《增材制造技術(shù)》教學(xué)大綱

《增材制造技術(shù)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：01150671課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（理論22學(xué)時，實驗10學(xué)時）先修課程：機(jī)械制圖、三維建模與仿真技術(shù)、三維掃描與數(shù)字化設(shè)計等后續(xù)課程：精密加工與特種加工、先進(jìn)制造前沿技術(shù)等適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化開課單位：機(jī)械工程學(xué)院一、課程說明《增材制造技術(shù)A》是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化的一門專業(yè)選修課。本課程的主要任務(wù)是講授增材制造技術(shù)的基本理論與方法，涉及增材制造的基本概念、基本流程和基本方法，增材制造設(shè)備的操作與實踐。通過本課程的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生在增材制造技術(shù)方面的理論素養(yǎng)與設(shè)備操作能力，為學(xué)生日后從事機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計與制造、創(chuàng)意設(shè)計、個性化設(shè)計與服務(wù)等方面的工作打下基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：熟悉增材制造技術(shù)的基本原理、主要工藝流程及在不同領(lǐng)域中的作用，理解不同工藝之間的區(qū)別與聯(lián)系。能正確運用3D打印原理、設(shè)備知識、材料知識分析工程需求，選擇合適的打印設(shè)備及材料。課程目標(biāo)2：掌握一至兩種桌面級增材制造工藝流程，掌握數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、切片方法及相關(guān)軟件的使用方法及技巧，熟悉打印機(jī)的操作使用方法，熟悉相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合課內(nèi)實驗，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、合作精神和創(chuàng)新意識。課程目標(biāo)3：理解增材制造技術(shù)在工業(yè)4.0、中國智造中的巨大意義和作用，使學(xué)生站在促進(jìn)產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代、智能制造的角度來學(xué)習(xí)增材制造技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的國際視野、應(yīng)用實踐能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《增材制造技術(shù)A》課程教學(xué)目標(biāo)對機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度3.設(shè)計/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計針對復(fù)雜機(jī)械工程問題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的零部件或制造工藝流程，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。3．1能夠針對具備不同特點機(jī)械工程中的復(fù)雜工程問題進(jìn)行分析和提煉，設(shè)計解決方案。課程目標(biāo)1：熟悉增材制造技術(shù)的基本原理、主要工藝流程及在不同領(lǐng)域中的作用，理解不同工藝之間的區(qū)別與聯(lián)系。能正確運用3D打印原理、設(shè)備知識、材料知識分析工程需求，選擇合適的打印設(shè)備及材料。M5.使用現(xiàn)代工具：能夠針對機(jī)械工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對機(jī)械工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。5.1掌握解決機(jī)械工程中的復(fù)雜工程問題所需的現(xiàn)代信息技術(shù)工具和工程工具的使用原理和方法。課程目標(biāo)2：掌握一至兩種桌面級增材制造工藝流程，掌握數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、切片方法及相關(guān)軟件的使用方法及技巧，熟悉打印機(jī)的操作使用方法，熟悉相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合課內(nèi)實驗，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、合作精神和創(chuàng)新意識。H7.環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：能夠理解和評價針對復(fù)雜機(jī)械工程問題的專業(yè)工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。