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采用 Fortus 3D 制造系统打印车轮的多向汽车


 案例研究 



教师的得力助手

 

香港中文大学将 3D 打印技术融入课程


发展学生的求知欲是香港中文大学(“港中大”)机械与自动化工程系教育工作者的核心宗旨:自 1995 年将 3D 打印技术纳入其课程以来,港中大的教育工作者已将 3D 打印的影响从演示扩展到建立工程原型和创建新设备等领域。 

港中大机械与自动化工程系成立于 1994 年,目前正使用 Fortus® 3D 制作系统第四代 3D 打印机。

 

3D 打印技术在教育中的应用

 

该系电子主管 Allan Mok 先生说:“我们的课程架构是教授产品设计和材料使用,让学生有机会测试他们自己设计的模型。”借助 3D 打印机,学生在几个小时内便可以轻松地制作出模型。


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这种材料的强度是该多材质原型一个重要的因素。


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Mok 说:“当我们第一次将 3D 打印技术引入我们的课程内容时,初衷在于演示铸件制造方法。但现在,我们经常使用该打印机来制作教辅工具,并且让本科最后一年学生动手实践 3D 打印,包括验证他们自己的模型设计等。”

通过 3D 打印机,学生们能更容易理解和掌握复杂的力学、理论或组件的整体运行等方面的知识。虽然 3D 打印系统主要用于教学,但它也用于原型设计、研发以及商用实验等等。


创新的产品

Mok 说 Fortus 3D 制作系统有诸多好处。“除了相较其它 3D 打印机帮我们节省大概一半的初始成本之外,FDM® 技术所采用的热塑材料让我们能够制作即做即用的部件,如内窥镜外壳、可视化设备上的相机支架及实验室设备安装底座等。

例如,博士生制作出一辆四轮反向的模型车。Mok 说:“这辆车被称为多向车,因为它采用预先设定的计算器编程技术,可自动向任何方向移动。”外轮为铝制,但其轴承是 3D 打印热塑性塑料:嵌入到由不同材料制成的零件时,其强度足以支撑特定程度的车轮运动。


教育之外的应用


在教育领域之外,3D 打印机也提供各种好处,如促进院系和商业部门之间的合作等。Mok 说:“视觉艺术系的学生会使用我们的 3D 打印机在艺术品创作最后定版前打印出原型。然而,我们的商学院学生会对我们制作的模型进行市场潜力研究。”

Allan 展示了一个单引擎飞行装置,体现学生制作原型机的创造力。“我们可以生产重量轻而且理论上具有飞行能力的试验模型,而此类装置成本更低,制作更快。”他说学生和学校均受益于打印机,让他们变得更富创意,能迎接更为苛刻的挑战。

最近该系创建了一个鱼形力学模型,该模型带有一个强度大而又经久耐用的外壳。其内置的设备可观察水下活动并进行数据测量,例如水压和污染指数,而不会破坏原有水环境。相较于使用外包供货商,打印和组装这个外壳更为便捷而且成本更低。

“3D 打印机正改变着传统的工程、研发的方式和发展。其操作简单,即便不是专家也可以掌握使用,”Mok 说道。“对我们来说,Fortus 系统一直并将继续在我们的工程及力学课程方面发挥至关重要的作用。我们希望通过引用 3D 打印机最终能让学生为他们未来的工作环境做好准备。”


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用作水下评估工具的鱼形模型


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材料强度对于多材料原型是一个很重要的因素