3D打印软件(3D打印技术)

本文是设计教学开放报告的示范文本，也是产品设计教学、层次化应用研究和相关专业开放报告印刷的示范文本。

摘要:三维印刷技术层次理论分为“实体”、“根”和“灵魂”三个系统层次。3D打印技术层次理论针对现有高校应用层面的低端问题，主要从“根”和“魂”两个层面对3D打印技术进行重新审视，并以多阶段递进的方式，从功能应用、思维应用和情感应用三个方面推进新技术在产品设计教学中的应用，旨在为所有同仁提供跨材料层面的有效参考。

关键词:3D打印技术；产品设计教学；等级理论；

中间图片分类号:TB472文件标识码:A文件编号: 1003-9481(2018)04-0044-04

一、导言

目前，被称为人类世界第三次工业革命的3D打印技术正受到社会各界的广泛关注，“互联网”技术发展的战略思想也正在被倡导。包括制造技术和信息技术在内的智能制造模式正在深刻地影响着整个制造业。3D打印技术是一种使用粉状、丝状或片状塑料或金属材料的快速原型技术。三维物体是通过分层印刷和逐渐叠加的方式构建的。[1]3D打印技术正逐步应用于航空航天、工程建设、机械制造、生物医疗、艺术设计等领域。教育领域作为人才培养基地也开始审视和关注它。借助它，学生不仅可以享受到这种高科技辅助教学的便利，还可以以一种全新的方式学习设计技能。提高他们的技术素养并对他们未来的职业规划产生一定的影响。鉴于此，本文从3D打印技术在高校教学中的不利现状入手，从层次理论的角度重新审视3D打印技术，从功能应用、思维应用和情感应用三个方面全面提升3D打印技术在产品设计教学中的应用效果。

二、3D打印技术在高校实践教学中的应用

3D打印技术在高校教学中的推广是一项庞大的系统工程，需要政府、企业和高校的共同努力。这需要一个长期的过程。目前还处于发展的初级阶段，政府的宏观规划还没有正式出台，3D打印技术在教育系统中的发展处于无序状态。高校自主学习，缺乏沟通，高校之间发展不平衡。[2]一方面，清华大学、华中科技大学和Xi交通大学等许多知名大学在3D打印技术的研究方面取得了很大进展。他们的激光直接金属加工技术和生物细胞3D打印技术已经达到世界先进水平[3】；另一方面，许多普通和中西部高校仍处于讲座和理论学习阶段，更不用说应用和推广了。此外，各个学科的应用情况也不同。一些学科，如机械工程、数控技术、材料科学、生物工程等，由于具有数字文档、机械制造知识和软件建模能力，正在率先尝试3D打印技术，而其他学科由于技术壁垒，发展滞后，应用难以扩展。因此，目前3D打印教学的应用范围相对有限。

此外，以机械工程、数控技术、产品设计等学科为例，3D打印教学的应用水平不容乐观。首先，它与专业知识没有密切关系，纯粹“创造”的目的是显而易见的。他们中的大多数直接从网络下载模型文件，并打印出来作为教学辅助工具供学生观看和触摸。其次，他们花大部分时间教建模软件，把软件的使用放在设计和创造之上。三，学生后续学习

宋代禅宗大师清远提出了禅学的三个层次:禅学之初，山见山，水见水；当禅宗开悟时，看山不是山，看水不是水。在禅中彻底理解，看山还是山，看水还是水。这篇文章是关于生活中不同阶段的理解和理解。作为3D打印技术的使用者，笔者认为理解3D打印技术也需要经历这三个层次，并学会从层次理论的角度全方位、多角度地理解该技术。

(一)3D打印技术层次理论

3D打印技术的层次理论认为3D打印技术具有层次结构。理解和掌握它可以分为三个系统层次，即“物质”、“根”和“灵魂”。这三个层次从低到高，从外到内排列。教学应从基本的子概念和子技能开始，逐步向上，逐步学习高级心理技能。[4]

1.“对象”层次反映了3D打印技术的技术特征。3D打印技术可以打印飞机和船只，在它下面可以制作按钮和别针。材料包括塑料、陶土、金属和木质塑料，形式包括各种复杂的曲面和多个层次。3D打印的“对象”属性非常强。

2.“根”级是指3D打印技术的思维品质。这是由于现有的减色法对设计思维的许多限制不满意。它力求将自由设计思维、批量思维、平台服务思维和协同服务思维逐渐渗透到用户的头脑中。3D打印的“根”有着悠久的历史。

3.“灵魂”层面反映了3D打印技术的精神理念。它包括逐层添加、连续打印和修改以及熔融沉积的概念。这些概念很容易让人感动并引发深刻的思考。

(二)3D打印技术层次与家具设计教学应用之间的映射关系

映射关系分为三个层次:有形和“对象”层次映射——侧重于3D打印技术的功能应用方法；“根”级映射——关注3D打印技术的思维和应用模式；“灵魂”级映射——关注人们在3D打印技术的教学和应用中的感受和情感。3D打印技术与产品设计教学相互融合。映射关系图如图1所示。映射图从理论上指导我们如何在产品设计教学中应用3D打印技术。同时，要充分研究和重视应用过程中的相关要素，努力全方位、多层次拓展3D打印技术的教学和应用。

