深度閱讀 | 在課堂中，如何讓3D打印充分發(fā)揮其價值？

來源：Ultimaker

對于許多教育工作者來說，為教室新配備一臺3D打印機(jī)，真正產(chǎn)生的效果可能與想象中有所不同。在一開始考慮使用3D打印機(jī)時，我們的腦海中通常會浮現(xiàn)一些比較長遠(yuǎn)的問題，例如：“3D打印會給我的課程帶來哪些變化？” 和 “我的學(xué)生會用3D打印機(jī)制造出什么別出心裁的東西？”

實際上，一旦開始使用3D打印機(jī)，我們就會發(fā)現(xiàn)自己最常問的問題變成了：“這個按鈕是干什么的？我該用哪種材料？” 還有 “為什么打印要這么久？”

3D打印機(jī)可能看起來像一個無所不能的魔法盒子，但事實上和其他工具一樣，要充分利用它，需要懂得一定的使用技巧。今天我們將討論 5 種技巧，有助于我們在課堂上物盡其用。

1 、打印速度不是最重要的，但沒有速度萬萬不行
能夠憑空（以及用塑料）制造物體是一件神奇的事情，但這需要時間，甚至需要很長時間。3D打印機(jī)可以制造出幾乎所有事物，不過即使是最小的物件，也需要數(shù)小時才能完成，打印大型物件則可能需要好幾天。

如果只是在自己家里打印，或是在有幾十臺打印機(jī)全天待機(jī)的打印工廠，打印時間可能并不重要。不過，如果教室里擠滿了想要打印的學(xué)生，卻又只有幾臺打印機(jī)能用時，情況就會令人頭大了。幸運(yùn)的是，在保證打印質(zhì)量的情況下，使用一些技巧，也能加快打印速度。

首先是使用更大直徑的噴嘴并增加層高。這樣的話，打印成品的平滑度可能會差一點，不過在多數(shù)情況下，打印成品效果影響不大。包括Ultimaker在內(nèi)的大部分打印機(jī)配備的都是0.4毫米噴嘴。如果改用0.8毫米噴嘴，打印時間可以減半。增加層高也可以實現(xiàn)同樣的效果。

如果與Ultimaker打印機(jī)一起配套使用Ultimaker Cura軟件，還可以利用目標(biāo)設(shè)定功能下的草稿意圖配置文件。這些配置文件針對速度進(jìn)行了優(yōu)化，并進(jìn)行了許多其他小調(diào)整，以加快打印速度。

其次，可以調(diào)整“填充”設(shè)置。對于多數(shù)不需要堅固結(jié)構(gòu)的零件，可以將填充百分比降低到20%，而且并不用擔(dān)心會造成打印失敗。這意味著打印所需的材料更少，打印時間也相應(yīng)減少。

更好的是，在Ultimaker Cura軟件中，可以實現(xiàn)“閃電填充”。這是Ultimaker Cura最新增加的一種填充模式，在空心打印對象內(nèi)部生成樹狀支撐結(jié)構(gòu)，從而大大減少材料的消耗。與打印實心物體相比，節(jié)省耗材高達(dá)90%。同樣，前提是所打印的物體不需要堅固結(jié)構(gòu)的支撐。

2、老師也需要學(xué)習(xí)
一旦了解了打印機(jī)的工作原理，再教學(xué)生使用就容易多了。3D打印相關(guān)的學(xué)習(xí)資源現(xiàn)在非常豐富。不過選擇太多，可能會導(dǎo)致很難找到最快、最有效的自學(xué)方式。

為了解決這一問題，Ultimaker打造了3D打印精品在線課程，專門定制的課程內(nèi)容可以幫助任何階段的使用者入門或提高技能。使用Ultimaker Academy（https://ultimaker.com/learn/ultimaker-3d-printing-academy），你的打印知識可以提升到一個全新的水平，附帶的課程也可以用來幫助指導(dǎo)學(xué)生。

此外，如果在具備更多打印經(jīng)驗之后，需要更具體的知識，也可以通過我們在官方網(wǎng)站上提供的大量資源來獲取更多信息。在Ultimaker.cn中的“3D打印指導(dǎo)”欄目還可以找到更多3D打印主題的內(nèi)容。（https://ultimaker.cn/Knowledge）

3 、幫助學(xué)生減少打印失敗次數(shù)
3D打印浪費(fèi)時間和材料的一個主要原因是打印失敗。沒有什么比在打印接近尾聲時突然失敗，又不得不重新開始更痛苦的了。

