3d printing curriculum guide -...

3D 打印课程指南

[email protected] 1 发展的推动力 - 3D 打印简介

目录

目录 .................................................................................................... 1

概述 ............................................................................................................ 1

关于 Stratasys 教育 .......................................................................... 1

职业准备 ............................................................................................. 2

发展的推动力...................................................................................... 3

3D 打印简介 ............................................................................................... 4

学习目标 ............................................................................................. 4

推荐课程结构...................................................................................... 5

要求 .................................................................................................... 6

第 1 单元：简介 ................................................................................ 7

第 2 单元：3D 打印简介 .................................................................. 9

第 3 单元：什么是网格？ ............................................................... 11

第 4 单元：Ctrl+P ........................................................................... 14

第 5 单元：齿轮传动系统第 1 部分 ............................................... 16

第 6 单元：齿轮传动系统第 2 部分 ............................................... 19

第 7 单元：动态表面和链条 ............................................................ 21

第 8 单元：制造业的未来 ............................................................... 24

第 9 单元：期中考试 ....................................................................... 26

第 11 单元：参数化设计 ................................................................. 29

第 12 单元：原型打印 ..................................................................... 31

第 13 单元：原型打印和测试 .......................................................... 32

第 14 单元：最终展示 ..................................................................... 33

单元 A：声音打印 ............................................................................ 34

单元 B：流体动力学 ......................................................................... 36

单元 C：后处理 ................................................................................ 37

单元 D：未来工厂 ............................................................................ 39

单元 E：实地考察 ............................................................................ 41

单元 F：法规和碳足迹 ..................................................................... 42

教学辅助材料 ............................................................................................ 43

主要项目 .................................................................................................... 44

案例分析 ........................................................................................... 44

期末项目 ........................................................................................... 45

评估工具 .................................................................................................... 47

推荐课程打分方案 ............................................................................. 47

推荐的项目评估方法 ......................................................................... 48

考试题库 ........................................................................................... 51

鸣谢 ........................................................................................................... 65

法律声明 .................................................................................................... 66

mailto:[email protected]


概述

关于 Stratasys 教育

关于社区我们的使命

本全球化教育工作者社区致力于培养和推动 3D 打印在教学中的应用。随

着科技的进步，本课程将通过社区投入进行不断更新，以适应新的需求。

如对社区作出突出贡献，可免费获取 FDM® 或 PolyJet™ 3D 打印机墨

盒，有关详细获取资格，请联系我们。如果您对本课程的改进或补充有任

何想法或建议，请发送邮件至 [email protected]。

Stratasys 教育致力于推动 3D 打印在教育领域的应用，以及缩小产

学间的差异。通过与像您一样的优秀教育工作者合作，我们正在为大

学、职业学校以及调查和非正式研究开发课程。




职业准备 “要求员工具备 3D 打印技能的工作广告数量在 4 年内增长了

1,834%；与 2013 年 8 月相比，2014 年同比增长了 103%。”

资料来源：Wanted Analytics

重塑工业

第三次工业革命就是个人制造革命，如今，它正在上演。在信息时代进步的推动下，这场革命将激发每个人身上的创新和制造潜能。

尽管计算机辅助增材制造工艺已存在 30 多年，但这种现在作为 3D 打印广为人知的技术即将到达一个转折点。这种技术在飞速发展，不断靠近客户，同时重塑着 21 世纪的制造

业。

3D 打印带来了具有启发性的无限可能和机遇，例如，通过一次打印就获得具有完善功能的“机器”。这是唯一一种能够联锁零件，制造出功能性的封闭系统而无需组装的制造过程。

此外，因为 3D 打印机直接基于计算机模型打印产品，用户能够即刻评估、测试和应用他们的想法，并通过数字化方法在全球范围内分享。互联网为数字媒体的创造、修改和传播

带来了变革。如今，3D 打印为制作实物带来了相似的革新。

通过彻底改变制造方式，这项技术正在重新塑造艺术、设计、建筑、科学、技术和工程等各个领域。本课程完全免费，认同教育是职业准备的基础，是推动未来创新的手段。以模块

化的方式将 3D 打印内容添加到现有课堂教学中，或开设全新的 3D 打印课程。


https://www.wantedanalytics.com/analysis/posts/demand-for-3d-printing-skills-soars


