3D打印企业实例学习任务 智能保洁船捕捞器3D打印.docx

1、学习任务二智能保洁船捕捞器3D打印（FDM）学习目标（i.阅读任务单，表述智能保洁船捕捞器工作任务，进行实地调研汇报,解决珠江水域痛点，建设美丽中国；设计智能清洁船捕捞器概念图；2. 智能清洁船捕捞器建模；智能清洁船捕捞器打印成型；3. 智能清洁船捕捞器后处理；智能清洁船捕捞器任务评价。EXPERTADVICE建议学时24学时工作情境描述某企业研发制造的遥控船模型（见图2-1）,产品可进行遥控作业。现经过调研论证，决定将此遥控船改造成智能保洁船捕捞器，实现特定的水面垃圾清理作业。部分零件需要重新设计制造，其他的零件可以沿用原有零件。要求应用提供零件进行产品装配与功能验证。增材制造设备、钳工设备

2、等完成智能保洁船的产品数据管理、产品创新设计。(TB9.绘制捕捞器爪10.对特征进行阵列11.将捕捞器所有零件进行装配任务拓展将完成的建模模型进行仿真动画演示，审核是否出现问题，为后续的3D打印做准备。学习活动4智能保洁船捕捞器打印成型1. 设定打印参数；利用FDM技术打印智能保洁船捞捕器;爪EXPERTADVICE建议学时6学时学习过程学习过程材料高温滔机后挤出FDM打印技术简介FDM是“FusedDepositionModeling”的缩写，即熔积成型法，是一种将各种丝材（如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等）加热熔化进而堆积成型方法。1. FDM工作原理表2-6工作原理加热喷头在计算机的控制

3、下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动，热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头，在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层”画出”截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。2. FDM工艺特点表2-7工艺特点优点成本低FDM技术用液化器代替了激光器，设备费用低；原材料的利用效率高且没有毒气或化学物质污染，使得成本大大降低。速度快原材料以材料卷得的形式提供，易于搬运和快速更换。简单易行采用水溶性支撑材料，使得去除支架结构简单易行，可快速构建复杂

4、的内腔、中空零件以及一次成型的装配结构件范围广可选用多种材料，如各种色彩的工程塑料ABS、PC、PPS及医用ABS等。质量好原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形小。集成化用蜡成型的原型零件，可以直接用于熔模铸造。缺点精度低原型的表面有较明显的条纹，成型精度相对较低，最高精度0.127mm。强度欠缺沿着成型轴垂直方向的强度比较强。需支撑需要设计和制作支撑结构。时间稍长需要对整个截面进行扫描涂覆，成型时间较长，成型速度相对SLA慢7%左右。材料贵原材料价格昂贵。4.发展现状近年来，国内很多3D打印制造企业已实现了3D打印机的整机生产和销售,这些企业共同的特点是由海外归国团队建立，规模较小，

5、产品技术与国外厂商同类产品相比尚处于低端。同时，国产3D打印机在打印精度、打印速度、打印尺寸和软件支持等方面还难以满足商用的需求，技术水平有待进一步提升。在服务领域，我国东部发达城市已普遍有企业应用进口3D打印设备开展了商业化的快速成型服务，其服务范围涉及到模具制作、样品制作、辅助设计、文物复原等多个领域。与内地相比，我国港台地区3D打印技术引入起步较早，应用更为广泛，但港台主要着重于技术应用，而非自主研发。5.FDM设备表2-8FDM设备桌面级3D打印机（如图2-4所示），小巧精致且价格低廉，对于个人消费者、中小企业或者各类教育机构等非常实用，对操作者的专业要求不高。小型化也一定程度上牺牲了

6、产品的精度和表面质量等。桌面级3D打印机的推广普及，使得3D打印技术进入大众视野。6.快速成型图2-5导入三维模型图2-6调整摆放角度奇图2-7设定打印参数表2-9快速成型过程将三维模型导入快速成型设备。可先在设备上模拟整个零件制作过程，再次检查是否有不当之处以便及时修改，还可以看到系统预估的制作加工时间，方便安排生产（如图2-5所示）。调试模型的摆放角度，支撑的设计合理性。不同的摆放角度所呈现的出打印时间、打印精度、打印质量也不同，也会影响打印完成之后支撑的去除。设定系统打印参数，实时反映总加工高度、支撑速度、填充速度、轮廓速度及扫描线间距等参数，方便操作人员实时监控加工过程。（如图2-7所

7、示）。图2.8实施打印在加工平台上，可以清晰的看到打印路线，在打印过程中也要定时监测打印状态。快速成型的最后一步要将附着在表面的多余材料进行去除支撑、清洗、二次光固化和打磨等后处理工序。4. 快速成型设备参数如下图所示专凉国最小移动曜(mm)1.5启用Combing0回油前最小挤出里(mm)0.02回抽0寸Ztt移动(mm)0.0Retraction外围绑1起始3瞄(mm)3.0最小长度(mm)150.0CoolSkirt风帝全速高度(mm)0.5最小风风速度(%)100最大既扇速度(%)100最小距度(mm/s)10冷却升起打印头InfiH顶眼心埴充0底部实心埴充0境充交叉(%)15XSup

