李青

摘 要：近幾年，隨著全球經(jīng)濟的飛速發(fā)展，制造業(yè)競爭日趨激烈，產(chǎn)品更新速度不斷加快，縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期并降低成本以及產(chǎn)品制造技術的柔性尤為重要。目前，多數(shù)職業(yè)院校在認真調(diào)研人才需求的變化，及時調(diào)整人才培養(yǎng)計劃。本文重點從快速成型技術的優(yōu)勢及其在職業(yè)院校專業(yè)發(fā)展中的意義等方面進行闡述。

關鍵詞：快速成型技術 職業(yè)院校 專業(yè)發(fā)展

20世紀90年代后，快速成型技術異軍突起，并作為一項先進制造技術迅速發(fā)展起來?？焖俪尚图夹g作為制造業(yè)的一項關鍵技術，在提供新產(chǎn)品的設計及開發(fā)服務方面起著重要作用。西方發(fā)達國家普遍重視快速成型技術的發(fā)展，在將其應用于本國制造業(yè)的同時，還將其視為一個重要的技術領域，為其發(fā)展提供有力的保障。據(jù)調(diào)查，全國多所職業(yè)院校引進了快速成型的相關設備及技術，將這一新技術引入教學以適應社會對技能人才的需求變化?？焖俪尚图夹g專業(yè)將成為職業(yè)院校中一個新興而又有巨大發(fā)展?jié)摿Φ膶I(yè)。

一、快速成型技術的意義及優(yōu)勢

快速成型技術作為成組技術，以CAD模型為基礎，可以迅速生產(chǎn)所需零件或樣件，其在制造業(yè)的地位可與數(shù)控技術（CNC）相比肩。作為先進制造技術不可分割的重要組成部分，它是在CAD技術、數(shù)控技術、激光技術和材料技術等先進科技成果綜合應用的基礎上發(fā)展而來的。相比于傳統(tǒng)制造方法，快速成型技術首要程序是建立零件的CAD幾何模型，并在此模型和軟件分層離散、數(shù)控成型系統(tǒng)的基礎上，用激光束或其他方法將材料堆積而形成實體零件。由于采用二維制造取代了繁復的三維制造，故而可以在沒有模具或工具的前提下生產(chǎn)零部件，并且可以不考慮其形體的任意復雜性。這對于生產(chǎn)效率和制造柔性來講具有極為重要的意義。

目前西方發(fā)達國家已經(jīng)在汽車、電子制造技術、航天器制造、造船業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等領域廣泛使用快速成型技術。我國也在快速成型制造方面展開了大量的研究工作。激光快速成型技術作為重點科技攻關項目，在國家“九五”“十五”項目中均占有一席之地。

快速成型技術之所以能夠較快的發(fā)展并得到制造領域的廣泛認可，是因為該技術有無可比擬的優(yōu)越性。

第一，為了達到使設計概念可視化的目標，一般采用快速原型的方法。選用計算機作為零件模型設計的重要輔助工具，可以大大縮短模型制造時間，進而明顯縮短了評估驗證設計結(jié)果所需的時間。

第二，它可以用簡潔的二維截面來替代繁復的三維形體，故而可以在沒有工裝模具的條件下，制造出高精度零件而無須顧慮其形體的任意復雜性。

第三，在先進制造技術中，快速原型具有重要地位。在材料合適的條件下，在后續(xù)生產(chǎn)中可以使用該原型并產(chǎn)生需要的產(chǎn)品。

第四，在模具制造和精密鑄造行業(yè)，快速原型技術以其高效、經(jīng)濟的特點被廣泛應用。與傳統(tǒng)制造方法相比，使用快速原型技術可以幾乎不必考慮零件復雜性帶來的制造難度，可以真正實現(xiàn)自由制造。

二、快速成型技術在職業(yè)院校教學中的發(fā)展

1.快速成型技術的應用有利于帶動傳統(tǒng)專業(yè)的發(fā)展

快速成型技術作為一項新興的技術有其獨特的優(yōu)勢。以模型制作為例，傳統(tǒng)的手工模型制作精度較低，設計及制作的耗時較長，其外形與要求的逼真程度較低。運用快速成型技術制作則可以克服上述弱點。雖然快速成型技術比傳統(tǒng)手工制作的成本要高，但在新產(chǎn)品的快速開發(fā)要求較高的市場環(huán)境下，快速成型制作已經(jīng)成為必然趨勢。

在職業(yè)院校專業(yè)設置中，快速成型技術必須與傳統(tǒng)的學科做好銜接。雖然快速成型技術是一個新興的領域，但它也不是孤立存在的。例如，在課程安排設置時，應做好基礎鋪墊工作，工程材料、繪圖設計及處理等都必須牢固掌握?？焖俪尚图夹g可以通俗地理解為逐層離散地制造零件。為了便于理解，我們可以這樣想象：長城是由一層磚一層磚累積起來的，而快速成型有很多工藝方法，比如光固化成型、熔絲沉積成型等，無論采取何種方法，其根本的工藝原理都是逐層離散制造零件，但由于每層的方法和材料存在差異，又呈現(xiàn)出制造的多樣性。