发展的推动力

课程系列

发展的推动力是 Ohad Meyuhas 制定的 3D 打印课程系列。在本系列课程中，学生将

借助制造业及相关技术的完整概要学习数字制造的演化。

各实践、项目型学习 (PBL) 课程将让学生运用计算机辅助设计 (CAD) 软件及 3D 打

印机，设计并制造 3D 物品。他们将亲自体验设计过程，熟悉各种 3D 打印技术在精

度、分辨率和材料性能方面的优势和局限。

学生将分析实际工业案例，合理运用 3D 打印技术，并且实际操作当前制造业中所采

用的两种领先的 3D 打印技术：FDM 和 PolyJet。

3D 打印简介：从设计到制造

在本介绍性课程结束时，学生将使用该学期所学技术知识，设计并 3D 打印出一

个将作用力从一个点转移至另一个点的封闭系统。

材料记忆和多材料打印（即将上线）

本课程以介绍性课程为基础，讲解如何在一次打印中使用多种打印材料。

机器人和 3D 打印（即将上线）

在本高级课程中，学生可利用 3D 打印技术在一次打印过程中联锁零件的独特能

力，将电子和机器人技术并入 3D 打印的机器中。



3D 打印简介

学习目标作为发展的推动力的一部分内容，本课程将为期一个学期，让学生设计 3D 物体模型，然后在建模、制造、测试、讨论和迭代过程中拓展他们对设计和应用工程的了解。

本课程结束后，学生将具备以下能力：

■ 阐述几个世纪以来影响制造业的关键历史性因素的相关知识

■ 说明 3D 打印在各个行业的现有和新兴应用

■ 说明各种 3D 打印技术的优势和局限

■ 评估实际场景，并介绍 3D 打印技术的相应用途

■ 确定应用 3D 打印技术来节省时间和成本的机会

■ 讨论 3D 打印的经济意义，包括其对初创企业和供应链的影响

■ 设计和打印包含活动部件的物体，无需组装



推荐课程结构

一学期课程

本课程时长共 14 周，每周一堂课。我们建议每堂课时

长 4-6 小时。或者，周课也可分为时长 2 小时的每周讲

座和时长 2-6 小时的每周实验两部分进行。

本课程为模块化课程，因此您可以投学生所好，以其感兴

趣的课题为重点，并将其纳入年度课程计划。我们建议严

格依照前四周的课程结构，视情况增加课程单元和作业。

时间安排 14 周（整个学期）

周课时数每周 4-6 课时，包括：

2 小时讲座

4 小时实验

周课每次周课可以是连续 4-6 小时的一次性讲授，或分为两部分分别进行：讲座（理论）

和实验（实践）。

模块单元本课程包括 14 个单元，每周一个单元。为满足学生的不同兴趣，还可以选择六个附

加单元。导师可以视需要穿插附加单元。我们建议严格遵守前四周的课程结构。



要求

教室

• 导师用计算机，安装有：

• PowerPoint® 演示文稿程序

• QuickTime 应用程序网络连接学生用计算机网络连接

• 投影仪

计算机实验室

教室和计算机实验室可共用。但除了上述课堂要求外，实

验课还需要导师和学生计算机上安装有专为本课程选定的

CAD 软件。

制造实验室

我们建议每 10-15 名学生使用一台 3D 打印机。我们建议使用 Stratasys® 3D 打印机，因为部分项目要

求使用 Stratasys 专有打印材料或打印精度（如具有水溶性支撑材料的 FDM 热塑塑料或具有类橡胶性质

的 PolyJet 光敏聚合物）。

此外，由于 Stratasys 3D 打印机是《财富》500 强企业最常用的打印机，学生能够获得更多相关经验和在

职场更受欢迎的技能。

导师

本课程导师需对 CAD 的原理和技巧有深入了解，并具有一定的 3D 打印设计经验。由于每个机构和导师

的软件配置、偏好和教学技巧不同，本课程将需要授课导师自行准备相关资料对 CAD 进行讲解。

导师还应具备操作本课程所用 3D 打印机的相关经验，并与制造实验室管理员协调，安排实验室的使用并

获取相关使用说明。

学生

学生应具备一定的 CAD 软件使用经验，但课程内容和活动可适当调整，以满足学生的兴趣和迎合不同的

技能水平。学生将需要在课堂以外通过个人计算机或计算机实验室，使用导师指定的 CAD 软件完成课后

作业。



第 1 单元：简介

学习目标

本单元结束后，学生将具备以下能力：

1. 了解历史上的技术转型如何催生 3D 打印。

2. 了解设计师所扮演角色的不断演变，以及这种角色随着我们进入大规模定制时代

将发生的变化。

3. 使用设计思维原则并记录设计过程。

4. 使用本课程采用的 CAD 软件。

关键问题

使用这些问题引导学生理解：

1. 3D 打印是否具有历史必然性？为什么？

2. 科技推动还是阻碍了创造力的发展？从哪些方面可以看出？

3. 是否有任何事物（产品）是无法改进的？

教室

主题形式教学辅助材料准备

课程概述讲座打印材料

向学生介绍课程目标和教学大纲。

历史回顾讲座历史回顾 (PPTX) 打印展示笔记

学生将了解历史上的技术转型如何催生 3D 打印。

从 CAD 到 CAM 讲座从 CAD 到 CAM (PPTX) 打印展示笔记

通过回顾设计和制造业的发展，学生对造就现今制造业环境的技术发展获得大致了解。他们将了解人、机器和编码在制作过程中是如何协作的。


http://www.stratasys.com/industries/education/educators/curriculum/downloads



计算机实验室


CAD 概述辅导导师提供的资料* 教学计划

学生将熟悉本课程所采用 CAD 软件的界面和基本工具。

期末项目示例讲座具有启发意义的案例分析 (PPTX)

发展的推动力 (STL)

提供的 3D 打印 STL 文件

打印讲授笔记

具有启发意义的案例分析展示将向学生介绍设计思维，并示范需要在期末项目中展示哪些内容。您可以选择在课堂或实验课时间组织研习会，深入介绍设

计思维。http://dschool.stanford.edu/dgift/

期末项目

方案 1

实践期末项目说明打印项目说明

学生运用在课程中学到的内容，设计并 3D 打印具有推动作用的物体。分发列明项目要求的期末项目说明。留出问答时间。

如果您有不错的教学计划想在 Stratasys 教育社区分享，请告诉我们。如果我们将您的方案纳入我们的课程，您将有资格免费获得用于 3D 打印机的 FDM 或 PolyJet 材料。




http://dschool.stanford.edu/dgift/


第 2 单元：3D 打印简介

学习目标


1. 将 3D 打印的独特优势运用到他们的设计中。

2. 对比增材制造与传统技术，选择最适合指定应用的技术。

3. 区分多种 3D 打印技术和材料，选择最适合指定应用的材料。

关键问题


1. 3D 打印如何改变设计产品的方式？

2. 3D 打印会替代传统制造工艺吗？

3. 是否存在“完美无缺”的 3D 打印技术？

教室


作业评讲讨论

学生将互相展示期末项目的方案和草图。他们应提出以下问题：我是否运用了设计思维？我的创意和构思是否清晰？你们是否理解我的项目方向？有哪些

地方可以改进？

3D 打印概览讲座 3D 打印简介 (PPTX) 3D 打印多个封闭系统 3D 模型样品。使用 Stratasys 提供的

STL 文件或从 GrabCad 或 Thingiverse 下载其他文件。

打印讲授笔记

通过与其他新旧技术作对比，阐述 3D 打印的特殊优势。

3D 打印技术讲座 3D 打印技术 (PPTX) 打印讲授笔记

学生了解各种 3D 打印技术在应用、优势、相对精度和材料使用上的区别。





计算机实验室


3D 建模简介辅导导师提供的资料* 教学计划

学生将熟悉本课程所采用 CAD 软件的界面和基本工具。

认识 3D 打印机参观导师提供的资料* 制造实验室的使用权限

让学生熟悉提供的 3D 打印机，包括打印机的打印头、构建尺寸、所用材料和相关支撑去除系统。

期末项目

方案 1

实践期末项目说明打印额外项目说明

学生开始细化自己的期末项目方案，并使用 CAD 为设计建模。利用实验课时间为学生提供所需帮助和建议，鼓励其提高模型的复杂度。




第 3 单元：什么是网格？

学习目标


1. 理解关键几何术语，以及各术语与 3D 网格的关系。

2. 创建光滑细致的 3D 结构。

3. 修复 3D 网格，准备打印文件。

4. 利用模型分享网站加快学习和改进产品设计。

关键问题


1. 3D 打印物体能否永久保持光滑？

2. 为什么文件大小很重要？是否一直将如此重要？

3. 为什么我们将封闭网格称为“水密”网格？

4. 通过研究其他人的设计，我们能学到什么？

教室


作业评讲讨论

学生将互相展示修改后的方案和 CAD 模型。他们应提出以下问题：我是否运用了设计思维？我的创意和构思是否清晰？你们是否理解我的项目方

向？有哪些地方可以改进？

什么是网格？讲座什么是网格？(PPTX)

复习几何术语，引出 3D 网格的概念。




计算机实验室


从 2D 到 3D CAD 说明导师提供的资料* 教学计划

讲解在 CAD 中从 2D 转换为 3D 的常用命令。着重讲解最有助于学生完成本周作业（为日常物品创建或修改 3D 模型）的命令和功能。

高级 CAD 命令 CAD 说明导师提供的资料* 教学计划

讲解能够提高学生在 3D 空间中操作模型的能力的高级 CAD 命令。

分享促进制造课堂活动分享促进制造 (PPTX) 打印讲授笔记

学生将分为三组，每组获得一份模型分享网站列表进行浏览。然后，各组将按照分享促进制造中指定的形式，向其他学员展示各自的发现。

本周作业

分享促进制造

实践分享促进制造作业打印项目说明

学生将运用目前所学知识，设计四个常见物品的模型。更多详细信息请参见所提供的分享促进制造项目说明。利用实验课时间为学生提供所需帮助和

建议，鼓励提高模型的复杂度。





作业：分享促进制造

本作业可巩固和拓展学生在第 3 单元学到的知识。本作业要求学生运用从 Thingiverse、Shapeways 和 GitFab 等分享网站中学到的知识，利用 3D 打

