Documento de introducción a la tecnología de impresión tridimensional
La impresión 3D, también conocida como tecnología de creación rápida de prototipos, se ha desarrollado rápidamente en los últimos años y sus campos de aplicación son cada vez mayores. El autor ha compilado un artículo que analiza brevemente la tecnología de impresión 3D. ¡Bienvenido a leerlo! Una breve discusión sobre la tecnología de impresión 3D paper 1
Tecnología de impresión 3D
Resumen: La impresión 3D, también conocida como fabricación rápida de prototipos, 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 la aplicación; enseñanza de la impresión 3D; estado de la aplicación; campo de enseñanza
1 Introducción
La impresión 3D, también conocida como fabricación rápida de prototipos, Esta tecnología de creación rápida de prototipos, conocida como "un símbolo importante de la tercera revolución industrial", es conocida por su flexibilidad de fabricación. Ha provocado una ola en la industria manufacturera con sus características de "flexibilidad de fabricación" y "ahorro de materia prima". En los últimos años, con la madurez y precisión gradual de la tecnología de impresión 3D, el aumento de los tipos de 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 en el campos de fabricación de maquinaria, defensa nacional e industria militar, construcción, etc. Se usa ampliamente y gradualmente ha entrado en el ojo público, ingresando a lugares familiares como escuelas, hogares y hospitales. También ha recibido una amplia atención y aplicación en educación. Biomedicina, juguetes y otras industrias, como educador, este artículo se centrará en el papel y el modelo de aplicación de la impresión 3D en el campo de la educación sobre la base de la introducción de los principios, ventajas y estado de la aplicación de la impresión 3D.
2 Descripción general de la impresión 3D
2.1 Principios de la impresión 3D
La impresión 3D (impresión 3D, también conocida como impresión tridimensional) es el uso de materiales diseñados Modelos tridimensionales Una impresora 3D es una tecnología que agrega materiales como plástico y polvo de metal capa por capa para crear productos tridimensionales [1]. En términos generales, la obtención de artículos mediante impresión 3D requiere cuatro procesos, como modelado, segmentación, impresión y posprocesamiento [2]. Entre ellos, el modelo virtual 3D puede obtener los datos 3D del artículo a través de un dispositivo de escaneo y generarlos digitalmente. Modelo 3D, o puede crear modelos tridimensionales a través de software de ingeniería o diseño, como AutoCAD. Algunos programas de aplicación pueden incluso utilizar fotografías digitales comunes para crear modelos tridimensionales, 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 previa de prototipos, lo que acorta en gran medida el ciclo de diseño del producto y acorta el tiempo desde la producción. Desde el desarrollo hasta la aplicación, este tiempo reduce los riesgos de altos costos que pueden surgir debido a una fabricación inadecuada del molde, lo que hace que sea relativamente fácil producir modelos estructurales especiales y complejos, y los productos pueden ser más personalizados. Además, la impresión 3D es una fabricación de creación rápida de prototipos que utiliza polvo metálico u otros materiales para fabricar piezas desde cero, reduciendo en gran medida el consumo de materias primas y energía, y optimizando la estructura de producción.
2.3 Estado actual de las aplicaciones 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 aplicación de la impresión 3D es relativamente rápida y puede realizar el diseño y personalización de moldes, imprimir varias piezas con formas complejas e imprimir objetos con suficiente resistencia y formas geométricas personalizadas. En la industria aeroespacial y de defensa, la impresión 3D se utiliza para la verificación de formas, la creación de prototipos de componentes críticos y la fabricación directa de productos. Airbus, por ejemplo, comenzó imprimiendo pequeñas piezas de aviones y ha avanzado hasta imprimir aviones completos 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 de mandíbula y modelos de cráneo de pacientes con hematoma intracerebral traumático, etc., para ayudar en el diagnóstico y formular planes quirúrgicos preoperatorios, reducir la dificultad de la cirugía. y acortar el tiempo de la cirugía para brindar un tratamiento preciso a los pacientes. La impresión de vértebras artificiales y cartílago traqueal humano permite la impresión 3D de órganos humanos. Las tabletas SPRITAM (levetiracetam), un medicamento recetado impreso en 3D, se pueden utilizar para tratar una variedad de afecciones de epilepsia.
