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[摘 要]3D打印技术，又称为三维打印技术，是指通过可以打印出三维真实物体的打印机来实现立体打印，是正在迅猛发展的一项集光、机、电、计算机、数控及新材料于一体的先进制造技术，被称为引领第三次工业革命意义的制造技术。美国《时代》周刊已将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”。
早在上世纪80年代，关于3D打印的研究就已经开始，只不过3D打印过高的成本，打印每克成本10—100元使其目前只局限于工业领域，例如航天航空和汽车制造。让3D打印成本低廉化、技术普及化、产品量产化是3D打印目前最大的挑战。
[关键词]3D打印技术 人才培养模式 校企合作
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）07-0228-02
前言
我国正处于信息化和工业化进行深度融合、工业转型升级的关键时期，制造企业的数字化、信息化改造都需要大量的熟悉先进制造技术的操作人员。国家大力发展3D打印技术的各项措施和政策的出台，使得3D打印行业都将迎来大的发展机遇。作为提供3D打印服务的各类企业，都将面临大的人才需求，这也为从事3D打印专业学习的学生提供了巨大的就业和创业机会。
3D打印的发展离不开人才，国内对3D应用人才的培养还仅仅在萌芽状态，更别提即插即用的高级人才，根据国家制造业信息化培训中心3D办主任鲁君尚表示，目前我国对3D应用人才需求非常庞大，缺口约为800万人。在他看来，我国在3D技术培训、推广方面做得不够，相关3D课程与现在全球最前沿的3D技术有差距，3D教育与企业应用需求有差距，很多人对3D认识还处于非常浅显的初级阶段。“其实，中国并不缺乏技术，但真正把技术与创意相结合并应用到产业中的人却少之又少。”鲁君尚说。
传统的机械产品及其零部件设计制造过程，一方面设计制造周期长，成本高，另一方面不能设计和制造结构复杂特别是带有异性面的复杂零件。随着“3D”技术的不断发展、成熟，使得应用“3 D”计算机辅助设计制造技术设计制造机械产品变得非常容易。这使得机械产品的设计制造思路发生根本性的变化，这不仅可以在计算机直接上进行“三维”实体单个零件设计，同时可以在计算机上进行虚拟零件加工，虚拟装配成样机，通过计算机进行模拟加工、装配和进行运动学、动力学等分析，检验机械产品的各项功能。发现问题及时修改设计。这种设计制造方法一方面设计制造周期短、成本低，使得产品更新换代快，适应现代制造业发展趋势要求。同时应用“3D”计算机辅助设计技术可设计任意复杂的零件，使得产品外型、种类多，性能好，也可实现无图纸化制造。
总之，“3D”技术的发展和应用，不仅改变了传统的设计制造理念和方法，作为职业技术学校，在人才培养模式、理念、方法上需要进行变革，以适应社会需求。
一、“3D”技术及其应用
1.“3D”技术
“3 D”意指“三维”，所谓“3 D”技术就是在计算机上应用三维立体形式进行零部件和机械产品设计的计算机辅助设计制造技术。这里所说的“3D”技术不同于一般的三维技术，要求用于机械产品和零件设计制造方面的“3D”技术设计出的虚拟实体应具有生产加工所需要的数据信息，以便机械产品的制造。随着计算机技术的不断发展，“3D”技术也日益成熟，在现代制造业中得到广泛应用。具有代表性的计算机辅助设计制造应用软件有国内品牌 CAXA实体设计、CAXA制造工程师，国外三个顶级软件PrO/E、UG、 CATIA等。
2.“3D”技术应用
