在課堂中,如何讓3D列印充分發揮其價值?

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對於許多教育工作者來說,為教室新配備一臺3D印表機,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印表機時,我們的腦海中通常會浮現一些比較長遠的問題,例如:“3D列印會給我的課程帶來哪些變化?” 和 “我的學生會用3D列印機制造出什麼別出心裁的東西?”

實際上,一旦開始使用3D印表機,我們就會發現自己最常問的問題變成了:“這個按鈕是幹什麼的?我該用哪種材料?” 還有 “為什麼列印要這麼久?”

3D印表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,有助於我們在課堂上物盡其用。

1 、列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)製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印表機可以製造出幾乎所有事物,不過即使是最小的物件,也需要數小時才能完成,列印大型物件則可能需要好幾天。

如果只是在自己家裡列印,或是在有幾十臺印表機全天待機的列印工廠,列印時間可能並不重要。不過,如果教室裡擠滿了想要列印的學生,卻又只有幾臺印表機能用時,情況就會令人頭大了。幸運的是,在保證列印質量的情況下,使用一些技巧,也能加快列印速度。

首先是使用更大直徑的噴嘴並增加層高。這樣的話,列印成品的平滑度可能會差一點,不過在多數情況下,列印成品效果影響不大。包括Ultimaker在內的大部分印表機配備的都是0.4毫米噴嘴。如果改用0.8毫米噴嘴,列印時間可以減半。增加層高也可以實現同樣的效果。

如果與Ultimaker印表機一起配套使用Ultimaker Cura軟體,還可以利用目標設定功能下的草稿意圖配置檔案。這些配置檔案針對速度進行了優化,並進行了許多其他小調整,以加快列印速度。

其次,可以調整“填充”設定。對於多數不需要堅固結構的零件,可以將填充百分比降低到20%,而且並不用擔心會造成列印失敗。這意味著列印所需的材料更少,列印時間也相應減少。

更好的是,在Ultimaker Cura軟體中,可以實現“閃電填充”。這是Ultimaker Cura最新增加的一種填充模式,在空心列印物件內部生成樹狀支撐結構,從而大大減少材料的消耗。與列印實心物體相比,節省耗材高達90%。同樣,前提是所列印的物體不需要堅固結構的支撐。

2、老師也需要學習

一旦瞭解了印表機的工作原理,再教學生使用就容易多了。3D列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列印精品線上課程,專門定製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),你的列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,如果在具備更多列印經驗之後,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資訊。在Ultimaker.cn中的“3D列印指導”欄目還可以找到更多3D列印主題的內容。(https://ultimaker.cn/Knowledge)

3 、幫助學生減少列印失敗次數

3D列印浪費時間和材料的一個主要原因是列印失敗。沒有什麼比在列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列印失敗的措施。首先是確保設定正確。許多物體必須有內部支撐。瞭解什麼情況需要支撐以及如何正確使用支撐,可以提高列印的成功率。考慮到支撐型別和雙噴頭擠出(如Ultimaker S5)專用材料種類很多,支撐設定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印表機,可以使用Ultimaker材料或Ultimaker認證第三方相容材料,以及這些材料的自定義目標設定預配置檔案。使用此類預配置檔案可以極大地提高列印件的質量,因為這些預配置檔案經過特殊調整和測試,可以確保列印正常執行,無需進行任何修改或調整。

最後,您可以檢查學生完成切片後的配置檔案。大多數切片軟體都提供此功能。如果使用Ultimaker Cura,設定欄上方或螢幕右下角的列印/儲存按鈕旁邊有“預覽”按鈕,您可以點選檢視預覽。3D模型將會展現在螢幕上,支撐材料的位置也會顯示,可以使用螢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列印件是否正確放置在構建板上,以及模型是否需要支撐。如果啟用了支撐設定,還可以檢查是否有足夠的支撐,或支撐設定是否需要更改。圖層滑塊可用於檢視模型內部並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列印之前就找出可能會失敗的列印件。

4 、允許學生犯錯

的確,有各種工具可以幫助提高列印成功率,對學生的列印件進行微觀管理,確保100%的列印成功率。但是,也有一種說法是學生從失敗的列印中學到的東西並不比從成功的列印中學到的少。學生會在失敗中總結經驗教訓獲取更多的專業知識。

偶爾放手讓學生犯錯,可以幫助他們瞭解切片軟體為什麼擁有這麼多複雜功能(如支撐和填充)。

一旦打破常規,3D列印會是一個極其複雜的學習過程,需要考慮很多變數。如果學生每次都犯不同的錯誤並從中學習,他們的批判性思維能夠得到鍛鍊。只有在學生反覆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列印件,用於向學生做展示。部分失敗和完全失敗的列印件都可以很好地說明列印時可能出現了哪些問題。

5 、保持印表機的最佳狀態

要保證印表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印表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

● 對印表機的運動部件進行潤滑

● 皮帶需要保持繃緊

● 清除多餘的汙垢或料屑,特別注意保持風扇的清潔

● 清潔印表機噴頭,關注堵塞情況,如損壞及時更換

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

通過印表機前面的觸控式螢幕,進入選單中的維護選項。可以單獨選擇印表機的每個元件,會顯示需要進行哪些維護,以及維護步驟。在此模組中,還可以讓印表機啟動自我診斷,檢查是否有需要特別注意的問題。

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