3D列印產業應用
Old Dominion 大學：超出預期的學生工程創客空間
Old Dominion 大學使用 Ultimaker 3D 打印機為工程專業學生提供更高水平的創新和信心。
當工科學生 Aric Veatch 於 2017 年開始在大學的新工程 Makerspace 和發明中心 (EMIC) 提供幫助時，他對該中心的 Ultimaker 3D 打印機很感興趣。“Ultimaker 系統的長期和運營數據遠好於最接近的競爭對手，而且採購成本非常高，”Veatch 說。“看看他們是否達到了設定的期望是我首先想到的。”
2017 年，弗吉尼亞州諾福克市 Old Dominion 大學 Frank Batten 工程技術學院院長的願景是創建一個由學生擁有和運營的先進創客空間。因此，耗資 150 萬美元的工程 Makerspace 和發明中心成立，為所有學生提供了嘗試新設計理念的資源。該中心提供一系列資源，包括 CAD 設計和測試、電子產品生產、金屬、木材和復合材料加工、焊接、精加工和 3D 打印。
“該中心的建立是為了培養工程師成為批判性思考者、領導者和問題解決者，”Frank Batten 工程技術學院副工程 Makerspace 和發明院長 Rafael E. Landaeta 博士說。“我們的目標是為學生工程師提供市場就業技能所需的優勢。”
使用 3D 打印機的目的是讓學生能夠使用快速原型製作工具，這樣他們就可以在具有一系列傳統製造工具的附屬工作區創建成品部件。然而，根據 Veatch 的說法，3D 打印機和材料的質量足夠高，以至於大多數設計不僅在創客空間中製作原型，而且還作為 3D 打印的最終用途部件進行生產。
“我們希望擁有各種不同的打印機，但我們密切關注製造商的聲譽、其服務的長期可靠性以及其產品的易用性，”總監 Orlando Ayala 博士說EMIC。“不可否認，Ultimaker 確實符合所有標準。”
學習的進化
EMIC 旨在實現這些想法的構思和原型製作，並且有很多學生熱衷於抓住這個機會。兩台 Ultimaker S3 和一台 S5 桌面 3D 打印機很快成為工程部門教學大綱的一部分。Veatch 被任命為學生運營經理，作為他研究生學習的一部分，負責操作 3D 打印機以及 EMIC 中的其他工程系統。
“3D 打印機的使用量迅速增加，”他說。“到 2019 年 11 月，所有打印機都在持續使用，我們訂購了另一台 Ultimaker S3 來幫助滿足需求。”
Ultimaker 系統使用熔絲製造 (FFF) 技術，足夠緊湊以適合桌面，同時提供大尺寸構建：S3 提供高達 230 x 190 x 200 毫米的構建尺寸，採用雙材料融合，S5 可以構建高達 330 x 240 x 300 毫米 — 層厚度均小至 20 微米。
這些規範使學生有可能大膽思考。正在創建的想法和零件迅速發展到學生不僅為課程作業設計和生產零件，而且還在為其他工程挑戰試驗和生產零件。
生產的零件範圍從指尖陀螺和虛構角色面具到難以採購的車輛零件。
Ultimaker 還為其客戶提供了 150 多種材料，工程專業的學生很快就將注意力集中在了他們最喜歡的材料上。
“Ultimaker 提供的材料，尤其是 TPU 和 PLA，適合為某些工程場景提供最終用途部件，例如用於換檔的襯套，”Veatch 說。“看到學生們相信 3D 打印可以實現的東西的演變真是太棒了，他們很快就從基礎項目發展到非常高級的項目。”
他說，最終，3D 打印使一代更好的工程師能夠在 3D 空間中思考並以更快的速度發展。
“使用 Ultimaker 的創客空間體驗意味著我們的學生工程師完全超出了預期，”Landaeta 博士說。“我們完全被學生們的作品所震撼。”
易於操作
Veatch 引用了使用 Ultimaker 平台進行生產的以下優勢：易於使用、易於維護、優質材料、綜合軟件和低擁有成本。
“開箱即用 3D 打印機後，啟動和運行需要半個小時，”Veatch 說。“由於您可以輕鬆地切換 PrintCore，因此在維修另一台打印機時很容易讓一台打印機繼續運行。”
他還引用了 Ultimaker 提供的高質量材料，包括 PLA 和 TPU 材料，以及從其他來源無限制地採購和使用燈絲的自由。
所有 Ultimaker 系統都隨附 Cura 軟件——一種免費的高性能 3D 打印準備軟件解決方案。它支持所有主要的 CAD 文件格式，並且是開源的，任何人都可以使用。
“Cura 軟件非常適合印刷準備，”他說。“您還可以在打印過程中即時更改打印數據，這對於解決問題非常有用，而無需完全重新啟動構建。”
虛擬課堂工程
全國各地教育機構的學生和教職員工的居家令已經打亂了許多課程。然而，Landaeta 博士和 Ayala 博士都從容應對，將其視為一項非常快速且出乎意料的試點研究，旨在研究如何在虛擬環境中進行工程研究。
“虛擬工程流程已在商業組織中成功實施，”Landaeta 博士說。“然而，這需要在時間和技術上進行大量投資。過去三個月只是加速了我們認為需要數年才能在工程中成為常態的事情。”
Landaeta 博士指出，很大一部分工程需要親手操作來生產零件和產品，這意味著雖然設計工作可以在虛擬空間中輕鬆進行，但原型製作、測試、生產和維護階段仍然需要一個物理空間中的擴展團隊。然而，3D 打印正在幫助克服其中的一些限制。
對於即將向即將畢業的高中生介紹大學工程項目的夏季橋樑項目，3D 打印部件成為在虛擬環境中繼續課程的一種經濟高效的選擇。該團隊以經濟高效的方式 3D 打印並向學生交付了完整的傳輸模型，以便他們可以在虛擬環境中繼續該計劃。
Landaeta 說：“低保真 3D 打印技術價格適中，可以在家中使用。” “沒有什麼能代替觸摸和握住原型、移動它、將它與其他物體相對照並感受它的表面。”
為了幫助證明這一理論，封鎖開始時，3D 打印機被帶到了 Veatch 的家中，那裡的小型桌面佔用空間仍然很容易處理。
“移動 3D 打印機又快又容易，”Veatch 說。“移動更大的傳統製造機器並不容易，而且你必須為它們留出空間。Ultimakers 乾淨小巧，足以在我家使用。”
3D 設計數據通過大學的內聯網發送到 Veatch，打印零件，然後發回給學生進行分析和測試。
“Batten 工程技術學院計劃支持這一新工程常態的教育。我們現在需要教我們的學生如何在虛擬工程環境中成為成功的工程師，”Landaeta 博士說。“3D 打印技術處於這些努力的最前沿，使學生能夠在校園或家中製作原型。”
EMIC 現在正計劃進一步擴大可用的 3D 打印機的數量，希望在未來運行 12 到 20 台。他們還希望通過 Ultimaker Digital Factory 軟件擴展 3D 打印的操作，以幫助管理不斷增長的 3D 打印機機群。
“我們對 Ultimaker 3D 打印機非常滿意。學生們能夠輕鬆地從事令人驚嘆的項目，”阿亞拉博士說。“我們計劃在未來購買更多的 Ultimaker 3D 打印機。”