《增材制造技术及应用》课程教学大纲

《增材制造技术及应用》课程教学大纲一、课程简介课程中文名增材制造技术及应用课程英文名AdditiveManufacturingTechnologyandApplication双语授课是否课程代码21122019课程学分2总学时数32课程类别□通识教育课程□公共基础课程专业教育课程□综合实践课程□教师教育课程课程性质□必修选修□其他课程形态□线上线下□线上线下混合式□社会实践□虚拟仿真实验教学考核方式□闭卷开卷□课程论文□课程作品□汇报展示□报告□课堂表现□阶段性测试□平时作业□其他（可多选）开课学院材料科学与工程学院开课系(教研室)材料加工系面向专业材料成型及控制工程开课学期第5学期先修课程材料成型技术基础后续课程环境友好材料及其应用、材料分析检测技术选用教材杨占尧.增材制造与3D打印技术及应用(第2版)[M].北京:清华大学出版社,2021.参考书目1.魏青松.增材制造技术原理及应用(第1版)[M].北京:科学出版社,2017.2.魏青松.金属粉床激光增材制造技术(第1版)[M].北京:化行工业出版社,2019.3.王晓燕.3D打印与工业制造(第1版)[M].北京:机械工业出版社,2019.课程资源教案、PPT课程简介本课程是高等院校材料成型及控制工程专业的一门专业选修课程。增材制造（3D打印）技术是一项综合性、交叉性前沿技术。本课程侧重理论知识的学习，本课程主要讲授增材制造（3D打印）技术的基本原理、典型工艺、主要应用领域及相关关联技术。通过该课程的学习，加强学生对于CAD/CAM、数控、材料等相关领域知识及其集成应用的理解，并培养学生的工程实践能力。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1使学生可以描述增材制造技术的基本理论、基本知识、基本技能，培养学生交叉学科创新思维能力。通过科内实验或项目研究，引导学生采用增材制造技术解决工程实践过程中所遇到的实际问题，培养学生的创新能力与综合实践能力。课程目标2使学生能够举例说明增材制造工艺材料类型、工艺方法、装备、应用需求等相关知识的一般性规律，与最新前沿进展，具备增材制造工艺与装备的创新开发与应用能力。课程目标3认同材料科学与工程专业；形成正确的理想信念；具备家国情怀、社会责任；具有主动参与、积极进取、崇尚科学、探究科学的学习态度和思想意识；具备实事求是的科学态度与创新精神；具备精益求精的工匠精神；具有团队合作，终身学习的意识；提升马克思注主义理论水平；把握习近平新时代文化思想；践行中国优秀传统文化。表2课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求3：设计/开发解决方案3.1握材料成型、模具设计和产品开发全周期、全流程的设计/开发方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素。课程目标1毕业要求4：研究4.4通过材料成型实验获得有效数据，能够对实验结果进行合理分析和解释，得出有效结论。课程目标2毕业要求8：职业规范8.3在材料成型工艺、模具设计与制造领域的工程实践中，能自觉履行工程师对公众的安全、健康和福祉社会责任，理解和包容多元化的社会需求。课程目标3三、课程学习内容与方法表3-1课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号课程模块学习内容学习任务课程目标学习重点难点教学方法学时1走进增材制造技术1.增材制造技术拓展阅读：中国增材制造技术现状及发展趋势课程目标1、3重点：1.掌握增材制造技术的成形原理2.熟悉增材制造的流程3.掌握增材制造的过程4.了解增材制造技术的发展历史难点：1.增材制造方法与传统制造方法的区别与联系2.增材制造技术的作用讲授法任务驱动法问题引导法案例教学法22.增材制造过程课程目标1、23.增材制造技术发展历史课程目标1、34.增材制造技术的作用课程目标1、32增材制造的前处理1.三维模型构造的方法个人作业：增材制造前处理包括哪些内容。课程目标1、3重点：1.熟悉用计算机辅助设计软件构造三维模型的方法2.熟悉三维模型的STL格式化3.了解三维模型的切片处理难点：1.利用反求工程构造三维模型2.三维模型的切片处理讲授法任务驱动法问题引导法案例教学法22.三维模型的STL格式化课程目标1、33.三维模型的切片处理课程目标1、33光敏材料选择性固化增材制造1.SLA增材制造的成形原理和分类拓展阅读：立体光固化增材制造技术应用现状及展望。课程目标1、3重点：1.掌握SLA增材制造的成形原理2.了解SLA增材制造的支撑结构3.熟悉SLA增材制造成形的优缺点难点：1.SLA增材制造的成形原理2.SLA增材制造的成形过程讲授法任务驱动法问题引导法案例教学法42.SLA增材制造的基本过程及支撑结构课程目标2、33.SLA增材制造的材料及选择课程目标2、34.SLA增材制造的优点与缺点课程目标1、35.SPS-600型增材制造机简介课程目标1、34粉末材料选择性烧结增材制造1.SLS增材制造的成形原理拓展阅读：选择性烧结增材制造方法和其中使用的粉末与流程。