（1）三维实体（零件）设计：
应用“3D”技术不仅可以完成一般机械零件三维设计，同时可完成过去人工无法完成的带有复杂异性面的零件。随着“3 D”技术的不断发展，不仅可设计出结构复杂、形态多样的三维机械零件，而且设计成本低、设计周期短。因而适应现代制造业全球化市场竞争空前加剧，需要生产产品的生命周期越来越短，产品创新速度越来越快的要求。
通过将材料的物理、化学和力学性能等参数赋予设计好的零件上，使得设计的三维实体具有真是实体的特性。
（2）机械产品装配设计：
应用“3D”技术可将设计好的机械零件在计算机上进行虚拟装配成电子样机。机械零件在装配过程中发现装配结构工艺性不好的结构，通过“3D”设计进行修改。使得机械产品中的各零件的装配结构工艺性合理，以降低生产成本。
（3）机械零件的仿真加工：
应用“3D”技术，机械零件可在计算机上实现虚拟仿真加工。机械零件在仿真加工过程中可发现制造结构工艺性不好的结构，然后通过设计修改使得机械产品中的各加工零件具有良好的制造工艺性，以降低生产成本。同时在仿真加工过程中，可以获取如耗材、机械加工工时、所需加工参数等数据。提供指导生产管理所需的必要数据。
（4）机械产品和零件的运动学、力学和动力学分析：
通过机构动画设计可对设计装配好的机械产品进行运动学和动力学分析。对机械产品中的关键零件，根据其在機械产品中实际受力情况添加必要三维约束和载荷等，进行如有限元分析等多种力学分析。通过运动学、动力学及力学性能分析，合理的选择零件的结构和尺寸。
（5）机械产品的性能测试：
将设计好的零部件在计算机上进行装配成电子样机，输入必要的参数和载荷，可进行机械产品的使用性能进行测试，不需要制造实际机械产品。因此可大大降低设计成本。
（6）机械产品报价：
由于有了“3D”技术，在机械产品的设计、虚拟制造加工及分析过程中可计算出各环节的所需要的成本，将生产成本加上企业利率可预报机械产品的销售价格，而不必通过制造机械实物产品来计算价格。
二、“理念、方法”的转变
全球化与集团化的制造业、市场需求和竞争特点、产业价值链的更新与重组，同时随着“3D”技术的迅速发展，在机械制造业中现代设计制造 （C A D/C A M）技术、现代管理技术及相应的应用软件逐渐成熟，这些技术和软件在机械制造业的应用也日益广泛。从而使产品设计制造与管理的技术手段与理念产生深刻革命。产品的设计制造已从传统的设计制造模式逐渐向网络化、数字化现代设计制造技术发展，产品的生产经营管理已从传统的管理模式逐渐向先进的企业信息化管理理念迈进。 1.设计制造理念和方法的变革
创新是设计领域的一次机遇，将大胆创新的设计理念应用到机械领域必定会推动其发展。机械设计具有时代性，也就是说设计理念是随时代发展而变革的。
2.现代设计制造与管理技术培训与应用需要教学理念和方法发生变革：
①培养的理念需变革
②调整教学计划，实施“多证”教育
从培养学生应用技能和动手能力出发，全面进行教学改革，大力发展职业教育。采取课堂教学与实验操作相结合，技能培训与考证相结合，实施多证教育。在课程开设上，抛弃了以往强调课程自身完整、系统性的做法，根据学生就业单位要求，以实用性、针对性强为目标，开展定向就业式培养。在保证基础知识必需够用的前提下，精选专业和技能课程，突出简明、实用、先进三大特点。在提高学生文化素养的同时加强实践性教学环节，加强学生实用技能培养。发展职业教育，在制定机械制造类专业教学计划时，将机械CAD/CAM计算机辅助设计制造与管理“3D”应用技术软件培训放在学生必修课程中。
③实行培训模式的变革——改“单科培训”为“立体培训”
