電子教案-《3D打印技術(shù)概論》

12 3 4 7 322264典型教案：§1-13D打印的概念、基本原理與分類20“與傳統(tǒng)的去除材料加工方法完全相反，通過三維模型數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)增材成型，通常用逐層添加材料的方式直接制造產(chǎn)品?！碧釂枺耗懵犝f過3D打印嗎？說一說你了解的3D打印。提問：什么是傳統(tǒng)減材制回答:5提問：為什么3D打印技術(shù)是多學(xué)科相互交叉滲透的產(chǎn)展示：建議用圖片、視頻等對3D打印的過討論：3D打印6總結(jié)：3D打印的原理答疑：有著舉足輕重的地位，國內(nèi)工業(yè)級SLA（光固化）的技術(shù)基本上全部來源于西3D打印領(lǐng)域的貢獻(xiàn)主要集中于大型復(fù)雜金屬結(jié)構(gòu)件的制造，為中國航空航天的從事快速成型的研究單位之一，2008年華中科技大學(xué)成功研制了世界上最大臺7典型教案：§1-23D打印的技術(shù)的特點(diǎn)和與傳統(tǒng)加工的對比20討論：是看圖更容易看懂還是看實(shí)物更容提問：車間加工金屬零件時什么是廢棄討論：8討論：你喜歡零技能制造提問:結(jié)合老說什么是功能么3D打印只適合小批量生討論：9展示：利用圖片、視頻展示堆焊和鑄造的討論：你認(rèn)為3D打印和堆焊、鑄造相比討論：打印的優(yōu)點(diǎn)很突出但是并不能代替?zhèn)鹘y(tǒng)加工方式，傳統(tǒng)加工技術(shù)和3D打印機(jī)對可以使用的材料有很多要求，如顆3D打印的效率高，主要體現(xiàn)在單件小批量生產(chǎn)典型教案：§1-33D打印的發(fā)展歷程2.國內(nèi)3D打印的發(fā)展歷程203D打印的發(fā)展歷程屬于了解性內(nèi)容，課上教師可以和學(xué)生一起展示：第一臺3D打印機(jī)查閱資料：利用網(wǎng)絡(luò)查閱一下，書中提到的的幾個推動3D打印產(chǎn)生和發(fā)展的公司有沒有？網(wǎng)上是怎么介紹他們討論：為什么3D打印技術(shù)開始被廣泛應(yīng)討論：中科院廣州電子查閱資料：利用網(wǎng)絡(luò)查閱一下，書中提到的的幾個中國的3D打印的公司有沒有？網(wǎng)上是怎么介紹討論：你怎么理解3D打印需討論：本節(jié)屬于了解內(nèi)容，在實(shí)際上課過程中為例激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興222222掌握熔融沉積成形技術(shù)、立體光固化成形技術(shù)和選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的原典型教案：§2-1熔融沉積成型技術(shù)22展示：利用視頻或?qū)嵨锎蛴C(jī)展示FDM的機(jī)一般由哪幾展示：通過以往打印過的模型，展示并講解FDM的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。溫度：加工溫度約為190～220℃,使用溫度分解，加工溫度一般為230～250℃,使用溫度一提問：你認(rèn)為FDM打印的發(fā)展方向還有哪實(shí)驗(yàn)：分別用打火機(jī)點(diǎn)燃PLA和ABS，展示不同材料的燃燒的火焰區(qū)別和氣味區(qū)別。溫度：可耐受溫度-50～100℃,使用溫度一展示：如果有條件，建議分別展示：討論：根據(jù)不同的材料對比，如果在沒有特殊要求的實(shí)際應(yīng)用中，你喜歡用哪種討論典型教案：§2-2立體光固化成型技術(shù)22展示：利用視頻或?qū)嵨锎蛴C(jī)展示FDM的提問：根據(jù)老師講解，說一說SLA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。提問：根據(jù)老師的講解，你認(rèn)為SLA技術(shù)還有哪些應(yīng)用提問：你認(rèn)為SLA打印的發(fā)展方向還有哪提問：根據(jù)老師的講解，回答SLA技術(shù)對材料有哪些要提問：根據(jù)老師的講解，說一說SLA材料的組成有哪些？