深度阅读 | 在课堂中，如何让3D打印充分发挥其价值？

来源：Ultimaker

对于许多教育工作者来说，为教室新配备一台3D打印机，真正产生的效果可能与想象中有所不同。在一开始考虑使用3D打印机时，我们的脑海中通常会浮现一些比较长远的问题，例如：“3D打印会给我的课程带来哪些变化？” 和 “我的学生会用3D打印机制造出什么别出心裁的东西？”

实际上，一旦开始使用3D打印机，我们就会发现自己最常问的问题变成了：“这个按钮是干什么的？我该用哪种材料？” 还有 “为什么打印要这么久？”

3D打印机可能看起来像一个无所不能的魔法盒子，但事实上和其他工具一样，要充分利用它，需要懂得一定的使用技巧。今天我们将讨论 5 种技巧，有助于我们在课堂上物尽其用。

1 、打印速度不是最重要的，但没有速度万万不行
能够凭空（以及用塑料）制造物体是一件神奇的事情，但这需要时间，甚至需要很长时间。3D打印机可以制造出几乎所有事物，不过即使是最小的物件，也需要数小时才能完成，打印大型物件则可能需要好几天。

如果只是在自己家里打印，或是在有几十台打印机全天待机的打印工厂，打印时间可能并不重要。不过，如果教室里挤满了想要打印的学生，却又只有几台打印机能用时，情况就会令人头大了。幸运的是，在保证打印质量的情况下，使用一些技巧，也能加快打印速度。

首先是使用更大直径的喷嘴并增加层高。这样的话，打印成品的平滑度可能会差一点，不过在多数情况下，打印成品效果影响不大。包括Ultimaker在内的大部分打印机配备的都是0.4毫米喷嘴。如果改用0.8毫米喷嘴，打印时间可以减半。增加层高也可以实现同样的效果。

如果与Ultimaker打印机一起配套使用Ultimaker Cura软件，还可以利用目标设定功能下的草稿意图配置文件。这些配置文件针对速度进行了优化，并进行了许多其他小调整，以加快打印速度。

其次，可以调整“填充”设置。对于多数不需要坚固结构的零件，可以将填充百分比降低到20%，而且并不用担心会造成打印失败。这意味着打印所需的材料更少，打印时间也相应减少。

更好的是，在Ultimaker Cura软件中，可以实现“闪电填充”。这是Ultimaker Cura最新增加的一种填充模式，在空心打印对象内部生成树状支撑结构，从而大大减少材料的消耗。与打印实心物体相比，节省耗材高达90%。同样，前提是所打印的物体不需要坚固结构的支撑。

2、老师也需要学习
一旦了解了打印机的工作原理，再教学生使用就容易多了。3D打印相关的学习资源现在非常丰富。不过选择太多，可能会导致很难找到最快、最有效的自学方式。

为了解决这一问题，Ultimaker打造了3D打印精品在线课程，专门定制的课程内容可以帮助任何阶段的使用者入门或提高技能。使用Ultimaker Academy（https://ultimaker.com/learn/ultimaker-3d-printing-academy），你的打印知识可以提升到一个全新的水平，附带的课程也可以用来帮助指导学生。

此外，如果在具备更多打印经验之后，需要更具体的知识，也可以通过我们在官方网站上提供的大量资源来获取更多信息。在Ultimaker.cn中的“3D打印指导”栏目还可以找到更多3D打印主题的内容。（https://ultimaker.cn/Knowledge）

3 、帮助学生减少打印失败次数
3D打印浪费时间和材料的一个主要原因是打印失败。没有什么比在打印接近尾声时突然失败，又不得不重新开始更痛苦的了。

好在有很多可以帮助避免打印失败的措施。首先是确保设置正确。许多物体必须有内部支撑。了解什么情况需要支撑以及如何正确使用支撑，可以提高打印的成功率。考虑到支撑类型和双喷头挤出（如Ultimaker S5）专用材料种类很多，支撑设置可能需要一些时间才能完全适应。两种主要支撑材料分别是水溶性支撑材料和易拆除式支撑材料。

如果使用Ultimaker打印机，可以使用Ultimaker材料或Ultimaker认证第三方兼容材料，以及这些材料的自定义目标设定预配置文件。使用此类预配置文件可以极大地提高打印件的质量，因为这些预配置文件经过特殊调整和测试，可以确保打印正常运行，无需进行任何修改或调整。

最后，您可以检查学生完成切片后的配置文件。大多数切片软件都提供此功能。如果使用Ultimaker Cura，设置栏上方或屏幕右下角的打印/保存按钮旁边有“预览”按钮，您可以点击查看预览。3D模型将会展现在屏幕上，支撑材料的位置也会显示，可以使用屏幕右侧的滑块进行逐层检查。

如果使用得当，预览模式可以帮助确认打印件是否正确放置在构建板上，以及模型是否需要支撑。如果启用了支撑设置，还可以检查是否有足够的支撑，或支撑设置是否需要更改。图层滑块可用于查看模型内部并检查模型内部是否有足够的填充。这一系列检查以及其它检查可以帮助我们在进行打印之前就找出可能会失败的打印件。

4 、允许学生犯错
的确，有各种工具可以帮助提高打印成功率，对学生的打印件进行微观管理，确保100%的打印成功率。但是，也有一种说法是学生从失败的打印中学到的东西并不比从成功的打印中学到的少。学生会在失败中总结经验教训获取更多的专业知识。

偶尔放手让学生犯错，可以帮助他们了解切片软件为什么拥有这么多复杂功能（如支撑和填充）。

一旦打破常规，3D打印会是一个极其复杂的学习过程，需要考虑很多变量。如果学生每次都犯不同的错误并从中学习，他们的批判性思维能够得到锻炼。只有在学生反复出现同样错误的时候，才可能需要教师来引导他们找到正确的解决方案。

我们建议至少保留一些失败的打印件，用于向学生做展示。部分失败和完全失败的打印件都可以很好地说明打印时可能出现了哪些问题。

5 、保持打印机的最佳状态
要保证打印机在未来几年内正常运转，进行定期维护非常重要。作为普通FFF打印机日常维护的一部分，我们需要做到以下5点：

● 对损坏或磨损的部件进行全面检查
● 对打印机的运动部件进行润滑
● 皮带需要保持绷紧
● 清除多余的污垢或料屑，特别注意保持风扇的清洁
● 清洁打印机喷头，关注堵塞情况，如损坏及时更换

上述步骤可能因打印机而异，某些3D打印机的维护可能更为简单。打印机制造商应提供详细的维护说明。不过如果你的打印机是质量可靠的Ultimaker，维护步骤会大大简化。

通过打印机前面的触摸屏，进入菜单中的维护选项。可以单独选择打印机的每个组件，会显示需要进行哪些维护，以及维护步骤。在此模块中，还可以让打印机启动自我诊断，检查是否有需要特别注意的问题。

希望这些技巧能够帮助你充分利用好打印机，启发你找到在课堂上使用3D打印机的新方法。

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