深度閱讀 ｜ 3D打印如何“煥新”高等教育？

來源：Ultimaker


現(xiàn)階段哪些技術(shù)對各層次和各學(xué)科教育產(chǎn)生的積極影響最大呢？投影儀、打印機(jī)、筆記本電腦、個(gè)人電腦？我們相信，十年后，任何提出這個(gè)問題的人都會毫不猶豫地加上3D打印機(jī)。

如果您是高等院校的教授或管理者，您一定迫切想要了解3D打印機(jī)能夠?yàn)閷W(xué)生和教師提供怎樣的幫助。本期文章Ultimaker將帶您了解 3D 打印如何影響并改變您的工作方式。

3D 打印機(jī)更易于使用、價(jià)格更親民
如果您之前覺得3D打印過于昂貴或使用局限性太多，難以派上用場，現(xiàn)在是時(shí)候改變這樣的觀念了。過去十年，3D打印技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，成本價(jià)格降低，但是功能性更加強(qiáng)大、質(zhì)量更可靠。

尤其是在熔絲制造（FFF）和立體光固化成型技術(shù)（SLA）方面，這些改變意味著價(jià)格已經(jīng)更加的親民，甚至于你可以實(shí)現(xiàn)以低于10年前一臺打印機(jī)的價(jià)格為整個(gè)實(shí)驗(yàn)室配備即用的打印機(jī)。在某些情況下，一臺打印機(jī)的價(jià)格甚至可能比學(xué)生的一本教科書更便宜。

Fontys應(yīng)用科學(xué)大學(xué)Objexlab的學(xué)生使用3D打印和其他技術(shù)

降低的不僅僅是價(jià)格，操作打印機(jī)所需要的專業(yè)知識水平也顯著下降。從前操作3D打印機(jī)所需的專業(yè)知識幾乎與設(shè)計(jì)和建造一臺打印機(jī)所需的專業(yè)知識一樣，而現(xiàn)如今的打印機(jī)更加的智能化和易于使用。

現(xiàn)在，只要能夠遵循使用說明并執(zhí)行一些基本故障排除操作，就可以操作3D打印機(jī)。您的學(xué)生無需訓(xùn)練有素的專業(yè)人員指導(dǎo)也可以直接使用。此外，由于打印機(jī)的可靠性更高了，維護(hù)需求也大大降低。

為了盡可能簡化3D打印的使用流程，每次購買 Ultimaker 打印機(jī)，Ultimaker 都會提供 Ultimaker Academy的訪問權(quán)限。Ultimaker Academy的用戶可以查看專門制作的在線課程庫，里面的課程可以幫助新用戶了解如何操作使用我們的機(jī)器。如果您購買了 Ultimaker，您的員工和學(xué)生都能夠在課堂上輕松自如地使用機(jī)器。

3D打印是擁有更多功能的制造形式
使用Ultimaker 3D打印機(jī)時(shí)，材料的適配性很高。不僅支持不同性能的塑料材質(zhì)的耗材，還支持金屬、碳纖維長絲等材料。每款材料都有其獨(dú)特的性能，柔軟、剛性、耐熱或耐化學(xué)物質(zhì)等，根據(jù)自己的應(yīng)用需求來選取適合自己的材料。

3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，每個(gè)了解3D打印機(jī)功能的人都可以想象到它在工程或設(shè)計(jì)領(lǐng)域的用途。同時(shí)，3D打印也可以通過直觀且可信的方式幫助學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)、地理、數(shù)學(xué)等學(xué)科。3D打印是終極的跨學(xué)科技術(shù)，能夠快速的學(xué)生的發(fā)散性思維想象轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。

以托馬斯杰斐遜大學(xué)的健康設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室為例，該實(shí)驗(yàn)室使用3D打印機(jī)來幫助臨床醫(yī)生、學(xué)生和患者。他們意識到可以將患者的CAT掃描和MRI轉(zhuǎn)換為3D打印模型，這樣外科醫(yī)生能夠在做手術(shù)之前，直觀的對患者的人體模型進(jìn)行檢查。

讓學(xué)生接觸3D打印并產(chǎn)生興趣
3D 打印可以將理論課題和頁面上的文字轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛴|摸到的有形實(shí)物。一旦賦予你的學(xué)生這種力量，他們最終會創(chuàng)造出令人驚嘆的東西，學(xué)生們在這個(gè)過程中展現(xiàn)的熱情，也會讓你驚訝。

