宾夕法尼亚州立大学增材制造硕士课程第一部分

这是一系列关于宾夕法尼亚州立大学增材制造硕士学位的访谈的介绍。点击下面的链接观看Stephanie Hendrixson对PSU学生的采访:

视频1,视频2,视频3.

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根据直接数字沉积创新材料加工中心联合主任Timothy W. Simpson教授(CIMP-3D)和宾夕法尼亚州立大学(PSU)的教授，有两个理由认为现在是增材制造(AM)硕士课程的好时机。首先是技术的日益成熟和复杂性，跨越了制造、机械和材料工程以及设计、后处理等学科。正如辛普森教授所说，“当你看到你现在所需要的知识的广度时，就会发现有足够的内容来创建一个学位。”

其次，由于需求的原因，增材制造专业的研究生课程在这个关键时刻是有意义的。制造商看到了AM的前景，许多都渴望实现它，但这样做需要专业知识和技能，而这是供不应求的。添加剂所代表的专业知识使这样的学位计划不仅可行，而且令人满意。

有机增长

意识到AM的复杂性和围绕它的高等教育的需求，推动了增材制造和设计工程硕士学位的创建现在在宾夕法尼亚州立大学提供. 该项目目前覆盖两所学院和五个系，深入研究了添加剂制造的许多方面，并提供了两种不同的入学选择，以支持传统的在校学生以及希望将知识扩展到添加剂制造的在职学生.

虽然许多高校现在提供了一个或可能在附加制造业的几个课程，但PSU的学位计划涵盖了从粉末表征设计的一切，以便为添加剂制造（DFAM）进行后处理和检查。虽然课程多样性今天是该计划的承认实力，但它从更多有机的东西中增长。“随着对添加剂的兴趣，我们开始增加更多的新课程对他们来说，”辛普森教授说。“我们发现我们在各种学科设计，材料，AM过程中创建和共同教学课程。有一段时间我们想，如果他们全部在一个部门，那就不会很好吗？'但是，没有意识到没有，这是我们的力量在添加剂的每个关键领域都有深度。“

该项目的硕士生在不同学科之间移动以完成其课程，反映出添加剂制造业的不同专业领域。该学位有五个核心课程。它们涵盖AM工艺、AM材料、AM设计、AM科学和实际实验室工作。学生们还完成了两门选修课，这些选修课可能侧重于更具体的主题，如CT扫描、后处理甚至生物打印。不过，还有一个最终项目和论文本文件不需要发表，这意味着学生可以专注于与雇主相关的主题或特定部分，即使该作品是专有的。

这种适应只是PSU帮助满足现有劳动力对AM培训日益增长的需求，以及培训下一代工程师、设计师和制造商的一种方式。硕士学位课程包括两个课程，一个是传统的校园体验，另一个是在线课程和一周的校园实验室体验。为什么选择在线?辛普森教授表示:“我们的许多学生已经成为劳动力的一部分。”“他们不能承诺在学校呆两年。我们想把它放到网上，这样你就可以在工作的同时完成学位了。”

该项目的学生来自不同的背景，包括刚毕业几年的年轻专业人士、更多希望提高技能的高级工程师、AM机器和辅助设备供应商的员工、，甚至是其他学校的老师，他们发现自己被要求教授AM课程或扩展课程。博士也有代表。候选人，证书学生以及研究生参加AM课程，以增加其传统学位课程的学习。截至2018年秋季，该项目有来自28家不同公司的57名在线学生和10名常驻学生。

值得注意的是，AM的硕士学位并不意味着对学生技能的认可，而是对他们意识的认可。学生的目标是，当他们离开时，他们意识到与AM和DFAM相关的显著好处、问题和问题，并在执行过程的各个部分时更加有效和高效。学位是一个继续发展的基础，而不是它本身的目的。这与在工业环境中经常出现的机器或应用特定的培训心态截然不同，但PSU认为，这种理念符合添加剂不断变化的本质，在学生完成学位后很长一段时间内应该继续为他们服务。

“我们希望确保他们了解要问的关键问题，以及辛普森教授所说的，我们必须与上午制定的新权衡。“我们并不试图训练他们使用特定机器或AM过程。”

