深度閱讀｜大學生3D打印創(chuàng)新中心如何實現(xiàn)集群化管理

來源：Ultimaker


為了提高工科學生的創(chuàng)新能力,，增強學生的自信心,，歐道明大學（Old Dominion University）配置了 Ultimaker 3D打印機。從2017年開始,，工科學生Aric Veatch一直在學校的工程創(chuàng)客空間和發(fā)明中心 (EMIC) 幫忙,。他對該中心的 Ultimaker 3D打印機非常感興趣�,！癠ltimaker系統(tǒng)的長期數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)遠優(yōu)于競爭對手,，采購成本相對也比較合理，”Veatch 說,，“我最關注的就是他們能否達到用戶的預期,。”

△歐道明大學工程創(chuàng)客空間與發(fā)明中心

2017 年,，位于弗吉尼亞州諾�,？耸械臍W道明大學工程與技術學院院長提出要創(chuàng)建一個屬于學生并由學生運營的一流創(chuàng)客空間。于是,，耗資150萬美元的工程創(chuàng)客空間和發(fā)明中心成立了,。它為學生提供了進行新設計理念試驗的資源。該中心提供的資源包括 CAD 設計與測試,，電子生產(chǎn),，金屬、木材和復合材料加工,、焊接,、精加工，以及 3D 打印,。

“我們建立該中心的目的是培養(yǎng)工程師的批判性思維能力,、領導力和問題解決能力，”工程與技術學院工程創(chuàng)客空間和發(fā)明中心副主任 Rafael E. Landaeta博士說,，“我們的目標是培養(yǎng)工科學生掌握就業(yè)市場所需的技能,。”

△正在運行的Ultimaker 3D打印機

工程創(chuàng)客空間和發(fā)明中心配備3D打印機是為了讓學生能夠使用快速原型開發(fā)工具,，好讓他們在有傳統(tǒng)制造工具的附加工作區(qū)創(chuàng)建成品零件,。另外，據(jù)Veatch透露,，由于3D打印機和材料的打印效果很好,，他們不僅在創(chuàng)客空間進行大部分設計原型制作,，也使用3D打印機進行終端零件制造。

“我們期待接納不同型號的打印機,，與此同時我們更注重設備制造商的聲譽，提供服務的長期可靠性以及設備的穩(wěn)定易用性,，” 工程創(chuàng)客空間和發(fā)明中心的博士Orlando Ayala說道,。“不可否認,，Ultimaker確實符合我們的所有標準,。”

學習方式的進化
設立工程創(chuàng)客空間和發(fā)明中心旨在將創(chuàng)意轉變?yōu)楝F(xiàn)實,，為創(chuàng)意制作原型,，很多學生都想抓住這難得的機會。兩臺 Ultimaker S3和一臺Ultimaker S5桌面3D打印機很快成為了工程系課程的一部分,。Veatch被任命為學生運營經(jīng)理,，作為他的研究生科研任務之一，負責操作3D打印機以及EMIC的其他工程系統(tǒng),。

“3D 打印機的使用頻率迅速上升,，”他說，“到 2019 年 11 月,，所有打印機都在持續(xù)工作,，我們訂購了另一臺Ultimaker S3來滿足學生需求�,！�

Ultimaker采用熔絲制造(FFF)技術,，尺寸小巧，可以放在桌面上,，同時又能滿足大尺寸物體的構建,。Ultimaker S3提供最大230 x 190 x 200毫米的雙噴頭擠出構建尺寸，另外Ultimaker S5可實現(xiàn)最大構建尺寸為330 x 240 x 300毫米的物體——最高精度低至20微米,。

這些規(guī)格足以滿足學生的大膽想象,。學生的創(chuàng)意和設計快速的優(yōu)化，不僅為滿足課程設計要求,，以及制造零部件的需求,，同時還進行實驗和挑戰(zhàn)制造其他工程部件。

學生們所制造的零件從指尖陀螺,、虛構人物面具到難以買到的車輛配件,。

△測試打印件包括用白色PLA打印的四沖程發(fā)動機、張拉整體結構桌（黃色ABS打�,。�,、螺旋圣誕樹（白色和藍色的ABS打�,。┮约皺C械手（灰色PLA打印）

