3D打印如何與各學科融合(2)
三、通過真實問題的情景引入增加對工程課程理解
3D技術的最終價值是它的工具性價值,做為工具就要體現它的實用性。所以我們在課程設計中應該用真實生活中實例導入,讓學生認識到3D打印機就如常見的普通打印機一樣,只是我們生活中用到的一種工具,有了這樣一種思想,就會很自然的把他應用到日常生活中。
現代的工業制造,為了降低成本,抹殺了我們個性化需求,而以3D技術為代表的桌面加工業卻可以實現我們的個性化需求。我們經常會遇到這樣一些“小麻煩”:家中的某些物品因為丟失或者損壞了一個小部件而不能正常工作;與孩子一起動手制作玩具時,需要一些異形的小零件卻無處購買;晚上家里的某個設施出現了小故障,破損的零件暫時找不到替代品;想把自己的創意和設計變成實物,卻無法實現……,這些小麻煩可以用工業化方式解決,如果你掌握了3D打印技術,也可以用3D打印的方式解決。
情景設置:
一是獲取水龍頭配件關鍵部位的相關數據。建議使用游標卡尺測量,如果沒有游標卡尺,也可以使用普通的米尺替代,不過使用游標卡尺測得數據比較準確,可以大大降低將來打印實物的廢品率。如上圖,我們要打印一個圓形的水龍頭把手,得到的相關數據如下:
二是使用3DOne開始設計。打開設計軟件后,經過平面畫圓、平面畫矩形、推拉成體這樣簡單的三個操作,3D版的簡易水龍頭把手就這樣在3分鐘內搞定。
三是要對stl文件進行切片,常用的開源軟件有RepetierHost中的Cura進行切片,切片前可以先設置好打印速度、打印精度、打印溫度、填充率等相關的打印參數,然后進行切片。這時候我們設計的3D模型將被轉換為打印機可以識別的G代碼,形成一個gcode文件。建議打印時最好先打印一個試用品。試用品的填充率可以調至10%左右,這樣可以大大縮減打印時間和打印成本。
經過這樣一個基于真實問題的項目設計和實施,學生不但加強了3D打印技術的工具性理解,而且還通過后期的應用觀察,了解打印物品材質不同,對使用帶來的影響。引發他們對打印材質的思考。
總之,通過自己的一些嘗試,希望以后的3DOne打印教學設計中,應該盡快跳過打印一些網上下載的精美模型的炫酷階段,進入到真實問題需要的情景導入,精確工具測量的數據采集,和在數學基礎上的模型設計,或許這樣更能接近于STEM課程中工程的理念。
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