印的优势设计四个日常物品的模型。

交付成果说明

选择 1：

改进四个日常物品 (STL)

1. 从 Thingiverse、Shapeways 或 GitFab 等分享网站选择四个模型。

2. 根据文件或自己的想法改善模型。部分思路包括：

• 针对特定用户重新设计

• 针对不同用途重新设计

• 改善产品外观

3. 记录和说明对文件进行的更改以及更改的原因。

选择 2：

从头开始设计四个日常物品 (STL)

1. 从头开始设计产品并上传至模型分享网站。

2. 编写详细的打印说明，连同文件一并上传。



第 4 单元：Ctrl+P

学习目标


1. 使用 CAM 软件准备 3D 打印文件。

2. 操控机器运行和材料分层。

教室


家庭作业评讲

分享促进制造

讨论

学生互相展示各自设计的四个消费品或日常物品，并进行交流。



计算机实验室


CAM 技巧辅导 Catalyst (PPTX)、Insight (PPTX) 或 Objet

Studio (PPTX)

打印讲授笔记

学生将学习如何使用 CAM 软件为学校的 3D 打印机提供支持。如果所提供的演示文稿均不适用，请自行准备教学材料。着重讲解最有助于学生高

效准备打印文件的命令和功能。

网格修复实践什么是网格？(PPTX)

展示如何使用以下工具修复 3D 网格

a) 免费软件： Autodesk MeshMixer (http://goo.gl/x5nhYc)、MeshLab (http://goo.gl/fgztLl)、Netfabb Basic 或 Cloud Service（http://goo.gl/Q1P47a）

b) 免费软件工具教程： Netfabb Basic 或 Cloud Service （http://goo.gl/Q1P47a）、Netfabb 和 MeshLab（http://goo.gl/WPOVec）

c) 专业工具： Magics 或 Netfabb 软件

认识 3D 打印机参观导师提供的资料* 制造实验室的使用权限

参观制造实验室，详细介绍学校 3D 打印机的工作原理。请实验室管理员解释 3D 打印机的维护、支撑去除和保护过程。

本周作业

分享促进制造

实践分享促进制造作业

学生将根据其他同学的反馈，优化自己的日常物品模型。更多详细信息请参见所提供的分享促进制造项目说明。利用实验课时间为学生提供所需帮助

和建议，鼓励其提高模型的复杂度。







第 5 单元：齿轮传动系统第 1 部分

学习目标

第 5、6 单元结束后，学生将具备以下能力：

1. 在 CAD 中构建齿轮传动系统。

2. 将 2D 齿轮图纸转换为 3D 模型。

3. 基于 3D 打印技术设计系统，考虑最小公差和材料厚度等因素。

关键问题


1. 单凭一次打印就制造全套齿轮传动系统是否卓越非凡？

2. 与 3D 设计的交互和与 2D 设计的交互有何不同？

3. 齿轮传动系统是否过时？它们在将来是否会过时？

教室


家庭作业评讲分享促进制造讨论

学生互相展示各自经调整的消费品或日常物品，并进行交流。

齿轮传动系统讲座齿轮传动系统 (PPTX)

向学生介绍齿轮传动系统的运作原理，以及 3D 打印齿轮传动系统的优势和局限。

案例分析讲座达芬奇案例分析 (PPTX)

齿轮传动系统案例分析 (PPTX)

齿轮球案例分析 (PPTX)

齿轮传动系统 16 (STL)

U05 FDM 达芬奇 (STL)

U05 FDM 齿轮传动系统 26 (STL)

打印讲授笔记

提供的 3D 打印 STL 文件

选择一项案例分析与学生共同探讨，重点突出 3D 打印齿轮传动系统的挑战和优势。










计算机实验室


使用 CAD 设计齿轮 CAD 说明导师提供的资料* 教学计划

介绍根据齿数和直径确定齿轮规格的公式。为学生讲解如何使用图片或原蓝图将 2D 齿轮图纸重新设计为 3D 模型。

本周作业实践齿轮传动系统作业打印讲义

齿轮传动系统学生着手独立设计齿轮传动系统。齿轮传动系统项目说明中详细介绍了两个项目选题。利用实验课时间为学生提供所需帮助和建议，鼓励其提高模型

的复杂度。




作业：齿轮传动系统

这些作业能够巩固和拓展学生在第 5 和第 6 单元学到的知识。

交付成果要求

选择 1：

齿轮传动系统 (STL)

1. 设计一个依靠多个齿轮产生运动的系统。

2. 思考速度与力量的权衡，记录您的设计决定。

3. 思考将使用的 3D 打印机的公差和层厚度，记录与这些性能有关的设计决定。

选择 2：

达芬奇机器 (STL)

在完成本作业时，您需要站在大艺术家、发明家和工程师的角度思考问题。

1. 查找一张达芬奇机器草图并使用 CAD 复制。

2. 思考 3D 打印与文艺复兴时期制造技术之间的区别，并相应调整设计。

3. 思考将使用的 3D 打印机的公差和层厚度，记录与这些性能有关的设计决定。

记录和展示两个选题均需作有关记录并进行最终展示。展示应包含内容为最终产品运行的视频，并且体现您对设计思维的运用。完成作业时，请务必解决您的问题、

挑战并运用所学知识。涵盖以下方面：

材料：您因为材料遇到了哪些设计挑战？如果可以选择其他材料，您会如何选择？

技术：您因为 3D 打印技术遇到了哪些设计挑战？如果可以使用其他制造技术，您会如何选择？为什么？

壁厚：您在处理模型中的较薄区域时是否遇到了问题？是否影响到任何支撑零件？您是如何解决这些问题的？

细节：您的设计是否包含具有细小凹凸图案的区域？它们是否是设计生效所必需的？您是否遇到细节丢失的问题？

孔隙：您是否遇到任何微孔隙问题？您是如何解决这些问题的？

缩放：您是否通过增加模型尺寸成功解决了部分问题？或者您是否不得不对设计作出重大变更？



第 6 单元：齿轮传动系统第 2 部分

教室


作业评讲齿轮传动系统讨论

学生互相展示上周制作的齿轮模型，并进行交流。

动态模型讲座、讨论或活动导师提供的资料* 教学计划

推荐资源：

- 康奈尔大学成功再现历史遗骸原貌 - http://www.stratasys.com/resources/

case-studies/education/cornell-university - 动态模型数字实验室（康奈尔大学）-http://kmoddl.library.cornell.edu/

案例分析达芬奇案例分析 (PPTX)

齿轮传动系统案例分析 (PPTX)

齿轮球案例分析 (PPTX)

