3D打印怎么學？聽麻省理工怎么說

產(chǎn)品原型設(shè)計變得越來越容易同時也越來越快，更優(yōu)秀的軟件工具通過增材制造的方式推動制造業(yè)革命。工程師和設(shè)計師往往持續(xù)獲取最新的設(shè)計概念，以保證他們公司的技術(shù)前沿地位。那么3D打印職業(yè)教育如何開展？激光、機械、仿真、建模、材料等從何處入手？讓我們一起領(lǐng)略麻省理工的3D打印職業(yè)教育課程。

圖片：MIT CSAIL打印的感應器組件

麻省理工學院的3D打印職業(yè)教育是新開展的課程，教授Wojciech Matusik和Justin Solomon正在打造面向未來工作所需的3D打印和設(shè)計技巧。
這個職業(yè)課程在今年六月的麻省理工學院的校園里進行，課程將探討新興的計算機輔助設(shè)計工具的廣泛使用，增材制造技術(shù)不僅可以讓CAD系統(tǒng)設(shè)計的新形狀被直接創(chuàng)造出來，還有助于加快概念設(shè)計，縮短設(shè)計迭代過程。隨著新的基于云的協(xié)同CAD軟件發(fā)展趨勢，將允許在云中直接進行開發(fā)和設(shè)計。

圖片：MIT帶機器視覺的復合材料打印系統(tǒng)

根據(jù)麻省理工學院教授的說法，“制造業(yè)正在經(jīng)歷一個重大轉(zhuǎn)變”，具體來說，“除了大批量制造外，現(xiàn)代制造業(yè)正變得數(shù)字化和按需定制。”
麻省理工一周的職業(yè)教育課程核心內(nèi)容是先進的CAD系統(tǒng)，包括如何建立內(nèi)部協(xié)作體系以及如何在實踐中使用這些技巧。幾十年來，設(shè)計、制造和成本都“住在一個屋檐下”，理解這三者之間的關(guān)聯(lián)十分重要。對于增材制造來說，尤其需要考慮這三者的相互影響因素。傳統(tǒng)的設(shè)計需要幾個星期或幾個月才能實現(xiàn)和制造。增材制造周期有時很快，設(shè)計故障有時候隔夜就可以立即識別。這些設(shè)計、制造和成本的迭代發(fā)生的那么快，可以相互借鑒和融合成一種優(yōu)化設(shè)計的方法論。
麻省理工的培訓還突出了各種材料的虛擬仿真，自動設(shè)計的數(shù)值優(yōu)化，并考慮到與制造硬件接口。培訓課程從CAD模型的不同類型開始，包括對需要制造的模型進行仿真模擬。培訓課程針對汽車行業(yè)、機器人、航空航天、國防、機械工程、產(chǎn)品設(shè)計、船舶制造、生物醫(yī)學工程、制造和修復領(lǐng)域的設(shè)計者。
設(shè)計周期不是線性的，在每個設(shè)計階段你都面臨很多選擇。設(shè)計迭代取決于哪些參數(shù)必須優(yōu)化。例如，當交貨時間緊迫的時候，你可能需要降低產(chǎn)品高度，且考慮多光束的加工條件，并通過獨特的設(shè)計減少后處理步驟的需要。
增材制造需要考慮兩種類型的CAD模型，一種是最終的幾何形狀，包括基準的確定、加工尺寸公差要求、表面光潔度要求等。另一個同樣重要的CAD模型是供3D打印設(shè)備識別加工的模型，這個模型中可補孔、可增加支撐結(jié)構(gòu)、增加加工余量。
此外，不同的后處理步驟取決于所使用的材料和技術(shù)。例如，電子束熔化（EBM）技術(shù)，則不需要消除應力或機械分離零件與基臺，但確實需要去除部分燒結(jié)粉末。激光粉末床融化（LPBF）技術(shù)則需要消除應力，并通常需要通過電火花線切割或鋸帶過程將零件從基臺板上拆卸下來。所有金屬3D打印的熱處理通常包括熱等靜壓（HIP）工藝，以減少材料內(nèi)的空隙和孔隙率。另外，有些材料可能需要熱處理以達到所需的微觀結(jié)構(gòu)要求。
增材制造技術(shù)在加速發(fā)展并成為一種強大的生產(chǎn)技術(shù)，一個明顯的差距是大多數(shù)的設(shè)計工程師是在傳統(tǒng)的減材制造教育中成長的，轉(zhuǎn)換這一思維模式將需要花費很多努力。不僅僅是調(diào)整一些規(guī)則，而是完整的教育和實踐的演變。當設(shè)計師被要求通過3D打印實現(xiàn)創(chuàng)造性和創(chuàng)新性時，全新的設(shè)計思路就需要圍繞著符合產(chǎn)品功能的要求以及滿足增材制造技術(shù)的特點來展開。
麻省理工的培訓課程或許可以為國內(nèi)的增材制造培訓帶來啟示，那就是3D打印教育的核心之一：為增材制造而設(shè)計。設(shè)計師需要認識到，雖然增材制造的“復雜性是免費的“，仍然有很多限制因素需要考慮，這就需要增材制造的指導方針，包括對成本、時間和質(zhì)量的考慮。


來源：3D科學谷