產(chǎn)品原型設(shè)計(jì)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(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正在打造面向未來工作所需的3D打印和設(shè)計(jì)技巧。

　　這個職業(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，還有助于加快概念設(shè)計(jì)，縮短設(shè)計(jì)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(jìn)行開發(fā)和設(shè)計(jì)。

　　圖片：MIT帶機(jī)器視覺的復(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(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，設(shè)計(jì)、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(jì)需要幾個星期或幾個月才能實(shí)現(xiàn)和制造。增材制造周期有時很快，設(shè)計(jì)故障有時候隔夜就可以立即識別。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，包括對需要制造的模型進(jìn)行仿真模擬。培訓(xùn)課程針對汽車行業(yè)、機(jī)器人、航空航天、國防、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(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(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，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(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3D打印實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性和創(chuàng)新性時，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)來展開。

　　麻省理工的培訓(xùn)課程或許可以為國內(nèi)的增材制造培訓(xùn)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(jì)。設(shè)計(jì)師需要認(rèn)識到，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，包括對成本、時間和質(zhì)量的考慮。