打印讲授笔记

选择一项案例分析与学生共同探讨，重点突出 3D 打印齿轮传动系统的更多挑战和优势。



http://www.stratasys.com/resources/case-studies/education/cornell-university

http://www.stratasys.com/resources/case-studies/education/cornell-university

http://kmoddl.library.cornell.edu/





计算机实验室


本周作业

齿轮传动系统

实践

学生将结合其他人的反馈，在上周开始设计的齿轮传动系统基础上进行改进。利用实验课时间为学生提供所需帮助和建议，鼓励其提高模型的复杂度。

如果在课堂上未能完成模型，即留作家庭作业。



第 7 单元：动态表面和链条

学习目标


1. 在构建托盘上嵌套和调整 3D 模型的方向，以节省空间和材料。

2. 尽可能提高 3D 打印技术对空间的利用率，同时控制成本。

关键问题


1. 为什么节省材料很重要？

2. 为什么节省空间很重要？

教室


作业评讲

齿轮传动系统

讨论

学生互相展示上周制作的齿轮模型，并进行交流。

动态表面讲座动态表面 (PPTX) 导师使用 Stratasys 提供的通过 STL 制作的各种 3D 打印动

态表面物品

学生将了解 3D 打印动态表面：一个表面运动会以可预测的方式带动所有其他表面运动的互连表面阵列。

嵌套讲座嵌套 (PPTX)

学生学习什么是嵌套，以及嵌套如何影响 3D 打印过程。

倍增器案例分析倍增器案例分析（PPTX）

通过本案例分析展示动态表面原理，并提供本周作业的示例。






计算机实验室


材料特性讨论材料规格表打印材料规格表

向学生提供可用的材料规格表。讨论材料性质，回答学生问题。Stratasys 材料规格表可以从此处获取：http://www.stratasys.com.cn/materials。

分辨率、公差和支撑材料简短演示 3D 打印的模型 3D 打印模型

学生将了解 3D 打印动态表面的注意事项，如公差、支撑材料去除等。使用 3D 打印模型，展示 3D 打印机的分辨率和公差性能。重点突出零件间

隙、层线和有助于支撑去除的任何其他功能。

动态表面和链条 CAD 说明动态表面 (STL)

重点关注分辨率、公差和支撑材料去除，演示动态表面设计方法。着重讲解最有助于学生高效完成本周作业的 CAD 命令和功能。

本周作业动态表面和链条实践链条和动态表面作业

学生开始链条或动态表面的 3D 建模。《动态表面》(PDF) 项目说明中详细介绍了两个项目选题。为学生提供所需帮助和建议，鼓励其提高模型的

复杂度。


http://www.stratasys.com.cn/materials



作业：链条和动态表面

本作业可巩固和拓展学生在第 7 单元学到的知识。学生将实践为设计嵌套，以及在 3D 打印机内部节省空间和材料。

可交付成果描述

选择 1：

3D 打印链条

1. 设计一个可在立方体内打印的链条。

2. 链条长度必须是边界框边长的三倍。例如，9 厘米长的链条必须能放进一个 3 x 3 x 3 厘米的立方体内。

3. 链条必须一次性打印成型，无需组装。

4. 记录您的设计过程。

选择 2：

3D 打印机械物件

1. 设计一个可移动的动态表面。

2. 在打印托盘上嵌套模型，节省空间，并在设计中考虑支撑去除。

3. 链条必须一次性打印成型，无需组装。

记录和展示展示应体现您对设计思维的运用。完成作业时，请务必解决您的问题、挑战并运用所学知识。涵盖以下方面：









第 8 单元：制造业的未来

学习目标


1. 说明案例分析各部分内容。

2. 确定一个项目进行深入研究和分析。

关键问题


1. 是什么使 3D 打印技术的应用具有创新性而非典型性？

2. 我们是否能从 3D 打印创新使用案例分析中学到比典型案例分析更多的知

识？

教室


家庭作业评讲

动态表面和链条

讨论

学生互相展示上周制作的动态表面或链条模型，并进行交流。

复习讲座动态表面 (PPTX) 课程教材复习准备

带领学生复习课程教材，为下周的期中考试作准备。

案例分析导师自行选择导师提供的资料* 教学计划

为学生讲解如何分析案例，为本周开始的作业作准备。




计算机实验室


制造业的未来讲座制造业的未来 (PPTX) 打印讲授笔记

本课考查 3D 打印技术的若干创新使用，包括一次深入的案例分析。在本周开始的案例分析作业中，学生应寻找对本技术的类似创新使用作深入研

究。

案例分析书面作业和展示案例分析作业打印项目说明

学生两两分组，选择一个案例进行分析。详细信息请参见项目说明《案例分析展示》(PDF)

本周作业实践链条和动态表面作业打印项目说明

动态表面和链条学生将根据其他同学的反馈，优化自己的动态表面或链条 3D 模型。详细信息请参见《动态表面》(PDF) 项目说明。利用实验课时间为学生提供所

需帮助和建议，鼓励其提高模型的复杂度。





第 9 单元：期中考试

教室


书面测试讨论题库准备和打印期末考试试卷。

案例分析展示学生展示

一组或多组学生展示其在案例分析中的发现。

计算机实验室


期末项目

方案 2

实践

学生将根据目前所学知识，重新检查自己的期末项目方案。




第 10 单元：4D 打印

学习目标


1. 说明 4D 打印的含义及其可能对设计过程带来的影响。

关键问题


1. 4D 打印真的是一个全新的概念吗？

2. 是否有其他制造方法采用了类似的时间利用方式？

教室


4D 打印讲座 4D 打印 (PPTX)