以積極方式引導(dǎo)學(xué)生熱情的優(yōu)秀案例之一是紐約大學(xué)工學(xué)院的3D打印骨科技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)。他們的目標(biāo)是為患有腦癱等退行性肌肉疾病的兒童設(shè)計(jì)和定制低成本3D打印矯形支架。該團(tuán)隊(duì)是一個(gè)垂直整合項(xiàng)目 (VIP)，參與其中的學(xué)生可以獲得學(xué)位課程學(xué)分，同時(shí)為長期可持續(xù)研究項(xiàng)目做出貢獻(xiàn)。

垂直整合項(xiàng)目 (VIP)的學(xué)生在 2018 年研究博覽會上展示使用3D打印制造的生物醫(yī)學(xué)設(shè)備

3D打印讓創(chuàng)新更進(jìn)一步
完美的創(chuàng)新秘訣在于主動(dòng)的讓用戶接觸到多功能的技術(shù)。3D打印可以應(yīng)用于各種活動(dòng)，包括開創(chuàng)性課程、跨學(xué)科合作和高級研究項(xiàng)目。借助3D打印技術(shù)，許多初創(chuàng)公司在校園里如雨后春筍般涌現(xiàn)。

PROTECT3D就是一家抓住并充分利用了3D打印技術(shù)的定制運(yùn)動(dòng)裝備公司，這家公司由前杜克大學(xué)橄欖球運(yùn)動(dòng)員創(chuàng)立，通過掃描球員的人體結(jié)構(gòu)，利用掃描結(jié)果來設(shè)計(jì)和打印防護(hù)裝備。

PROTECT3D的故事非常鼓舞人心，該公司起源于一個(gè)暖心的故事，杜克大學(xué)四分衛(wèi) Daniel Jones 的鎖骨骨折了，不得不接受矯正手術(shù)。他當(dāng)時(shí)的隊(duì)友Kevin Gehsmann和Clark Bulleit看到了利用3D打印的機(jī)會，設(shè)計(jì)并打印了一個(gè)可以保護(hù)Daniel鎖骨的護(hù)墊，讓他在短短3周內(nèi)就重返賽場。

Kevin和Clark得以發(fā)現(xiàn)問題、提出創(chuàng)新型的解決方案，并使用該解決方案創(chuàng)辦了一家公司。該公司在職業(yè)橄欖球大聯(lián)盟（NFL）的1st & Future Pitch Competition中贏得了50,000美元的獎(jiǎng)金，還與眾多專業(yè)運(yùn)動(dòng)隊(duì)和組織建立了合作。

PROTECT3D和其它同類型的公司證明，在早期引入3D打印技術(shù)，可以在校園內(nèi)外對學(xué)生產(chǎn)生真正積極的影響。

3D 打印的靈活性超乎你的想象
新冠肺炎疫情凸顯了3D打印技術(shù)以前被低估的一個(gè)方面。它對嚴(yán)重的系統(tǒng)性突發(fā)事件具有很強(qiáng)的應(yīng)對力。

3D打印機(jī)不需要大量人員操作。桌面打印機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝位置靈活，并且沒有任何復(fù)雜的安裝要求，您只需要一個(gè)電源和一些打印耗材。這意味著目前擁有3D打印能力的機(jī)構(gòu)能夠在整個(gè)疫情期間保持打印機(jī)正常運(yùn)行。打印機(jī)可以移動(dòng)到單獨(dú)的教室中，滿足保持社交距離的要求。打印件可以遠(yuǎn)程發(fā)送至打印機(jī)或打印機(jī)操作員，然后由學(xué)生在打印完成后取走或派發(fā)給學(xué)生。在某些情況下，學(xué)生甚至可以將打印機(jī)帶回家。

因此，如果您正考慮建立3D打印實(shí)驗(yàn)室，或者在您的創(chuàng)客空間或教室中添加一兩臺3D打印機(jī)，請放心，只要它們得到適當(dāng)?shù)木S護(hù)和負(fù)責(zé)任的操作，即使處在最動(dòng)蕩的環(huán)境中，您的新打印機(jī)都將繼續(xù)運(yùn)行。

而且，即使世界沒有受到全球性疫情的威脅，3D打印機(jī)的靈活性也非常高，它們可以被帶到最需要它們的地方。加州大學(xué)舊金山分校就成功實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。