各有什么通過展示不同類型的SLA成形技術(shù)打印的模型，詳細(xì)講解SLA式對于模型懸空的部位容易產(chǎn)生較大的瑕疵，即便是典型教案：§2-3選擇性激光燒結(jié)成型技術(shù)20展示：利用視頻或?qū)嵨锎蛴C(jī)展示SLS的提問：根據(jù)老師的講解，回答SLS的原理提問：根據(jù)老師講解，說一說SLA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。提問：根據(jù)老師的講解，你認(rèn)為SLA技術(shù)還有哪些應(yīng)用提問：根據(jù)老材料的種類有由于SLS技術(shù)并不完全熔化粉末，而僅是將其燒結(jié)，因此制造速度快。由于未燒結(jié)的粉末可以對模型的空腔和懸臂部分起支撐作用，不必另外設(shè)計支撐結(jié)構(gòu)，可以直接生產(chǎn)形狀復(fù)雜的原型及部件。形、翹曲、開裂等關(guān)鍵問題，成為較早的利用選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)制造大大學(xué)和西北工業(yè)大學(xué)的高性能金屬零件激光直接成形技術(shù)已成功應(yīng)用于制造我22展示：利用視頻或?qū)嵨锎蛴C(jī)展示SLS的提問：根據(jù)老師的講解，回答3DP的原理提問：根據(jù)老師講解，說一說3DP技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。提問：根據(jù)老師的講解，說一說3DP的應(yīng)展示：利用視頻或?qū)嵨锎蛴C(jī)展示LOM的提問：根據(jù)老師的講解，回答LOM的原理提問：根據(jù)老師講解，說一說LOM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。提問：根據(jù)老師的講解，說一說LOM的應(yīng)展示：利用視頻或?qū)嵨锎蛴C(jī)展示SLM的提問：根據(jù)老師的講解，回答SLM的原理提問：根據(jù)老師講解，說一說SLM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。提問：根據(jù)老師的講解，說一說SLM的應(yīng)和SLS的區(qū)別需要重點(diǎn)講解，以加深學(xué)生的認(rèn)識1DirectMetalLaser-Sin234NanoParticalJetti5DirectedEnergyDepo6WireArcAdditiveManufactur7FusedFilamentFabr89ElectrochemicalDepUltrasonicAdditiveManufactLaserEngineeredNet電子束自由形式制造ElectronBeamFreeformFabr典型教案：§2-53D打印技術(shù)的橫向比較20等常加加工技術(shù)。總結(jié)：帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)常見3D打印加工技術(shù)的材料、優(yōu)缺點(diǎn)等?？偨Y(jié)：通過觀看視頻和老師講解，總結(jié)各種3D打印加工技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性?？偨Y(jié)：通過觀看視頻和老師講解，總結(jié)各種3D打印加工高高高慢貴好差好好22222典型教案：§3-1數(shù)據(jù)獲取22據(jù)有了一定的認(rèn)知，這時候?qū)W生最感興趣的是三維數(shù)據(jù)的獲取，授課過程中老師可以抓住學(xué)生的這一特點(diǎn)開展教學(xué)，例如提問：你想MakeHuman、K-3D、Sculptris、1講解：重點(diǎn)講解3D打印的流程和加工步驟。講解：重點(diǎn)講解3D打印模型數(shù)據(jù)的獲取方式。講解：重點(diǎn)講解什么是正向設(shè)計。學(xué)生自由訓(xùn)練：分別查找或下載教材中提及的軟件，嘗試安裝并使用。AutoCADCivil3D、PKPM、SketchUp大師”講解：重點(diǎn)講解什么是正向設(shè)計。