好在有很多可以幫助避免打印失敗的措施。首先是確保設(shè)置正確。許多物體必須有內(nèi)部支撐。了解什么情況需要支撐以及如何正確使用支撐，可以提高打印的成功率�？紤]到支撐類型和雙噴頭擠出（如Ultimaker S5）專用材料種類很多，支撐設(shè)置可能需要一些時間才能完全適應(yīng)。兩種主要支撐材料分別是水溶性支撐材料和易拆除式支撐材料。

如果使用Ultimaker打印機(jī)，可以使用Ultimaker材料或Ultimaker認(rèn)證第三方兼容材料，以及這些材料的自定義目標(biāo)設(shè)定預(yù)配置文件。使用此類預(yù)配置文件可以極大地提高打印件的質(zhì)量，因為這些預(yù)配置文件經(jīng)過特殊調(diào)整和測試，可以確保打印正常運(yùn)行，無需進(jìn)行任何修改或調(diào)整。

最后，您可以檢查學(xué)生完成切片后的配置文件。大多數(shù)切片軟件都提供此功能。如果使用Ultimaker Cura，設(shè)置欄上方或屏幕右下角的打印/保存按鈕旁邊有“預(yù)覽”按鈕，您可以點擊查看預(yù)覽。3D模型將會展現(xiàn)在屏幕上，支撐材料的位置也會顯示，可以使用屏幕右側(cè)的滑塊進(jìn)行逐層檢查。

如果使用得當(dāng)，預(yù)覽模式可以幫助確認(rèn)打印件是否正確放置在構(gòu)建板上，以及模型是否需要支撐。如果啟用了支撐設(shè)置，還可以檢查是否有足夠的支撐，或支撐設(shè)置是否需要更改。圖層滑塊可用于查看模型內(nèi)部并檢查模型內(nèi)部是否有足夠的填充。這一系列檢查以及其它檢查可以幫助我們在進(jìn)行打印之前就找出可能會失敗的打印件。

4 、允許學(xué)生犯錯
的確，有各種工具可以幫助提高打印成功率，對學(xué)生的打印件進(jìn)行微觀管理，確保100%的打印成功率。但是，也有一種說法是學(xué)生從失敗的打印中學(xué)到的東西并不比從成功的打印中學(xué)到的少。學(xué)生會在失敗中總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)獲取更多的專業(yè)知識。

偶爾放手讓學(xué)生犯錯，可以幫助他們了解切片軟件為什么擁有這么多復(fù)雜功能（如支撐和填充）。

一旦打破常規(guī)，3D打印會是一個極其復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程，需要考慮很多變量。如果學(xué)生每次都犯不同的錯誤并從中學(xué)習(xí)，他們的批判性思維能夠得到鍛煉。只有在學(xué)生反復(fù)出現(xiàn)同樣錯誤的時候，才可能需要教師來引導(dǎo)他們找到正確的解決方案。

我們建議至少保留一些失敗的打印件，用于向?qū)W生做展示。部分失敗和完全失敗的打印件都可以很好地說明打印時可能出現(xiàn)了哪些問題。

5 、保持打印機(jī)的最佳狀態(tài)
要保證打印機(jī)在未來幾年內(nèi)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行定期維護(hù)非常重要。作為普通FFF打印機(jī)日常維護(hù)的一部分，我們需要做到以下5點：

● 對損壞或磨損的部件進(jìn)行全面檢查
● 對打印機(jī)的運(yùn)動部件進(jìn)行潤滑
● 皮帶需要保持繃緊
● 清除多余的污垢或料屑，特別注意保持風(fēng)扇的清潔
● 清潔打印機(jī)噴頭，關(guān)注堵塞情況，如損壞及時更換

上述步驟可能因打印機(jī)而異，某些3D打印機(jī)的維護(hù)可能更為簡單。打印機(jī)制造商應(yīng)提供詳細(xì)的維護(hù)說明。不過如果你的打印機(jī)是質(zhì)量可靠的Ultimaker，維護(hù)步驟會大大簡化。

通過打印機(jī)前面的觸摸屏，進(jìn)入菜單中的維護(hù)選項�？梢詥为氝x擇打印機(jī)的每個組件，會顯示需要進(jìn)行哪些維護(hù)，以及維護(hù)步驟。在此模塊中，還可以讓打印機(jī)啟動自我診斷，檢查是否有需要特別注意的問題。

希望這些技巧能夠幫助你充分利用好打印機(jī)，啟發(fā)你找到在課堂上使用3D打印機(jī)的新方法。

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