宾夕法尼亚州立大学是世界领先的从事增材制造研究和教育的高等院校之一，拥有很有特色的增材制造与设计工程硕士(MEng AMD)项目。该项目的特色之一是它不仅招收全日制学生，还招收在职工程师，这些工程师可以用宾夕法尼亚州立大学世界校区(网络虚拟校区)在线完成学习。为帮助学生成为技术专家，将其所学的增材制造知识用于实践，该项目将多学科理论知识与亲身实践相结合，学生们可在宾夕法尼亚州立大学增材制造车间获得实践经验。该项目的大多数学生都在为行业领先的打算进军增材制造领域的企业工作，按照要求，所有学生都必须接受实验室课程，学习从设计到后期处理的整个增材制造工作流程。

宾夕法尼亚州立大学MEng AMD项目的学生将重新设计过的3D打印版斯特林发动机模型与原版模型进行比较

“为实验室课程选择合适的教学道具真的挺难的。” 增材制造与设计硕士项目主任兼创新金属加工直接数字化沉积中心(CIMP-3D)的联合主任Timothy W. Simpson教授说道， “一方面，我们希望学生能够体验到他们将来在工作时会用到的最专业的软件工具，获得良好的实际动手经验。另一方面，这些软件工具必须非常容易学习和使用，因为学生在学校待的时间有限。”

“我们发现3DXpert教学版软件是最合适的教学软件，它能够教会学生如何准备和优化用于打印的3D CAD模型。”宾夕法尼亚州立大学机械工程助理教授Guha Manogharan说道，他负责教授实验室实践课程。“课程老师和学生都对3DXpert的功能和易用性印象深刻。”Guha Manogharan教授补充道。

实验室课程项目之一是打印一个用金属制成的斯特林发动机，采用增材制造提高现有的功能装配模拟真实世界的发动机功能。由于时间限制，学生们扫描了一些运行中的斯特林发动机模型，使用逆向工程技术作为其学习起点。课程通过的标准是观察学生是否能够获得一个能够正常运行的模型，其转速RPM(每分钟速率)等参数是否能够比得上原始模型甚至更为优越，同时还要整合增材制造的优势，比如零部件更为牢固、重量更轻等。学生必须使用不同速度和等级的激光来进行后期处理，对不同体积的网格结构进行金属增材制造设计和生产。

该项目让学生清楚了解到了增材制造设计工作(DfAM)的重要性，并学会如何在打印之前设计和优化模型。在设计阶段，学生能感受到加入增材制造后带来的变化，也能体会到不同的设计对后期处理的影响。

最终，所有团队都达到了该课程的通过标准，使用的零部件数量降低，大幅减少了发动机的体积和重量，且极大地提高了发动机零部件的稳固性。尽管学生因为时间有限无法对项目进行进一步优化，且后期处理经验很少甚至近乎于无，但他们还是取得了很好的表现。新模型相较原始模型重量更轻，使用的零部件更少，且装配步骤也少(如图)。我们的团队将所用零部件数量降低了45.8%，重量减少了43.3%。第二个团队将零部件数量减少了21.8%，但重量减少了71.6%。

对这些学生而言，在真实场景中重新设计增材制造零部件是一个很棒的学习体验，在体验了整个增材制造工作流程后，学生能够了解到增材制造软件中不同功能的重要性。Guha Manogharan教授表示：“学生们都深深地被3DXpert软件的新功能迷住了，因为它融合了所有设计、优化和制造功能。” 他进一步补充道，学生们尤为关注3DXpert软件的下述功能：一是该软件能够自由使用基础版CAD格式(例如STEP或IGES)，直接应用网格到模型上，这是一个很大的优势。最重要的是，他们还可自行进行某些更改工作，无需从头开始建模。二是该软件能够建立支撑结构并对其进行控制，取得想要的结果，例如将后期处理需求最小化，减少关键面的支撑需求。

随着大家对增材制造专业知识的需求越来越多，参加该硕士项目的学生人数也不断增加，宾夕法尼亚州立大学将继续在其课程中使用3DXpert软件。