選礦機械實體模型3D打印的應用前景

王新文 宮三朋 林冬冬 蔡昊 馬丹

【摘要】3D打印是一種快速成形技術，目前已有學者嘗試將其運用于醫學、航空以及地理等學科領域中，并取得一定成果。本文通過分析3D打印技術的基本原理以及運用3D打印技術打印出選礦機械模型，提出選礦機械3D打印模型在選礦機械課程教學中的優點以及其在國內外設備展覽中所具有的優勢。本研究表明選礦機械實體模型的3D打印具有廣闊的應用前景。

【關鍵詞】3D打印、選礦機械模型、應用前景

前言

我國大學礦物加工專業大約有30多所，選礦機械是該專業主要專業課，總體看來，多數礦物加工機械的課堂教學仍然延續過去的平面圖的教學方式，學生聽起來模糊，似懂非懂現象十分普遍，可見，選礦機械的實體模型教學非常必要[1]。另外，我國有選礦機械設計、研發和制造單位有千余家，每年全國甚至是世界各地都舉辦各種各樣的國際國內設備展覽會，大型設備的展覽占地大、運輸成本高；在國外設備展覽大都采用實體模型參展，可大大節約成本。因此，通過將3D打印技術運用于選礦機械的制造中，打印出選礦機械模型在選礦機械教學和設備展覽中都具有不錯的應用前景。

1、3D打印原理和技術

3D打印技術是利用紙層疊技術的快速成型裝置，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的模型圖通過打印機變成實物[2]。3D打印的主要技術包括：SLA立體光刻造型技術、FDM熔融沉積成型技術、3DP三維粉末粘接技術、SLS選擇性激光燒結技術、LOM薄片材料疊加技術五種該技術，其在醫療、模具、工業設計等領域的先期實體模型已得到成功應用，并且其應用領域正在快速拓寬[3-4]。

2、選礦機械實體模型的3D打印

為了更深入了解3D打印的工作原理，以及其與傳統生產制造的區別，本文以活化振動給料機為例，講述3D打印技術在選礦機械實體模型制作中的應用以及其優點。

（1）運用三維繪圖軟件完成活化振動給料機模型的制作，如圖1所示，支持三維繪圖軟件有很多，如：CATIA、UG、SolidWorks、Auto-CAD等軟件，本文采用SolidWorks軟件。

（2）將文件保存為STL格式，然后導入到打印機專用的Cura軟件中，然后根據要求設置相關參數，如圖2所示。

（3）切片軟件中的文件修改好參數后生成Gcode代碼，將其導入到3D打印機中完成打印，如圖3所示。

（4）對3D打印后的模型去支撐架、修復、組裝，最后完成成品，如圖4所示。

3、選礦機械實體模型3D打印的應用

3.1在選礦機械教學中的應用

經調查，我國絕大多數高校選礦機械的課堂教學仍采用傳統的平面圖教授方式，即教師以課堂授課的方式講述一些選礦機械的用途、理論、原理等。這種傳統的機械專業教學模式存在形式單一等問題，特別是選礦機械圖的教學中，對于一些較復雜的零件組合圖形，抽象的二維投影視圖對學生的空間想象能力提出了較高的要求，給機械制圖的教學帶來了較大的難題。將選礦機械實體模型的3D打印運用與選礦機械教學中，可以將抽象的圖形模型化，把機械設備帶入到課堂，使得課堂情景化，學生可以一目了然，節省了腦海里從平面圖到立體建模的非常耗時的過程，不僅極大提高了教學效率，而且師生交流準確順暢，深受廣大師生的好評[5-6]。

3.2在設備展覽中的應用

我國有選礦機械設計、研發和制造單位有千余家，每年全國甚至是世界各地都舉辦各種各樣的國際國內設備展覽會，全國各地的生產廠家把各自的產品運送到展覽館，在運輸的過程中耗費了大量的人力、物力和財力，使得運輸成本很高，當大型設備的在展覽館中展示時候，由于其體積龐大，占地面積大，在有限的展覽館的空間中只能展示有限的設備。將3D打印的選礦機械模型運用與礦山設備的展覽中，可以節省在運輸過程中人力、物力和財力的消耗，同時，通過在走廊兩側用陳列模型和墻壁平面宣傳相結合的模式，可以取代過去單一的文字平面媒體，并且展示更多的設備，使得企業在參加展覽會的時候在達到預期效果的同時為企業省錢、省力、省時。

4、結論

3D打印技術是一種新型的技術，以其獨特的優勢運用廣泛的運用于多個領域，本文通過闡述3D打印的基本原理及其技術，并將其應用于選礦機械，打印出選礦機械模型，以及分析了選礦機械模型的3D打印在選礦機械課程中和礦山設備展覽中的應用效果，從中可以看出選礦機械模型的3D打印具有廣闊的運用前景。

參考文獻

[1]楊三艷.淺談3D打印技術在機械類課程教學中的應用[J].職業教育研究，2014，（10）：166-168.

[2]王博.淺談3D打印技術的發展與應用[J].機電技術，2014，（5）：158-160.

[3]黃烽堅3D打印技術應用前景展望與分析[J].2014，2（21）：53-55.

[4]王聰聰3D打印技術的應用與發展前景[J].2014（4）：23-28.

[5]付昱，篙麗萍.3D打印技術及其對機械教學的啟迪[J].內蒙古電大學刊，2015，（1）：101-110.

[6]潘愛瓊，張輝.淺談3D打印技術在實踐教學中的應用[J].中國教育技術裝備，2015，（14）：58-60.

作者簡介

王新文（1961-），男，河北唐山人，教授，博士生導師，博士（博士后），主要研究方向：選煤機械設計與研制。