新兴结构

虽然课程中的课程最初是有机出现的，但将它们安排成一个更正式的学习计划，包括回答一些明确的问题。辛普森教授说，这所大学必须面对的基本问题包括以下几点:

我们教什么？因为添加剂包括许多不同的主题和学科，所以重要的是，课程在筒仓内不起作用。在宾夕法尼亚州，许多弥补学位的课程在不同的系，甚至不同的学院，但将它们作为课程要求结合在一起是一个深思熟虑的决定，因为课程强调设计。辛普森教授说：“我们对学位的‘设计’部分非常关注。”。“这不仅仅是关于机器和3D打印部件的制造。设计是贯穿所有五门核心课程的关键组成部分，对于通过AM实现个人价值主张至关重要。”

该教师还认识到课程将成长并扩大正常。该计划的未来添加剂可能是AM经济学的课程，例如，可以与来自商业学院的教授共同教授，并涵盖积累成本模型以及对更广泛的供应链的影响。辛普森教授预计新课程将根据学生的兴趣和市场需求出现。

我们怎么教它?该学位课程的校内和在线形式包括课堂教学和亲自动手的实验室工作。对于在校学生来说，这表现为一个为期一学期的实验部分，总共约45小时，在此期间，他们重新设计、制作原型、打印、后处理和检查给定零件比如活塞顶. 对于在线学生来说，他们只需在PSU的实验室呆上一周就可以满足这一实践要求，作业更加标准化，所有学生在不改变设计的情况下制造相同的零件，以确保他们能够在每周40小时内完成项目。

虽然更多的实验室时间可能是有益的，“我们的目标不是培训技术人员，”辛普森教授说。实践经验更多的是说明课堂上的课程，而不是开发操作特定机器的专业知识。评估是基于学生执行工作流程的能力，而不是预期的构建结果。

我们使用什么工具?增材制造最大的挑战之一是在过程、硬件和软件上的大量选择。教师们在选择课程工具时需要小心，因为我们的目标是教授AM的基本原则，而不是只适用于一个特定工具的技能集。辛普森教授说，第一批硕士学生面临的一个挑战是，用于设计和规划AM构建的软件选择过多。太多的选择和有限的学习时间，学生们不知所措。他说:“我们很快意识到，我们必须根据我们在短时间内能够教授和演示的内容以及能够给我们的学生一个良好的实践体验来选择软件和硬件。”

我们教谁?宾州州立大学AM硕士课程的在线课程与工程学课程不同，但它允许该大学为更广泛的学生群体服务，包括已建立的制造业专业人士，他们可以在完成学位后继续工作。这不仅仅是一种吸引更多学生的方式;将专业人士引入项目对项目的住校学生和教师都有好处。学生们受益于这种安排提供的社交机会，而教师们则能更好地了解企业面临的AM问题，并能更好地指导他们的研究。

辛普森教授还认为，该项目有可能成为各类人才的输送渠道。他目前正与参与在线项目的公司合作，为住宿学生提供暑期实习和项目。这一安排让常驻学生在项目期间获得真实体验，并为公司提供直接接触新AM人才的渠道。

计划的第一次毕业生

2018年9月，该项目的第一个学生Rakshith Badarinath毕业了。“当我2015年进入宾夕法尼亚州立大学时，这里还没有正式的增材制造项目，”他说。“我记得在第一学期的课程中，我上了一门增材制造工艺课程，这让我着迷。一些教授开始提供不同的课程，我开始全部上。”

Badarinath正在攻读工业工程博士学位，研究聚合物3D打印的过程控制。当PSU在2017年引入AM硕士项目时，他认为它很适合他目前的学习课程，并选择注册，已经完成了一些必修课程。现在，作为一名毕业生，他很欣赏这个项目的广度。

Badarinath说：“在许多不同的部门学习所有这些课程，可以让你从各个方面了解添加剂制造过程。”。“如果你以粉末床聚变工艺为例，像我这样的工业工程师会对其工艺方面更感兴趣，可能是工艺监控或控制，但材料科学家会对工艺背后的材料特性和物理更感兴趣。从不同的角度学习每件事都会让你受益匪浅您在更好地理解流程和更好地排除问题方面具有优势。”

随着越来越多的制造商采用增材制造，他们将越来越需要这一优势.