展示：利用視頻或?qū)嵨锎蛴C(jī)展示不同三展示：利用視頻或?qū)嵨锎蛴C(jī)邊展示邊講解不同三維掃描設(shè)備的原理重點(diǎn)講解：由于斷層掃描、CT掃描基本上學(xué)校不會有這種設(shè)備，建議重點(diǎn)講解：斷層掃描屬于破壞性掃描，但是因其成本和費(fèi)用較低，同時能準(zhǔn)確的掃描被測物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，在工業(yè)產(chǎn)品的逆向中廣泛應(yīng)用。matic、CATIA、Imageware、PolyWo些數(shù)據(jù)之間只是一大群空間散亂點(diǎn)（數(shù)據(jù)點(diǎn)云重點(diǎn)講解：CT掃描儀分為醫(yī)療CT和工業(yè)CT這里講的是工業(yè)CT。學(xué)生自由訓(xùn)練：分別查找或下載教材中提及的軟件，嘗試安裝并使用。一般受到學(xué)校條件的限制，特別是在逆向數(shù)據(jù)獲取的教學(xué)中，學(xué)校一般不會有所有的教材中介紹的逆向設(shè)備，建議在授課過程中使用大量的文字、圖片和視頻來進(jìn)行講解，如果有相應(yīng)的設(shè)備，也2.結(jié)構(gòu)測量方面。大型建筑或海上建筑等典型教案：§3-2數(shù)據(jù)處理22通過對比不進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的模型和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后的模型，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識數(shù)據(jù)處理的重要性，讓學(xué)生認(rèn)識到，如果不進(jìn)行數(shù)據(jù)處STL格式將復(fù)雜三維模型以一系列的三維三角形面片來近似表達(dá)，當(dāng)三角面片小到一定程度重點(diǎn)講解：數(shù)據(jù)處理的意義。文件是一種空間封閉的、有界的、具有點(diǎn)線面幾何信息的三維實(shí)體模型數(shù)據(jù)格式，這樣的STL文件可以直接輸入3D打印設(shè)備用于3D打印，但是STL數(shù)據(jù)模型在轉(zhuǎn)化過程中極易產(chǎn)生缺陷，有缺陷的STL文件不能正確描述模型的表面，也就不能順利完成3D打印，也就是說缺陷的STL文件不符合3D打印的文件標(biāo)準(zhǔn)。提問：什么文件才是標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)講解：在實(shí)際操作過程中，肉眼檢查出模型是否存在這樣的問題是很困難的，一般需要借助一些軟件進(jìn)行STL文件的檢查和修復(fù)，比如Magics、Germagic等。提問：除了要求標(biāo)準(zhǔn)的STL文件外，為什么還要對STL文件進(jìn)行其他重點(diǎn)講解：3D打印時成型精度就3D打印機(jī)本身而言，可以將X、Y、Z三方向的運(yùn)動位置精度控制在微米級，得正向獲取數(shù)據(jù)：處理流程簡單，精度較高、數(shù)據(jù)錯誤較少，能很方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)修復(fù)、支撐逆向獲取數(shù)據(jù)：處理流程復(fù)雜，數(shù)據(jù)量大、STL文件的檢查和修復(fù)主要用來檢查模型中存在的一些諸如孔洞、縫隙、錯誤邊界、壞多殼體等錯誤信息，并有針對性地進(jìn)行分析和修具體實(shí)例詳見教材:圖3-2-16、17Netfabb、Magics、Solidview、Mesh下層部分的支撐，所以被打印模型的某些部位如到精度相當(dāng)高的工件。然而影響工件最終精度的因素除3D打印機(jī)本身的精度，還有CAD模型的前期處理精度。在計算機(jī)和打印機(jī)數(shù)據(jù)處理能力足夠的前提下盡量選擇高精度的STL格式轉(zhuǎn)化，使STL文件更逼近原始三維模型的表面，這樣可以降低STL格式本身對模型誤差的影響。