随着3D打印技术的发展，3D打印在教育领域中的应用受到研究者的关注，一些国家和组织也开始对3D打印 的教育应用进行探索。3D打印是未来四到五年值得关注的新技术，将带来教学、学习和研究领域的创新。

与传统制造方式相比，3D打印技术带来的是生产加工理念的革命性变革。其主要技术特征变现为：制造设备无模具，快速自由成型；生产过程全数字化，高柔性；能够制造复杂的几何结构；当前技术可应用于多种材料的制造；可以实现多材料任意复合制造。这些特征使得3D打印技术在实际生产中具备如下优势：

第一：3D打印技术可以缩短加工制造周期，而且能大幅降低生产成本，特别是突破了传统加工制造方法对复杂形状加工的限制，是人类在加工领域实现了自由。

第二：3D打印技术在医疗领域、航空航天领域、首饰制造等特殊领域广泛运用。

第三：3D打印技术成品的可塑性非常强，从二维到三维均可实施，加工过程逐层打印，打印机的加工精度可以达到每层0.01mm.

第四：3D打印技术在个性化定制方面具备极大优势。传统的工业制造依赖产品批量降低产品成本，难以实现个性化生产，但3D打印技术让低成本个性化定制成为可能。

3D打印技术在教育领域的应用

3D打印技术的特征与优点使得该技术广泛应用于新产品的快速开发、个性化制造等领域，我们借助该技术以实现传统技术难以应对的极端复杂结构；利用3D打印技术制作设计方案模型与样品，以优化设计、提升产品功能。同时3D打印技术也为教育行业提供了全新的教学方式，作为一种通用的技术，它可以应用到大部分的学科中去，涵盖正式学习、非正式学习和培训等类型的教育，尤其适用于设计、工程相关领域或是需要快速制作模型的领域，如下图所示。各学科教育中既可以享受到3D打印技术辅助教学的便利，同时还能激发并推动学生进行创新设计，并且对3D打印技术的掌握会对他们的技术素养和未来的职业发展产生深远影响。

3D打印在产品设计实践中的教学

产品设计教学过程中的实践教学环节，主要是教师提出实践项目并带领学生围绕项目开展设计实践训练，而3D打印技术使得设计实践中设计方案的快速原型得以普及。在3D打印机的引入实践教学环节之前，产品设计快速原型主要依赖CNC设备，而此类设备虽然能实现设计样品生产加工，但设备价格昂贵，耗材成本较高，设计方案从CAD到CAM转化过程中需要高素质专业人员解决相关技术问题，并且加工过程中控制设备的操作人员也需要经过专门的训练以应对复杂的技术参数。

在引入3D打印支持的快速原型技术后，产品设计教学中的实践环节得以丰富。尤其值得一提的式设计方案不再停留在图面上，学生能够在教师指导下根据自身需求完成等比模型、苦熬苏原型、试制样品等一系列实践。我们基于此对教学中的设计实践过程进行了修正；

首先，增加了快速原型实践环节。由于FDM技术的一些列优势，使得在有限的教学时间内学生能够完成简单的设计原型。这些设计原型注重整体形态与基本结构，不需要进行表面处理，主要用来研究结构、优选方案、修正设计，在实践项目完成时辅助设计方案评价。师生在设计实践与指导过程中完全采用数字化设计，只需在CAD环节考虑好快速原型的数模需求即可；

其次，设计方案更关注产品形态的创新性。由于3D打印对于复杂造型的轻松实现，使得设计实践中大大降低了对于绘制工程图纸、产品造型的易加工性等环节的精力投入。依赖3D打印技术，设计者可以将有争议的形态或节点以实物方式呈现，全面感受、比对设计方案，完成在图面上难以完成的设计方案优选。

再者，通过快速原型实践有利于学生培养良好的工程习惯。虽然快速原型相对于传统加工收到的工程限制较少，但设计从纸面转化为实物的过程中还是要考虑很多工程问题的。譬如：设计方案具体尺度，设计构件的人机关系，不同部件间的配合方法，简单机构的运转方式等等。学生们以往只是注重效果图的视觉比例关系，而引入快速原型后他们从设计之初就会考虑产品的尺度，按照真实尺寸构建设计方案，研究产品节点与细部架构，设计方案不再停留在外观表皮。

最后，快速原型提升了设计评价准确度，促进了设计指导。由于快速原型的帮助，使得设计方案实物化，在设计评价时实物展示与设计图面互相对照，效果图结合快速原型表现出的节点与机构状态，全方位展示设计方案，使得设计表达更加准确。所以制作快速原型实物易于储存、展示、研究，方便了同学间的交流，对于后续类似设计实践的指导具有极高的参考价值。