西北大学：3D打印助力学生开发定制树脂，为软材料核心课程增添新维度

2025年4月10日，南极熊获悉，美国西北大学材料科学与工程系采用了一种全新的实践教学方法，用于培训学生的树脂软材料定制能力。Ryan Truby 教授的“MAT_SCI 331：软材料”课程现已开设 3D 打印树脂设计实验室，学生可以在此创建和优化自己的打印材料。学生团队将使用十几台桌面树脂 3D 打印机，为特定应用开发定制树脂配方。

△一张球队拆卸的带扣照片，该带扣采用定制树脂 3D 打印而成。（图片来源：Ryan Truby）

重新设计的课程要求学生制作能够承受重载的功能性塑料扣。学员将通过六个强化实验，重点关注3D打印、材料表征和机械测试。这种方法将理论概念与实际应用相结合，让学生亲身体验修改树脂配方如何影响打印部件的性能。

材料科学教育新模式

材料科学与工程系和机械工程系的琼和唐纳德·布鲁尔初级教授和助理教授Truby 强调，实践学习能够将基础工程概念与新兴工程概念联系起来。该课程的 3D 打印树脂设计实验室建立了将工程基础与实际应用相结合的模型。通过解决复杂的设计挑战，学生不仅可以加深对材料科学的理解，还能增强他们为实际应用设计材料的能力。

Truby 说道：“3D打印技术需要跨学科的材料科学与工程知识，涵盖有机化学、聚合物物理学、流变学和力学，”特鲁比说道。他担任。该项目获得了特鲁比2023-24年度塞尔奖学金以及与乔纳森·埃默里教授共同获得的2023年度墨菲学会奖的支持。

学生们对这种实践教学模式的体验非常积极。三年级本科生Julia Wiater说道：“这门课大大超出了我的预期，提供的实践经验远超预期。”

她的同学Hayden Williams补充道：“我感觉自己拥有了很大的自主权，这很好，因为大多数其他实验课程都侧重于某个特定的测试或实验。”

△学生团队回顾他们的3D打印成果，并讨论改进树脂配方的后续步骤。JosephIMongane

Truby说：“在我的所有课程中，我都努力创造学习机会，让学生能够将现有的工程基础知识与成为现代工程师所必需的新兴知识联系起来。我还鼓励学生将成功和失败视为学习过程中不可或缺的一部分。传统的课程不像实践项目那样，能够让学生从失败中学习。”

Wiater回顾了课堂如何在她与同学们一起学习的同时培养了她解决问题的能力。Wiater说：“这门课程鼓励我改进解决问题的方法，增强我的关键决策能力，并让我能够有效地向更广泛的受众传达我的想法。”

在负责开发长篇实验室的职责时，Evenchik 发现教学经验对于学生来说与学习经验同样有价值。他说：“我学到的这些技能将会伴随我未来的职业生涯。”

关于西北大学材料科学与工程系

西北大学工程学院材料科学与工程系成立于60多年前，是世界上第一个材料科学学术系，至今仍处于该领域的前沿。我们的研究围绕四个对社会至关重要的领域：能源材料、可持续材料、医疗材料以及用于材料发现和表征的人工智能。我们通过与西北大学内部、国家实验室、博物馆和其他外部合作伙伴建立深入的跨学科合作伙伴关系来开展研究。这不仅为研究人员创造了理想的环境，也为学生创造了理想的环境，让他们接触到各种各样的设施、实习和交流机会，以及一个引导他们进行研究转化的创业环境。