3D打印理论与实践 教师培训计划

《3D打印理论与实践》

教师培训计划

培训目的：

通过本次培训，使教师基本掌握相关软件的使用方法，可以在助教的协助下完成课程教授的全过程。同时，开拓教师授课视野，使教师在其他的教学环境下也可以运用3D打印技术的思维，从新的观点看待问题。通过本次培训及教师正式对学生进行授课，使教师与学生的动手创作的能力得到实质性的提升、提高教师的创新能力。

培训要点：

熟练掌握3D打印机的操作方法、软件sketchup8的使用方法。

具体培训安排：

本培训计划通过两课时的时间对相关教师进行对应课程的培训。

培训内容主要是三维制图软件——sketchup8的使用与3D打印机的使用。

预计使用一个课时的时间对教师进行3D打印机相关操作及切片软件的学习的培训，其余的时间对作图软件的学习进行培训。

主要具体培训重、难点：对配合键盘操作的工具的使用，如复制、镜像操作。另外则是一些技巧性的操作，如创建群组、与合理的使用实体工具使实体创建更为流畅。

在培训的过程中，应该时刻强调软件的工具性。“所见即所得。”应该尽量保持清醒的思维，能够清晰地解剖想要构建的三维模型。

培训过程中，展示各种与相关操作相关的实例。同时，介绍相关的拓展网络资源。

另外对预设的主题进行简单介绍（建筑、教室一角、家的一角、学科关联、运动、工具、身边的事物、玩具、家具……）

注意在教学过程中进行适时适当的指导、引导。观察学生状态，积极与学生沟通。发现学生创意点。肯定学生的成果，鼓励进行分享、交流。

教师相互间也应该加强交流，相互促进。

课程具体实施：

第一课时

要点：发展史10min，选素材、打印机操作、指导20min，学习软件、熟悉推拉工具15min。交流15min。

（所选素材应该在1h左右可以完成打印，使学生可以在本课时结束时，拿到自己的成果。）

起、承、发展

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。

3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。

打印过程

三维设计

三维打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。

切片处理

打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。

完成打印

有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物，比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西（如可溶的东西）作为支撑物。

实例展示

/

实际操作

操作3D打印机完成自主选定的素材（经过调整）

学习软件

教授基本的绘图工具，引入三维立体基本工具——推拉工具。

简单三维立体实例展示

对完成的3D打印实体物件进行交流，对在软件操作中发现的问题进行讨论。

通过对3D打印技术的介绍、3D打印机实操，打印出准备好的3D打印素材，为同学们展示3D打印机的强大功能，让同学们对3D打印技术有更直观的认识，进而增强学习相关技能的兴趣与动力。

第二课时开始

引入SU。打开SU。介绍界面。

设置文件保存路径——英文数字组成、有意义的文件名。

“简单相框”的制作

视图设置在“前视图”选取“矩形工具”，点击原点处，移动鼠标到随意某处，再点击鼠标左键得到一个大小未定的矩形，然后由键盘输入矩形大小（400,500）即红轴=400，蓝轴=500.单位为预设模板的单位。这里为mm。得到一个400*500的矩形。“拉伸工具”，点击矩形形成的面，移动鼠标，点击左键，得到厚度未定的长方体，键盘输入100，设定该长方体在绿轴上的长度为100。得到一个三维尺寸确定的长方体。“偏移工具”,点击长方体正面的边沿。顺着正面向内移动鼠标。输入50mm得到与外延等比例的长方形。运用“拉伸工具”将得到的较小的长方形向里推50mm得到一个凹进去的效果。在菜单栏选“视图”卡内的“阴影”可以更好地体现出立体效果。

如果需要打印，则导出为OBJ格式。

切片软件打开所保存的文件。

通过切片软件调整想要打印出来的效果。

——带支撑架的相框

——梳妆台（细节部分的绘制）

“小柜子”

“小茶杯”

视图设置在“前视图”准备绘制“小茶杯”的外部轮廓的纵截面。

点选“铅笔工具”，原点处时，出现黄色捕捉指示，点选确定，红轴上绘制线段，键盘输入50mm确定线段第二点。出现绿色捕捉指示。大致斜向右上做出杯体外轮廓线，或者由原点延蓝轴向上移动鼠标绘处预想的茶杯高，假设为100mm。然后假设茶杯上沿半径80mm。选取橡皮擦工具，删除上沿线段。选择偏移工具假设茶杯壁厚10mm，封闭茶杯截面，删除多余线段。视图切换到顶视图，作出半径50mm圆。可以更改圆边数50s。切换视图到等轴视图，点选路径跟随工具。选择截面、路径，构成茶杯实体。

查看图形。如果有缺陷，及时完善之。

保存构图。

如果需要打印，则导出为.dae格式。

切片软件打开所保存的文件。

通过切片软件调整想要打印出来的效果。

——设计一套茶具

第三~八课时

完成sketchup8其他操作、功能的学习。可以实现较复杂实体的创建。

简单三维立体作图工具学习，辅助工具的学习，视图工具学习

复杂立体图形创建群组，卷尺工具、标注工具、量角器工具学习

三维文字工具、剖切工具、油漆桶工具、布尔运算的学习

经过相应的实例操作展示，指导教师完成更重操作的认识。然后逐步辅导教师完成对各操作的熟悉，使教师可以完成对给出模型的模仿，进而创作出可以通过3D打印机打印出来实体的三维模型。逐步深入对软件功能的认识，展开思维，将自己的教学经验与三维制图软件的教学结合起来，使学生可以更加容易接受、学习这个创造性的工具。

通过具体软件的教学，教师必须熟悉3D打印技术、3D打印机的发展概史、三维制图软件的操作进而教导学生相关知识，使学生形成坚持创造、乐于分享的意识。

与各具体学科结合

数学课——立体数字—分析立体模型，创新呈现方式。

体育课——体育器材（球拍、球体、）

美术课——画具、操作、实物—水果、方块雕像

历史课——历史建筑

展示以上各方面的已经做好的实体、就某个实体进行操作演示。

“苹果”——圆弧工具的学习。

想象，苹果的截面状态

“直线工具”原点由蓝轴向上作出一段辅助线段，点击“圆弧工具”经过几次操作，绘出大致的苹果的表面弧线。

作出苹果蒂的截面图。在等轴视图中，作出红绿面上的小圆，作为路径跟随的放样轨迹。使用路径跟随，形成立体的“苹果”。