掌握了快速成型這一技術可以更好地帶動傳統(tǒng)學科的發(fā)展，可以與傳統(tǒng)的機械制圖課程相結(jié)合，使傳統(tǒng)的課程煥發(fā)新的生機。引導學生在學習過程中將相關的制圖模型“打印”出來，原來依靠空間想象的知識可以清晰地呈現(xiàn)在眼前。對于復雜的機械設備的設計與更新，若僅僅依靠設計的數(shù)據(jù)模擬，也難以完美地展開設計?？焖俪尚图夹g此時可以發(fā)揮出獨特的優(yōu)勢。學生做好相關設計后可在幾個小時或幾天內(nèi)，利用快速成型系統(tǒng)，實現(xiàn)圖樣或CAD模型到實物模型的轉(zhuǎn)換。在這個過程中，學生可以在原型設計的基礎上，對相關設計進行評定和功能測試，及時得到有效反饋。對于學生來講，此過程可以加深他們對產(chǎn)品的深入了解，優(yōu)化加工生產(chǎn)方式和工藝流程?？焖俪尚头椒ú坏軌蛟黾铀俣?、改善精度，并且可以在必要時候利用相關軟件進行完善和再驗證，降低不合格率，盡快發(fā)現(xiàn)、解決問題，使設計逐步達到盡善盡美。這些都是傳統(tǒng)教學模式無法比擬的。

快速成型技術在模具制造中也突顯出了強大的優(yōu)勢。在快速成型技術的基礎上，綜合精密鑄造、粉末燒結(jié)或電極研磨等相關技術生產(chǎn)的實體模作模芯和模套，不但將生產(chǎn)周期縮短為傳統(tǒng)制造工藝的十分之一到五分之一，而且成本僅為其五分之一到三分之一。模具的幾何復雜程度越高這種效益越顯著。

目前醫(yī)學專業(yè)也是快速成型技術施展特長的廣闊領域。職業(yè)院校醫(yī)學專業(yè)越來越需要做好與快速成型技術的結(jié)合。例如，利用CT掃描和核磁共振圖像可以得到相關器官數(shù)據(jù)，并以此為依據(jù)制作模型，在頭部面部和齒科手術中具有重要的參考意義。在醫(yī)學領域，快速成型技術也可以為骨骼移植制作模板，為臨床醫(yī)學中長期困擾人們的“度身定做”的問題提供了較為有效的方法和制作手段。

2.快速成型技術在職業(yè)院校發(fā)展中存在的問題及應對措施

快速成型技術目前雖然受到了各大職業(yè)院校甚至是中小學的廣泛關注和發(fā)展，但是在推廣和普及過程中仍然存在諸多問題。當前，大多數(shù)快速成型設備及配套設施的價格還相對昂貴，雖然已經(jīng)有一些項目積極地推進該技術在職業(yè)教育中的應用，但在整體上，快速成型技術在學校的普及還需要一個過程。同時，我國在這個新興領域的技術培訓與推廣方面，與其他國家相比還有差距，需要進一步推動新技術的學習，這需要教育行政部門、企業(yè)和學校共同努力。

第一，教育管理部門應加大政策引導和扶持，密切關注快速成型技術在我國各個行業(yè)中的發(fā)展及對人才需求方面的調(diào)研，為各職業(yè)院校發(fā)展該技術提供必要的支持和引導。

第二，職業(yè)院校也應積極與企業(yè)做好銜接，及時調(diào)整專業(yè)發(fā)展方向，培養(yǎng)社會需要的高技能人才，不斷加大對新領域的關注和支持，做好專業(yè)教師的培養(yǎng)工作。教師在整個發(fā)展過程中的作用不可忽視，一方面，教師是快速成型技術的使用者，可以將傳統(tǒng)教學中的要素轉(zhuǎn)化為個性化的教學模型；另一方面，教師要負責該專業(yè)的教學安排，引導學生掌握相關的知識，開展教學活動。這對教師提出了較高的要求，教師需要從技術和教學設計等層面進行學習和提高，做好領路人的角色。

縱觀快速成型技術的產(chǎn)生、發(fā)展的過程不難看出，該技術將繼續(xù)在職業(yè)教育領域大展身手。隨著該技術在職業(yè)院校中的應用，學生獲得的主體體驗更加真實、直觀。他們切實地參與到教學的各個環(huán)節(jié)，既是問題的提出者，也是問題的解決者。這種教學方式更有利于學生對傳統(tǒng)知識和新興知識的結(jié)合應用。而老師更像是他們的合作者，跟學生在探究的過程中一起成長。隨著社會的不斷發(fā)展，快速成型技術將逐漸滲透到各個領域。

（作者單位：淄博市技師學院）