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摘要：本文提出将3D打印技术应用于CATIA三维建模课程教学中，改进教学模式，转变教学思维，提高学生学习这门课程的积极性。3D打印技术是将理论模型转化为现实的一种工具。将这种先进应用技术应用到大学课堂中，是对传统教学模式方式、方法有效补充和完善。利用3D打印制造技术为多样化的创作提供多种创新要素，同时实现可视化，及时发现错误和不足，引导学者走向创新的设计过程。
关键词：3D打印技术；CATIA；三维建模；课程建设
本文引用格式：田晓超,张代治,李庆华,等.3D打印技术在CATIA三维建模课程中的应用[J].教育现代化,2019,6(50):124-125.
近些年3D打印技术蓬勃和发展，已经在各个领域得到了广泛的应用[1]，很多科研院所及学校都开设了3D打印专业或者学习3D技术知识。但多数应用于课外科研活动中，很少用于课堂教学中。在学校的支持下学院成立了3D打印创客工作空间，该实验室用于课外科研活动的同时并用于CATIA三维数字建模课程中。转变教学思维，改进教学模式，提出新的教学方法，提高学生学习这门课程的积极性，促进教学质量的提高，使教育事业不断发展。伴随新时代的发展，激发学生的思维，不断提升老师的教学模式，新的技术让老师在课堂学有所知、学生授有所用！
一 3D打印技术研究现状
世界上最早应用3D打印技术是麻省理工大学，并且申报3D打印的专利。目前在3D领域比较出名的公司有3D System、3D System等[2]。经过多年的研究和发展，3D打印技术在各个领域[3-4]有了很大的拓展和进步。美国的Quirky消费品公司网上制作出的实物就是通过3D打印技术制成的。将制作出来的实物通过网络销售，因为利用3D打印出来这种先进技术，所设计出来的产品每年能达到上百种[5]。在医疗领域，比较发达的德国利用3D打印技术制造出人造血管，这种仿生血管与人体血管匹配性非常高[6]。在建筑领域，意大利发明家恩里科迪尼利用沙子制成的3D打印机以及3D打印照相馆在日本开业[7]。
我国3D打印技术相对其他国家相对比较晚。3D打印技术相继引起了我国的科研院所广泛关注。比如清华大学、西安交通大学、华中科技大学等高校都对取得了极大的进步，研制出了多种类型、多种型号的3D打印机以及材料[8-9]，为我国3D打印技术的发展做出了杰出的贡献。
二打印方式
我院3D打印创客工作室所使用的打印机采用的技术是FDM熔融层积成形技术。工作原理:将3D打印机连接计算机，将丝状的热熔性材料加热融化,融化的胶状物通过机械喷头喷涂在工作台上，机械喷头行走轨迹通过计算机程序控制，熔融层快速形成，逐层打印借助于机械喷头来实现。运用3D打印技术制作作品流程主要为：首先用CATIA构建三维模型，然后将三维模型导出STL文件，将STL文件导入3D软件中进行分层程序生成，最后将分成程序输入3D打印机中，机械喷头行走轨迹，形成熔融层，形成三维立体实物模型[10]。
三CATIA课程简介
《三维造型设计基础》是我院机械工程、工业工程、车辆工程专业的专业基础课，在机械类专业课程体系中，处于非常重要不可替代的地位。课程内容包括草图设计、零件的三维建模、装配体设计、绘制工程图、曲线和曲面设计等内容。通过教学使学生了解CAD／CAM系统的技术体系与系统结构，能应用CATIA软件进行零件的三维建模，能够应用CATIA软件进行零件的设计与装配等。本课程以《画法几何》《机械制图》、《计算机辅助设计》等课程为基础，培养机械类学生机械产品的二维和三维特征建模能力和工程制图应用能力，让学生具有一定专业素养。值得注意的是在改课程开展的过程中，需要了解课程包含的相关内容，且在教授内容的过程中，需要对涉及的各种科目进行全面的研究，从而在指定有效的教授方案后，才能够进行课程的开展，这对提高学生的学习质量有着重要的作用。