根据企业生产运行模式，采取零距离就业培训模式对学生进行技能和技术培训。机械制造类专业学生，通过 CAXA图文档管理软件学习和运用对课程教学过程采用企业管理流程模式进行实践：通过CAXA系列和Pro/E、UG、CATIA 等计算机辅助设计制造软件的学习和运用各种软件完成课程设计、毕业设计等实践性环节的实践。学生在校期间，按照企业生产模式进行各种实践活动，使学生能了解企业产品开发设计制造全过程，并熟练掌握各种技能和技术，使学生毕业后就能适应现代制造企业的工作要求。
三、深化校企合作，创新人才培养模式
教育部在《关于进一步深化中等职业教育教学改革的若干意见》中提出，对中等职业教育教学改革提出了包括“改革人才培养模式，大力推行工学结合、校企合作、顶岗实习”在内的八点要求。要求进一步完善学生到企业顶岗实习的制度，形成以学校为主体，企业和学校共同教育、管理和训练学生的教学模式，组织好学生的相关专业理论教学和技能实训工作，处理好学生“工”与“学”的关系。职业教育以服务为宗旨、以就业为导向的办学方针，决定了职业教育培养人才的着眼点，要放在为社会培养适用人才上，放在学生群体技能水平的提升和可持续发展上。培养人才不仅能满足企业的生产需要，而且还能满足随着社会经济发展，产业、行业、企业不断变化更新的技能要求。为此，寻求一条既有中国特色又符合技能人才成长规律的人才培养之路，将以学校为主的“一元”人才培养模式发展为政府统筹主导、行业专业指导、企業深度参与、学校具体实施的“多元”人才培养模式，就成为解决这一问题的关键。
1.校企互为基地
学校作为企业相对稳定的人才培养基地，企业是校方相对稳定的顶岗实习和就业基地。一是优选企业。二是所有企业基地均成为学校一体化课改的重点参与企业。三是合作更深入，机制更有效，渠道更畅通，关系更紧密，效益更明显。
2.企业冠名，校企共同培养人才
在校企合作中，如何使课堂教学对接企业生产，在对学生的培养中渗透特定企业的专业技能要求、员工素质要求和企业文化特质，一直是合作双方特别是校方不断探索解决的问题。一是在开放性的新课程中融入合作企业需要的培养内容。这使培养的人才更具针对性。二是企业提供相应设备，并派人到校从事部分教学工作，讲解关键专业知识技能，宣传企业文化。以此实现企业生产与教学的紧密对接。三是学生进入企业进行阶段性、有针对性的实习培训。将学生的理论学习与生产实践实现最大限度的融合。
这种新的企业冠名班不是传统的订单培养，不以向企业输送学生就业为唯一合作目标。其特点是：一方面，在用人问题上，企业有自主权、优选权，无用人契约压力；另一方面，培养社会紧缺、企业急需的人才是校企双方共同的合作动机。人才越是紧缺，校企合作愿望就越强烈，形成的合作也就越深化。其中，办学硬实力和“有女不愁嫁”的就业优势更能为深化合作赢得主动。
3.校内生产性实训基地建设
实训基地项目是目前学校大力推行的校企合作、工学结合人才培养模式的物质基础。“校中有厂、厂中有教、校企一体、工学结合”的育人新环境，能顺利推进工学结合一体化人才培养模式改革。
结语
全球化与集团化的制造业、市场需求和竞争特点、产业价值链的更新与重组，需要先进的网络化、数字化的“3 D”计算机辅助设计制造技术。先进的网络化、数字化的“3D”计算机辅助设计制造技术也推动现代制造业不断发展。为适应现代制造业需要，高校特别是高等职业学校应转变教学理念和教学方法，培养能熟练掌握“3D”计算机辅助设计制造与管理应用技术应用人才是非常必要的。
参考文献
[1] 张丰收；高乐；崔凤奎；基于CT的骨骼三维打印技术的发展现状与趋势[J]；现代制造工程；2011年07期；
[2] 王雪莹；3D打印技术与产业的发展及前景分析[J]；中国高新技术企业；？2012年26期；
