產(chǎn)品原型設(shè)計(jì)變得越來(lái)越容易(越來(lái)越快)，更好的軟件工具通過(guò)增材制造的方式推動(dòng)制造業(yè)革命。工程師和設(shè)計(jì)師必須保持獲取最新的設(shè)計(jì)概念，以保持他們公司的技術(shù)前沿地位。

　　那么3D打印職業(yè)教育如何開展?激光、機(jī)械、仿真、建模、材料…從何處入手?本期，小編和大家一起來(lái)領(lǐng)略麻省理工的3D打印職業(yè)教育課程的設(shè)置出發(fā)點(diǎn)。

圖片：MIT CSAIL打印的感應(yīng)器組件

　　麻省理工學(xué)院的3D打印職業(yè)教育是新開展的課程，麻省理工學(xué)院的教授Wojciech Matusik和Justin Solomon正在打造面向未來(lái)工作所需的3D打印和設(shè)計(jì)技巧。

　　這個(gè)職業(yè)課程的上課地點(diǎn)在今年六月的麻省理工學(xué)院的校園里，課程將探討新興的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(jì)的新形狀被直接創(chuàng)造出來(lái)，還有助于加快概念設(shè)計(jì)，縮短設(shè)計(jì)迭代過(guò)程。隨著新的基于云的協(xié)同CAD軟件發(fā)展趨勢(shì)，將允許在云中直接進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計(jì)。

圖片：MIT帶機(jī)器視覺(jué)的復(fù)合材料打印系統(tǒng)

　　根據(jù)麻省理工學(xué)院教授的說(shuō)法，“制造業(yè)正在經(jīng)歷一個(gè)重大轉(zhuǎn)變”，具體來(lái)說(shuō)，“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(jìn)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(shí)踐中使用這些技巧。幾十年來(lái)，設(shè)計(jì)、制造和成本都“住在一個(gè)屋檐下”，理解這三者之間的關(guān)聯(lián)十分重要。對(duì)于增材制造來(lái)說(shuō)，尤其需要考慮這三者的相互影響因素。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要幾個(gè)星期或幾個(gè)月才能實(shí)現(xiàn)和制造。增材制造周期有時(shí)很快，設(shè)計(jì)故障有時(shí)候隔夜就可以立即識(shí)別。這些設(shè)計(jì)、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(jì)的方法論。

　　麻省理工的培訓(xùn)還突出了各種材料的虛擬仿真，自動(dòng)設(shè)計(jì)的數(shù)值優(yōu)化，并考慮到與制造硬件接口。培訓(xùn)課程從CAD模型的不同類型開始，包括對(duì)需要制造的模型進(jìn)行仿真模擬。培訓(xùn)課程針對(duì)汽車行業(yè)、機(jī)器人、航空航天、國(guó)防、機(jī)械工程、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、船舶制造、生物醫(yī)學(xué)工程、制造和修復(fù)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)者。

　　設(shè)計(jì)周期不是線性的，在每個(gè)設(shè)計(jì)階段你都面臨很多選擇。設(shè)計(jì)迭代取決于哪些參數(shù)必須優(yōu)化。例如，當(dāng)交貨時(shí)間緊迫的時(shí)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(guò)獨(dú)特的設(shè)計(jì)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(zhǔn)的確定、加工尺寸公差要求、表面光潔度要求等。另一個(gè)同樣重要的CAD模型是供3D打印設(shè)備識(shí)別加工的模型，這個(gè)模型中可補(bǔ)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(yīng)力或機(jī)械分離零件與基臺(tái)，但確實(shí)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(yīng)力，并通常需要通過(guò)電火花線切割或鋸帶過(guò)程將零件從基臺(tái)板上拆卸下來(lái)。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(dá)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(qiáng)大的生產(chǎn)技術(shù)，一個(gè)明顯的差距是大多數(shù)的設(shè)計(jì)工程師是在傳統(tǒng)的減材制造教育中成長(zhǎng)的，轉(zhuǎn)換這一思維模式將需要花費(fèi)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(shí)踐的演變。當(dāng)設(shè)計(jì)師被要求通過(guò)3D打印實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性和創(chuàng)新性時(shí)，全新的設(shè)計(jì)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(diǎn)來(lái)展開。

　　麻省理工的培訓(xùn)課程或許可以為國(guó)內(nèi)的增材制造培訓(xùn)帶來(lái)啟示，那就是3D打印教育的核心之一：為增材制造而設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師需要認(rèn)識(shí)到，雖然增材制造的“復(fù)雜性是免費(fèi)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(dǎo)方針，包括對(duì)成本、時(shí)間和質(zhì)量的考慮。