7.2能夠分析和評價與機(jī)械工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題相關(guān)的專業(yè)實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。課程目標(biāo)3：理解增材制造技術(shù)在工業(yè)4.0、中國智造中的巨大意義和作用，使學(xué)生站在促進(jìn)產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代、智能制造的角度來學(xué)習(xí)增材制造技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的國際視野、應(yīng)用實踐能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.增材制造技術(shù)概論1.1增材制造技術(shù)基本原理1.2增材制造技術(shù)發(fā)展歷程1.3增材制造技術(shù)發(fā)展趨勢及挑戰(zhàn)。教學(xué)要求：了解增材制造技術(shù)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀、趨勢以及面臨的挑戰(zhàn)；掌握增材制造技術(shù)的基本原理、工藝分類。重點：增材制造技術(shù)的基本原理、工藝分類及特點。難點：增材制造技術(shù)的工藝分類及特點。21、32.常見的增材制造工藝2.1疊層實體制造工藝2.2熔融沉積成型工藝2.3光固化成型工藝2.4選擇性激光燒結(jié)工藝2.5三維噴涂粘結(jié)工藝2.6PolyJet3D打印工藝教學(xué)要求：熟悉各類增材制造工藝的原理、特點和應(yīng)用；了解各類增材制造成型工藝的過程。重點：各類增材制造工藝的原理、特點、區(qū)別和應(yīng)用。難點：各類增材制造成型工藝的區(qū)別與應(yīng)用。421、2、33.先進(jìn)的金屬增材制造工藝3.1粉末選區(qū)激光融化工藝3.2激光近凈成型工藝3.3電子束熔化成型工藝教學(xué)要求：使學(xué)生熟悉金屬增材制造工藝的原理、種類及特點；了解不同金屬增材制造工藝的區(qū)別、應(yīng)用。重點：金屬增材制造工藝的原理、種類、區(qū)別及適用場合。難點：金屬增材制造工藝的區(qū)別及應(yīng)用。21、2、34.3D打印機(jī)的操作及相關(guān)切片軟件的使用5.1FDM打印機(jī)的操作及軟件的使用5.2SLA打印機(jī)的操作及軟件的使用5.3SLS打印機(jī)的操作及軟件的使用教學(xué)要求：使學(xué)生熟悉FDM、SLA、SLS打印機(jī)及相關(guān)切片軟件的使用方法及相關(guān)技巧。重點：打印機(jī)和切片軟件的使用及參數(shù)設(shè)定。難點：切片參數(shù)與打印質(zhì)量關(guān)系。1061、2、35.3D打印機(jī)程序指令構(gòu)成：G-M指令集6.1G-M指令集內(nèi)容6.2G-M指令集的應(yīng)用教學(xué)要求：使學(xué)生了解Gcode文件的原理和G-M指令含義；熟悉G-M指令集與打印進(jìn)程、打印質(zhì)量的關(guān)系；能夠利用G-M指令編輯相關(guān)腳本，以控制打印過程及提高打印質(zhì)量。重點：G-code文件的原理和G-M指令集的命令含義。難點：G-M指令集與打印進(jìn)程、打印質(zhì)量的關(guān)系。222、36.增材制造技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用實例7.1在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用7.2文化創(chuàng)意領(lǐng)域的應(yīng)用7.3人類健康的福音教學(xué)要求：使學(xué)生了解增材制造技術(shù)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用；了解常用增材制造在各領(lǐng)域中的發(fā)展現(xiàn)狀；開闊學(xué)生的創(chuàng)新思維和技術(shù)視野，提高學(xué)生對專業(yè)的興趣。重點：增材制造技術(shù)在工業(yè)制造、設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用。難點：增材制造技術(shù)在工業(yè)制造、設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用方法。21、3合計22102.實驗部分實驗部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學(xué)時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1．熔融沉積打印成型工藝了解熔融沉積成型工藝的基本原理和特點；初步熟悉成型工藝過程；熟悉切片軟件的應(yīng)用；掌握后處理方法等。21、22．復(fù)雜模型的熔融沉積打印操作通過對較復(fù)雜模型的打印，使學(xué)生進(jìn)一步掌握三維模型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、參數(shù)的設(shè)置、分層切片、G代碼的導(dǎo)出、打印技巧等技能。21、23．光固化打印成型工藝使學(xué)生初步熟悉桌面級光固化成型工藝；掌握添加、編輯支撐的技巧以及后處理的方法。21、24．復(fù)雜模型的光固化打印操作使學(xué)生進(jìn)一步掌握桌面級光固化成型工藝；進(jìn)一步掌握手動添加、編輯支撐的技巧以及后處理的方法。21、25.選擇性激光燒結(jié)成型工藝了解選擇性激光燒結(jié)成型工藝的基本原理和特點；熟悉選擇性激光燒結(jié)成型工藝過程；熟悉切片軟件的應(yīng)用；掌握前處理和后處理方法。