[3] 杨小玲；周天瑞；；三维打印快速成形技术及其应用[J]；浙江科技学院学报；2009年03期；
[4] 胡发宗，赵毅，陈罡，闫焕营；三维立体打印机的成形技术[J]；模具技术；2004年01期。
早在上世纪80年代，关于3D打印的研究就已经开始，只不过3D打印过高的成本，打印每克成本10—100元使其目前只局限于工业领域，例如航天航空和汽车制造。让3D打印成本低廉化、技术普及化、产品量产化是3D打印目前最大的挑战。
[关键词]3D打印技术 人才培养模式 校企合作
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）07-0228-02
前言
我国正处于信息化和工业化进行深度融合、工业转型升级的关键时期，制造企业的数字化、信息化改造都需要大量的熟悉先进制造技术的操作人员。国家大力发展3D打印技术的各项措施和政策的出台，使得3D打印行业都将迎来大的发展机遇。作为提供3D打印服务的各类企业，都将面临大的人才需求，这也为从事3D打印专业学习的学生提供了巨大的就业和创业机会。
3D打印的发展离不开人才，国内对3D应用人才的培养还仅仅在萌芽状态，更别提即插即用的高级人才，根据国家制造业信息化培训中心3D办主任鲁君尚表示，目前我国对3D应用人才需求非常庞大，缺口约为800万人。在他看来，我国在3D技术培训、推广方面做得不够，相关3D课程与现在全球最前沿的3D技术有差距，3D教育与企业应用需求有差距，很多人对3D认识还处于非常浅显的初级阶段。“其实，中国并不缺乏技术，但真正把技术与创意相结合并应用到产业中的人却少之又少。”鲁君尚说。
传统的机械产品及其零部件设计制造过程，一方面设计制造周期长，成本高，另一方面不能设计和制造结构复杂特别是带有异性面的复杂零件。随着“3D”技术的不断发展、成熟，使得应用“3 D”计算机辅助设计制造技术设计制造机械产品变得非常容易。这使得机械产品的设计制造思路发生根本性的变化，这不仅可以在计算机直接上进行“三维”实体单个零件设计，同时可以在计算机上进行虚拟零件加工，虚拟装配成样机，通过计算机进行模拟加工、装配和进行运动学、动力学等分析，检验机械产品的各项功能。发现问题及时修改设计。这种设计制造方法一方面设计制造周期短、成本低，使得产品更新换代快，适应现代制造业发展趋势要求。同时应用“3D”计算机辅助设计技术可设计任意复杂的零件，使得产品外型、种类多，性能好，也可实现无图纸化制造。
总之，“3D”技术的发展和应用，不仅改变了传统的设计制造理念和方法，作为职业技术学校，在人才培养模式、理念、方法上需要进行变革，以适应社会需求。
一、“3D”技术及其应用
1.“3D”技术
“3 D”意指“三维”，所谓“3 D”技术就是在计算机上应用三维立体形式进行零部件和机械产品设计的计算机辅助设计制造技术。这里所说的“3D”技术不同于一般的三维技术，要求用于机械产品和零件设计制造方面的“3D”技术设计出的虚拟实体应具有生产加工所需要的数据信息，以便机械产品的制造。随着计算机技术的不断发展，“3D”技术也日益成熟，在现代制造业中得到广泛应用。具有代表性的计算机辅助设计制造应用软件有国内品牌 CAXA实体设计、CAXA制造工程师，国外三个顶级软件PrO/E、UG、 CATIA等。
2.“3D”技术应用
（1）三维实体（零件）设计：
应用“3D”技术不仅可以完成一般机械零件三维设计，同时可完成过去人工无法完成的带有复杂异性面的零件。随着“3 D”技术的不断发展，不仅可设计出结构复杂、形态多样的三维机械零件，而且设计成本低、设计周期短。因而适应现代制造业全球化市场竞争空前加剧，需要生产产品的生命周期越来越短，产品创新速度越来越快的要求。
