3D打印机创客实验室建设方案
项目背景
人是创新最关键因素,创新驱动是人才驱动。为了加快实施创新驱动发展战略,需要深化高校创新创业教育改革。进一步促进高等教育改革发展,牢固树立科学的教育理念,落实立德树人根本任务,优化专业结构,提高教育质量,促进学生在创新创业中全面发展,适应和服务经济社会发展和国家战略需求。要把创新创业教育融入人才培养体系,改革教育教学内容方法,改进课程,强化实践。
利用3D测量、打印等高新制造技术打造创客实验室，加强师资团队培养定期组织交流活动并根据实际开展创新创业训练营活动，通过创新活动促进院校间的交流并进一步提高创新水平。推进“大众创业万众创新”发展。
3D打印机的出现也为个人提供了更为广阔的创意呈现平台。创意的本质在于对现有事物的重新诠释与突破，设计者个人将无限的想象空间赋予创意独有的个性化内涵，而在3D打印技术出现之前，真正转化为创意实物作品受限于创作成本，更多的创意只是局限于图纸或设计者的脑海中。3D打印技术本身的技术特性将设计者的一切创意打印成现实成为一种可能，为设计带来了个性化、定制化的呈现手段。而对于设计者本人而言，3D打印技术第一次使设计者的无限创意找到了一个可以近乎完美的梦想呈现平台
“设计领创未来”职业院校创客实验室建设方案
创客实验室建设目标
在“岗位导向、学做合一、能力递进、工学结合”人才培养模式指导下，以建设产品开发和快速制造实验室为总体目标。通过持续建设3D打印与快速制造实验室，推动模具设计实操水平，推动美术设计与制作教学、课程体系、教学内容和教学方法改革；开发适合“教、学、做”一体化的3D打印与快速制造实训项目，建成具有“真实性、开放性、先进性、通用性”的，集教学、培训、技能培训、科研和技术服务“五位一体”的实验室。“五位一体”的实验室功能建设目标细分如表1所示。
表1 “五位一体”的产品开发与先进制造实验室功能目标建设细分表
力争尽快将实验室建设成与学校各专业高度融合，管理运行模式先进，设备配置和功能设置合理、技术先进，产学研结合，教学特色明显，实验教学团队一流、实验项目一流、实验教学方法一流、实验教学条件一流、实验室运行管理方法一流的实验室。按预期建设目标完成后的创客实验室，无论是设备或技术都将在数年内领先国内其他高校，在我校的后示范建设中继续发挥示范作用。
依托学校各专业相关课程，建设完成后的实验室可面向模具设计、机械制造专业、机电技术、计算机辅助设计与制造等专业可开展3D打印与快速制造实训、产品模型制作实训。
（2）依托实验室的先进设备，结合原有设备，组建一个创新、创业团队，依托实验室教学、培训、技能培养、科研和技术服务“五位一体”的功能，引入“行业订单和行业项目”；指导学生创新活动，为企业员工开展培训课程。
（4）依托实验室培养高素质的教学团队，开发适合在产品设计与快速制造
实验室使用的配套得课程及教材。
（5）依托实验室建设公共课程资源共享平台，校企合作平台。
创客实验室建设思路
(1)保障机制：分管领导通盘总管，实验室负责人具体负责，确保所有建设经费按计划用到设备的购置和实验室建设中，保证严格按照建设规划，按时完成各阶段的建设任务。
(2)依托学校各专业，确立3D打印与快速制造实训室功能，紧跟模具产业快速（快速样件和模具制造）、精密（高精密模具）、模具设计（产品创新）的行业发展趋势。具体实训项目对专业发展方向的体现如下表。
表2 实验室项目设置的对模具设计和模具专业发展方向的体现
创客实验室建设内容
实验室将在教学理念、管理模式、教学体系上不断进行探索和改革。
