado drásticamente y la presión laboral ha aumentado. El país ha abogado enérgicamente por que los estudiantes universitarios inicien sus propios negocios. , y toda la sociedad también ha provocado un aumento del trabajo por cuenta propia. Los estudiantes de escuelas vocacionales deben tener ciertos conocimientos profesionales, una gran capacidad práctica y entusiasmo y pasión por el espíritu empresarial. Los tutores de emprendimiento pueden utilizar equipos de impresión 3D para guiar a los estudiantes a establecer estudios de impresión 3D de diseño creativo, utilizar sus conocimientos profesionales para diseñar productos relacionados e imprimirlos y venderlos. También pueden proporcionar servicios de bricolaje a clientes sociales y cobrar una determinada tarifa de formación y producción. Tarifa. Sobre la base de la cooperación con empresas, también podemos proporcionar servicios de diseño e impresión 3D para empresas cooperativas. A través de las actividades de práctica empresarial de impresión 3D mencionadas anteriormente, los estudiantes pueden consolidar conocimientos profesionales, comprender el proceso de diseño y cultivar conciencia y capacidades innovadoras y empresariales.
3.4 Aplicación de biblioteca
La introducción de servicios de impresión 3D en las bibliotecas es una forma para que las bibliotecas pasen de servicios de documentos a servicios innovadores. Muchas bibliotecas extranjeras ofrecen servicios de impresión 3D. Las bibliotecas integrales nacionales, como la Biblioteca de Shanghai y la Biblioteca de Suzhou, también ofrecen servicios de impresión 3D. La Biblioteca de la Universidad Jiao Tong de Shanghai entre las universidades también ofrece servicios de impresión 3D y promueve activamente este servicio mediante la celebración de concursos de diseño de impresión 3D. A través del concurso, popularizamos el conocimiento de la impresión 3D, permitimos que los estudiantes comprendan la tecnología de vanguardia de la impresión 3D e inspiramos a los estudiantes a utilizar el pensamiento innovador para encontrar y resolver problemas.
La biblioteca de la escuela puede equiparse con una o dos impresoras 3D. Para garantizar la salud y la seguridad, considerar plenamente el costo, los pasos de envío, el tiempo de espera y el tiempo de evaluación, formular un sistema o política detallada de impresión 3D y alentar a los estudiantes a imprimir originales. funciona y da rienda suelta a la experiencia profesional de los estudiantes estimula la creatividad y la imaginación de los estudiantes.
4 Conclusión
La impresión 3D está pasando del ámbito industrial a diversos campos de aplicación. En un futuro próximo, también entrará en nuestra sociedad y en todas las familias, al igual que los ordenadores, los teléfonos móviles e Internet. Los educadores deben utilizar activamente esta nueva tecnología para promover la innovación en los modelos y actividades de enseñanza, mejorar la calidad y los efectos de la enseñanza y mejorar las habilidades prácticas y los niveles de innovación de los estudiantes.
Referencia
[1] Zhang Feixiang. Investigación sobre el estado de desarrollo y el modelo de negocio de la tecnología de impresión 3D [J News and Communication, 2016 (2): 51-53.
Li Qing, Wang Qing. Impresión 3D: una nueva tecnología de aprendizaje [J]. Revista de Educación a Distancia 2013 (4): 29-35.
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