基于3D打印与Unity的汽车发动机结构虚实结合实训系统开发与应用研究

摘要

传统汽车发动机实验教学模式往往受限于设备成本高、操作风险大以及难以直观展示内部结构和抽象工作原理等因素,导致学生难以深入理解和掌握其关键知识与技能。该文针对上述问题，基于3D打印和Unity开发虚实结合实训系统。利用3D打印低成本、可定制和实施快速的技术优势，搭建了汽车发动机的实体演示模型，结合Unity构建了虚拟仿真实训系统，构建了“虚实互补”实验教学体系；基于TCP协议的Socket网络通信，开发了连接PLC、虚拟系统与实体发动机模型的控制系统，实现了虚实指令与状态数据的实时双向闭环传输（响应延时<1 s），解决了虚实交互的数据断层问题。教学实践表明，学生对该系统的学习满意度较高，认为该系统实践性和创新性较强。研究成果为工程教育虚实结合实训提供高效、低成本的解决方案，具有推广潜力。

关键词

3D打印 / Unity / 虚实结合 / 汽车发动机 / 实验教学

基金资助

中国地质大学（武汉）教学改革研究项目（2023061）