通过将材料的物理、化学和力学性能等参数赋予设计好的零件上，使得设计的三维实体具有真是实体的特性。
（2）机械产品装配设计：
应用“3D”技术可将设计好的机械零件在计算机上进行虚拟装配成电子样机。机械零件在装配过程中发现装配结构工艺性不好的结构，通过“3D”设计进行修改。使得机械产品中的各零件的装配结构工艺性合理，以降低生产成本。
（3）机械零件的仿真加工：
应用“3D”技术，机械零件可在计算机上实现虚拟仿真加工。机械零件在仿真加工过程中可发现制造结构工艺性不好的结构，然后通过设计修改使得机械产品中的各加工零件具有良好的制造工艺性，以降低生产成本。同时在仿真加工过程中，可以获取如耗材、机械加工工时、所需加工参数等数据。提供指导生产管理所需的必要数据。
（4）机械产品和零件的运动学、力学和动力学分析：
通过机构动画设计可对设计装配好的机械产品进行运动学和动力学分析。对机械产品中的关键零件，根据其在機械产品中实际受力情况添加必要三维约束和载荷等，进行如有限元分析等多种力学分析。通过运动学、动力学及力学性能分析，合理的选择零件的结构和尺寸。
（5）机械产品的性能测试：
将设计好的零部件在计算机上进行装配成电子样机，输入必要的参数和载荷，可进行机械产品的使用性能进行测试，不需要制造实际机械产品。因此可大大降低设计成本。
（6）机械产品报价：
由于有了“3D”技术，在机械产品的设计、虚拟制造加工及分析过程中可计算出各环节的所需要的成本，将生产成本加上企业利率可预报机械产品的销售价格，而不必通过制造机械实物产品来计算价格。
二、“理念、方法”的转变
全球化与集团化的制造业、市场需求和竞争特点、产业价值链的更新与重组，同时随着“3D”技术的迅速发展，在机械制造业中现代设计制造 （C A D/C A M）技术、现代管理技术及相应的应用软件逐渐成熟，这些技术和软件在机械制造业的应用也日益广泛。从而使产品设计制造与管理的技术手段与理念产生深刻革命。产品的设计制造已从传统的设计制造模式逐渐向网络化、数字化现代设计制造技术发展，产品的生产经营管理已从传统的管理模式逐渐向先进的企业信息化管理理念迈进。 1.设计制造理念和方法的变革
创新是设计领域的一次机遇，将大胆创新的设计理念应用到机械领域必定会推动其发展。机械设计具有时代性，也就是说设计理念是随时代发展而变革的。
2.现代设计制造与管理技术培训与应用需要教学理念和方法发生变革：
①培养的理念需变革
②调整教学计划，实施“多证”教育
从培养学生应用技能和动手能力出发，全面进行教学改革，大力发展职业教育。采取课堂教学与实验操作相结合，技能培训与考证相结合，实施多证教育。在课程开设上，抛弃了以往强调课程自身完整、系统性的做法，根据学生就业单位要求，以实用性、针对性强为目标，开展定向就业式培养。在保证基础知识必需够用的前提下，精选专业和技能课程，突出简明、实用、先进三大特点。在提高学生文化素养的同时加强实践性教学环节，加强学生实用技能培养。发展职业教育，在制定机械制造类专业教学计划时，将机械CAD/CAM计算机辅助设计制造与管理“3D”应用技术软件培训放在学生必修课程中。
③实行培训模式的变革——改“单科培训”为“立体培训”
根据企业生产运行模式，采取零距离就业培训模式对学生进行技能和技术培训。机械制造类专业学生，通过 CAXA图文档管理软件学习和运用对课程教学过程采用企业管理流程模式进行实践：通过CAXA系列和Pro/E、UG、CATIA 等计算机辅助设计制造软件的学习和运用各种软件完成课程设计、毕业设计等实践性环节的实践。学生在校期间，按照企业生产模式进行各种实践活动，使学生能了解企业产品开发设计制造全过程，并熟练掌握各种技能和技术，使学生毕业后就能适应现代制造企业的工作要求。
