（中职）3D打印技术应用1、项目一任务一 认识3D打印技术教学课件（）

（中职）3D打印技术应用1、项目一任务一认识3D打印技术教学课件（工信版）认识3D打印技术教学目标1.了解学习本课程学习的目的及意义。2.了解3D打印技术的工作过程及应用。3.了解3D打印技术的优缺点。教学目标知识目标1.通过课程，让学生接触前沿科技，通过3D打印，感受科技的魅力。2.通过课程，体验3D打印技术的优势，提升对3D打印技术的兴趣。3.培养学生探索新领域、新科技的能动性。能力目标1.通过比较了解3D打印技术与传统数控加工技术的区别。2.通过任务驱动，掌握3D打印的工作原理和工作过程。3.通过网络搜索，了解3D打印技术的优缺点，为以后选择零件的加工方法做出正确的判断和标准。情感与态度目标教学重点和难点1.3D打印技术的工作过程。2.3D打印技术在人们实际生活及工业生产中的应用。3D打印技术的工作过程。重点难点教学重点和难点教学程序设计教学程序设计提出问题1.什么是3D打印技术？2.3D打印技术的工作过程。3.3D打印技术在人们实际生活及工业生产中的应用。4.3D打印技术的优缺点。一、3D打印技术3D打印技术是一种基于快速成型思想的制造技术，有别于传统的模制、锻造、铸制、数控加工等技术，是一种创新的材料加工制造技术。以计算机中设计好的数字模型文件为蓝本，在电子设备控制下，运用一些具有热熔冷黏合特性的金属、塑料、陶瓷、橡胶等材料，通过逐层打印、逐层堆积的方式增量制造。3D打印技术出现在20世纪90年代中期，3D打印利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。第一台3D打印机是由美国科学家CharlesHull在1983年3月9日发明的，如图1-1-1所示。任务实施教学程序设计图1-1-1第一台3D打印机二、3D打印过程3D打印通常是采用3D打印机来实现的。整个3D打印过程大概可以分为以下步骤：首先需要通过三维建模软件进行建模，然后对模型进行分层切分转换成STL文件，导入到3D打印机中；接着3D打印机再透过一层一层打印的方式将它堆积出来；最后是打印后处理，3D打印成品会因为材料的限制或者一些机器本身的特性会有不一样的效果，需要一些后续的处理和后端的加工，不同的模型和不同类型的机器所需要的加工时间都会不太一样。3D打印过程见表1-1-1。教学程序设计任务实施教学程序设计表1-1-13D打印过程教学程序设计三、3D打印的应用3D打印适合小规模快速制造，特别适用于个性化的产品，快速量身制造出定制化物件，各个行业都争先把3D打印技术引入用于改进生产，提高制造能力。3D打印在工业设计、航空航天、建筑行业、汽车工业、医疗医学等各个领域都有着广泛的应用，见表1-1-2。2019年1月14日美国首次利用3D打印技术制造出模仿中枢神经系统结构的脊髓支架，成功恢复了受损大鼠的运动功能。2019年3月中国航天科技集团有限公司一院211厂生产的长征五号系列运载火箭芯级捆绑支座就是使用3D打印技术制作出来，通过3D打印出来的支座综合属性与原来通过锻造出来的支座相当，但是总量却减轻了30%。任务实施教学程序设计教学程序设计表1-1-23D打印的应用教学程序设计四、3D打印技术的优点1．降低制造复杂静态物品的难度将3D物品降维到2D切片堆叠制造，使得制造一个结构复杂的物品并不比制作一个简单的立方体难度增加多少，难度的降低使得生产成本下降。任务实施教学程序设计2．产品的改动不增加成本产品的改动不增加成本，大大提高生产的灵活性，传统制造设备功能单一，一台设备或者一个模具只能制造出有限变化的形状，通过3D打印技术的引入，只要改变设计图即可制作各种各样的制品，如图1-1-2所示。教学程序设计图1-1-23D打印快速成型产品3．按需制作快速交付3D打印非常适合生产小规模的定制化产品，非常符合现代生产企业的订单加工经营模式，样本模型确定后，只需简单的材料调整即可立即开展生产，既减少了企业的库存又提高了生产企业的交付速度，加快企业生产运转。教学程序设计4．减少生产材料消耗传统制造技术特别是金属加工制造技术，是减材制造，就是通过投入超量的原材料，通过机械加工车铣刨磨，去除材料多余部分，最终制作出成品，过程中造成大量的生产材料损耗。而3D打印属于增材制造，3D转化成2D堆积成型，除了少量必要的支撑辅助之外，生产过程中造成的材料浪费极少，大大降低了生产损耗。五、3D打印技术发展中存在的问题1．材料问题。对比传统制造行业加工材料对象的广泛，几乎所有已知材料都可以加工，3D打印技术能打印的材料相对有限，在难题还没有被攻克之前还是需要材料具有热熔冷黏合的特性，日常生活中所接触到的各种原料有相当一部分无法支持，材料问题限制着3D打印技术的发展。2．机器成本问题。3D打印机结构复杂，现阶段3D打印机的造价依然昂贵，一定程度上影响3D打印技术的普及，3D打印机耐用度和稳定性也是制约其发展的其中一个重要因素。3．3D打印技术不适用于固定物件的大规模生产，传统的注塑开模等量材料生产，生产成本耗时主要集中在生产制作模具这个过程，模具一旦完成生产每件物件的平均成本就会随着生产数量而急剧下降，而3D打印的生产固体物件平均成本则相对固定不变，并不会随着生产数量的增加而下降。对于固定物件的大量生产，3D打印技术无论是平均生产成本和平均生产时间都无法胜过传统生产工艺，只擅长于小量定制化灵活多样的生产，不能替代传统工艺的地位，只能是一种有效的补足。教学程序设计4．制作出来的物体强度问题。3D打印不仅受到可用于打印的材料的限制，还面临的制作物品的强度和耐用度问题。传统的铸造内部缝隙杂质气泡较少，一体成型强度高，3D打印技术面临着原生打印技术喷头精度和速度两难问题，喷头进度越高打印速度越慢，而且在打印的过程是一个堆积过程，难免会引入更多的杂质和混进更多气泡，从而影响成品强度和耐用度。现在普遍解决成品强度的方案是制作复杂的结构，利用工程力学结构分散受力的原理来提升强度弥补劣势。5．精度和材料性质问题。由于3D打印技术制造成型原理还不完善，其打印成型零件的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度离前端领域