3D打印教育的發(fā)展趨勢

當前由于3D打印教育與市場需求之間的剪刀差,，可以看到即便在我國市場上流行的3D打印商業(yè)模式亦有很多停留在3D打印的邊緣。

不少看似3D打印相關的商業(yè)模式其實確偏離了主題,，就拿3D打印煎餅來說,，煎餅能不能占領消費者的胃,，并不在于3D打印技術，而是在于煎餅是不是煎餅味道的,。而一些基于3D打印技術的藝術品亦然,，說到底3D打印技術只是實現了設計師天才美感與設計的一種途徑，藝術本身有沒有人買單,，并不取決于3D打印概念,，而是與作品本身的藝術價值和服務的功能直接相關,。

隨著3D打印教育的深入,，相信將進一步加深全社會對3D打印技術的深入與駕馭水平，也將誕生更多新的層次豐富有競爭力的商業(yè)模式,。

3D打印經歷了30多年的發(fā)展走過了市場導入期,，進入了快速發(fā)展期。美國國家橡樹嶺實驗室認為在近幾年,，人們將看到微型工廠,，分布式制造成為制造業(yè)的常態(tài)。之前人類的資源被用來將許多商品從數百或者幾千上萬公里之外運送到我們手中,，這樣漫長的碳排放軌跡,，我們對地球的資源浪費是不可持續(xù)的。環(huán)保,，零庫存,，創(chuàng)新是3D打印技術對人類社會貢獻的關鍵詞。與3D打印技術發(fā)展對應的是,，教育也被提上了重要的日程,，開發(fā)3D打印教育成為能否將3D打印技術潛力運用到極致的前提。

美國的America Makes將3D打印的知識普及戰(zhàn)略范圍定為全社會,，包括從一年級到研究生教育,，從企業(yè)普通員工到CEO，從家庭主婦到制造商,。3D打印將在制造業(yè)中的應用越來越廣泛,，3D打印將變成強制性教育的一部分，學校不能錯過它,，否則,，他們將無法正確地為社會準備他們的學生。

然而如何發(fā)展3D打印教育,？其中的邏輯是什么,？故特將國內外3D打印行業(yè)的普遍需求總結如下，供行業(yè)參考,。

商業(yè)培訓

可以看到在國內已經有針對3D打印教育的商業(yè)模式涌現,，包括針對于少年及兒童3D打印教育的idreamer3D,，基于社交網絡的3D打印在線互動學習平臺D國學堂，杭州銘展聯(lián)合浙江大學推出的Teach創(chuàng)新學園,，以及曼恒針對高校開發(fā)的“3D互動教學系統(tǒng)”等等,。在國外，除了主流的3D打印企業(yè)包括歐特克的培訓學院以及ignite在線教育平臺,，MakerBot的教育類打包服務產品,，以及專業(yè)的培訓機構UL的基礎理論知識和實際的3D打印技術培訓。這些商業(yè)化的培訓以充滿活力的形式應該受到政府的鼓勵,，因為正是這些積極的商業(yè)模式成為學校教育的有力支撐和良性呼應,。

學校教育

3D打印涉及到科學、技術,、工程和數學多領域的課程：

入門級教育與學歷教育的方向是不一樣的,。入門級教育在于讓學生使用桌面級的3D打印技術，這時候并不涉及高深的CAD建模,，激光學,、材料學、仿真優(yōu)化等領域的知識,。


入門級別的基礎教育重點在于教育學生如何建模和設計,，對于3D打印入門教育來說，重點并不是3D打印技術本身,，3D打印技術成為實現學生創(chuàng)作能力和想象力的載體,。3D打印可以打印出來的細胞或器官，或打印任何個性化的模型或設備,。也可以通過3D打印的模型來對深奧的化學,，物理，生物和數學知識進行形象的理解,。還可以用來完成社會化的課業(yè),，包括用來幫助測試原型，展示工程解決方案,。并且,，還可以通過3D打印技術激發(fā)學生的美感和創(chuàng)作靈感，包括對不同的紋理,、復雜的幾何形狀結構的創(chuàng)作,。

大學的學歷教育則偏重于如何使用與研發(fā)工業(yè)級的3D打印技術，如何在航空航天,、汽車,、生命科學等領域將3D打印技術的潛能開發(fā)出來，如何運用軟件實現對3D打印的過程和結果的控制并達到想要的質量水平,，如何運用3D打印過程中參數的變化這一系列的大數據來提升打印過程的流程化水平等等,。


學歷教育將不局限于如何操作和研發(fā)工業(yè)級的3D打印設備本身,，而是成為關注整個3D打印生態(tài)圈的交叉學科。正如數學是各個領域的基礎學科一樣,，從研發(fā)端到應用端,，各個領域的學科的交叉點都不斷地涌現出3D打印的身影。

材料：材料是3D領域永遠的主話題,，不管是塑料材料還是金屬以及復合材料,，3D打印機有能力從打印藥片到打印食品實現個性化定制。不僅可以將對象打印出來,，而且可以將預期的功能也嵌入到作品中,。材料本身，如金屬,、玻璃,、木材,、陶瓷都有其獨特的屬性,，而3D打印可以將這些屬性激發(fā)出來。我們將迎來“智能材料的革命”,，而這智能的載體之一就是3D打印技術,。

激光：3D打印技術中有很多技術都設計到激光的運用，包括選擇性激光融化,，選擇性激光燒結,，近凈型激光焊接等技術，激光成為從粉末或絲材到產品的能量源,。如何了解激光能量的特點,，如何運用激光的長處，如何發(fā)揮激光與材料結合的優(yōu)勢,，成為掌握3D打印技術必須可少的學問,。

仿真優(yōu)化：仿真可以幫助制造商實現他們對打印結果的控制，在像粉末床激光融化3D打印技術中,，很多制造商不清楚如何考慮材料的特性,，也難以把握這些材料的特征如何影響加工結果，而通過仿真則可以預測和模擬激光與材料相互作用的模型,，從而避免了反復上機操作對設備和材料帶來的浪費,。

軟件：例如Delcam這樣的軟件，通過軟件編程控制機器人就實現金屬3D打印,。而荷蘭的科學家宣稱將要在2017年3D打印的橋梁,，其核心的挑戰(zhàn)也是來自軟件。機器人＋軟件成為獨立行走于3D打印技術領域的一種技術,，軟件的作用得到日益的彰顯,。

數學：在空客進行產業(yè)化生產的仿生學艙體結構件的設計中發(fā)揮作用的是創(chuàng)成式設計,，結構靈感來源于細胞結構，創(chuàng)成式設計并非通過人手工建模來完成建模,，而是通過數學公式的算法來實現建模,，再通過仿真優(yōu)化成最終的建模結果。數學在3D打印領域發(fā)揮的作用越來越重要,，像哈佛大學實現的精準可控的4D打印,，其核心的技術依然是數學算法：將自然界植物的花朵盛開和關閉過程通過數學將逆向變化路徑求解。

3D打印生態(tài)圈還延伸至云計算,，大數據,，鑄造學，力學等學科領域,，而隨著3D打印技術的發(fā)展,，相關的法律法規(guī)，知識產權等領域也將在3D打印生態(tài)圈及教育領域中占有一席之地,。而圍繞著數據,、產權以及打印流程這些主題也誕生出了相關的商業(yè)模式，像3D打印在線數據庫Senvol,3D打印在線數據流監(jiān)控托管平臺Authentise,，商業(yè)級智能化3D打印服務平臺3discovered等等

來自：©3D科學谷

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