8、port结构类型Lines生成支探的目空角度90始充数里(%)10X/Y瞧(mm)1Z距高(mm)1BlackMagic汁部轮廓JS用Spirakze只打印模型表面BrimBnmfT印敦里5Raft额外饰度(mm)5.0线条间隔(mm)3.0底层IS度(mm)0.3底层血(mm)1.0ffiQJsE(mm)0.27接口层技竟(mm)0.4易空间隔0.222Fixhorrible幻合所有打E呦体(A类型)目她合所有打E呦体(8类型)保拎开放表面瞄硕认图2.9支架参数设定专家设置最d溶动罪离(mm)1.5启用Combng回抽前最小挤出里(mm)0.02回他时瑙移动(mm)0.0Skirt外围线数1

9、起拍旋离(mm)3.0最小长度(mm)150.0Cool凤扇宇祺高度(mrn)0.5最小风昴亶度(%)100最大风扇匣度(%)100最小速度(mays)10冷却升起打印头Infill唤部茶心填充底部实心填充0埴充交叉(%)15RetractionXSupport结构类2!Linesy生成支援的悬空励度90填充数里(%)10X/Y距离(mm)1Zg&S(mm)1BlackMagic外部轮廓B用Sprahze只打EPffl型表面BrimBnmJJ印邮sRaft黝外幅度(mm)5.0线条眺(mm)3.0底后厚度(mm)0.3底层鼓(mm)1.0接口层厚度(mm)0.27梭口房线克(mm)0.40.2

10、2表后2Fixhorrible组合所有打印物体(A类型)囱组合所有打印物体(B类也保持开放表面Retraction短小移劫戏离（mm）1.5自用Combng0回抽尚最小描出里（mm）0.02回J由时鬲移幼（mm）0.0Skirt外困妙起始（mm）3.0最小长度（mm）150.0Cool阿用全涅高度（ETT1）0.5最小凤扇匣度（%）100最大FUS速度（%）100最小速度（mW$）10冷却升起打阪Infill顶部突心詹充0底部实心填充0境充交叉（%）15XSupport拮构类ai生成支技的是空楠jg填充数里（）X/Y距离（mm）Z爽离（rrrn）BlackMagic外部轮廓启用Spiralze

11、只打印慎型衰面Bnm8nmTT印数里ULines|90854S度(mm)5.0线条间隔（mm）3.0鼠层厚度（mm）0.3尽层线亮（mm）1.0技口层f?度（mm）0.27技口层籍燹（mm）0.4忌空间0.22去JZ2FixhorribleRaft蛆合所有打印物体（A类型）0级合所有打EP物体（映塑）口保持开株表面物招确认图2.11捞捕爪参数设定学习活动5智能保洁船捕捞器后处理./学习目标掌握FDM产品后处理爪EXPERTADVICE建议学时2学时易学习过程图2.12去除捞捕器外部支撑图2.13去除圆角支撑快速成型得到初步产品后，还要进行必要的后处理工序才能得到最终的产品。去除支撑支撑有外部的

12、支撑和腔体内部对悬空部分的支撑。两部分支撑都是块状支撑，整体呈蜂窝形。去除支撑前先用酒精浸泡3-5分钟。外部支撑和部分内部支撑需要用专业工具即可去除（如图2-12所示）。处理支撑时要戴防护手套。内部悬空部分的支撑要小心轻轻去除。（如图2-13）。部岫I*4tuta.amAmclit图2-1遥控模型船HUO.rWi-Cif1IB11?tit1UU:nIIII14a.r皿bit1DK4ttlwm-i1IIi2*:1fltWi3ftiM就图2-14去除内部支撑用刷子、清洁布等对音箱的外表面和腔体内部进行大致清洗，之后用小刮刀除去音箱内部悬空部分的支撑（如图214所示）。打磨图2-15打磨整体表面图2

13、.16打磨细节部分打磨分为机器打磨和手工打磨，首先用砂纸进行手工打磨，对内外表面进行修整，然后再用打磨机，修整手工不能触到的部分，对整个音箱进行最后的磨光（如图2-15所示）。打磨完外表面，对细节和圆角进行二次打磨，直至表面光滑为止（如图2-16所示）o从三维数模到实物模型的快速制造，相比传统制造制作模具再生产来说，大大节约了时间成本，且成型全过程可实现无人值守，也节约了人力成本。就产品本身来讲，本例中能够准确还原设计理念，可以看到FDM快速制造的表面光滑细腻，质量高，细节还原精度高。.任务拓展请根据设计概念图，打印完成其他的设计方案。学习活动6智能保洁船捕捞器任务评价学习目标学习目标1. 锻