21、2合計10五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、實驗等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解3D打印的基本方法、設(shè)計原理、軟件的使用等，在掌握3D打印機(jī)使用的基礎(chǔ)上，具有進(jìn)行3D打印設(shè)計的初步能力。實驗教學(xué)著重講授如何用科學(xué)的手段來完成理論的驗證；如何組織實驗、處理數(shù)據(jù)和分析實驗現(xiàn)象；介紹常用設(shè)備和儀器的原理、構(gòu)造和使用維護(hù)方法以及綜合實驗內(nèi)容的思路和方案設(shè)計等。采用教師講授和學(xué)生動手操作的方法；在實驗前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實驗有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)真閱讀實驗指導(dǎo)書；在實驗中要嚴(yán)格遵守實驗紀(jì)律，按操作規(guī)程使用儀器；實驗結(jié)束后，按規(guī)定對儀器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)；每完成一項實驗，要認(rèn)真完成一份實驗報告。六、課程資源1.推薦教材：（1）李景陽主編.《增材制造（3D打?。┘夹g(shù)講義》.2022年.2.參考書：（1）王廣春主編.《增材制造技術(shù)及應(yīng)用實例》.機(jī)械工業(yè)出版社.2014年.（2）吳懷宇主編.《3D打印三維智能數(shù)字化創(chuàng)造》.電子工業(yè)出版社.2014年.（3）AnnaKaziunasFrance主編.《3D打印從入門到精通》.人民郵電出版社.2016年.（4）韓霞主編.《快速成型技術(shù)與應(yīng)用》.機(jī)械工業(yè)出版社.2016年.（5）于彥東主編.《3D打印技術(shù)基礎(chǔ)教程》.機(jī)械工業(yè)出版社.2017年.3.期刊：（1）屈華鵬,等.金屬材料增材制造(3D打印)技術(shù)的局限性.[熱加工工藝].2018年第16期.（2）徐文.3D打印技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用.[電子技術(shù)與軟件工程].2018年第16期.（3）李禮,戴煜.中國增材制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.[新材料產(chǎn)業(yè)].2018年第8期.（4）林鑫.黃衛(wèi)東.應(yīng)用于航空領(lǐng)域的金屬高性能增材制造技術(shù).[中國材料進(jìn)展].2015年第9期.（5）田宗軍.激光增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展.[航空制造技術(shù)]2015年第11期.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）3D打印創(chuàng)造云平臺“印夢園”:/information-details-id-170.html（2）北京航空航天大學(xué)公開課：增材制造(3D打印)技術(shù)/special/cuvocw/sandidayin.html（3）OFweek3D打印網(wǎng)：http://3/CAT-132109-am.html（4）河南工學(xué)院在校課程：增材制造技術(shù)：/course/214884545.html七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?42實驗20（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√515作業(yè)20（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?67期末大作業(yè)50（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核對增材制造技術(shù)原理、工藝、制造流程的掌握與理解。（3）考核方法為：大作業(yè)、論文等?！獭獭?03010合計：100分265519八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)、期末大作業(yè)或課程論文等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┏煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）；課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)10積極參與教學(xué)活動、踴躍回答問題，參與率、準(zhǔn)確率綜合評價大于90%。認(rèn)真參與課堂活動、積極回答問題，參與率、準(zhǔn)確率綜合評價大于80%。參與課堂活動、認(rèn)真回答問題，參與率、準(zhǔn)確率綜合評價大于70%。偶爾參與教學(xué)活動、回答問題，參與率、準(zhǔn)確率綜合評價大于60%。較少參與教學(xué)活動、回答問題，參與率、準(zhǔn)確率綜合評價小于60%。作業(yè)20作業(yè)完成的完整性、準(zhǔn)確率、工整性綜合評價大于90%。作業(yè)完成的完整性、準(zhǔn)確率、工整性綜合評價大于80%。作業(yè)完成的完整性、準(zhǔn)確率、工整性綜合評價大于70%。作業(yè)完成的完整性、準(zhǔn)確率、工整性綜合評價大于60%。作業(yè)