这学期的《个性化3D设计与实现》课主要分为课程概述、理论知识讲解、实际操作讲解、小组学习汇报以及最终答辩。
学期初的两节课主要讲解的就是关于3D打印的理论知识，还包括这一学期的整体安排、3D打印能够生产什么东西以及各种具体的3D打印技术的原理和实现。特别地，老师让每六七个人成立一个小组，老师提供人均50元的团队建设（吃饭）经费。此外，每节课还能自己制作3D打印的纪念品并可以自己保留，其中包含一次银戒指的制作。老师还表示，之前是做铜戒指，后来某一届同学建议改为做银戒指，老师想了想，同意了。此外，戒指上还会镶淘宝买的钻。
接下来进入理论知识讲授。
3D打印的基本原理就是逐层制造，是一种增材制造，相比传统的减材制造而言，有下面这些优点。首先，增材制造产生的废料比减材制造少，节约了原料及其成本，减少了废物排放，保护了环境。另外，增材制造无需开模，打样的速度会快一些，方便验证设计。但是，一般认为3D打印技术还不能很好地应用到量产。对于量产而言，经典技术的效率更高。
3D打印的流程则通常分为这样几个步骤。首先，使用计算机辅助设计软件进行设计，然后导出STL格式的文件。STL是一种表示三维模型的格式，存储了若干三角面片（三维空间中的三角形），若这些三角面片包围成一个封闭的实体，那么这样的实体一般是可打印的。上面提到，3D打印是逐层制造，为了能够实现STL模型的逐层制造，接下来的步骤就是将STL表示的实体进行切片，根据制造精度要求，切为若干层扁片。一般而言，切片软件在切片后就会生成3D打印机控制代码，3D打印机通过执行每一条指令，完成生产。
然后老师介绍了好几种3D打印技术。
熔融沉积（FDM）可能是最适合普通家庭使用也最环保的一种技术。这样的3D打印机使用ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）或PLA（聚乳酸）作为耗材。打印时打印机用电热丝加热耗材，待温度足够、耗材变软后，3D打印机会根据控制代码，一层一层地将耗材涂抹在平台上。平台也加了一定的温度，防止打印件脱落而导致的打印失败。另外一种技术叫做粉末材料选择性激光烧结（SLS）。这种技术使用红外激光束将粉末型的耗材烧结成型，从而完成打印。这种技术的耗材的粉末颗粒十分微小，弥散在空气中容易爆炸，且吸入或接触后对身体无益。光敏树脂选择性固化（SLA）的大致原理是使用紫外激光束照射，将液体的耗材（光敏树脂）一层一层地变为特定形状的固体，完成打印。值得一提的是，光敏树脂具有气味和毒性，打印时需密闭。此外，有研究表明，SLA打印的产物比FDM打印的产物毒性更强。此外还讲了其他很多更高级的技术。
至此，理论部分结束，下面进入实验室，进行一个个实际操作的讲解。
下面一节课是讲解智能硬件，然后用树莓派做实验。由于我是计算机系的学生，且之前玩过树莓派，所以对树莓派有一定了解，在这节课上手起来也不是十分困难。这节课给我的深刻印象是，老师能把相对专业的知识生动形象、通俗易懂地讲给各个系（本课程有各个系同学选报）的同学，需要我认真学习。
再接着的两节课介绍了3D打印的设计规范，例如什么样的设计是不可打印的，以及介绍了如何使用计算机辅助设计软件进行建模。本课程主要介绍的是使用SolidWorks设计模型的操作。这两节课分别介绍基础操作和提高操作。由于我没有太多设计模型的基础，所以这次课相比智能硬件课而言更生疏一些，自然我也学到了更多知识和技能。这节课的体会是，SolidWorks真好用！
接下来一节实践课讲解了逆向工程。这节课讲的逆向工程的方法，主要是利用特定设备扫描需要被逆向的物体，从而获得点云信息，最后利用点云信息重构出平面，以便进行后续编辑和打印等处理。
具体而言，这节课介绍了HandySCAN 700设备，配合软件很方便使用。扫描时只需要根据软件指示调节设备和被扫描物体的距离，同时，软件能够实时显示扫描结果，操作者可以看到哪些地方没有被扫上，从而继续扫描。软件还支持两个平面的拼接功能。例如，有的零件不方便整个扫描，于是可以分为两个面进行扫描，最后利用拟合拼接功能将正反两面拼接成完整的物体表面。最后，软件支持导出STL文件，方便后续操作。
此外，这节课还介绍了用于拍摄人像的设备，是一个固定的相机，我还没有搞清楚具体原理。最后，也能够生成点云，编辑后可以交给激光内雕机器，将水晶（玻璃块）内部“雕刻”出点云组成的图案。具体原理是，对于每一个点，激光器发出不同方向和功率的激光，激光聚焦在水晶特定高度特定位置处，激光的能量使得水晶的光学性质改变，从而看起来多了个“点”。点组合起来便形成了立体的图案。
接下来几节实践课还分别讲解了熔融挤压，实际操作熔融挤压3D打印机及其控制软件，将一个STL文件打印出来，打印出来后要去支撑；以及蜡模打印。蜡模打印先用模具或者3D打印机做一个蜡模，然后将这个蜡模转换为金属材料的物体，银戒指就是在这节课做的。打印好后要进行清洗、抛光和镶钻等后处理。
之后是小组学习汇报，我们组的学习方向是环保。我们的学习汇报分为三大3D打印技术的环保问题简述、3D打印技术对环保领域的帮助、3D打印技术对环境不利的几个方面以及案例分析共四个部分。我负责的是三大3D打印技术的环保问题简述，这一部分内容已在前文进行记录，限于篇幅，本节不再赘述。有意思的是，由于我们组有两个同学来自外国，他们使用英语进行汇报，体现了我校、本课程具有国际化的特点。
最后的大项目要求设计并打印一套果盘。我们组选择的是设计与实现一个极简的果盘。最终答辩我们荣获三等奖最后一名的好成绩，同时还收获了老师提供的奖品。
总之，整个学期的收获主要分为如下几点。
- 学习了理论知识。学到的理论知识已在上文进行了梳理与总结。
- 动手能力得以提高。通过课程安排的几个实践操作，我不但深化了对理论知识的理解，还自己动手做出了个性化定制的纪念品。
- 认识了不同院系的同学。我认为同学是我们最宝贵的资源。通过本课程，我认识了很多不同院系的同学，进一步了解了不同院系同学的思考方式和工作方式，通过交流与碰撞，新的想法得以产生，好的设计就出现了。通过小组学习汇报以及最终答辩共两次交流环节，我学习了其他小组、其他院系同学的先进思想和设计理念。
由于课程安排，本学期我最大的遗憾就是我们没能动手实际操作粉末材料选择性激光烧结打印机以及光敏树脂选择性固化打印机。希望之后学期的课程能够加入这些环节，让接下来的同学们学习更多、收获更多！
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