作者：羅文廷/臺灣大學圖書資訊學研究所碩士生
黃瀞瑩/臺灣大學計算機及資訊網路中心教學研究組幹事
臺大計資中心於106學年度寒假舉辦青少年資訊應用冬令營，包含3D列印、Scratch程式寫作以及APP開發等項目，其中「3D列印模具工廠輕鬆做」課程在2月9日圓滿結束。3D列印課程分別針對小學以及中學生開設兩個班次，精彩實用的課程內容吸引不少教職員子女以及學生參與，報名踴躍。在為期一週的課程中，講師講解3D列印的概念，教導以TinkerCAD建立模型的方法，並在課程最後讓學員以自己設計的3D列印模型製作蠟筆，滿載而歸。
圖 1 為期一週的3D列印趣課程在計中212教室舉辦
TinkerCAD是歐特克公司（Autodesk）所推出的免費線上3D建模軟體，讓使用者能透過網頁瀏覽器直接繪製，建立屬於自己的立體模型。從建立帳號到印製實體模型，TinkerCAD能以社群帳號直接註冊，並在線上紀錄、儲存模型，最後直接輸出3D列印機可用之檔案，直覺的操作方式以及豐富的模型庫讓新手也能迅速學會製作物件的方法。除此之外，該軟體提供中文版介面，並在近期更新許多可用的元件造型，讓建模時有更多的零件可以選擇、突破模具造型的限制。
圖 2TinkerCAD操作介面
簡單易上手的特點讓TinkerCAD成為本次3D列印課程的工具。在課程一開始除了講解操作介面外，講師更逐步以不同作業讓學員熟悉軟體工作環境、練習建模的基本技術。為提升學員的學習興趣，講師以寶可夢球、台北101等大家耳熟能詳的事物作為練習素材。透過製作寶可夢球的模型，學員除了嘗試使用介面中的不同工具之外，也能練習對齊、群組不同零件，製作對稱的物件。台北101的模型則是讓學員熟悉三維立體物件呈現於平面電腦環境的樣態、了解軟體快捷鍵的操作、注意模型造型的視覺效果及美感。
圖 3 建模練習
練習過程中，講師以引導方式讓學員主動探索與嘗試，並結合廣大助教群從旁即時協助。學員們完成練習作業後，課程講師統一講解與摘要製作流程、解決方案與學習目標，整體以專案式學習為基礎的課程設計。如此一來，不但可以讓學員有充分探索與嘗試的機會，也能透過作品的製作獲得學習成就感。參與學員們在課程中還會互相討論建模方法與造型，與講師、助教和同儕有許多互動，也提升學習動機與效果。
本次課程的除了讓學員自行設計並用3D列印機印出實際的蠟筆模具，進一步讓學員融蠟注入模具，最後拿到造型獨特的各色蠟筆。製作蠟筆模具時，首先由學員在紙上手繪出蠟筆造型，並由講師給予造型與印製上的建議。在中學組的設計中，有些人參考既有的卡通人物造型進行簡化，也有些學員繪製自己喜歡的圖樣，大家的作品都各具特色。
圖 4 學員在TinkerCAD中製作自己設計的蠟筆模具
課程第四天在講師與助教的協助之下，學員使用自己印出的模具，灌入混合食用色素的融蠟製成四色蠟筆，雖然最近的寒流為許多第一次嘗試灌蠟的學員帶來莫大的挑戰，但學員們看到自己的蠟筆作品逐步成型都非常興奮。
圖 5 3D列印模具灌蠟與開模
開模是製作蠟筆的最後一個步驟。在講師的帶領下，學員們一一以塑膠雕刻刀沿著外緣打開模具。打開上下兩瓣模具後，真正困難的地方才開始。因為蠟筆太細的部份容易斷掉、太深的地方容易留在模具中拔不出來，因此最初設計蠟筆的造型時就必須將圖樣的連接部位、厚度、突出多寡納入考量。開模完成後，本次課程最主要的作品便大功告成。雖然不是所有的開模過程都很順利，但大家看到自己在電腦上設計的圖樣被真實製作出來後都十分興奮。一位高二的學員從設計圖案、灌蠟到開模全部一手包辦。雖然在灌蠟的過程中一度失敗，但開完模看到最後一輪製作的成品完整呈現造型細節後，她開心地表示：「幸好剛剛有決定再多做一次！」。除了本次課程製作的蠟筆模具，講師也利用課餘時間帶領學員嘗試鑰匙圈的建模，後續並將印製成品郵寄給參加學員，留下學習成果與回憶。
本次課程在大家與自己作品的大合照中拉下序幕，從介紹TinkerCAD、第一次建模型到完成自己的蠟筆，不只教會學員操作的軟體方式，更促進大家在過程中與其他同學討論以及發問。透過本課程，青少年學員們不僅親自體驗了3D列印的便捷以及製作流程，也認識到3D列印技術的範圍並不局限於列印立體物件，而能結合不同領域而有更多元的應用。計資中心將陸續推出更多元的資訊應用課程，歡迎踴躍報名參加！