中小学3D打印实验室建设方案【8页】

3.0 文小白 2023-09-15 101 0 1.73MB 8 页 10文币

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中小学 3D 打印实验室/教室

建设方案

1. 引言

3D 打印技术正逐步改变人们的生活方式，正如二十多年前出现的计算机技术和互联网

技术一样。3D 打印技术也将会以一种更直接、更有效、更经济、更绿色、更智能的方式，

逐步推动各行业的发展。甚至有人预言，3D 打印技术将成为第三次工业革命的核心技术。

现在的青少年科技教育应着眼 20 年后是怎样的世界，那时的他们将进入事业巅峰，如

何引导现在的青少年成为 20 年后的科技人才，是值得教育者思考的。在我校开设 3D 打印

课程，让学生们了解和掌握 3D 打印技术，不仅有益于训练学生们的创新思维、科学思维，

培养学生们的科学素养，学习使用现代科学技术独立地解决问题。

全国各地的中小学校和校外培训机构已经开始探索如何将 3D 打印引入到校本课程和

社团活动中，探索如何开展 3D 打印教学等。甚至很多中小学教育者产生紧迫感，而且师

资、教学设备、经费等方面也都存在着问题。杭州乐伴科技有限公司的主要创始人都是浙

江工业大学从事科研和教学的教师，拥有机器人学博士学位，在机器人学、机械制造等领

域具有丰富的科研和教学经验。

2. 3D 打印技术现状和中小学科技教育

目前比较成熟的 3D 打印技术主要包括熔融沉积成型(FDM)、光敏树脂固化(SLA)和选

择性激光烧结(SLS)等三种。SLS 技术的设备成本是数百万元，使用成本非常高，适合国防

和工业应用。SLA 技术的设备成本是数万元，使用成本相对较低，适合工业应用和设计师

使用。FDM 技术的设备成本远低于前两类设备，而且使用成本也是最低的，适合教育、工

业应用和设计师使用。按成型(打印)的尺寸精度排序，SLS 技术最好，目前可以达到

0.1mm 以内的形位公差，SLA 和FDM 技术的成型精度稍差，大约在 0.1~0.3mm 范围，可

满足一般的产品打样、手办模型等应用。尤其 FDM 技术的设备成本较低，极低的使用成

本(每克的材料单价约0.2 元)，非常适合教育领域的应用。

FDM 技术的 3D 打印机市场价格从3000~30000 元，其中价位较高的产品市场定位是工

业应用和专业设计师的专业工具。中小学科技教育目的所需求的3D 打印机，主要用于原

. 1 .

理性演示、教学素材和学生作品的3D 打印。FDM 技术的低设备成本和低使用成本，在中

小学科技教育应用方面具有明显优势。

此外，3D 打印技术的发展速度非常快，几乎可以按季度为周期来度量。现有的 3D 打

印相关产品技术，很可能在 2~3 年就会有大幅度提升。以教育为目的投入的 3D 打印机及

其相关产品，不宜选择一次性投入过大，这一技术领域更新速度很快，技术上被淘汰的3D

打印机不适合教育之目的。

中小学校建设3D 打印课程，目前尚存在一些现实问题：

(1) 没有专业的、可开设 3D 打印课程的师资。需要抽调现有的教师去开课，组织课堂

教学内容，探索课堂教学模式。要求老师对 3D 打印具有浓厚兴趣，具有探索精神，

具有挑战精神。所以，如何降低开课老师的工作任务和难度，这是专供中小学科

技教育的 3D 打印机厂家要解决的问题。

(2) 3D 打印机的使用难度较大。非专业人士对 3D 打印存在误区，认为3D 打印无所不

能。事实上，不仅 3D 建模(或叫 3D 造型)是一个专业的技术工作和艺术设计，3D

打印工艺设计也是一个专业技术工作。也就是说，即便是有一个设计上非常好的

3D 模型，如何用 3D 打印机打印出来，仍是一个难题，涉及多方面的专业知识。

现有的老师来开设 3D 打印课程，自己还承担原有的教学任务，没有专门的时间安

排去学习这些专业知识。所以，即使他们拥有一台3D 打印机，边自学边教学，这

是非常困难的。

(3) 3D 打印技术飞速发展，使得此类教学设备淘汰速度很快，如何降低中小学校建设

3D 打印课程的设备投入，也是专供中小学科技教育的 3D 打印机厂家必须逐步解

决的问题。

另外，还有学生方面的问题，譬如学生多长时间可以较熟练使用教室/实验室内的 3D

打印机等。

3. 孩宝 3D 打印机

孩宝，是专门为青少年科技教育定制的 3D 打印机。

已经上市的孩宝 M系列 3D 打印机分两种类型：家庭版(孩宝 M200 型)和学校专业版

(孩宝 M2x0 型)。两种机型的区别：(1) 家庭版不支持教学素材和课堂管理，付费使用云平

台(孩宝乐园)的3D 模型，无技术服务；(2) 学校专业版支持免费的教学素材、孩宝课程和

云平台的3D 模型，提供付费的技术服务。

. 2 .

孩宝 M2x0 型(学校专业版)3D 打印机的产品实物如图2-1 所示。

(1) 孩宝 M2x0 的主要技术指标

• 成型类别: 塑性材料熔融堆积成型(FDM)

• 成型层厚: 0.05~0.35mm

• 控制精度: 12.5µm

• 重复定位精度: 80µm

• 外形尺寸: 265×275×330mm (一个课桌可以摆放两台机器)

• 成型/打印尺寸: 100×100×148mm (大约相当于15 本记事本堆砌在一起)

• 成型材料: PLA (环保可入口材料)

• 供电电压: DC24V@5A (安全电压, 无触电风险)

• 平均功率: 70W (峰值功率 90W)

• 保护罩: 使用透光率达98%的材料 (全角度观察 3D 打印, 且能避免意外)

• 文件传输方式: 无线网络 (WIFI), 云服务模式

. 3 .

图2-1 孩宝 3D 打印机(学校专业版)

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摘要：

中小学3D打印实验室/教室建设方案1.引言3D打印技术正逐步改变人们的生活方式，正如二十多年前出现的计算机技术和互联网技术一样。3D打印技术也将会以一种更直接、更有效、更经济、更绿色、更智能的方式，逐步推动各行业的发展。甚至有人预言，3D打印技术将成为第三次工业革命的核心技术。现在的青少年科技教育应着眼20年后是怎样的世界，那时的他们将进入事业巅峰，如何引导现在的青少年成为20年后的科技人才，是值得教育者思考的。在我校开设3D打印课程，让学生们了解和掌握3D打印技术，不仅有益于训练学生们的创新思维、科学思维，培养学生们的科学素养，学习使用现代科学技术独立地解决问题。全国各地的中小学校和校外培训...

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