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3D打印实验室建设方案探析

发布时间:2019-01-02 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    3D打印实验室建设方案探析作者: 周淑芳等   摘要:随着3D打印技能的迅速发展,掌握3D打印技能的人才必然紧缺,那么学校开设相关专业、加强实验室的建设就显得尤为重要与迫切。本文联合职业院校人才培养特点,从实验室建设的必要性、建设原则与思绪、实验室功能定位、具体建设方案等方面进行了深入探讨。
  关键词:职业院校;3D打印实验室;建设方案
  中图分类号:G647 文献标识码:A 论文编号:1674-2117(2015)19-0133-03
  3D打印技能是制造业领域迅速发展起来的一项工业技能,其原理是快速成型技能,选取粉末状可粘合材料,利用叠加原理,逐层打印的方式来构造实体。随着美国第一支3D打印手枪的诞生,该技能在世界范围内引起哄动,许多企业、科研机构、高校纷纷抢抓先机,加大生产、研讨力度。随着国家及地方政府政策的扶持,与3D打印技能相关的家当必将蓬勃发展,而掌握快速成型技能、逆反工程及加工工艺设计的人才也将成为市场紧缺人才。面对这一现状,高校开设3D打印专业,加强实验室建设就显得尤为重要与迫切。
  实验室建设的必要性
  高等职业院校旨在为社会培养理论知识扎实、实践技术过硬的应用型高级专门人才。培养的人才进入社会,无论是从事生产还是做研讨,都应服务于社会的需求。所以,学校在培养过程中,应以社会实际需求为规则,使学生有更多的机会接触实际生产过程,明白加工工艺,熟悉多种设备的应用与维护。因此,学校要培养社会需求的高级技术性人才,必须加强实验室建设。
  1.提高学生快速成型制造实践能力的需要
  随着3D打印技能的迅速发展,社会急需掌握相关技术的高级人才。3D打印被称作是“实现数字化制造的关键技能”,该技能涵盖材料成型、逆向工程、三维数据采集技能、计算机三维设计与工艺设计、设备操作与维护等专业知识。要实现人才培养指标,实践教学比率至少要达到50%以上,因此学校要培养3D打印应用型人才,实验室的建设十分重要。
  2.相近学科实验功能扩建的需要
  实验室建成后可服务于学校相近学科的实践教学。3D打印技能广泛应用于模具制造、工业设计等领域,因此,如果学校开设模具设计与制造、工业设计、数控技能、艺术设计等专业,3D打印技能实验室可完全服务于这些学科的实践教学,既能保证实践教学有序开展,又能保障实验室的利用率。
  3.教学研训一体化建设的需要
  实验室功能既要满足实践教学需要,又要满足科研及对外加工服务需要,集教学、科研、实训于一体,维持走产、学、研联合的建设方针。承担地方政府或企业的设计、制造任务,使教师学生共同参与,提高教师科研能力,保证学生有大量的实际工程经验。
  实验室建设原则与思绪
  基于人才培养指标定位及学校专业体系设置,实验室的建设思绪是以建立一个“专业、特色、创新、实践性”实验室为整体教导思维,既能满足学校3D打印专业方向、模具设计与制造、工业设计、艺术设计等专业的实验教学需要及科研需要,又能满足对企业人员进行技能培训的需要。实验室的建立旨在培养一批有知识,有技能,贴近实际需要的,面向快速制造行业、产品设计与制作等领域的创新性应用型人才。
  1.建设原则
  第一,构建既能满足教学,又能满足科研需要,实现校企合作,为企业提供培训条件的综合性、开放性实验室。
  第二,以实验室的建设,促进学校相关专业及学科实践教学体系的改革,提高实验的开出率。既能实现基础性与验证性实验,又能开展综合性与创新性实验。学生能更全面、更深入地明白专业核心知识和技能,从而更贴近社会与企业的实际需求,实现专业人才培养与企业需求的无缝连接。
  第三,带动专业类科研项目发展。实验室的建立,能为教师的科研和学生的科技创新活动提供良好的平台,带动专业创新实验项目发展,加强学生专业实践技术的培养,提高就业率。
