產品原型設計變得越來越容易（越來越快），更好的軟件工具通過增材制造的方式推動制造業革命。工程師和設計師必須保持獲取最新的設計概念，以保持他們公司的技術前沿地位。

     那么3D打印職業教育如何開展？激光、機械、仿真、建模、材料…從何處入手？本期，與網友一起來領域麻省理工的3D打印職業教育課程的設置出發點。

圖片：MIT CSAIL打印的感應器組件

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

圖片：MIT帶機器視覺的復合材料打印系統

       根據麻省理工學院教授的說法，“制造業正在經歷一個重大轉變”，具體來說，“除了大批量制造外，現代制造業正變得數字化和按需定制。”

麻省理工一周的職業教育課程核心內容是先進的CAD系統，包括如何建立內部協作體系以及如何在實踐中使用這些技巧。幾十年來，設計、制造和成本都“住在一個屋檐下”，理解這三者之間的關聯十分重要。對于增材制造來說，尤其需要考慮這三者的相互影響因素。傳統的設計需要幾個星期或幾個月才能實現和制造。增材制造周期有時很快，設計故障有時候隔夜就可以立即識別。這些設計、制造和成本的迭代發生的那么快，可以相互借鑒和融合成一種優化設計的方法論。

     麻省理工的培訓還突出了各種材料的虛擬仿真，自動設計的數值優化，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、機器人、航空航天、國防、機械工程、產品設計、船舶制造、生物醫學工程、制造和修復領域的設計者。

     設計周期不是線性的，在每個設計階段你都面臨很多選擇。設計迭代取決于哪些參數必須優化。例如，當交貨時間緊迫的時候，你可能需要降低產品高度，且考慮多光束的加工條件，并通過獨特的設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打印設備識別加工的模型，這個模型中可補孔、可增加支撐結構、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。例如，電子束熔化（EBM）技術，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粉末。激光粉末床融化（LPBF）技術則需要消除應力，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構要求。

    增材制造技術在加速發展并成為一種強大的生產技術，一個明顯的差距是大多數的設計工程師是在傳統的減材制造教育中成長的，轉換這一思維模式將需要花費很多努力。不僅僅是調整一些規則，而是完整的教育和實踐的演變。當設計師被要求通過3D打印實現創造性和創新性時，全新的設計思路就需要圍繞著符合產品功能的要求以及滿足增材制造技術的特點來展開。

    麻省理工的培訓課程或許可以為國內的增材制造培訓帶來啟示，那就是3D打印教育的核心之一：為增材制造而設計。設計師需要認識到，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、時間和質量的考慮。

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