En el campo de la ingeniería de la construcción, los edificios impresos en 3D no requieren el uso de plantillas. Los edificios impresos son livianos, de alta resistencia, de corto plazo, generan menos desechos y polvo de construcción y pueden reciclarse, lo que los hace ecológicos. y respetuoso con el medio ambiente. La impresión 3D también se utiliza ampliamente en el diseño y producción de joyas, alimentos, juguetes, artículos de primera necesidad, etc., lo que puede resaltar las características y necesidades personalizadas de los usuarios. Además, la impresión 3D se utiliza en la fabricación de paneles solares y materiales especiales. La aplicación de la impresión 3D en la fabricación de paneles solares y materiales especiales también ha logrado grandes avances.
3 Aplicación de la impresión 3D en el campo de la docencia
También se han realizado actividades de exploración de la impresión 3D en la docencia aplicadas a las matemáticas, la aviación, la electrónica, el diseño, la mecánica y la electricidad. ingeniería, biomedicina, astronomía y la mayoría de las demás materias, y logró buenos resultados docentes. Basado en la capacidad de generación rápida de la impresión 3D, los modelos digitales se pueden convertir rápidamente en objetos tridimensionales. Con el proceso de generación y el uso de objetos tridimensionales, se puede mejorar el efecto de enseñanza y la cooperación, el diseño, la innovación y otros de los estudiantes. Se pueden mejorar las habilidades.
3.1 Impresión de material didáctico tridimensional y material didáctico para ayudar a la enseñanza
En el proceso de enseñanza, con la ayuda de métodos de enseñanza multimedia, algunas imágenes abstractas se pueden mostrar de manera más intuitiva, pero Para los grupos, lo que se forma es sólo una experiencia visual temporal, que no es muy impresionante ni fácil de entender. Con la ayuda de la impresión 3D, las imágenes digitales se pueden transformar en material didáctico físico y material de aprendizaje. Cada estudiante tiene la oportunidad de experimentarlo personalmente y también puede diseñarlo y planificarlo él mismo. Esto sin duda tendrá un gran impacto en la comprensión. Dominio y aplicación de puntos de conocimiento. Efecto de promoción. Por ejemplo: las clases de matemáticas pueden imprimir objetos tridimensionales, como superficies y secciones geométricas; el diseño de animación puede imprimir modelos tridimensionales de personajes y animales, que pueden modificarse en el tiempo según el efecto; áreas impresas, como los callejones de Beijing, los estudiantes pueden sostener el modelo para comprender las características de los hutong, experimentar la cultura de los hutong y comprender los entresijos de los hutong en la clase de fabricación mecánica, piezas relevantes, engranajes, bielas, etc. se pueden imprimir según el contenido del curso.
