密歇根大学python

当工程专业的学生上大学时，专有工具的高昂成本可能成为实现梦想的障碍。 自由和开源3D打印的最新进展降低了快速原型制作成本，使每个人都可以使用它。 软件行业已经知道开源的力量，因此现在该开始向所有工程师教授免费和开源硬件了。

去年秋天，密歇根理工学院开设了一门新课程：开源3D打印。 学生将为构建自己的所需的组件和工具支付额外的$ 500课程费用，然后将其用于该课程。 在学期末，每个学生都要保留自己建造和修改的打印机。 该班的50个席位立即填补。

开放硬件社区在自由和开源（FOSS）社区奠定的基础上稳步发展。 低成本，易于学习的微控制器真正实现了开放式硬件的腾飞。 在它支持的所有惊人项目中，也许最有趣的是开源RepRap 3D打印机，它代表着自我复制的快速原型制作器。 的目标是生产完全能够制造自己的3D打印机。 它大约在一半位置，并且大多数不可打印的组件都可以在五金店中找到。

该课程从本质上提炼了RepRap精神，并将其形式化为分布式增材制造的入门。 我们使用“ ”作为教科书来从工程科学家的角度涵盖材料。 该课程涵盖了用于操作和维护设备的硬件，固件，切片和打印机控制器软件，所有这些都是免费且开源的。 该课程遵循混合学习方式，这意味着学生经常在课堂上设计项目“作业”，并在家中进行大量阅读。

在上课的第二天，每个人都带了一个空盒子，并从垃圾箱中选择了打印机的组件。 得益于William G. Jackson教与学中心的资助，Wiki 上免费提供了构建的完整说明（包括棘手部分的视频）。 学生们有三个星期的时间在家中完成打印机的安装，并为那些没有装备设备和散装化学药品的学生提供了课堂上的帮助。

学生们已经都是他们自己的创造者，但是开源世界对他们大多数人来说都是陌生的。 因此，例如，一些已经熟练使用专有且昂贵的CAD的机械工程师学习了如何使用开源替代品 ， 和 。 这很重要，因为他们在课堂上使用的所有工具将永远可用。 它们不会链接到很快就会过时的商业CAD软件，固件或硬件。

学生建造了3D打印机后，我们通过了五个逐步复杂的设计原型项目，将其转变为开源Jedi。 首先，学生必须使用螺栓模板在OpenSCAD中固定一堵石墙。 众所周知，岩墙保价高昂，儿童保价为每支5美元，而最好的专业保价则为每支50-100美元。 这是一个简单的任务，因为打印必须在底部平整才能工作（使其易于打印），并且看起来可能像任何东西。 没有实际的设计压力。 该课程要求所有学生在开放许可证下共享他们的设计，因此现在任何人都可以以1美元的价格打印保留物，或用一个专有保留物的费用制作一堵好攀岩墙。 每次作业到期时，我们都会进行展示和分享技巧和窍门。 最好的设计或两个赢得一卷丝。

下载并打印岩壁固定螺栓模板的 。 人类的拳头赢得了本轮比赛。

接下来，为了磨练学生的开源CAD技能，他们需要装饰用凯尔特结从帽子上拉下的家居用品。 这是一个挑战，特别是对于那些选择使用基于脚本的CAD的人而言，但结果却非常出色。 如果您想为自己房子的任何房间提供凯尔特式的装饰，则学生可以为您服务。 我们在该项目中使用了YouMagine存储库，并突出显示了一些学生项目，包括 。

并打印这些凯尔特人的家居装饰品，包括帷幔领带。

接下来，我们进入了课堂的本质：设计超昂贵的3D可打印科学设备。 我们使用了教科书中概述的方法。 如在Opensource.com上所述，实验室可以通过3D打印设备节省大量资金。 学生组成团队，每个团队至少有一名研究生，以便他们可以使用校园实验室。 然后，他们委托另一位教授进行了任务分配，设计了从涡旋混合器到半导体研究用荫罩的所有物品。 我们使用了和GitHub（因为NIH仅支持发布STL，但不支持发布源代码）。 同样，学生在开放源代码空间获得自由创新时所展现的能力令人印象深刻。 您可以看到他们的工作以及更多示例。 例如，考虑一下由OpenSCAD设计的可定制面板，该学生小组是为电气工程教授设计的。 学生们设计了所有这些对象，现在，即使是新手也可以选择其端口，位置并将它们旋转到位。

接下来，我们与最大的开放Wiki Appropedia合作，致力于适当的技术和减贫。 根据从Appropedia社会对 ，学生提出旨在帮助可持续发展的设计。 喀麦隆的一位医生要求用于常规医学检查。 下面的设计是一个原型，但功能强大且开放供任何人使用，改编和改进。 具有Wiki模板，这使学生可以轻松地开始Wiki页面。

RepRap的座右铭是“没有钱的财富”。 的是通过让学生制作对他们有价值的开源设计来创造“财富”。 到了班上的这一点，绝大多数学生已经成长为年轻的绝地绝地大师，他们掌握了开源技术，他们的力量很强大。 他们创造了一切，从“曲棍球助手”（11美元的小发明，您可以花大钱来帮助他们最喜欢的冬季运动的新手）到完整的角色扮演游戏，节省了350美元。 当然，他们所有的设计都是开源的，为整个3D打印社区创造了巨大的价值。

通常，工程专业的学生是制造者，但是如果您真的希望他们摆脱束缚，他们就必须拥有“工具”，而不仅仅是获得工具。 这就是为什么让学生构建，测试，排除故障和修复自己的打印机如此重要的原因。 他们非常了解它们-不会因解决问题，将它们拆开或使用将来的3D可打印组件升级而受到威胁。

仅使用一些可以神奇地3D打印物体的黑匣子，学生就不会获得相同的体验。 通过对工具的深入了解，它们的设计会更好。 他们能够将机器推到极限（例如，垂直打印听诊器），如果这还不足以满足他们的要求，他们可以自己改进和修改工具。 预计研究生将完成分配给本科生的所有课程工作，并完成一项深入的项目，其中涉及对3D打印机本身进行重大改进（例如自动床平整或错误检测）。 结果再次令人印象深刻，明年的3D打印机将成为一种改进的混合动力-更好的3D打印机-部分是由于学生模块，其中许多来自本科生，他们开始有机地跳脱机器。

离开班级的开源Jedi大师将继续受益于未来的学生反复研究他们的作品并做出更好的设计。 由于他们的开源课程项目，一些学生甚至取消了主要工作并获得了实习机会。 如果公司看到了很棒的演示，他们希望您为他们工作。 开源硬件现在为工程师提供了这种就业途径，同时改善了整个过程。

这是我近十年来所教过的最有趣的课，对于其他大学来说，这是一个很好的榜样。 的都是免费和开源的（硬件，软件，固件，课程提纲，作业和结果）。 没有理由将本课程也不能移植到入门级的本科生和高中生，因为课堂上使用的几乎所有工具对于大多数学生来说都是新的。

考虑到使用开放源代码的力量，下一代工程技术将是一件多么令人兴奋的事情。

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