计算机实验室


期末项目模型迭代实践

学生将继续优化各自期末项目的 3D 模型。利用实验课时间为学生提供所需帮助和建议，鼓励其提高模型的复杂度。鼓励学生运用从案例分析和他

人展示中学到的知识。




第 11 单元：参数化设计

学习目标


1. 设想和探讨参数化设计将如何影响设计师所扮演的角色？

关键问题


1. 进行参数化设计时，非专业“设计师”是否真的可以发挥创造力？

2. 参数化设计和大规模定制将是昙花一现还是永久存在？

教室


参数化设计讲座参数化设计 (PPTX) 打印讲授笔记






计算机实验室


期末项目展示学生展示

学生将进行简短展示，说明是如何根据复查情况调整期末项目方案的。

期末项目模型迭代实践

学生将继续优化各自期末项目的 3D 模型。利用实验课时间为学生提供所需帮助和建议，鼓励其提高模型的复杂度。鼓励学生运用从案例分析或他




第 12 单元：原型打印

教室


案例分析展示讨论


计算机实验室


期末项目

打印

实践

学生开始对期末项目的原型进行 3D 打印，并利用实验课时间，在导师的指导下完成期末项目。




第 13 单元：原型打印和测试

教室


案例分析展示讨论


计算机实验室


期末项目

打印

实践

学生将继续 3D 打印并测试他们的期末项目模型。




第 14 单元：最终展示

教室



其余学生展示案例分析的发现。

期末项目

展示

学生展示

学生展示期末项目。

期末考试书面测试题库准备和打印期末考试试卷



单元 A：声音打印

学习目标


1. 说明壁厚、隧道架构等各类特征如何影响声音。

2. 设计并 3D 打印声音隧道，放大或改变手机发出的声音。

教室


作业评讲讨论

声音打印讲座声音打印 (PPTX) 打印讲授笔记

设计并 3D 打印能够放大手机声音音量或使其改变的声音隧道。

计算机实验室

形式教学辅助材料准备

两周作业声音打印实践声音打印作业

学生将设计和 3D 打印可以放大手机声音音量的物体。利用实验课时间为学生提供所需帮助和建议，鼓励其提高模型的复杂度。鼓励学生运用从案

例分析或他人展示中学到的知识。




作业：声音打印

本作业可巩固和拓展学生在单元 A：声音打印中学到的知识。学生将设计和 3D 打印可以放大手机声音音量的物体。

可交付成果要求

3D 打印扩音器 1. 测量手机。

2. 确定将扩音器放在哪个位置。

3. 设计声音传播通过的空间。

展示和记录展示应体现您对设计思维的运用。完成作业时，请务必解决您的问题、挑战并运用所学知识。涵盖以下方面：









单元 B：流体动力学

教室


流体动力学导师自行选择导师提供的资料*

计算机实验室

形式教学辅助材料准备

作业导师自行选择设计作业

学生将设计和 3D 打印能够体现在课堂中所学的流体动力学和重力原理的物体。

要求学生演示重力对操控流体运动的作用。利用实验课时间为学生提供所需帮助和建议，鼓励其提高模型的复杂度。




单元 C：后处理

教室


后处理讲座后处理 (PPTX) 提供经过后处理的 3D 打印模型样本。

学生将学习如何充分利用使用允许后处理的 FDM 技术或其他技术 3D 打印的模型。

计算机实验室


后处理实践后处理 (PPTX)

演示导师和/或实验室管理员指定或提供的后处理工具。Stratasys 对后处理的建议包含在后处理演示稿中。

作业实践后处理作业






作业：后处理

学生将运用在单元 C 中学到的后处理方法之一处理此前在课程中 3D 打印的模型。

交付成果要求

经后处理的 3D 打印物体 1. 选择在先前作业中制作的，可通过后处理加以改善的模型。

2. 拍摄处理前的照片。

3. 将本周学习的一种技术或在网上找到的其他技术运用到该模型中。

4. 拍摄处理后的照片。

5. 记录使用的打磨工艺。

记录记录在后打磨处理中遇到的问题、挑战和获得的经验。



单元 D：未来工厂

教室


未来工厂讨论未来工厂 (PPTX) 打印讲授笔记。

想象第三次工业革命后的世界。讨论与以下问题相关的观点和想法：第三次工业革命将产生哪些真实的社会影响？未来的工厂会是什么样的？未来的

供应链与今天的相比有何不同？消费者将能享受到哪些新服务？公共服务机构将扮演怎样的角色？

想一想我们今天常用的服务（如自助洗衣店、复印中心等），思考新服务将如何复制这种服务模式。想象一下全新的服务模式。

计算机实验室


书面作业书面作业未来工厂作业







作业：未来工厂

本作业将巩固并拓展学生在单元 D 中学到的知识。学生将以适销性为出发点设计一个产品。

交付成果要求

3D 打印物体或 STL 1. 运用设计思维识别问题，并利用新想法解决该问题。

2. 在 ShapeWays 上开设店铺，将产品销售给其他地区的 10 个或更多客户。

3. 记录您的设计过程。

展示和记录展示应体现您对设计思维的运用。完成作业时，请务必解决您的问题、挑战并运用所学知识。涵盖以下方面：







书面作业写一篇具有说服力的论文，支持您对未来工厂的愿景。说明您认为未来工厂将是什么样的，以及其将产生哪些社会、经济和环境影

响。需要包括研究和至少三处引用。



单元 E：实地考察

教室


实地考察按计划进行的活动安排参观传统生产环境或数字制造实验室。

计算机实验室


期末项目打印实践





单元 F：法规和碳足迹

教室


危险废弃物处置和

管理

讲座 3D 制造的法律、伦理和环保问题

(PPTX)

打印讲授笔记

计算机实验室


书面作业实践

学生将进一步探索第 8 单元引出的思路。

说明：写一篇描述性文章，介绍您可以为减少碳足迹设计的产品。文章应同时兼顾产品本身和制造过程。说明参数化设计如何帮助您实现这一想法。





教学辅助材料

我们为支持课堂教学和完成作业提供以下工具。所有工具都可以免费使用。我们只需要您分享您的体验。

PowerPoint 演示文稿列表 (PPTX)

查找并下载

■ U01-01 历史回顾

■ U01-02 从 CAD 到 CAM

■ U01-03 具有启发意义的案例分析

■ U10-01 4D 打印

■ U02-01 3D 打印简介

■ U02-02 3D 打印技术

■ U03-01 什么是网格

■ U03-02 分享促进制造

■ U04-01 Objet Studio 9

■ U04-02 Catalyst 软件

■ U04-03 Insight 软件

■ U05-01 齿轮传动系统

■ U05-02 达芬奇案例分析

■ U05-03 齿轮传动系统

■ U05-04 齿轮球案例分析

■ U06-01 倍增器案例分析

■ U06-02 动态表面案例分析

■ U08-01 制造业的未来

■ UA-01 声音打印

■ UC-01 后处理

■ UE-01 环保法规

3D 模型列表 (STL)

