动画技术在3D打印及教学的应用

3D打印是一种轻量化制造模式，利用3D打印机、基本材料、三维建模软件等可实现设计物品的快速成形，极大地缩短了从设计图到前期样品的流程。当前，3D打印技术已在多个领域得到了实践应用，如工业设计、医疗器械、人体义肢、艺术创作等方面。由于3D打印技术的应用场景多样、设备操作简单、生产状态可灵活调整等优势，完全可以满足个人的创作需求。3D动画技术与3D打印技术具有天然的耦合性，将3D动画技术作为一种“途径”或“媒介”应用到3D打印教学过程中，可以大幅度提高学生学习效率与实践能力。徐勇鹏、李朝晖主编的《3D打印基础教程》（清华大学出版社，2020年4月第1版）一书，将3D动画技术与3D打印技术进行了深度结合，该书特别注明为“动画版”，在内容组织上大量汲取3D动画技术的成熟经验，引领读者熟悉3D打印技术应用的全部流程，同时也详细全面地介绍了3D打印机的工作原理、结构、典型部件及常见故障排除技巧等，确保高校学生通过系统学习、独当一面。总览全书，具有三个显著特色。

一、关注初学者需求，聚焦3D打印技术的基础性知识传授

《3D打印基础教程》书名中的“基础”二字，能够很好地定位该书的适用对象与教学目的，即以初学者为教学对象，目的是让普通高校、高职及中职学校学生初步掌握3D打印技术的应用能力，因此该书所包含的知识并不深奥，即便是从没有接触过3D打印技术的学生，也能够轻松理解。全书结构较为简单，仅由四个章节构成，但知识要素非常全面，可概括为“初识3D打印”“3D打印机典型部件工作原理”“跟我学打印”及“应用与发展”四个部分，每一个部分都可以被初学者轻松驾驭。同时，从不同部分的功能定位上看，突出了理论与实践一体化的特色，进一步突出了“应用实践”这一教学主题。其中，“初识3D打印”是纯粹的理论讲解，旨在让学生快速了解3D打印技术是如何产生的、3D打印机是如何工作的，让学生将3D打印概念与一般打印概念区分开来。而“3D打印机典型部件工作原理”则是专门讲解工具的部分，3D打印机是3D打印技术的灵魂，该书全面讲解了主控板、步进电机、送料机、打印材料等知识点，为学生自主操作奠定了基础。“跟我学打印”部分则是具体的实践运用，通过案例教学、项目教学的方式，让学生从纸上谈兵的状态中走出来。最后“应用与发展”分析了3D打印技术的应用价值、发展趋势等，以引起学生对该技术的高度重视。

二、重视学科间融合，促进3D动画技术在打印实践中的应用

该书特别注明了“动画版”，表明作者非常重视学科间的融合。一方面，仅从动画技术（包括非3D动画技术）角度说，属于美学、设计学、艺术学等范畴。另一方面，仅从3D打印角度说，属于工业设计、研发、生产等范畴，两者之间存在大量的交叉点和共通之处。例如，掌握平面动画设计技巧，可以提高学生在3D打印实践中解构、拆分、拼装等能力，而精通3D动画技术的前提下，可以有效地节约3D建模教学时间，并赋予学生较高的审美素养。该书在促进3D动画技术在打印实践的应用过程中，主要采取的是项目式教学及“互联网+”教学模式，书中不仅提供了大量动画资源、3D项目实例，还有3D动画建模的源文件可供下载，从读者角度出发，只需要扫描各章节中提供的二维码，即可轻松获得数字版资源。该书的内容组织方式，实际上契合了当代学生喜爱动漫的心理特征，容易激起学习兴趣。

三、突出全过程教学，阐明3D打印技术的现状及未来趋势

该书采用全彩印刷、迎合读图模式，用大量精美的实物图片、分解图、结构图、示意图等展现3D打印技术的细节，进一步提高了与动画技术的融合性。例如，书中介绍MBot3D打印机时，先是提供了一个实物照片，然后利用结构图的方式“解剖”主要零部件，帮助学生了解内部结构、工作原理、打印流程，具体到每一个零部件如何运转、每一个控制开关如何操作。也正是通过这种方式，该书勾勒出了全过程教学，有助于学生在实操过程中自主检修3D打印机问题，自主解决常见故障。值得一提的是，该书结合动画技术阐释了3D打印的巨大应用空间，不仅仅是在手办、动画周边产品等方面，还包括医学领域、工程领域、机械制造领域等，让学生充分认识到掌握3D打印技术的重要性，是一种提升自身竞争能力的有效手段。最后，该书作者结合自身经验，展望了3D打印的未来趋势，指出在未来的发展前景中，3D打印将全面覆盖人们的生产生活，大到房屋、车辆产品的打印，小到厨具、水杯等物品打印，构成“互联网+”社会生态中不可缺少的一环。

作者：赵家英 杨磊 单位：河北工艺美术职业学院