  2.建设思绪
  第一,实验室功能集数据获得(三维测绘)、数据处理(三维设计)及数据输出(3D打印)于一体,可联合学校已有的数控机床,变成一整套设计、加工制造家当链。它能提供学生从认知性学习到综合性学习的所有教学条件,让学生系统性地进行新产品的快速设计、快速测绘和3D打印整个产品研发验证环节的学习,获得解决实际问题的能力,启迪探索创新精神,发挥综合潜在能力,最大化地提升在3D打印家当及应用行业的就业竞争力。
  第二,实验室建设分阶段、有打算地进行。第一阶段主要完成手持式三维扫描仪、计算机及桌面式打印机的采购配置事务;第二阶段主要以建设工业级扫描仪及工业3D打印机、测量仪器为主。分期逐渐配置一整套的三维数字设计制造软、硬件设施。
  第三,以师资队伍的建设为核心,加强人才建设力度,采取引进、进修培养、兼职等措施提高实验教学队伍的水平,建设一支教学思维先进、知识和年龄结构合理的实验教学队伍。
  实验室功能定位
  1.教学
  最初,服务于工业设计、数控技能、模具设计与制造等相关专业的实验教学需要;其次,满足相关课程设计及毕业设计的需要;再次,满足学生参加科技创新类活动的需要。
  2.科研
  最初,通过实验室建设,搭建高水平的科研技能平台,充分发挥学校特色及教师综合业务水平;其次,利用尖端的各种设备,辅助师生在快速成型技能、工艺设计及材料等方面完成相关科研事务,提高学校在3D打印技能领域的科技创新能力。
  3.对外服务
  ①为企业解决技能难题、提供产品设计开发的相关服务;②承担对外加工任务,主要面向传统加工方法难以制造的复杂类零件加工;③企业员工技能培训服务。
  实验室建设方案   1.实验室配置原则
  以产品零件(装配体)测绘、设计、模具、检测、制造流程为主线,实验室按照数据采集、逆向设计、三维检测、3D打印、快速模具、后处理等项目,注重设备对创意设计、工业设计、模具开发的覆盖。总体培养学生综合的三维数字化设计制造实操能力。
  2.建设过程
  联合学校3D打印技能实验室建设的实际情况,对如何进行实验室建设归纳如下几点。
  (1)做好资金预算
  关于3D打印机的价格:桌面级的价格在8000~20000元不等,工业级的按国产和进口划分价格在几十万到上百万不等。
  (2)加强企业调研
  根据建设需要,要拜访相关3D打印设备生产制造企业,明白生产一线资料,综合多家产品进行综合对比,选出符合的产品型号。
  (3)规划实验室布局
  最初,预算实验室面积,选好合适的位置;其次,设计布局图,实验室布局分为工艺设计区、加工及检测区、讨论区三个区域,如下图所示。设计区:主要摆放计算机并安装工艺设计软件,实现逆向设计、加工工艺设计等功能;加工及检测区:完成加工任务并进行精度测量,主要加工设备有桌面式3D打印机、光固化快速成型机、三坐标测量机及其他相关附件,主要测量设备有三坐标测量机、工业投影仪;讨论区:为学生提供知识交流的平台,可完成实验数据的整理、实验汇报的填写及疑难问题的讨论等。
  (4)设备及软件配备(见下表)
  (5)建设进度和实验室功能定位
  联合企业需求及学校实际情况,实验室采取分期建设。其中一期以国产设备为主,主要以增强学生认知水平和对3D打印技能的明白为目的,功能定位以演示、教学为主;二期能够考虑加入工业级设备,为学生技术训练和服务企业提供保障,功能定位以教学、科研、技能服务为主。通过一期建设,实验室能基本满足教学、演示功能,能够用ABS塑料进行小型创意产品和零件的制作,进行一定的功能验证。
  结语
  目前,我国3D打印技能正迅速发展,处于技能发展的关键时期,势必会造成相关专业人才紧缺的现状。学校开设3D打印专业,加强实验室建设,将在最大限度内发挥高校培养3D打印技能人才的作用,为社会培养应用型、创新型、技术型的优秀人才,这必将对我国的3D打印家当起到巨大的推动作用。
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