课程目标2、3重点：1.掌握SLS增材制造的成形原理2.熟悉SLS增材制造的成形过程3.熟悉SLS增材制造的后处理方法4.熟悉SLS增材制造常用的成形材料及其特点5.掌握3DP打印的原理及其特点6.了解3DP打印的优缺点难点：1.如何提高SLS增材制造的成形精度2.SLS增材制造的成形原理和成形过程3.3DP打印的原理及其特点讲授法任务驱动法问题引导法案例教学法42.SLS增材制造的成形过程课程目标2、33.SLS增材制造的材料及其选择课程目标2、34.SLS增材制造的优缺点课程目标1、35.3DP打印技术课程目标1、35丝状材料选择性熔覆增材制造1.FDM增材制造的工作原理和成形过程拓展阅读：丝材增材制造技术研究现状与展望。课程目标2、3重点：1.掌握FDM增材制造的工作原理2.熟悉FDM增材制造的材料选择3.了解FDM增材制造的常用控制软件4.掌握FDM增材制造的优缺点5.熟悉常见的FDM增材制造系统难点：1.FDM增材制造的工作原理2.FDM增材制造的材料选择3.FDM增材制造过程中的台阶效应讲授法任务驱动法问题引导法案例教学法42.FDM增材制造的材料及选择课程目标2、33.FDM增材制造的优点与缺点课程目标1、34.FDM增材制造常用控制软件课程目标1、35.典型FDM增材制造装备简介课程目标1、36薄型材料分层切割增材制造1.LOM增材制造的工作原理个人作业：薄型材料分层切割增材制造的工作原理及优缺点。课程目标1、3重点：1.掌握LOM增材制造的工作原理2.熟悉LOM增材制造的工艺参数选择3.熟悉LOM增材制造的成形材料及其特点4.掌握LOM增材制造的优缺点5.了解LOM增材制造的后处理方法6.了解其他应用较多的增材制造工艺难点：1.LOM增材制造的工作原理2.LOM增材制造的成形材料及其特点3.LOM增材制造的后处理方法讲授法任务驱动法问题引导法案例教学法42.LOM增材制造的工艺参数和后处理课程目标2、33.LOM增材制造的材料及选择课程目标2、34.LOM增材制造的优点与缺点课程目标1、35.其他增材制造技术课程目标1、37金属材料的增材制造1.选区激光熔化制造技术个人作业：金属增材制造技术路线。课程目标1、3重点：1.掌握选区激光熔化制造技术的成形原理2.掌握激光立体成形制造技术的成形原理3.掌握电子束选区熔化制造技术的成形原理4.掌握电子束熔丝沉积制造技术的成形原理5.掌握选区激光熔化制造技术的成形工艺6.掌握激光立体成形制造技术的成形工艺7.掌握电子束选区熔化制造技术的成形工艺难点：1.选区激光熔化制造技术的成形工艺2．激光立体成形制造技术的成形工艺讲授法任务驱动法问题引导法案例教学法42.激光立体成形制造技术课程目标1、33．电子束选区熔化制造技术课程目标1、34.电子束熔丝沉积制造技术课程目标1、38增材制造的后处理及技术选择1.增材制造的后处理拓展阅读：基于快速增材制造关键金属部件组织性能调控的后处理技术及设备探究。课程目标2、3重点：1.掌握增材制造后处理的主要方法2.熟悉增材制造制件的表面粗糙度3.掌握增材制造技术的选用原则难点：1.增材制造之间误差形成机理及影响因素分析2.主要增材制造技术的选用讲授法任务驱动法问题引导法案例教学法22.增材制造的精度分析课程目标1、33.主要增材制造技术的比较与选用课程目标2、39增材制造技术的应用1.在模具领域的应用个人作业：增材制造在哪些应用场景中具有明显优势，我国市场规模又如何？课程目标1、3重点：1.掌握增材制造技术在模具领域的应用2.掌握硅橡胶快速制模的工艺3.掌握电弧喷涂制模的工艺4.熟悉金属树脂模具浇注成形的工艺5.了解增材制造技术在航空航天、汽车等领域的应用难点：1.硅胶模快速制作2.电弧喷涂制模工艺讲授法任务驱动法问题引导法案例教学法42.在生物医学领域的应用课程目标1、33.在航空航天领域的应用课程目标1、34.在艺术设计领域的应用课程目标1、35.在其他领域的应用课程目标2、310增材制造技术发展趋势1.增材制造技术创新需求分析拓展阅读：中国增材制造技术现状及发展趋势。课程目标1、3重点：1.分析掌握制约增材制造技术发展与应用的瓶颈2.熟悉增材制造技术的发展目标3.掌握增材制造技术的发展方向4.掌握增材制造技术的发展趋势难点：1.制约增材制造技术发展与应用的瓶颈分析2.增材制造技术的发展方向3.增材制造技术的发展趋势讲授法任务驱动法问题引导法案例教学法22.发展原则与发展目标课程目标1、33.增材制造技术的发展方向课程目标1、34.增材制造技术的发展趋势课程目标1、3四、课程考核（一）考核内容与考核方式表4-1课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习模块/项目考核占比考核方式课程目标11.增材制造与传统制造的区别走进增材制造技术51%课堂表现开卷考试课堂讨论平时作业2.增材制造与传统制造的关系走进增材制造技术3.增材制造技术的作用走进增材制造技术4.SLA增材制造的原理和分类光敏材料选择性固化增材制造5.