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四、在产品设计教学中多层次、渐进地应用3D打印技术

目前，3D打印技术的教学应用主要集中在掌握打印原理、教具打印和软件学习上。本课题主要从3D打印技术的深层思维应用和情感应用入手，旨在为各材料层面的同仁提供有效的参考。

(a)功能应用

本应用着重于如何将3D打印技术与产品设计课程中的知识点相结合，引导学生培养独立思考和认真探索的精神。

1.制作经典产品模型，并仔细品味。

在产品设计史的教学过程中，多媒体图片对于数百年前出现的经典产品(图2)来说不够生动，比如战国时代的床和圆背扶手椅。相应的模型可以用3D打印技术打印出来，让学生从360度全方位的空间观察，从而更直观、更准确地理解产品的形态和尺度。在此基础上，引导学生分析作品的形式和风格，探究形式的起源和内涵，品味风格的人格魅力。

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2.再现家具产品的榫卯结构，创新家具连接方式

榫卯结构复杂多样，但不能随意拆卸和观察。神秘感很强。在过去，当解释这一领域的知识时，学生们有

在此基础上，老师展示了匈牙利设计师Olle Gellert设计的3D打印连接器，该连接器可应用于模块化家具产品(图4)，并引导学生进行思考。与此同时，他们被要求使用3D打印技术来简化和升级榫卯结构，并创造更加多样化的家具连接形式。学生们似乎受到启发，提出问题，并试图思考。虽然没有设计出古典风格，但探索精神在不断增强。3D打印技术不仅起到了三维显示的作用，还起到了催思维的作用，应用前景十分广阔。

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3.更新家具生产教学内容，突出技术优势

学生不再被允许理解许多机器特征和参数设置，不再记得许多生产工艺流程和关键点，不再需要在复杂的工厂中动手实践，一些是简化和高效的3D打印过程，这释放了更多的时间，现在能够指导产品的创造性设计，从而大大提高教学效率。

(二)思维的应用

3D打印技术在教学中的应用正在逐步推进，走向思维应用的层面。将这种思维模式应用于课堂，将对学生的思维模式和学习态度产生积极的影响。

1.将自由设计思想应用于产品概念设计

自由设计思维意味着设计者可以突破传统技术的限制，设计极其复杂的产品，而不考虑制造的可能性。在此基础上，结合产品概念设计的要求，教师将提高设计的灵活性，提出“自由适形”和“无限创意”的口号，鼓励学生用多元、非线性的价值观取代传统的线性思维结构。让美学逐渐向动态、多维的方向发展。经过这样的免费教学，学生的大脑思维逐渐开放，他的作品变得越来越丰富。如图5所示，龚伟成先生的《树根家具》借鉴树根结构，用自然选择的遗传算法优化整体设计，通过参数调整改变椅子的形状，实现椅子的“生长”。整个成型过程缩短了生产供应链，符合可持续发展的设计理念。陈昭先生的《多孔架》设计突破了结构限制，具有创新性。

2.运用批量思维建立“化工产品”的特殊设计并尝试承接业务

批量思维就是思考3D打印的核心竞争力。批量个性化产品给机械化流水线生产带来困难，需要智能制造3D打印技术。[5]通过设置“化工产品”的特殊设计，并以伟科平台上客户的实际需求为选题，淘宝京东网店的整体销售过程最终在学生心中印上了批量思维，以了解市场需求。同时，他们还被允许与消费者团体接触，以提高他们的沟通技巧。经过专门教学，学生们打印出了自己的设计作品，两名学生取得了销售成绩，整体效果良好。如图6所示，的学生《椅》和的学生《架》郑根据客户的要求和自己的发散思维进行了印刷，赢得了客户的喜爱和好评。

3.应用平台服务思想构建3D打印服务云平台

平台服务思维是对运营模式和组织形式的思考。在教学中，专职教师本着以高新技术服务大众的精神，让一批有浓厚兴趣和志向的学生申请创新创业基金，并尝试构建3D打印服务云平台，为其他专业学生提供3D打印服务。该平台以数据库为核心，以实际问题为导向，以创新创新为目的。通过做中学和做中学结合3D打印机和实验的模式，掌握了原理。通过3D打印制作实际案例，用学到的原理解决问题；通过大量案例培训，掌握综合知识的应用，利用3D打印实现创新设计。[6]目的是培养学生

协作创新思维是一种关于职业界限的思维。它是一种创新的组织模式，以技术增值为核心，跨越政府、企业和高校的一体化，以实现3D打印技术的突破。在贯穿3D打印技术的产品设计教学中，企业为课程建设提供资金和技术，学校提供相应的人才。双方共同建立研究实验室，挖掘3D打印技术的价值，推动新技术教育的普及，实现企业应用。