创客实验室主要以产品设计及快速制造为主，其主要系统为3D打印与逆向设计。3D打印与逆向设计集成系统可分解为二个部分：3D正向造型及逆向设计（CAD/RE），3D打印（RP）（图1）。
图1打印与逆向设计集成系统
3D造型及逆向（CAD/RE）部分的主要功能是快速构建三维实体的CAD模型。如果是通过CAD软件进行创新设计，正向创意设计直接构造三维CAD模型。如果是已有实物模型，采用逆向扫描（RE）技术，逆向扫描重构获得三维CAD模型。所谓逆向设计就是利用三维扫描仪将实物转变成CAD模型相关的数字化技术和几何模型重建技术的总和。通过逆向扫描逆向构建三维CAD模型的步骤是：（1）运用三维扫描仪将实物的三维离散数据采集；（2）采集数据的预处理；（3）预处理数据的三维曲线重构；（4）重构后的CAD模型的检查与修正。
产品设计开发与快速制造是创客实验室建设的主要组成部分，产品开发和快速制造的简要流程如图2所示。它是借助计算机、三维扫描仪等设备将计算机辅助设计和计算机辅助制造集成于一体。首先设计出的数字模型，利用3D打印机将其打印成三维实物模型。经过模拟试验进行生产可行性评估，根据对设计方案的反馈信息，再次用CAD软件对设计方案进行修改和验证，将最终的数字模型利用3D打印打印出来。在很短时间内开发或设计出产品样品，大大提高了产品开发的速度、样品的质量，降低了产品样件制作的难度和成本。
无论是通过CAD创新设计还是通过实物逆向扫描获得的CAD模型，均能输出STL文件格式，作为3D打印机的文件输入接口。3D打印技术是80年代后期发展起来的一种全新制造技术，它集CAD技术、数控技术、激光技术、新材料
技术于一体，在计算机的控制下通过材料累加方法直接将CAD数字模型快速生成三维实体模型，被认为是近20年来制造领域的一次重大突破。它不同于传统的去除成形，而是基于离散/堆积原理，直接将三维CAD模型转换成实物模型。它最大的特点是可以快速制造出任意复杂形状的实物模型。目前，3D打印技术（RP）已发展了5～6种工艺，其中比较成熟并已商品化的方法主要有：光固化立体成型（SLA）、熔融沉积成型（FDM）、选择性激光烧结（SLS）、金属激光烧结（SLM）等。
图2产品开发和快速制造简要流程图
该流程发挥了样品开发和快速制造技术的优越性，在小批量、多品种、改型快的现代制造模式中，大幅度降低了新品开发的成本和资金。真正实现了想得到，做得到。
实验室软环境建设。具体内容如下表所示
序号实训室软环境建设的主要内容
1 可发创客设计、专业课程，配套教材或讲义、建设新的实验项目和载体
2 实验用多媒体课件开发和网络课程建设。
3 模具设计、模具专业共享教学资源平台，科技创新团队建设，校企合作平台建设
创客实验室管理人员、管理措施
1、管理员的设定。实验室管理采用谁使用谁负责的原则，管理员是建设负责人。
2、管理措施。为保障创客实验室相关设备无故障运行，保证相关实验和工作的顺利开展，制定如下管理措施。
（1）对环境清洁度要求较高，清洁卫生时用湿拖把、吸尘器等器具，避免粉尘影响仪器稳定性。
（2）非创客实验室的教师和学生，不得随便进入实验室。参观等外来人员须有实验室工作人员或学院相关人员引导。
（3）实验室相关贵重设备配件须有专人保管，移交时做好交接记录。
（4）控制计算机属于专用设备，禁止安装与工作无关的任何软件禁止更改任何可能影响使用性能的内部参数。
（5）实验室水电由管理员负责，如设备需不间断工作室，保证持续供电，防止突然断电对设备造成危害。
（6）建立完整的使用记录登记制度，完善实验室管理规程，建立主要设备的操作指导规范。
（7）严格执行企业“6S”管理要求，室内环境应保持清洁、卫生、整齐、安全的良好状态