查找并下载

■ U01 FDM 发展的推动力

■ U01 PolyJet 发展的推动力

■ U05 FDM 齿轮传动系统 16

■ U05 FDM 达芬奇

■ U05 FDM 齿轮传动系统 26

■ U05 PolyJet 齿轮传动系统 16

■ U05 PolyJet 达芬奇

■ U05 PolyJet 齿轮传动系统 26

■ U07 FDM 动态表面

■ U07 PolyJet 动态表面





主要项目

案例分析

交付成果要求

研究和分析 1. 找到以创新方式使用 3D 打印的项目。

2. 从多个来源（如新闻、网站、访谈等）尽可能搜集项目信息，尽量了解项目情况。

3. 分析案例，确保能够回答以下问题：

o 项目解决了哪些问题？

o 为什么选择这项技术？

o 还考虑过其他哪些方法？

o 是否选择了正确的技术？

o 您是否有不同的建议？

展示 1. 准备一份以叙述性方式展示分析结果的演示稿。

2. 您可以使用目前在课堂中所观看过的案例分析演示稿作为模板。

3. 尽量提高演示稿的吸引力，使用多媒体澄清和阐述主要观点。



期末项目

目标

设计和 3D 打印具有推动作用的物体——满足右侧所示要求的机械物体。赋予其意

义并最大限度利用 3D 打印的优势。

要求

1. 物体必须将力从一个点转移至另一个点。

2. 物体必须是一个封闭系统。

3. 物体必须在一次 3D 打印中成型，无需组装。

4. 必须体现对可用 3D 打印机和材料的巧妙运用。

交付成果

项目形式所需资源日期

方案 1 草图和展示

利用目前为止对 CAD 建模和 3D 打印的理解，在期末项目中将想法形成草图和 3D 模型。设定清晰的项目目标后，为其命名并准备一份简短的介

绍，说明：a) 灵感来源；b) 模型的运作原理；c) 计划采用的制作方式；d) 希望从项目中学到什么。

方案 2 STL 和 3D 打印模型 3D 打印机、CAD、CAM

准备一份有关您根据在课堂和实验室学到的知识，独立使用 CAD 对方案进行复查的演示稿。演示稿同样应包括：a) 灵感来源；b) 模型的运作原理；

c) 计划采用的制作方式；d) 希望从项目中学到什么。

作业评讲讨论

向同学展示您的进度。提问：我是否运用了设计思维？我的创意和构思是否清晰？你们是否理解我的项目方向？有哪些地方可以改进？



项目形式所需资源日期

3D 打印的模型将根据运行有效性、是否克服设计挑战和是否满足在方案中设定的目标来评估最终模型。相比最终模型，评估更侧重您的制作过程和您对设计思维的

运用。

记录笔记、照片、视频、截图和草图 CAD 和 CAM

记录在整个学期不断推进项目的过程，修改并完善在初始方案中提供的信息。将这份记录作为手册，在最终展示和未来项目中进行参考。确保涵盖以

下方面：







最终展示 PowerPoint 或广告板

展示应体现您对设计思维的运用。参考整个学期的记录，确保解决所有问题和挑战，并运用在过程中汲取的经验，包括“每周记录”中列出的所有要点。



评估工具

推荐课程打分方案

6% 第一次作业 - 分享促进制造

15% 第二次作业 - 齿轮传动系统

15% 第三次作业 - 动态表面

15% 期中考试

15% 案例分析项目

25% 期末项目

10% 出勤情况



推荐的项目评估方法

实践项目评估（期末项目除外）

对于本课程中的实践项目，我们认为过程重于结果。因此，我们建议对这些项目采用以下评估方案：

思路和记录 (75%) 最终模型 (25%)

优秀 (5) 记录完整、全面

构思复杂度高，充分满足设计要求

目标清晰、相关度高、难度大

构思充分利用了课堂中涵盖的新知识

从错误中吸取教训，并以创新方式改正错误

出色运作

体现出对之前设计的改进

超出设计要求

合格 (3) 记录完整、全面

构思复杂度适中，充分满足设计要求

目标清晰、相关度高

构思充分利用了课堂中涵盖的新知识

从错误中吸取教训，改进了模型

良好运作

体现出对之前设计的改进

满足设计要求

不合格 (1) 记录不明确或不完整

构思简单或无法满足设计要求

目标不清晰或不相关

构思未利用课堂中涵盖的新知识

重复犯同样的错误，未能改正错误

无法运作

未体现出对之前设计的改进

不满足设计要求



案例分析展示评估

内容呈现

优秀 (5) 案例分析重点突出高度创新的 3D 打印应用

学生明确和理解所有主要问题

学生体现了对问题深入、透彻的分析

提出的解决方案合理、适当

研究彻底，记录完善

在澄清和阐述要点时使用了多媒体

展示吸引了观众的注意力

展示结构非常清晰

展示符合建议的时长和格式要求

合格 (3) 案例分析重点突出创新的 3D 打印应用

学生明确和理解大部分主要问题

学生体现了对大部分问题的深入分析

提出的解决方案合理、适当

研究彻底，记录完善

在阐述要点时使用了多媒体

格式与内容相符


展示有条有理

不合格 (1) 案例分析重点突出普通的 3D 打印应用

学生未能明确案例分析的主要问题

学生未能体现对问题的彻底分析

解决方案不适当或未提出解决方案研究不全面

在阐述要点时较少使用多媒体

格式与内容不相符

展示未能吸引观众的注意力

展示缺乏组织



期末项目评估

方案 (10%) 展示内容 (50%) 演示呈现 (10%) 最终模型 (30%)

优秀 (5) 内容完整、全面

构思复杂度高，充分满足设计要求

目标清晰、相关度高、难度大

第二份方案充分利用了新知识和新概

念

记录全面、深入

设计思维得到充分运用

非常明显地体现对他人意见的采纳

以创新的方式运用了技术和材料

从错误中吸取教训，并以创新方式改正错误

在澄清和阐述要点时使用了多媒体


展示结构非常清晰

展示符合建议的时长和格式要求

出色运作

完全满足设计要求

完全实现在第二份方案中设定的目标

合格 (3) 内容完整、全面

构思复杂度适中，充分满足设计要求

目标清晰、相关度高

第二份方案运用了部分新知识和新概

念

记录完整、全面

体现了设计思维

明显体现对他人意见的采纳

巧妙运用了技术和材料

从错误中吸取教训，改进了模型

在阐述要点时使用了多媒体

格式与内容相符


展示有条有理

基本运作良好

满足设计要求

实现在第二份方案中设定的目标

不合格 (1) 内容模糊、不完整

构思简单或无法满足设计要求

目标不清晰或不相关

第二份方案未运用新知识和新概念

记录较少或不完整

设计思维不明显

未体现对他人意见的采纳

对技术和材料的运用较为杂乱

重复犯同样的错误，未尝试改正错误

在阐述要点时较少使用多媒体

格式与内容不相符

展示未能吸引观众的注意力

展示缺乏组织

几乎无法运作

几乎未能满足设计要求

几乎未能实现在第二份方案中设定的目

标



考试题库由于本课程为模块化课程，因此您可以投学生所好，以其感兴趣的课题为重点，并将其纳入年度课程计划。本题库与课程设计的原则一致。您可以修改本测试，选择与教学单元相关

的考题。

第 1 单元：引言

问答题

比较第三次和第一次工业革命。它们之间的异同点有哪些？

评分要点：

• 第一次工业革命为制造业带来了巨大改变：

o 加快制造速度

o 降低制造成本

o 协同制造

• 第三次工业革命：

o 使用机器制造定制产品

o 所有人都可以设计和制造产品

o 所有人都能操作 3D 打印机

o 3D 打印机可用于从工厂到家庭的任何场所，没有大小限制

o 催生了小型工厂（如 Normal Ears）的出现

o 我们又回到了个人制造的时代

了解历史上的技术转型如何催生 3D 打印。

石笋和钟乳石是通过增材过程形成的天然产品。说明其与 3D 打印制造方式的相似

之处。

说明设计师的角色随时间的变化。随着我们进入大规模定制时代，设计师的角色将

如何变化？

多项选择题

以下哪项描述最符合设计思维？

A. 一种从共情到测试的线性发展过程

B. 一种从构思到测试再到生产的非线性发展过程

C. 一种重复步骤的循环过程

D. 一种分析产品成功案例的过程

以下哪个（些）选项不是 3D 打印的设计考虑因素？

A. 材料

B. 公差

C. 构建托盘尺寸

D. CAD 软件

3D 打印机与个人计算机的发展有何相似之处？选择所有正确答案。

A. 二者最初都为专业性工具，最终发展成为个人工具

B. 二者都随时间推移而变得越来越易得

C. 二者都由于批量生产而变得越来越便宜

D. 二者都是革命性产品

3D 打印对个人制造的再度兴起作出了哪些贡献？选择所有正确答案。

A. 3D 打印满足了人类与生俱来的创造需求

B. 3D 打印促进了设计分享和协作学习

C. 3D 打印替代了所有其他制造方式

D. 3D 打印使设计更加简单轻松



第三次工业革命中出现了新石器时代的哪些特征趋势？

A. 批量生产

B. 增材制造

C. 个人制造

D. 以上都不是

个人制造降低了以下哪些方面的水平？

A. 生产成本

B. 碳足迹

C. 运费

D. 体力劳动

雕刻、钻孔、铣削和凿刻都是哪种制造方法的例子？

A. 增材制造

B. 减材制造

C. 切割

D. 成型

以下哪些工艺品更可能使用切割制造方法？选择所有正确答案。

A. 木艺品

B. 皮毛工艺品

C. 3D 模型工艺品

D. 所有工艺品都使用切割制造法。

玻璃吹制是哪种制造方法的例子？

A. 增材制造

B. 减材制造

C. 切割

D. 成型

以下哪项不属于增材制造？

A. 电子粘合剂喷射

B. 电子束熔炼

C. 熔融沉积成型

D. 失蜡铸造



第 2 单元：3D 打印简介

问答题

说明设计自由的含义，以及 3D 打印对其有何贡献。哪种技术最适合食品打印？为

什么？

选择两种技术，并说明其工作原理。

• 激光熔融（LM、DLMS）

• 熔融沉积成型 (FDM)