四3D打印技术在CATIA三维课程中的应用举例
我院机械类专业《三维造型设计基础》这门课程所使用的是由科学出版社出版的侯洪生主编的规划教材《CATIA V5机械设计案例教程》。按照了项目的要求和导向，对教学模式的内容和知识点进行重新梳理，运用3D打印技术在课堂中进行教学模式的创新。
（一）项目分析，明确任务
本任务完成千斤顶的建模，千斤顶建模需要进行两个主要步骤，第一就是各个零部件的三维建模，第二就是要将各个零部件进行装配。具体的零件主要有角杠的建模、底座的建模、螺套的建模、螺旋杆的建模、顶垫的建模、销钉的建模，由浅入深，由易到难，进行零件的三维建模。装配方式主要有装配方式、添加组件、组件阵列、创建爆炸图等，以实际装配，渗入技能操作的掌握[11]。
（二）三维建模，3D打印
学习CATIA必须要掌握拉伸、回转、扫掠、孔、凸台、垫块、键槽等成形特征命令，通过先进的3D打印技术将三维模型转化成实际模型极大的增强了学生学习的积极性，学生通过CATIA三维建模理论模型以实物形式展示出来，极大增强了学生绘图能力和创新的意识，同时，在三维建模与3D打印的研究中，还需要综合这2者教学内容的研究，需要对三维建模的机理与3D打印的机理进行分析，从而在了解2者内容的基础上，采用合理的教学方案开展教学，这样不仅能够让学生了解到这两者的应用机理，同时，这对提高学生们的学习能力有积极的作用。
（三）实物装配，虚拟爆炸
在计算机CATIA三维模型进行理论装配之前，将所有零部件实物进行进行整体装配，通过此方法介入一些知识技能，举例装配方式、移动方式、组件配对等。这些知识技能能对CITIA三维建模虚拟虚拟装配起到一定的预设作用，更容易完成虚拟装配。对完成装配的实物，进行逐个拆卸，逐件拆卸的过程，设置爆炸图，先拆的后装，其逆向即可设置形成装配动画。
五 结语
本文提出将3D打印技术应用于CATIA三维建模课程教学中，改进教学模式，转变教学思维，激发学生学习这门三维建模课程的积极性。将学生进入一个3D打印技术课程中的积极性，从而在教学模式的思维中要改变，教学思维模式要不断的提升，让学生学习当中积极向上，要不断提升我们在新一代的信息科技技术，让教学中改变学生的思维提升教学在信息中的质量，将先进的现代3D打印技术应用到课堂教学中，是将信息技术对传统内容、方式的有效补充和完善。综合利用3D打印技术及其制造技术营造多样化的创作环境，实现可视化，及时发现错误和不足，引导学者走向创新的设计过程。
参考文献
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[3]董子凡.3D打印：将虚拟“打”进现实[J].科技生活,2012(23):5-6.
[4]胡波.3D打印技术研究现状及在建筑领域的应用[J].现代信息科技,2018,2(10):182-183.
[5]蔡恩泽.3D打印颠覆传统制造业[J].中国中小企业,2012(11):46-47.
[6]张琳琳,沈凌,朱明.医学院校开展“逆向工程与3D打印技术”项目化教学探讨[J].教育教学论坛,2019(12):239-240.
[7]石峰.3D打印技术在中国传统家具模型开发中的应用研究——以圈椅为例[J].科技风,2019(08):71+73.
[8]许雄程,钟泉,骆凯.3D打印技术在牙周组织再生支架制备中的应用[J].口腔疾病防治,2019(03):189-193.
[9]秦新华.基于3D打印技术的文化用品应用研究[J].南方农机,2019(05):136.
[10]石晓宇.3D打印在建筑艺术设计教育中的应用与冲击[J/OL].品牌研究,2018(S2):196-197.
[11]唐迎春.3d打印技术在中学信息技术教育中的应用分析[J].电脑迷,2018(12):104.
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