三、深化校企合作，创新人才培养模式
教育部在《关于进一步深化中等职业教育教学改革的若干意见》中提出，对中等职业教育教学改革提出了包括“改革人才培养模式，大力推行工学结合、校企合作、顶岗实习”在内的八点要求。要求进一步完善学生到企业顶岗实习的制度，形成以学校为主体，企业和学校共同教育、管理和训练学生的教学模式，组织好学生的相关专业理论教学和技能实训工作，处理好学生“工”与“学”的关系。职业教育以服务为宗旨、以就业为导向的办学方针，决定了职业教育培养人才的着眼点，要放在为社会培养适用人才上，放在学生群体技能水平的提升和可持续发展上。培养人才不仅能满足企业的生产需要，而且还能满足随着社会经济发展，产业、行业、企业不断变化更新的技能要求。为此，寻求一条既有中国特色又符合技能人才成长规律的人才培养之路，将以学校为主的“一元”人才培养模式发展为政府统筹主导、行业专业指导、企業深度参与、学校具体实施的“多元”人才培养模式，就成为解决这一问题的关键。
1.校企互为基地
学校作为企业相对稳定的人才培养基地，企业是校方相对稳定的顶岗实习和就业基地。一是优选企业。二是所有企业基地均成为学校一体化课改的重点参与企业。三是合作更深入，机制更有效，渠道更畅通，关系更紧密，效益更明显。
2.企业冠名，校企共同培养人才
在校企合作中，如何使课堂教学对接企业生产，在对学生的培养中渗透特定企业的专业技能要求、员工素质要求和企业文化特质，一直是合作双方特别是校方不断探索解决的问题。一是在开放性的新课程中融入合作企业需要的培养内容。这使培养的人才更具针对性。二是企业提供相应设备，并派人到校从事部分教学工作，讲解关键专业知识技能，宣传企业文化。以此实现企业生产与教学的紧密对接。三是学生进入企业进行阶段性、有针对性的实习培训。将学生的理论学习与生产实践实现最大限度的融合。
这种新的企业冠名班不是传统的订单培养，不以向企业输送学生就业为唯一合作目标。其特点是：一方面，在用人问题上，企业有自主权、优选权，无用人契约压力；另一方面，培养社会紧缺、企业急需的人才是校企双方共同的合作动机。人才越是紧缺，校企合作愿望就越强烈，形成的合作也就越深化。其中，办学硬实力和“有女不愁嫁”的就业优势更能为深化合作赢得主动。
3.校内生产性实训基地建设
实训基地项目是目前学校大力推行的校企合作、工学结合人才培养模式的物质基础。“校中有厂、厂中有教、校企一体、工学结合”的育人新环境，能顺利推进工学结合一体化人才培养模式改革。
结语
全球化与集团化的制造业、市场需求和竞争特点、产业价值链的更新与重组，需要先进的网络化、数字化的“3 D”计算机辅助设计制造技术。先进的网络化、数字化的“3D”计算机辅助设计制造技术也推动现代制造业不断发展。为适应现代制造业需要，高校特别是高等职业学校应转变教学理念和教学方法，培养能熟练掌握“3D”计算机辅助设计制造与管理应用技术应用人才是非常必要的。
参考文献
[1] 张丰收；高乐；崔凤奎；基于CT的骨骼三维打印技术的发展现状与趋势[J]；现代制造工程；2011年07期；
[2] 王雪莹；3D打印技术与产业的发展及前景分析[J]；中国高新技术企业；？2012年26期；
[3] 杨小玲；周天瑞；；三维打印快速成形技术及其应用[J]；浙江科技学院学报；2009年03期；
[4] 胡发宗，赵毅，陈罡，闫焕营；三维立体打印机的成形技术[J]；模具技术；2004年01期。