三维模型的STL格式化增材制造的前处理6.三维模型的切片处理增材制造的前处理7.SLS增材制造的成形原理和分类光敏材料选择性固化增材制造8.SLA增材制造的基本过程及支撑结构光敏材料选择性固化增材制造9.SLS增材制造的成形原理粉末材料选择性烧结增材制造10.FDM增材制造的工作原理和成形过程丝状材料选择性熔覆增材制造11.LOM增材制造的工作原理薄型材料分层切割增材制造12.选区激光熔化制造技术的成形工艺金属材料的增材制造13.激光立体成形制造技术的成形工艺金属材料的增材制造14.电子束选区熔化制造技术的成形工艺金属材料的增材制造15.电子束熔丝沉积制造技术的成形工艺金属材料的增材制造课程目标21.SLA增材制造的材料及选择光敏材料选择性固化增材制造31%课堂表现开卷考试课堂讨论平时作业2.SLS增材制造的成形过程粉末材料选择性烧结增材制造3.SLS增材制造的材料及其选择粉末材料选择性烧结增材制造4.FDM增材制造的材料及选择丝状材料选择性熔覆增材制造5.LOM增材制造的材料及选择薄型材料分层切割增材制造6.增材制造的精度分析增材制造的后处理及技术选择7.增材制造技术创新需求分析增材制造技术发展趋势课程目标31.三维模型构造的方法增材制造的前处理18%课堂表现开卷考试课堂讨论平时作业2.FDM增材制造常用控制软件丝状材料选择性熔覆增材制造3.LOM增材制造的工艺参数和后处理薄型材料分层切割增材制造4.增材制造的后处理增材制造的后处理及技术选择5.主要增材制造技术的比较与选用增材制造的后处理及技术选择表4-2课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比期末考试成绩比例70%课堂纪律成绩比例6%平时作业成绩比例12%课堂表现成绩比例12%课程目标155%40%47%45%51%课程目标232%25%29%27%31%课程目标313%35%24%28%18%（二）成绩评定1.平时成绩评定（1）课堂表现（40分）：通过学生在课堂上的表现情况、发言与提问情况，来评价学生相关的能力。评价重点为价值目标，特别是：专业认同、理想信念、家国情怀、社会责任、学习态度、学习兴趣、科学精神与创新精神、工匠精神、团队合作与终身学习意识。（2）作业完成情况（40分）：围绕课程的学习目标进行作业的设计。如让学生简述对于某种特种加工技术的认识，考核学生对于加工技术的理解情况，帮助学生将书本上的文字转化为自己的理解。（3）阶段测试（20分）：阶段学习后进行测验，包括选择题、填空题，判断题、简答题等。按照测验的参考答案评分标准进行评分。2.期末成绩评定课程考核主要考察学生对于增材制造技术的基本概念、基本形式、制造流程及其在国民经济中的应用现状及前景等。方式为开卷考试。要求学生掌握基本概念，能够用增材制造技术解决工程实践过程中所遇到实际问题，以及解决工艺难题的能力。3.总成绩评定总成绩由平时考核成绩和期末考核成绩构成。按平时成绩（课堂表现+出勤+课后作业）占（30%）和课程考查大作业（70%）综合制评定学生考核成绩。即：总成绩（100%）=平时成绩（30%）+期末成绩（70%）（三）评分标准表5评分标准（非试卷考核项目）考核项目评分标准优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)课堂表现（1）课堂纸练习、回答问题正确，且能进行解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点正确，问题有深度、有创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题正确，但解释欠清楚（50%）。（2）提问、讨论发言观点正确，但问题无深度或无创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题大部分正确，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点基本正确，但问题无深度、无创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题错误率在30~50%之间，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点有部分错误，或逻辑不严密（50%）。（1）课堂测验、回答问题错误率超过50%，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点错误，思路不清晰，逻辑不严密（50%）。课后作业（1）答案正确率超过90%（80%）。（2）部分作业完成方法、思路有创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（1）作业正确率在80~89%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（1）作业正确率在70-79%（80%）。（