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，真正產生的效果可能與想象中有所不同。在一開始考慮使用3D打印機時，我們的腦海中通常會浮現一些比較長遠的問題，例如：“3D打印會給我的課程帶來哪些變化？” 和 “我的學生會用3D打印機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，我們就會發(fā)現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全天待機的打印工廠，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生，卻又只有幾臺打印機能用時，情況就會令人頭大了。幸運的是，在保證打印質量的情況下，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，不過在多數情況下，打印成品效果影響不大。包括Ultimaker在內的大部分打印機配備的都是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同樣的效果。

如果與Ultimaker打印機一起配套使用Ultimaker Cura軟件，還可以利用目標設定功能下的草稿意圖配置文件。這些配置文件針對速度進行了優(yōu)化，并進行了許多其他小調整，以加快打印速度。

其次，可以調整“填充”設置。對于多數不需要堅固結構的零件，可以將填充百分比降低到20%，而且并不用擔心會造成打印失敗。這意味著打印所需的材料更少，打印時間也相應減少。

更好的是，在Ultimaker Cura軟件中，可以實現“閃電填充”。這是Ultimaker Cura最新增加的一種填充模式，在空心打印對象內部生成樹狀支撐結構，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90%。同樣，前提是所打印的物體不需要堅固結構的支撐。

2、老師也需要學習
一旦了解了打印機的工作原理，再教學生使用就容易多了。3D打印相關的學習資源現在非常豐富。不過選擇太多，可能會導致很難找到最快、最有效的自學方式。

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學生。

此外，如果在具備更多打印經驗之后，需要更具體的知識，也可以通過我們在官方網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”欄目還可以找到更多3D打印主題的內容。（https://ultimaker.cn/Knowledge）

3 、幫助學生減少打印失敗次數
3D打印浪費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。首先是確保設置正確。許多物體必須有內部支撐。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。考慮到支撐類型和雙噴頭擠出（如Ultimaker S5）專用材料種類很多，支撐設置可能需要一些時間才能完全適應。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，可以使用Ultimaker材料或Ultimaker認證第三方兼容材料，以及這些材料的自定義目標設定預配置文件。使用此類預配置文件可以極大地提高打印件的質量，因為這些預配置文件經過特殊調整和測試，可以確保打印正常運行，無需進行任何修改或調整。

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

如果使用得當，預覽模式可以幫助確認打印件是否正確放置在構建板上，以及模型是否需要支撐。如果啟用了支撐設置，還可以檢查是否有足夠的支撐，或支撐設置是否需要更改。圖層滑塊可用于查看模型內部并檢查模型內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行打印之前就找出可能會失敗的打印件。

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

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

一旦打破常規(guī)，3D打印會是一個極其復雜的學習過程，需要考慮很多變量。如果學生每次都犯不同的錯誤并從中學習，他們的批判性思維能夠得到鍛煉。只有在學生反復出現同樣錯誤的時候，才可能需要教師來引導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，用于向學生做展示。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了哪些問題。

5 、保持打印機的最佳狀態(tài)
要保證打印機在未來幾年內正常運轉，進行定期維護非常重要。作為普通FFF打印機日常維護的一部分，我們需要做到以下5點：

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

上述步驟可能因打印機而異，某些3D打印機的維護可能更為簡單。打印機制造商應提供詳細的維護說明。不過如果你的打印機是質量可靠的Ultimaker，維護步驟會大大簡化。

通過打印機前面的觸摸屏，進入菜單中的維護選項。可以單獨選擇打印機的每個組件，會顯示需要進行哪些維護，以及維護步驟。在此模塊中，還可以讓打印機啟動自我診斷，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，啟發(fā)你找到在課堂上使用3D打印機的新方法。

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