Ultimaker為客戶提供的材料超過150種,，工程專業(yè)學生能夠快速的鎖定自己需要的材料,。

“Ultimaker提供的材料，尤其是TPU和PLA,，很適合為某些工程場景打造最終用途零件,，例如用于換檔的襯套，”Veatch 說,，“學生們的3D打印創(chuàng)意進化速度令人驚喜,，他們很快就從基礎項目升級到了非常高級的項目�,！弊詈�,，他說，3D 打印讓更優(yōu)秀的新一代工程師能夠在3D空間中思考,，并以更快的速度發(fā)展,。

“Ultimaker創(chuàng)客空間的經(jīng)驗說明我們的工科學生能力完全超出預期，”Landaeta博士說,�,！拔覀兺耆�被學生們的作品所震撼了�,！�

操作便捷
Veatch認為使用Ultimaker平臺的優(yōu)勢有：易于使用,、易于維護、材料質(zhì)量高,、軟件功能全,、成本低。

“我將3D打印機拆箱后,，只用了半個小時就讓它啟動運行了,，”Veatch說�,！坝捎诳梢暂p松切換打印噴頭,，在維修一臺打印機時，可以實現(xiàn)快速方便的切換另一臺設備的運行,�,！�

他還提到Ultimaker既提供高質(zhì)量材料，如PLA和TPU材料,，也支持第三方材料的使用,。

所有Ultimaker系統(tǒng)均隨附Ultimaker Cura軟件，一款免費的高性能3D打印切片軟件解決方案,。它支持所有主要的CAD文件格式,，并且是開源的,，任何人都可以使用。

“Ultimaker Cura軟件非常適合做打印準備工作,，”他說,，“還可以在打印期間動態(tài)更改打印數(shù)據(jù)，無需完全重啟打印就可以解決問題,�,！�

虛擬工程課堂
居家上課擾亂了全國各地師生的課程安排。Landaeta博士和 Ayala博士卻將其視為一個快速試點研究機會,，研究如何在虛擬環(huán)境中進行工程研究,。

“虛擬工程流程已經(jīng)在商業(yè)組織中得到了成功實施,，”Landaeta博士說,。“不過該流程需要大量時間和技術上的投入,。過去三個月只是加速了我們認為需要數(shù)年才能常態(tài)化的流程,。” Landaeta博士指出,，大部分工程項目需要人工操作制造零件和產(chǎn)品,，也就是說雖然可以在虛擬空間中輕松進行設計工作，但原型,、測試,、生產(chǎn)和維護仍然需要一個團隊在物理空間中完成。然而,，3D打印有助于克服一些限制條件,。

在高校為高中畢業(yè)生提供的暑期橋梁工程項目中，3D 打印零件成為在虛擬環(huán)境中繼續(xù)上課的一種高性價比選擇,。該團隊用成本效益最高的方式,，將所有傳輸模型使用3D打印技術制作出來派發(fā)給學生，讓他們可以在虛擬環(huán)境中繼續(xù)完成該項目,。

“FDM 3D打印技術成本低,，可以在家中使用，”Landaeta說,�,！皼]有什么能代替真實的觸摸感，將原型拿在手中,、移動它,、與其他物體放在一起、并感受它的表面,，這種感覺不可替代,�,！�

為了證明這一理論，在封鎖剛開始時,，Veatch就將3D打印機帶回了家,，它占用的桌面空間很小，在家中也很好操作,。

“移動3D打印機很快也很簡單,，”Veatch說，“移動傳統(tǒng)的大型制造機器很困難,，而且你必須有足夠的空間,。而Ultimaker既環(huán)保又小巧，完全可以在家使用,�,！�

學生們通過大學內(nèi)網(wǎng)將3D設計數(shù)據(jù)發(fā)送給Veatch，他將零件打印出來,，再發(fā)回給學生進行分析和測試,。

“巴頓工程與技術學院計劃支持這種新常態(tài)工學教育。我們現(xiàn)在需要教會我們的學生如何在虛擬工程環(huán)境中成長為成功的工程師,，”Landaeta博士說,，“3D打印技術是一個開始，讓學生們能夠在校園或家中制作原型,�,！�

工程創(chuàng)客空間和發(fā)明中心正在計劃進一步增加3D打印機的數(shù)量，希望未來能達到12到20臺,。他們還打算通過 Ultimaker數(shù)字工廠軟件拓展3D打印操作,，以便于管理更多3D打印機。

“我們對Ultimaker 3D打印機特別滿意,。學生們能夠輕松完成了不起的項目,，”阿亞拉博士說�,！拔覀冇媱澰谖磥聿少徃�多的Ultimaker 3D打印機,。”