14、炼沟通表达能力2.检验工作任务完成效果3.学会正确客观地进行评价EXPERTADVICEEXPERTADVICE建议学时2学时L小组智能保洁船捕捞器整体方案汇报三方评价表2T03D打印文明生产评分表日期姓名开始时间总分地点学号结束时间事项内容现场记录配分得分遵守纪律遵守口迟到口旷课口5职完成任务表现积极主动口一般口差口业工具、材料分区摆放分区口未分区口素工具摆放整齐、规范、不重叠整齐口一般口差口5材料摆放整齐、规范、不重叠整齐口一般口差口养防护镜、防护手套佩戴规范规范口不规范口5工作服、工作鞋穿戴规范规范口不规范口注意安全未受伤注意口一般口不注意口文明礼貌，尊重老师、同学好口一般口差口服从安排

15、服从口不服从口5危险操作行为有口没有口工作后现场清理、清洁好口一般口差口合理、正确使用工具好口一般口差口事故状态过程记录扣分现场1. 轻微事故：违反操作规程者，给与警告；2. 一般事故：如工件破裂，次扣1分；3. 严重事故：如工件移动或掉落，一次扣2分；4. 重大事故：如造成设备不能短时间修复或情节严重者，经老师监督终止本次作业。记录今收到提交作品一套，共件，其中成品件，半成品件，毛坯提件。交本人对本表所填内容已经认真审阅，确认所填内容属实，无异议。作学生签名：品老师签名：企业专家签名：_表2-11评价表工作任务名称:评价项目考核内容考核标准配分小组评分教师评分企业评分总评任务完成情况评定（8

16、0分）任务分析（5分）正确率100%5分；正确率80%4分；正确率60%3分；正确率60%0分；5注：此项企业只需填写一个总分零件创新设计（20分）模型完整性6概念图视图表达合理性，基本尺寸完整性4零件设计的创新性7产品说明书3三维建模（10分）规范、熟练10分；规范、不熟练5分；不规范0分10数据处理（15分）参数设置正确15分；参数设置不正确。分；15打印成型（20分）操作规范、熟练1（）分；操作规范、不熟练5分；操作不规范0分20加工质量符合要求10分；加工质量不符合要求0分后处理（10分）处理方法合理5分；处理方法不合理。分10操作规范、熟练5分；操作规范、不熟练3分；操作不规范0分职

17、业素养（20分）文明生产纪律及表现5工量具使用规范性5安全防护措施5文明生产及操作设备规范性5总分学生签名教师签名日期2. 智能保洁船捕捞器工作小结学习活动1获取智能保洁船捕捞器3D打印任务乃学习目标阅读任务单，表述智能保洁船捕捞器3D打印工作任务；1. 组织学生对解决珠江水域密布，水面保洁不易等社会痛点进行实地调研。将调研结果制作成PPT进行展示汇报，以此培养学生社会主义生态文明观，建设美丽中国。脚建议学时1. 组建团队及任务分工表2-1组建团队及任务分工团队名称团队成员工作任务团队LOGO2.任务引入（1）组织学生实地调研珠江水域，针对水域密布保洁不易等社会痛点进行分析并展示汇报。（2）本

18、任务的设计要能够解放保洁人员和安防人员的劳作，辅助珠江流域和近岸海域水污染防治，从而实现2035年建设美丽中国的基本目标。2. 发放任务单表2-2任务单产品名称智能保洁船捕捞器编号时间5天序号零件名称规格图形数量（件）设计要求1智能保洁船捕捞器自行设计11-能调节捕捞器的入水深度；2.能捕捞不大于60*60*60的漂浮物；3-捕捞的漂浮物在船行驶过程中不会漂出。2备注请在指定时间内完成完成日期生产数量套1生产部经理意见（同意生产）日期4.了解3D打印的作用3D打印模型用于测试，可以很好的解决这个问题。3D打印模型可以较为精准地还原设计细节，通过反复测试，可以帮助优化产品设计。同时在节约制作和时

19、间成本上也有很大的优势，可以有效地提高了设计效率，加快产品的实用化和商业化的进程。利用3D打印技术，可在产品开发过程中快速得到产品的样机,以提供设计验证与功能验证，检验产品可制造性和可装配性等。智能保洁船捕捞器的设计结构复杂，要反复验证产品的功能性，因此选择（FDM）的快速成型方法来进行模型制造。瓜EXPERTADVICE建议学时4学时学习过程设计要点：1.根据要求入水深度的调节要求，选择合适的调节机构。2. 根据捕捞物的大小，捕捞器的开口大小应在什么范围。3. 需保证行驶过程中，漂浮物在前进或者后退时候不会漂浮出来。4. 请用手绘方式绘制三视图及概念图。表2.3手机音箱三视图参考视图俯视任务拓展本次课程结束后，将手绘方案进行继续完善修改，绘制至少三种不同的设计方案，最后提交审核定型。学习活动3智能保洁船捕捞器建模1.能用三