動畫技術在3D打印及教學的應用

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3D打印是一種輕量化制造模式，利用3D打印機、基本材料、三維建模軟件等可實現設計物品的快速成形，極大地縮短了從設計圖到前期樣品的流程。當前，3D打印技術已在多個領域得到了實踐應用，如工業設計、醫療器械、人體義肢、藝術創作等方面。由于3D打印技術的應用場景多樣、設備操作簡單、生產狀態可靈活調整等優勢，完全可以滿足個人的創作需求。3D動畫技術與3d打印技術具有天然的耦合性，將3D動畫技術作為一種“途徑”或“媒介”應用到3D打印教學過程中，可以大幅度提高學生學習效率與實踐能力。徐勇鵬、李朝暉主編的《3D打印基礎教程》（清華大學出版社，2020年4月第1版）一書，將3D動畫技術與3D打印技術進行了深度結合，該書特別注明為“動畫版”，在內容組織上大量汲取3D動畫技術的成熟經驗，引領讀者熟悉3D打印技術應用的全部流程，同時也詳細全面地介紹了3D打印機的工作原理、結構、典型部件及常見故障排除技巧等，確保高校學生通過系統學習、獨當一面。總覽全書，具有三個顯著特色。

一、關注初學者需求，聚焦3D打印技術的基礎性知識傳授

《3D打印基礎教程》書名中的“基礎”二字，能夠很好地定位該書的適用對象與教學目的，即以初學者為教學對象，目的是讓普通高校、高職及中職學校學生初步掌握3D打印技術的應用能力，因此該書所包含的知識并不深奧，即便是從沒有接觸過3D打印技術的學生，也能夠輕松理解。全書結構較為簡單，僅由四個章節構成，但知識要素非常全面，可概括為“初識3D打印”“3D打印機典型部件工作原理”“跟我學打印”及“應用與發展”四個部分，每一個部分都可以被初學者輕松駕馭。同時，從不同部分的功能定位上看，突出了理論與實踐一體化的特色，進一步突出了“應用實踐”這一教學主題。其中，“初識3D打印”是純粹的理論講解，旨在讓學生快速了解3D打印技術是如何產生的、3D打印機是如何工作的，讓學生將3D打印概念與一般打印概念區分開來。而“3D打印機典型部件工作原理”則是專門講解工具的部分，3D打印機是3D打印技術的靈魂，該書全面講解了主控板、步進電機、送料機、打印材料等知識點，為學生自主操作奠定了基礎。“跟我學打印”部分則是具體的實踐運用，通過案例教學、項目教學的方式，讓學生從紙上談兵的狀態中走出來。最后“應用與發展”分析了3D打印技術的應用價值、發展趨勢等，以引起學生對該技術的高度重視。

二、重視學科間融合，促進3D動畫技術在打印實踐中的應用

該書特別注明了“動畫版”，表明作者非常重視學科間的融合。一方面，僅從動畫技術（包括非3D動畫技術）角度說，屬于美學、設計學、藝術學等范疇。另一方面，僅從3D打印角度說，屬于工業設計、研發、生產等范疇，兩者之間存在大量的交叉點和共通之處。例如，掌握平面動畫設計技巧，可以提高學生在3D打印實踐中解構、拆分、拼裝等能力，而精通3D動畫技術的前提下，可以有效地節約3D建模教學時間，并賦予學生較高的審美素養。該書在促進3D動畫技術在打印實踐的應用過程中，主要采取的是項目式教學及“互聯網+”教學模式，書中不僅提供了大量動畫資源、3D項目實例，還有3D動畫建模的源文件可供下載，從讀者角度出發，只需要掃描各章節中提供的二維碼，即可輕松獲得數字版資源。該書的內容組織方式，實際上契合了當代學生喜愛動漫的心理特征，容易激起學習興趣。

三、突出全過程教學，闡明3D打印技術的現狀及未來趨勢

該書采用全彩印刷、迎合讀圖模式，用大量精美的實物圖片、分解圖、結構圖、示意圖等展現3D打印技術的細節，進一步提高了與動畫技術的融合性。例如，書中介紹MBot3D打印機時，先是提供了一個實物照片，然后利用結構圖的方式“解剖”主要零部件，幫助學生了解內部結構、工作原理、打印流程，具體到每一個零部件如何運轉、每一個控制開關如何操作。也正是通過這種方式，該書勾勒出了全過程教學，有助于學生在實操過程中自主檢修3D打印機問題，自主解決常見故障。值得一提的是，該書結合動畫技術闡釋了3D打印的巨大應用空間，不僅僅是在手辦、動畫周邊產品等方面，還包括醫學領域、工程領域、機械制造領域等，讓學生充分認識到掌握3D打印技術的重要性，是一種提升自身競爭能力的有效手段。最后，該書作者結合自身經驗，展望了3D打印的未來趨勢，指出在未來的發展前景中，3D打印將全面覆蓋人們的生產生活，大到房屋、車輛產品的打印，小到廚具、水杯等物品打印，構成“互聯網+”社會生態中不可缺少的一環。

作者：趙家英 楊磊 單位：河北工藝美術職業學院