3.2 El proceso de práctica de pasantías ayuda al diseño innovador
Las escuelas vocacionales tienen muchas actividades de enseñanza de práctica de pasantías, como pasantías de instalador, pasantías de máquina herramienta CNC, pasantías de electricista electrónico, diseño de animación e Internet de las cosas. diseño, etc. Es necesario diseñar un determinado modelo en función del modelo correspondiente. Con la ayuda de la impresión 3D, los estudiantes tienen una comprensión general del modelo que se va a diseñar y luego, a través de la discusión en grupo, el diseño, la modificación y otros procesos, no solo puede mejorar el interés de los estudiantes en el aprendizaje, sino también promover el aprendizaje interactivo y colaborativo de los estudiantes. aprendizaje, 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 adoptó el método de enseñanza basado en proyectos y se utilizó tecnología de impresión 3D. Los estudiantes diseñaron e imprimieron en grupos. Los estudiantes presenciaron el proceso de impresión y moldeado y los productos terminados de las piezas que diseñaron. El aprendizaje aumentó enormemente. Muchas veces durante el proceso, la discusión y la revisión también mejoraron enormemente el nivel de diseño de los estudiantes. En la parte práctica de los cursos de CAD, se pueden utilizar impresoras 3D para diseñar contenidos didácticos de acuerdo con las necesidades de enseñanza, y los trabajos de diseño de los estudiantes se pueden imprimir en 3D para su evaluación y ensamblaje. Esto no solo permite a los estudiantes dominar las ideas y procesos básicos de diseño. modelado de software, pero también permite a los estudiantes dominar las ideas y procesos básicos del modelado de software de diseño. Los estudiantes tienen una comprensión clara de cómo generar objetos específicos a partir de trabajos de diseño, lo que favorece el aprendizaje y desarrollo posterior de los estudiantes.
3.3 Orientación sobre empleo y emprendimiento
En los últimos años, el número de graduados universitarios ha aumentado dramáticamente y la presión laboral ha aumentado. El país ha promovido vigorosamente a los estudiantes universitarios para que inicien su propia carrera. Las empresas y toda la sociedad también han comenzado a desarrollar el espíritu empresarial independiente. Los estudiantes de escuelas vocacionales deben tener ciertos conocimientos profesionales, gran capacidad práctica, entusiasmo y pasión empresarial. Los instructores de emprendimiento pueden utilizar equipos de impresión 3D para guiar a los estudiantes a crear estudios de impresión 3D de diseño creativo, utilizar el conocimiento profesional que han aprendido para diseñar productos relacionados e imprimirlos para la venta. También pueden brindar servicios de bricolaje a clientes sociales y cobrar una determinada tarifa de capacitación. y tarifa de producción, y también puede proporcionar servicios de diseño e impresión 3D a empresas cooperativas sobre la base de la cooperación entre escuelas y empresas. A través de las actividades de práctica empresarial de impresión 3D anteriores, los estudiantes pueden profundizar la consolidación de sus conocimientos profesionales, su comprensión del proceso de diseño y cultivar su conciencia y capacidad de innovación y espíritu empresarial.
3.4 Aplicación de biblioteca
La introducción de servicios de impresión 3D en las bibliotecas es una forma para que las bibliotecas pasen de los servicios de documentos a servicios innovadores. Muchas bibliotecas extranjeras han lanzado servicios de impresión 3D. Las bibliotecas nacionales integrales, como la Biblioteca de Shanghai y la Biblioteca de Suzhou, también han lanzado servicios de impresión 3D. La Biblioteca de la Universidad Jiao Tong de Shanghai también ha lanzado servicios de impresión 3D en el campus y ha promovido activamente este servicio. Concursos de diseño de impresión 3D, que popularizan el conocimiento de la impresión 3D a través de concursos, permiten a los estudiantes comprender la ciencia y la tecnología de vanguardia de la impresión 3D e inspiran a los estudiantes a utilizar el pensamiento innovador para descubrir problemas y resolverlos con sabiduría. Encuentre problemas pensando y resuélvalos inteligentemente. La biblioteca de la escuela puede equiparse con una o dos impresoras 3D. Para garantizar la salud y la seguridad, considere completamente el costo, los pasos de envío, el tiempo de espera para la evaluación, etc., formule un sistema o política de impresión 3D detallado para alentar a los estudiantes a hacerlo. Imprima obras originales y dé rienda suelta a sus talentos. Experiencia profesional para estimular 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 todos los hogares, 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.
Referencias
[1] Zhang Feixiang. Investigación sobre el estado de desarrollo y el modelo de negocio de la tecnología de impresión 3D [J]. Noticias y comunicación, 2016 (2): 51-53.
[2] Li Qing, Wang Qing. Impresión 3D: una tecnología de aprendizaje emergente [J]. Journal of Distance Education, 2013 (4):
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