• 电子束熔炼 (EBM)

• 电子粘合剂喷射 (BJ)

• 光固化成型（SL、SLA）

• 材料喷射（MJ、DOD）

• 感光性树脂喷射 (PolyJet)

• 选择性激光烧结 (SLS)

• 数字材料

多项选择题

支撑材料在 3D 打印中的作用是什么？

A. 提高最终产品的耐用性

B. 方便组装和后处理

C. 减少浪费

D. 在打印时作为支架，支撑打印层

以下哪种技术可以打印金属？

A. 激光熔融 (LM)

B. 熔融沉积成型 (FDM)

C. 电子束熔炼 (EBM)

D. 电子粘合剂喷射 (BJ)

E. 光固化成型（SL、SLA）

F. 材料喷射（MJ、DOD）

G. 感光性树脂喷射 (PolyJet)

以下哪些技术通过熔融打印零件？








以下哪些技术在工程塑料内打印零件？








哪种技术使用数字材料打印？








选择 3D 打印技术时，必须考虑哪些因素？

A. 材料

B. 耐久性

C. 熔点

D. 表面光洁度

E. 集中成组输入

F. 时间



G. 细节

H. 应用

第 3 单元：什么是网格？

问答题

请解释以下陈述：“网格绝不可能光滑。”请描述分辨率与网格光滑性之间的关系。请

描述网格光滑性与文件大小之间的关系。通过研究其他人的设计，可以学到哪些知

识？

多项选择题

以下哪个术语是指欧几里德空间中无维度属性的唯一位置？

A. 网格

B. 点

C. 表面

D. 线

以下哪些为二维形状？

A. 点

B. 线

C. 表面

D. 多边形

每一个网格都是多重曲面，但并不是每一个多重曲面都是网格。这种说法是否正确？

A. 正确

B. 错误

什么是水密网格？

A. 能盛水的网格

B. 无孔洞、裂纹或缺失特征（表面、多边形、线条或点）的网格

C. 一种设计用于漂浮的网格

D. 以上都是

什么类型的网格制作的模型最光滑？

A. 高密度多边形网格

B. 小型多边形网格

C. 高分辨率网格

D. 以上都是

要加快打印速度，网格应

A. 降低分辨率

B. 小型多边形网格

C. 减少多边形

D. 以上都不是



第 4 单元：Ctrl+P

问答题

请描述使用 3D 软件设计物体相较于使用 2D 软件的优势？

请描述 2D 软件相较于手绘草图的优势。

请阐述 CAM 软件在打印过程中的作用。为什么需要 CAM？

多项选择题

以下哪项描述符合 CAD 相较于手绘草图的优势？

A. 设计准确度更高

B. 对测量工具的需求更小

C. 设计重用性更强

D. 无设计限制

数控机床中，生产命令是在什么储存介质上进行编码的？

A. 标准 RAM 棒

B. Mini SD 记忆棒

C. 金属面板

D. 纸板

为什么需要修复网格？

A. 带孔洞的网格无法准确打印

B. 带孔洞的网格会损坏 3D 打印机

C. 带孔洞的网格将使材料消耗量翻倍

D. 带孔洞的网格会导致零件报废



第 5、6 单元：封闭齿轮传动系统

问答题

请说明在设计 3D 打印齿轮传动系统时应考虑的特殊因素。

多项选择题

两个或以上齿轮串联运行称为什么？

A. 扭矩

B. 钝齿

C. 齿条

D. 传动

使用齿轮传动系统的优势是什么？

A. 齿轮齿防止打滑

B. 用较少元件产生较大作用力

C. 用较少的力产生较大的力

D. 齿轮传动系统易于设计和制造

力从小齿轮传输到大齿轮时

A. 增大了

B. 变小了

C. 保持不变

D. 以上都不是

在正齿轮系统中，齿形

A. 向转动轴倾斜

B. 与转动轴垂直

C. 与转动轴平行

D. 以上都不是

如果两个圆盘用同一轴固定，则它们的径向速度和加速度都相同。

A. 正确

B. 错误

重新调节齿轮传动系统时，必须考虑哪些重要因素？

A. 元件间的间隔

B. 建议最小元件厚度

C. 依然能够去除支撑材料

D. 以上都不是



第 7 单元：动态表面和链条

问答题

请说明动态表面的制作过程。说明中应包括四个主要阶段（定义、构思、原型和制

作）。

下图显示了三种可选零件朝向。您认为哪一种朝向最好？请从打印速度、所需支撑

材料的数量和最大充填密度等方面考虑。

多项选择题

在典型 SLR 相机中能够找到哪些动态表面？

A. 透镜

B. 快门

C. 光圈调整器

D. 胶片

以下哪种材料属性可能会对动态表面的设计造成问题？

A. 硬度

B. 弹性

C. 透明度

D. 光滑度

在设计动态表面时，术语“公差”代表什么？

A. 材料耐久性

B. 为支撑材料设计的相连零件之间的空间

C. 相连零件之间的摩擦和阻力

D. 动态表面的设计复杂度

在动态表面的设计阶段前必须考虑以下哪些参数？选择所有正确答案。

A. 公差

B. 元件尺寸

C. 摩擦

D. 最小厚度

E. 支撑材料去除

F. 定位

动态表面是若干产生机械作用的表面连接在一起形成的阵列；一个表面运动将引起其

他表面的可预测运动。

A. 正确

B. 错误

以下哪些选项是 2D 嵌套的基本要素？选择所有正确答案。

A. 零件方向

B. 零件组合

C. 零件间隔

D. 材料选择

以下哪些是适当嵌套和定位的好处？选择所有正确答案。

A. 减少材料浪费

B. 减少因打印头行程较短所产生的能量消耗

C. 提高细节分辨率和表面光洁度

D. 提高每次打印任务的零件产量

零件方向可能会影响其强度。这种说法是否正确？

A. 正确

B. 错误



检查下图。要改善嵌套布局，缩短打印时间，您会采取哪些措施？

A. 单独打印高零件和低零件

B. 旋转高零件，缩短 Z 轴高度和两种

零件的高度差

C. 将所有 6 个零件对准排成一排，缩

短打印头的行程时间

D. 增加零件间的间隔



第 8-11 单元：制造业的未来

问答题

请简述 3D 打印技术发展的主要阶段。自人类发明 3D 打印技术以来，该技术的应

用是如何演进的？

请说明自组装的概念及其与 3D 打印的相互关系。

多项选择题

本课展示了在月亮表明打印结构模型的未来项目。哪个元件为打印这些结构充当了

支撑材料？

A. 喷洒粘合剂的月壤

B. 碳纤维支架

C. 充气结构

D. 无需支撑材料

3D 打印在组织工程学中发挥着哪些作用？

A. 打印活组织

B. 制作组织的原型

C. 模仿组织功能

D. 打印人工支架以便组织生长

在打印全功能电子装置时，3D 打印的哪些属性可能成为相较于其他制造方法的优

势？选择所有正确答案。

A. 轻松联锁不同零件的能力

B. 打印多种材料的能力

C. 打印精度

D. 打印速度

案例分析中展示了一种实验性食品打印机“Genie”。“打印”干性可食用成分相对于使

用湿混合物和糊状物有何优势？

A. 机器清洗和维护更方便

