3D 打印技術(shù)在 CATIA 三維建模課程中的應(yīng)用

3D打印技術(shù)在CATIA三維建模課程中的應(yīng)用〔〕:

摘要：本文提出將3D打印技術(shù)應(yīng)用于CATIA三維建模課程教學(xué)中，改良教學(xué)形式，轉(zhuǎn)變教學(xué)思維，進步學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的積極性。3D打印技術(shù)是將理論模型轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的一種工具。將這種先進應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用到大學(xué)課堂中，是對傳統(tǒng)教學(xué)形式方式、方法有效補充和完善。利用3D打印制造技術(shù)為多樣化的創(chuàng)作提供多種創(chuàng)新要素，同時實現(xiàn)可視化，及時發(fā)現(xiàn)錯誤和缺乏，引導(dǎo)學(xué)者走向創(chuàng)新的設(shè)計過程。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；CATIA；三維建模；課程建立

本文引用格式：田曉超,張代治,李慶華,等.3D打印技術(shù)在CATIA三維建模課程中的應(yīng)用[J].教育現(xiàn)代化,2022,6(50):124-125.

近些年3D打印技術(shù)蓬勃和開展，已經(jīng)在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用【1】，很多科研院所及學(xué)校都開設(shè)了3D打印專業(yè)或者學(xué)習(xí)3D技術(shù)知識。但多數(shù)應(yīng)用于課外科研活動中，很少用于課堂教學(xué)中。在學(xué)校的支持下學(xué)院成立了3D打印創(chuàng)客工作空間，該實驗室用于課外科研活動的同時并用于CATIA三維數(shù)字建模課程中。轉(zhuǎn)變教學(xué)思維，改良教學(xué)形式，提出新的教學(xué)方法，進步學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的積極性，促進教學(xué)質(zhì)量的進步，使教育事業(yè)不斷開展。伴隨新時代的開展，激發(fā)學(xué)生的思維，不斷提升老師的教學(xué)形式，新的技術(shù)讓老師在課堂學(xué)有所知、學(xué)生授有所用！

一3D打印技術(shù)研究現(xiàn)狀

世界上最早應(yīng)用3D打印技術(shù)是麻省理工大學(xué)，并且申報3D打印的專利。目前在3D領(lǐng)域比擬知名的公司有3DSystem、3DSystem等【2】。經(jīng)過多年的研究和開展，3D打印技術(shù)在各個領(lǐng)域[3-4]有了很大的拓展和進步。美國的Quirky消費品公司網(wǎng)上制作出的實物就是通過3D打印技術(shù)制成的。將制作出來的實物通過網(wǎng)絡(luò)銷售，因為利用3D打印出來這種先進技術(shù)，所設(shè)計出來的產(chǎn)品每年能到達上百種【5】。在醫(yī)療領(lǐng)域，比擬興隆的德國利用3D打印技術(shù)制造出人造血管，這種仿生血管與人體血管匹配性非常高【6】。在建筑領(lǐng)域，意大利創(chuàng)造家恩里科迪尼利用沙子制成的3D打印機以及3D打印照相館在日本開業(yè)【7】。

我國3D打印技術(shù)相對其他國家相比照較晚。3D打印技術(shù)相繼引起了我國的科研院所廣泛關(guān)注。比方清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)等高校都對獲得了極大的進步，研制出了多種類型、多種型號的3D打印機以及材料[8-9]，為我國3D打印技術(shù)的開展做出了出色的奉獻。

二打印方式

我院3D打印創(chuàng)客工作室所使用的打印機采用的技術(shù)是FDM熔融層積成形技術(shù)。工作原理:將3D打印機連接計算機，將絲狀的熱熔性材料加熱融化,融化的膠狀物通過機械噴頭噴涂在工作臺上，機械噴頭行走軌跡通過計算機程序控制，熔融層快速形成，逐層打印借助于機械噴頭來實現(xiàn)。運用3D打印技術(shù)制作作品流程主要為：首先用CATIA構(gòu)建三維模型，然后將三維模型導(dǎo)出STL文件，將STL文件導(dǎo)入3D軟件中進展分層程序生成，最后將分成程序輸入3D打印機中，機械噴頭行走軌跡，形成熔融層，形成三維立體實物模型[10]。