(三)情感应用

3D打印技术的教学和应用遵循着同样的趋势，一步一步，逐渐上升到一个质的层面，发挥其情感功效。

1.通过重叠的概念感受自己创作的乐趣

在产品设计教学中，在教师的指导下，通过软件建模生成虚拟的三维产品形态。虚拟数据导入3D打印设备后，经过几个小时到十几个小时的层层叠加，就产生了3D建筑材料。学生们欢呼着，兴奋着，心里高兴着。他们第一次意识到由自己创造和控制的创造的乐趣。在这个关键时刻，老师讲述了人类生命的孕育和自然创造过程，学生们认真听讲。经过多次建模、打印和长时间的等待，几个学生从开始的不耐烦到后期的等待来回走动。他们的眼睛随着3D打印机丝线的移动而移动，他们的面部表情变得凝重。他们逐渐感受到了创作的艰难，意识到了父母养育自己的艰辛，他们的心智成长了，操作过程也更加细致。与此同时，他们也感叹3D打印机的忠诚，坚决执行运营商发布的命令。不管花多长时间，一次一行慢慢叠加，以高度的毅力、毅力和专一精神完成任务。对学生来说，一步一步地叠加和成长真的很有趣，也给了他们很多启示:虽然产品设计有很多专业知识，关键点很难理解，但只要你坚持不懈，一步一步地积累，你一定会学到一些东西。

2.不断印刷不断修正的验证概念，体验从创造到进化的过程

在产品设计的教学中，根据老师的安排和要求，经过充分的讨论和发散思维的应用，学生设计并打印出比较满意的作品。由于计算机中的虚拟形式和物理产品之间的本质区别，印刷品必须通过尺寸、结构、压力、材料和人体工程学的测试和检验。如果其中任何一个不符合标准，它需要重新设计，修改，并再次印刷。这个过程可以重复多次。经过不断的印刷、不断的修订、不断的验证、不断的剔除粗糙和提炼，自制印刷品经历了变革和演变，并不断改进。经过这样一个艰难的过程，学生对3D打印技术有了更深的理解:机器打印不仅是一种外在形式，也是一种内在品质。它是内部和外部的结合，内部和外部是一样的。因此，个人、学生或启蒙可以获得:个人应该积极参与专业实践和社会经验，经历风雨的洗礼，超越生活的训练，不断完善自己，茁壮成长。

3.熔积概念感受适应自制产品需求和优胜劣汰的规律

在产品设计教学中，当使用3D打印设备打印产品模型时，固态丝状材料如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物在高温下被加热至熔融状态。加热的喷嘴挤压处于半流动状态的热熔材料，并且材料快速固化以形成横截面轮廓。在当前层形成之后，喷嘴上升以进行涂覆，并且层被堆叠以形成3D产品。由此可以看出，现有的材料可以根据适应环境的实际需要被强制或调整以改变其自身的一些缺陷或不足。适者生存之后，他们逐渐提高自己。作为人类也是如此。教室有一定的纪律

为了在教学中应用所有新技术取得良好的效果，在今天的社会背景下，有一个重新解释和创造新技术的问题。它经历了一个发展，即对3D打印技术的层次理论的深入理解。将3D打印技术在产品设计教学中的功能应用、思维应用和情感应用融为一体，形成三位一体的应用模式，达到系统化的教学水平。

参考资料:

[1]李庆，王庆。3D打印:一种新的学习技术[J】。远程教育杂志，2013(08)。

[2]毕延刚。3D打印对高校工业设计专业教学的影响[/中国机械工程学会工业设计分会，辽宁机械工程学会。2013年国际工业设计研讨会暨第18届全国工业设计学术会议。会议记录，2013: 4。

[3]郑涛。3D打印技术在工业设计教学中的应用[[J].教育和教学论坛，2015年。

[4]吴素云。《思维层次理论的价值与大学生中国梦实践的应用研究》[。中国成人教育，2014(12)。

[5]宗贵升。《3D打印的思考与实践》，[。粉末冶金工业，2015(12)。

[6]尚文、谭跃刚、张帆、周祖德、娄平。【[】大学生创新教育三维打印教学实验平台的研究与应用。中国轻工业教育，2016(06)。

作者简介:

郑永华(1981-)，男，福建漳州人，硕士，漳州城市职业学院讲师，主要研究方向:产品设计、家具设计。

设计教学论文参考资料:

小学教学设计杂志

外语教学期刊

机械设计与制造杂志

毕业设计规范

教学论文范文

教育教学论坛杂志

综上所述:本文是关于硕士学位和本科学位论文设计教学的论文开题报告、文献综述和论文题目的参考资料，其中不知道如何编写产品设计教学、分层应用研究和印刷论文模式研究。