修復(fù)的意義是學(xué)生自由訓(xùn)練：分別查找或下載教材中提及的軟件，嘗試安裝并使用。提問：添加支撐的意義是什修復(fù)軟件、添加支撐軟件、分層軟件，其功能都學(xué)生自由訓(xùn)練：分別查找或下載教材中提及的軟件，嘗試安裝并使用。提問：分層的學(xué)生自由訓(xùn)練：分別查找或下載教材中提及的軟件，嘗試安裝并使用。學(xué)生自由訓(xùn)練：在老師的講解下通過訓(xùn)練熟悉Cura。需要操作者在實(shí)踐中根據(jù)設(shè)備類型、需要打印數(shù)據(jù)模型的特點(diǎn)和操作者的習(xí)慣有針對性的學(xué)習(xí)和重點(diǎn)講解：重點(diǎn)講解軟件的用途并不一定是單一的。在授課過程中多進(jìn)行演示，通過演示加深學(xué)生對數(shù)據(jù)處理重要LEAF文件是由Helisinki理RPI文件格式是由RensselacerDesaearchCentre與RensselarPolytechnic邊、面片等實(shí)體類型,并將其拓?fù)湫畔⒁?。RPI文件的優(yōu)點(diǎn)是冗余性好、結(jié)構(gòu)下表為幾種三維數(shù)據(jù)文件格式的比較.典型教案：§3-33D打印設(shè)備打印操作11材料性能的變化直接影響成型過程及成型件各種數(shù)據(jù)的含義。展示：利用視頻或?qū)嵨锎蛴C(jī)邊展示邊講解。展示：利用視頻或?qū)嵨锎蛴C(jī)邊展示邊講解。一體化：老師可以邊拆解邊講解。完成FDM打印機(jī)的拆卸和安裝。起到支撐及承裁打印物體的作用.一體化：利用實(shí)物，教師邊一體化：利用實(shí)物，教師邊完成調(diào)平、送機(jī)的日常維護(hù)和保養(yǎng)。5.所用模型材料和支撐材料需保持干燥，材料開封后，應(yīng)盡量在1個月內(nèi)典型教案；§3-43D打印后處理22通過對未去除支撐或未進(jìn)行噴漆上色的模型與已經(jīng)進(jìn)行后處理一、3D模型后置處理的基礎(chǔ)知識無論是工業(yè)級還是桌面級的FDM3D打印設(shè)備，打印出來的產(chǎn)品都會顯示一些被稱為層效應(yīng)的紋路或一些必要的支撐，因此需要對模型進(jìn)行二、3D模型的簡單后置處理常用的模型粘結(jié)膠水有木工膠水、亞克力粘由于有些模型在打印或后處理過程中會產(chǎn)生展示：利用實(shí)物展示后處理工具和輔助材料。一體化：利用實(shí)物，教師邊熟悉后處理的各種工具和輔助材料。拼合粘結(jié)、補(bǔ)如果打印精度過低，會造成明顯的分層紋路，需要用補(bǔ)土來彌補(bǔ)，待其干燥硬化后再打磨平整。補(bǔ)土的材料有很多種，例如，牙膏補(bǔ)土、保麗補(bǔ)等待補(bǔ)土膠水完全干燥硬化后，開始進(jìn)行打磨拋光的工作，尤其是當(dāng)外觀是零件的一個重要打磨一般分為粗打磨和精細(xì)打磨，粗打磨一珠光處理就是操作人員手持噴嘴朝著拋光對蒸汽平滑是將打印零部件放在蒸汽罐內(nèi)，蒸汽罐底部有已經(jīng)達(dá)到沸點(diǎn)的液體。液體蒸汽能在補(bǔ)漆筆主要用來勾勒模型上特別細(xì)小的細(xì)節(jié)三、3D模型后處理的注意事項(xiàng)后處理過程中盡量控制材料去除量，以保證后處理的過程中，打磨會不可避免的產(chǎn)生粉塵。上色過程中粘合劑、丙烯材料、油性漆等不可避免的會產(chǎn)生有害的氣體，因此一定要注意加上色時應(yīng)該根據(jù)上色物品的特點(diǎn)選擇最合適2016年，美國麻省的3D打印公司Rize推出一款工業(yè)級桌面RizeOne，在打印支撐結(jié)構(gòu)時，設(shè)備會在其與打印件之間噴射一種排斥性墨水，22482.掌握簡單的正向建模并完成模型打印。3.了解簡單的逆向建模并完成模型打印。典型教案：§4-1簡單的正向三維建模及打印22類型，如果不是Ultimaker、Printbot或選項(xiàng)中的其他3型”單擊“Next”，如圖4-1-1所示，然后選擇打印機(jī)項(xiàng)中已經(jīng)有的RepRap類3D打印機(jī)，選擇“Custom”單擊“Ne加熱床和平臺中心。