三CATIA課程簡介

?三維造型設(shè)計根底?是我院機械工程、工業(yè)工程、車輛工程專業(yè)的專業(yè)根底課，在機械類專業(yè)課程體系中，處于非常重要不可替代的地位。課程內(nèi)容包括草圖設(shè)計、零件的三維建模、裝配體設(shè)計、繪制工程圖、曲線和曲面設(shè)計等內(nèi)容。通過教學(xué)使學(xué)生理解CAD／CAM系統(tǒng)的技術(shù)體系與系統(tǒng)構(gòu)造，能應(yīng)用CATIA軟件進展零件的三維建模，可以應(yīng)用CATIA軟件進展零件的設(shè)計與裝配等。本課程以?畫法幾何??機械制圖?、?計算機輔助設(shè)計?等課程為根底，培養(yǎng)機械類學(xué)活力械產(chǎn)品的二維和三維特征建模才能和工程制圖應(yīng)用才能，讓學(xué)生具有一定專業(yè)素養(yǎng)。值得注意的是在改課程開展的過程中，需要理解課程包含的相關(guān)內(nèi)容，且在教授內(nèi)容的過程中，需要對涉及的各種科目進展全面的研究，從而在指定有效的教授方案后，才可以進展課程的開展，這對進步學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量有著重要的作用。

四3D打印技術(shù)在CATIA三維課程中的應(yīng)用舉例

我院機械類專業(yè)?三維造型設(shè)計根底?這門課程所使用的是由科學(xué)出版社出版的侯洪生主編的規(guī)劃教材?CATIAV5機械設(shè)計案例教程?。按照了工程的要求和導(dǎo)向，對教學(xué)形式的內(nèi)容和知識點進展重新梳理，運用3D打印技術(shù)在課堂中進展教學(xué)形式的創(chuàng)新。

〔一〕工程分析，明確任務(wù)

本任務(wù)完成千斤頂?shù)慕?，千斤頂建模需要進展兩個主要步驟，第一就是各個零部件的三維建模，第二就是要將各個零部件進展裝配。詳細(xì)的零件主要有角杠的建模、底座的建模、螺套的建模、螺旋桿的建模、頂墊的建模、銷釘?shù)慕?，由淺入深，由易到難，進展零件的三維建模。裝配方式主要有裝配方式、添加組件、組件陣列、創(chuàng)立爆炸圖等，以實際裝配，滲入技能操作的掌握[11]。

〔二〕三維建模，3D打印

學(xué)習(xí)CATIA必需要掌握拉伸、回轉(zhuǎn)、掃掠、孔、凸臺、墊塊、鍵槽等成形特征命令，通過先進的3D打印技術(shù)將三維模型轉(zhuǎn)化成實際模型極大的增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生通過CATIA三維建模理論模型以實物形式展示出來，極大增強了學(xué)生繪圖才能和創(chuàng)新的意識，同時，在三維建模與3D打印的研究中，還需要綜合這2者教學(xué)內(nèi)容的研究，需要對三維建模的機理與3D打印的機理進展分析，從而在理解2者內(nèi)容的根底上，采用合理的教學(xué)方案開展教學(xué)，這樣不僅可以讓學(xué)生理解到這兩者的應(yīng)用機理，同時，這對進步學(xué)生們的學(xué)習(xí)才能有積極的作用。

〔三〕實物裝配，虛擬爆炸

在計算機CATIA三維模型進展理論裝配之前，將所有零部件實物進展進展整體裝配，通過此方法介入一些知識技能，舉例裝配方式、挪動方式、組件配對等。這些知識技能能對CITIA三維建模虛擬虛擬裝配起到一定的預(yù)設(shè)作用，更容易完成虛擬裝配。對完成裝配的實物，進展逐個拆卸，逐件拆卸的過程，設(shè)置爆炸圖，先拆的后裝，其逆向即可設(shè)置形成裝配動畫。

五結(jié)語

本文提出將3D打印技術(shù)應(yīng)用于CATIA三維建模課程教學(xué)中，改良教學(xué)形式，轉(zhuǎn)變教學(xué)思維，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)這門三維建模課程的積極性。將學(xué)生進入一個3D打印技術(shù)課程中的積極性，從而在教學(xué)形式的思維中要改變，教學(xué)思維形式要不斷的提升，讓學(xué)生學(xué)習(xí)當(dāng)中積極向上，要不斷提升我們在新一代的信息科技技術(shù)，讓教學(xué)中改變學(xué)生的思維提升教學(xué)在信息中的質(zhì)量，將先進的現(xiàn)代3D打印技術(shù)應(yīng)用到課堂教學(xué)中，是將信息技術(shù)對傳統(tǒng)內(nèi)容、方式的有效補充和完善。綜合利用3D打印技術(shù)及其制造技術(shù)營造多樣化的創(chuàng)作環(huán)境，實現(xiàn)可視化，及時發(fā)現(xiàn)錯誤和缺乏，引導(dǎo)學(xué)者走向創(chuàng)新的設(shè)計過程。

參考文獻

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