B. 干性成分的保质期比湿性成分长

C. 湿性成分更重，运送成本更高

D. 干性成分包装更简便，成本更低

多项选择题

在 4D 打印中，第四维度是什么？

A. 空间

B. 运动

C. 时间

D. 材料

是什么启发 MIT 自组装实验室想到了自主大规模组装概念？

A. 病毒的自然生长

B. 日本建筑

C. 传统装饰品中的伊斯兰图案

D. 电影《阿凡达》

以下哪些是 4D 打印的可能应用？选择所有正确答案。

A. 智能水管

B. 自组装结构

C. 现成电子器件

D. 高级音响系统

本课程展示的 4D 产品使用了哪些激活能量？

A. 热量

B. 水

C. 微波

D. 声波



第 13 单元：未来工厂

问答题

您认为本课程描述的哪种商业模式可能会成功？请阐述原因。

多项选择题

在大众化行业中，消费者扮演什么角色？（以当地汽车行业为例）

A. 消费者独立设计自己的汽车

B. 消费者仅购买最终产品

C. 消费者表达期望，专业团队定制生产

D. 消费者管理项目并为项目提供资金

“独立工业中心”背后的概念是什么？（如 3D 中心）

A. 购买 3D 打印机，自己动手

B. 连线专业人员，制作自己的产品

C. 将自己的 3D 打印机租赁给他人

D. 通过为他人提供 3D 打印服务，利用自己的 3D 打印机盈利

专业工业中心（如 Shapeways 和 Redeye）相较于独立工业中心（如 3D 中心）

的优势是什么？选择所有正确答案。

A. 专业工业中心生产复杂设计的能力更强

B. 专业工业中心以网络方式运作，并且使用统一范围的优质材料和机械

C. 专业工业中心以批量生产为导向

D. 专业工业中心实施质保程序

以下哪些有关“山寨”模式（复制品批量生产）的陈述是正确的？选择所有正确答案。

A. 山寨是包含小型企业家和技术专家的协作式制造群体

B. 山寨制造群体只仿制知名产品

C. 山寨制造群体仿制、重新设计、改良和定制知名产品

D. 山寨制造群体致力于为全球普通大众提供低成本产品



单元 A：声音打印

问答题

请说明扩音器设计师在设计 3D 打印的声音装置时可能考虑的不同因素。

多项选择题

随着声波波长变长，音调会

A. 变尖

B. 变高

C. 变低

D. 变大

随着声波波幅变高，音调会

A. 变尖

B. 变高

C. 变低

D. 变大

以下哪些是典型的声波行为？选择所有正确答案。

A. 传输

B. 停滞

C. 反射

D. 吸收

在扩音器设计中，封闭扩音器箱的目的是什么？

A. 阻挡后部声波进入听者耳朵

B. 自然放大声波

C. 防止灰尘和其他因素影响音质

D. 防止装置受到物理损害



单元 B：流体动力学

由课程导师自行设计。



单元 C：后处理

问答题

请描述基本的 FDM 后处理流程。

多项选择题

以下哪些可通过打印后处理获得？选择所有正确答案。

A. 更光滑的触感

B. 更耐久

C. 抗菌

D. 颜色

导致多数 3D 打印产品从构建托盘中取出后光洁度不足的因素有哪些？

A. 打印文件尺寸和模型分辨率

B. 分层制造方法

C. 材料属性

D. 与支撑材料的相互作用

以下哪些后处理可应用到 3D 打印物体中？

A. 砂纸抛光

B. 上漆

C. 金属镀层

D. 热处理

变形和铜锈后处理希望取得什么效果？

A. 产品光滑

B. 产品坚固

C. 表面光泽

D. 复古/仿古的外观和触感



单元 E：3D 制造规范和碳足迹

问答题

请描述一项与人造器官的生物打印相关的道德困境？

多项选择题

根据加州大学伯克利分校案例分析，减少 3D 打印机碳足迹最有效的方法是什么？

A. 减少打印材料的数量

B. 减少能源消耗

C. 开发无毒材料

D. 限制 3D 打印机的数量

我们可以如何减少打印机的运行时间？选择所有正确答案。

A. 多使用单材料打印而非多材料打印

B. 打印空心件而非实心件

C. 定向零件以加快打印速度

D. 用多种零件填充打印机平台

以下哪些是有关倾向性地使用 3D 打印机的法律挑战？

A. 伪造

B. 未经注册贩卖武器

C. 个人制造备件

D. 侵犯设计权

3D 打印与传统制造方法相比对环境有哪些积极影响？选择所有正确答案。

A. 生产更靠近消费者，减少运输的碳足迹

B. 3D 打印使用的支撑材料更少，因此产生的废弃物更少

C. 3D 打印降低了对包装的需求

D. 3D 打印备提高了产品的可持续性，并使消费模式更加温和



鸣谢发展的推动力由建筑师 Ohad Meyuhas 制定。谨此诚挚感谢我们日益壮大的投稿人和顾问团队。想要了解如何投稿，请发送电子邮件至 [email protected]。

投稿人

Matthias Baldinger，Additively.com

Mac Cameron，Stratasys 助理应用工程师

Steve Chomyszak，机械工程师、威沃斯工学院助理教授

Tal Ely，Stratasys 化学师

Dov Ganchrow 和 Leore Grosman 博士，耶路撒冷希伯来大学考古学院

Todd Grimm，市场营销和行业顾问

Shai Hirsch，Stratasys 材料工程师

Dustin Kloempken，Stratasys 助理应用工程师

Gil Lavie，Stratasys 机械工程师

Doron Marco，White Innovation 创始人

Marie Staver，Nervous System

Ilie Talpasanu 哲学博士，威沃斯工学院机械工程系副教授

Skylar Tibbits，自组装实验室负责人、MIT 研究科学家

顾问

Chee Feng Ping，淡马锡理工学院工程系讲师

Sara Larsen，Stratasys 市场专员

Shelly Linor，Stratasys 全球教育总监

Hod Lipson，康奈尔大学机械和航空航天工程系以及计算机和信息科学系教授。



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法律声明本文件是 Stratasys 教育公开课程计划的一部分，受 Stratasys 教育公开

课程计划的使用条款约束，条款网址：http://www.stratasys.com/industries/education/educators/curriculum/terms

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面许可，不得在组织外披露、复制、分发、公开、展示、传输、出售或转售

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