师:同学们,今天我们学习初中九年级广州版综合实践活动劳动教育第五单元第三节——3D打印笔筒的建模设计。本节课主要学习内容是了解3D打印设计制作基本流程,学习3D打印笔筒建模设计方法。3D打印广泛应用于多个领域,前面的学习大家应该有所了解,值得一提的是,在太空上也能进行3D打印。我们一起观看报道了解一下。

  (播放报道)

  师:这次在新一代载人飞船试验船上搭载了一台3D打印机,这是我国首次太空3D打印实验,也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验。它在飞船上打印了什么呢?我们一起看看。此次在试验船上搭载了我国自主研制的复合材料空间3D打印系统,科研人员将这台3D打印机安装在试验船返回舱中。飞行期间,该系统自主完成了连续纤维增强复合材料的样件打印,并验证了微重力环境下复合材料3D打印的科学实验目标。

  这是打印机本体,上面是打印区域,下面是供配电和控制区域。我们开了个窗口,仓内图像能实时传回。连续纤维增强复合材料是当前国内外航天器结构的主要材料,密度低、强度高。开展复合材料空间3D打印技术研究,对于未来空间站长期在轨运行、发展空间超大型结构在轨制造具有重要意义。第一个目标是支持空间站在轨长期有人照料的运行和维护,具备在空间站造东西的能力,就能实现按需制造。第二个目标是支持空间站在轨扩建。

  通过报道可知,这是我国首次太空3D打印实验,对未来空间站长期在轨运行、发展空间超大型结构在轨制造意义重大。这只是我国科技蓬勃发展的一个缩影,新技术带来新体验。作为中学生,运用3D打印技术可以做些什么呢?学会运用3D打印技术,就如有了马良的神笔,拥有无限可能。只需一台电脑,运用三维建模软件,通过3D打印机就能把创意变为现实,实现个性化定制。接下来,我们以最常见的学习用品——笔筒为例开始学习。一个作品从无到有,设计制作的基本流程主要包括以下四个环节。我们看看要做一个怎样的笔筒。

  首先进行初步构思,综合考虑用途等因素,画出草图帮助分析。老师的设计是,笔筒由两个形状大小一样相交的圆柱体构成,有简单的功能分区,侧面镂空图形为椭圆形。为了更美观,做了适当的扭曲设计。初定笔筒的尺寸等参数,大家可根据自己的需求再进行调整,为建模设计做准备。

  进行设计需要用到3D建模软件,不同建模软件各有特长,可按需选择。本节课选用3D one这款软件。根据前面的设计分析,选择工具命令。这是本节课构建三维模型用到的部分命令。建模过程中,工具的运用往往要根据情况不断尝试调整。

  前面学习了解到,3D打印有不同技术、多样材料。这个笔筒运用熔融沉积技术,采用PLA材料用3D打印机打印而成,实体颜色就是所用材料的颜色。作品打印好后,一般还会根据需求进行一些后期美化处理。通过上面介绍,我们知道实现创意的关键是构建三维模型,这个笔筒是怎么构建的呢?接下来通过微课一起学习3D建模设计方法。观看过程中,请认真了解笔筒建模设计的操作步骤。

  (播放微课)

  师:在建模前先了解3D one的操作界面,主要包括图中这几部分。工作区是绘制模型的地方,菜单栏主要功能有文件新建、打开、导入、保存、导出等。标题栏显示当前正在编辑模型的名称。命令工具栏内包含制作模型的各种命令。浮动工具栏包含显示模式和显示隐藏模型等功能。对于付费版,还可对资源栏中的模型进行预览、下载以及再编辑。视图导航器用于指示当前视图的朝向,调节观看工作区的角度,可控制模型以26种不同的角度查看视图。直接用鼠标点选导航器上的点、线、面,就可以更加快捷方便地从不同角度查看模型。

  单击鼠标中键等同于确定功能,没有选项时,单击中键等同于重复上一命令操作。按住鼠标中间滚轮并拖动鼠标,可平移视图。滚动鼠标中间滚轮可缩放视图。鼠标左键一般为选择命令,也可以按住鼠标左键并拖动进行框选对象。单击鼠标右键,出现辅助菜单,按住鼠标右键并拖动鼠标,可旋转视图。以上这些具体功能及操作,通过学习操作会逐步加深了解并掌握3D建模设计。

  在左侧工具栏第一个图标就是基本实体,用鼠标左键点击选择圆柱体。选择网格面作为放置面,放置位置没有具体规定,也可在对话框中输入中心位置。然后设置圆柱的大小,可以点击箭头,拖动鼠标到合适大小。我们设定底圆半径为5,也可以把鼠标指针放在数字上,当数字变成黄色时,用鼠标左键点击一下就可直接输入数值,按回车键或者点击空白处即可。发现图像超出可视范围,滚动鼠标中间的滑轮可缩放视图。右下角显示单位有毫米、厘米、英寸,一般以毫米为单位比较精准,构建出的模型也比较精细。设置好基本的圆柱体后,点击对话框上面绿色的对勾,确认圆柱体就构建好了。可以点击这个小房子,回到一般视图,然后选择特殊功能中第一个抽壳工具,或者点击圆柱体,在弹出的智能悬浮菜单中选择Shell。一般厚度设置为1.5,设置开放面为上表面,然后点击对勾确认,笔筒的基本体就设计完成了。

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《9年级上册综合实践 3D打印笔筒的建模设计 逐字稿-3,602字 第5版》.docx
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