打印機(jī)名稱是所用打印機(jī)品牌，打印頭直徑可以參照打印機(jī)說明書填入即可，如圖4-1-3所示，單不同的打印機(jī)要進(jìn)行不同的設(shè)置。進(jìn)入“機(jī)型”（M打印頭設(shè)置（Printerheadsize）、通訊打印平臺中（Marlin/Spri實(shí)際上是針對“工具”菜單中“逐個打印模型”（Printoneatatime）和“同時打印多個模型”（Printallatonce）設(shè)置的。打印頭設(shè)置只對“逐個一般是利用打印機(jī)在線打印時使用，應(yīng)根據(jù)打印機(jī)和計算機(jī)的匹配情況進(jìn)行設(shè)置，沒有特殊要求的情況下選擇“自12345678式（ViewMode）按鈕調(diào)出視圖選擇菜單，然后就說明：綠色部分表示分層后12表面拉絲現(xiàn)象嚴(yán)重，回退過多會導(dǎo)致噴頭在長造成模型表面有瑕疵。回退一般發(fā)生在工就會滲漏出來，粘在模型表面，造成拉絲現(xiàn)之前，將耗材往回抽取一部分就可以有效防融耗材，從而減少甚至消除拉絲現(xiàn)象。一般些，長度不要太長。一般0.4mm噴嘴，回退速度為3層厚度稍厚一些，一般設(shè)置范圍為0~0.4545不是底部開始打印，則可以使用底層切除。6789間夠的時間冷卻。如果某一層路徑長度過小，那使用冷卻風(fēng)扇（Enablecoolingfa程中使用風(fēng)扇冷卻，具體冷卻風(fēng)扇的速度如典型教案：§4-2簡單的逆向掃描建模及打印22根據(jù)工件的要求不同,選用的噴涂物也不同。對于一些不需要進(jìn)行噴涂后清理的物體,一般可以選擇白色的硝光漆、白色顯像劑等;而對于一些要進(jìn)行噴涂后清理的物體,只能使用白色顯像劑,它使用完畢后很容易就可去除掉,便于測量完成后還物體以本來面目。），222222223.可以下教學(xué)過程中鼓勵學(xué)生收集資料，看看學(xué)生對哪些應(yīng)用感興趣，學(xué)典型教案：§5-13D打印與日常生活20組織學(xué)生自討論，了解3D打印在日常生活中的應(yīng)用。教師把握課堂自學(xué)、查找資巧克力3D打印機(jī)典型教案：§5-23D打印與生物醫(yī)學(xué)22建議用提問的方式鼓勵學(xué)生討論和思考，3D打印能制造義肢組織學(xué)生自討論，了解3D打印在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。教師把握自學(xué)、查找資典型教案：§5-33D打印與文化創(chuàng)意22組織學(xué)生自討論，了解3D打印在文化創(chuàng)意領(lǐng)域的應(yīng)用。教師把握自學(xué)、查找資2.難以模塊化設(shè)計制作。手辦中大量的是同一個角色的不同裝扮和動態(tài)造典型教案：§5-43D打印與建筑22組織學(xué)生自討論，了解3D打印在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用。教師把握自學(xué)、查找資典型教案：§5-53D打印與汽車制造20典型教案：§5-63D打印與航空航天20等材料加工方面，這些材料基本都具有強(qiáng)度傳統(tǒng)的鍛造和機(jī)械加工，整個工序耗時、費(fèi)力、組織學(xué)生自討論，了解3D打印在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。教師把握自學(xué)、查找資典型教案：§5-73D打印與軍事20組織學(xué)生自討論，了解3D打印在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。教師把握課堂和自學(xué)、查找資典型教案：§5-83D打印與模具制造203D打印技術(shù)在模具行業(yè)的應(yīng)用是本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容也是最難懂的組織學(xué)生自討論，了解3D打印在模具領(lǐng)域的應(yīng)用。教師把握課堂和展示：通過視頻展示傳統(tǒng)砂型的制作過程。自學(xué)、查找資討論：3D打印砂型和傳統(tǒng)砂型制作相