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        【課外拓展】想了解3D打印技術,這五款主流軟件可以先學習下(強烈推薦)

        時間:2019-06-29 11:25:00    

         

        老師掌握3D打印技術后或許可以啟發新的教育模式,設計出更有趣的課程。

         

        這是一個很有意思的現象,人類的科學發展,就像是人類進一步“懶惰”的過程,便利和智能成為了技術爆發時代的主題思想,機械或者說智能加工也逐漸從高不可攀的神壇跌落到了平凡的生活之中。曾被認為是科學界才可能接觸到的3D打印技術,現在也不過是一個流行的詞匯而已。

        2019年4月15日,特拉維夫大學的研究人員使用患者自己的細胞和生物材料「打印」了世界上第一個 3D血管化心臟,并在《Advanced Science》中發表了研究成果。但如何正視和了解什么是3D打印技術,如何開展3D打印,如何把3D打印融入到教學課程,尤其是向學齡前兒童推廣科普,對于現下的教育界而言是一個迫切需要思考的問題。

        3D打印簡言之就是通過3維軟件建模后,通過系統編程導出數控加工程序,導入到數控教工中心或是3D打印機中,利用數控機械或者機械手臂來加工生產特定物品的過程。然而想要學習這個過程,即使是相對起點較低的3維建模軟件,難度對于成年人而言也不是輕而易舉的,更何況要將其簡化到孩子們可以是使用操作的水平,難度可想而知。簡單舉例,電腦從誕生到dos操作系統再到現在的windows平臺就經歷了幾代人的共同努力。

        此文主要是為教師介紹和推薦一些相對可以接觸或是掌握的3維操作軟件,顯然,這些軟件并不是能夠一蹴而就的,更不要說在短期內向孩子們推廣,但是老師可以在過程中掌握什么是3D打印技術,并且能夠在接觸使用軟件的過程中啟發新的教育模式和課程開發。

        以下幾款是業內相對比較流行,而且在國際上使用最為廣泛五個軟件,適用范圍涉及游戲、動畫、建筑、裝飾、藝術、機械、生物、科學等各種領域,此文為大家簡單介紹其相關使用和功能,下一次再為讀者提供更為系統的介紹并提供相應的部分模型庫。


         


        3D MAX,真實度高,時間長


        3D Studio Max,常簡稱為3d Max或3ds MAX,是Discreet公司開發的(后被Autodesk公司合并)基于PC系統的三維動畫渲染和制作軟件。其前身是基于DOS操作系統的3D Studio系列軟件。3D Studio Max + Windows NT組合的出現一下子降低了CG制作的門檻,首先開始運用在電腦游戲中的動畫制作,后更進一步開始參與影視片的特效制作,例如X戰警II,最后的武士等,后因和VR渲染器能夠充分匹配,因其高仿真度,也被廣泛用于空間設計的效果圖制作。

        點評:3D Max最大的優點是渲染的圖片真實度是非常高的,但是,這軟件需要一定的美術功底,曲面建模相對比較復雜,而且對電腦本身的內存、配置和空間的要求也非常高,渲染的時間也非常漫長。


         


        Sketch Up,方便快捷,效果一般


        Sketch Up又名“草圖大師”, 是一款可供您用于創建、共享和展示 3D 模型的軟件。不同于3dsmax,它是平面建模。通過一個使用簡單、內容詳盡的顏色、線條和文本提示指導系統,讓人們不必鍵入坐標,就能幫助其跟蹤位置和完成相關建模操作。就像人們在實際生活中使用的工具那樣,Sketch Up為數不多的工具中每一樣都可做多樣工作。

        通過對該軟件的熟練運用,人們可以借助其簡便的操作和豐富的功能完成建筑和風景、室內、城市、圖形和環境設計,土木、機械和結構工程設計,小到中型的建設和修繕的模擬及游戲設計和電影電視的可視化預覽等諸多工作。

        點評:這款軟件操作方便快捷,并且生成效果圖的速度也很快,對電腦的配置相對也是不高的,但是,其呈現的效果也比較一般,而且軟件本身的功能的局限性也比較大。


         


        SolidWorks,獲利最高,容易入門


        SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發的三維CAD系統,由于技術創新符合CAD技術的發展潮流和趨勢,SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產業中獲利最高的公司。

        由于使用了Windows OLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內核(由劍橋提供)以及良好的與第三方軟件的集成技術,SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示,目前全球發放的SolidWorks軟件使用許可約28萬,涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫療器械、娛樂工業、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業。在教育市場上,每年來自全球4,300所教育機構的近145000名學生通過SolidWorks的培訓課程。在美國,包括麻省理工學院(MIT)、斯坦福大學等在內的著名大學已經把SolidWorks列為制造專業的必修課。

        點評:對于機械類的相關軟件而言,SolidWorks的操作界面和系統比較簡單,容易入門,但是曲面功能相對比較欠缺,并且在做有限元分析的時候,數據的精確度比較低,并且不能夠直接生成數控加工程序,而是需要倒入其他插件。


         


        Pro E,市場主流,綜合實力較強


        Pro-e是Pro/Engineer的簡稱,更常用的簡稱是Pro E或Pro/E,Pro/E是美國參數技術公司 (Parametric Technology Corporation,簡稱PTC)的重要產品,在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位。pro-e作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業界的認可和推廣,是現今主流的模具和產品設計三維CAD/CAM軟件之一。

        Pro/E第一個提出了參數化設計的概念,并且采用了單一數據庫來解決特征的相關性問題。另外,它采用模塊化方式,用戶可以根據自身的需要進行選擇,而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式,能夠將設計至生產全過程集成到一起,實現并行工程設計。它不但可以應用于工作站,而且也可以應用到單機上。

        Pro/E采用了模塊方式,可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等,保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。

        點評:ProE的功能相對比較綜合,各方面的指標都比較平均,并且生成的加工程序也比較合理,冗余和錯誤比較少,后期修改和試運行比較方便快捷。


         


        UG,數學解析能力強,操作挑戰高


        UG的開發始于1969年,它是基于C語言開發實現的。UG NX是一個在二維和三維空間無結構網格上使用自適應多重網格方法開發的一個靈活的數值求解偏微分方程的軟件工具。

        一個給定過程的有效模擬需要來自于應用領域(自然科學或工程)、數學(分析和數值數學)及計算機科學的知識。然而,所有這些技術在復雜應用中的使用并不是太容易。這是因為組合所有這些方法需要巨大的復雜性及交叉學科的知識。一些非常成功的解偏微分方程的技術,特別是自適應網格加密(adaptive mesh refinement)和多重網格方法在過去的十年中已被數學家研究,同時隨著計算機技術的巨大進展,特別是大型并行計算機的開發帶來了許多新的可能。

        點評:這款軟件的數學解析能力非常強,有限有分析可以和ansys比肩,常被用于航空航天都高科技領域,但是操作極其復雜,一般沒有堅實的物理數學力學材料等相關工程學的基礎,幾乎無法使用該軟件。

         

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