电子教案-《3D打印技术概论》

12 3 4 7 322264典型教案：§1-13D打印的概念、基本原理与分类20“与传统的去除材料加工方法完全相反，通过三维模型数据来实现增材成型，通常用逐层添加材料的方式直接制造产品。”提问：你听说过3D打印吗？说一说你了解的3D打印。提问：什么是传统减材制回答:5提问：为什么3D打印技术是多学科相互交叉渗透的产展示：建议用图片、视频等对3D打印的过讨论：3D打印6总结：3D打印的原理答疑：有着举足轻重的地位，国内工业级SLA（光固化）的技术基本上全部来源于西3D打印领域的贡献主要集中于大型复杂金属结构件的制造，为中国航空航天的从事快速成型的研究单位之一，2008年华中科技大学成功研制了世界上最大台7典型教案：§1-23D打印的技术的特点和与传统加工的对比20讨论：是看图更容易看懂还是看实物更容提问：车间加工金属零件时什么是废弃讨论：8讨论：你喜欢零技能制造提问:结合老说什么是功能么3D打印只适合小批量生讨论：9展示：利用图片、视频展示堆焊和铸造的讨论：你认为3D打印和堆焊、铸造相比讨论：打印的优点很突出但是并不能代替传统加工方式，传统加工技术和3D打印机对可以使用的材料有很多要求，如颗3D打印的效率高，主要体现在单件小批量生产典型教案：§1-33D打印的发展历程2.国内3D打印的发展历程203D打印的发展历程属于了解性内容，课上教师可以和学生一起展示：第一台3D打印机查阅资料：利用网络查阅一下，书中提到的的几个推动3D打印产生和发展的公司有没有？网上是怎么介绍他们讨论：为什么3D打印技术开始被广泛应讨论：中科院广州电子查阅资料：利用网络查阅一下，书中提到的的几个中国的3D打印的公司有没有？网上是怎么介绍讨论：你怎么理解3D打印需讨论：本节属于了解内容，在实际上课过程中为例激发学生的学习兴222222掌握熔融沉积成形技术、立体光固化成形技术和选择性激光烧结技术的原典型教案：§2-1熔融沉积成型技术22展示：利用视频或实物打印机展示FDM的机一般由哪几展示：通过以往打印过的模型，展示并讲解FDM的优点和缺点。温度：加工温度约为190～220℃,使用温度分解，加工温度一般为230～250℃,使用温度一提问：你认为FDM打印的发展方向还有哪实验：分别用打火机点燃PLA和ABS，展示不同材料的燃烧的火焰区别和气味区别。温度：可耐受温度-50～100℃,使用温度一展示：如果有条件，建议分别展示：讨论：根据不同的材料对比，如果在没有特殊要求的实际应用中，你喜欢用哪种讨论典型教案：§2-2立体光固化成型技术22展示：利用视频或实物打印机展示FDM的提问：根据老师讲解，说一说SLA技术的优点。提问：根据老师的讲解，你认为SLA技术还有哪些应用提问：你认为SLA打印的发展方向还有哪提问：根据老师的讲解，回答SLA技术对材料有哪些要提问：根据老师的讲解，说一说SLA材料的组成有哪些？各有什么通过展示不同类型的SLA成形技术打印的模型，详细讲解SLA式对于模型悬空的部位容易产生较大的瑕疵，即便是典型教案：§2-3选择性激光烧结成型技术20展示：利用视频或实物打印机展示SLS的提问：根据老师的讲解，回答SLS的原理提问：根据老师讲解，说一说SLA技术的优点。提问：根据老师的讲解，你认为SLA技术还有哪些应用提问：根据老材料的种类有由于SLS技术并不完全熔化粉末，而仅是将其烧结，因此制造速度快。由于未烧结的粉末可以对模型的空腔和悬臂部分起支撑作用，不必另外设计支撑结构，可以直接生产形状复杂的原型及部件。形、翘曲、开裂等关键问题，成为较早的利用选择性激光烧结(SLS)技术制造大大学和西北工业大学的高性能金属零件激光直接成形技术已成功应用于制造我22展示：利用视频或实物打印机展示SLS的提问：根据老师的讲解，回答3DP的原理提问：根据老师讲解，说一说3DP技术的优点。提问：根据老师的讲解，说一说3DP的应展示：利用视频或实物打印机展示LOM的提问：根据老师的讲解，回答LOM的原理提问：根据老师讲解，说一说LOM技术的优点。提问：根据老师的讲解，说一说LOM的应展示：利用视频或实物打印机展示SLM的提问：根据老师的讲解，回答SLM的原理提问：根据老师讲解，说一说SLM技术的优点。提问：根据老师的讲解，说一说SLM的应和SLS的区别需要重点讲解，以加深学生的认识1DirectMetalLaser-Sin234NanoParticalJetti5DirectedEnergyDepo6WireArcAdditiveManufactur7FusedFilamentFabr89ElectrochemicalDepUltrasonicAdditiveManufactLaserEngineeredNet电子束自由形式制造ElectronBeamFreeformFabr典型教案：§2-53D打印技术的横向比较20等常加加工技术。总结：带领学生总结常见3D打印加工技术的材料、优缺点等。总结：通过观看视频和老师讲解，总结各种3D打印加工技术的经济性。总结：通过观看视频和老师讲解，总结各种3D打印加工高高高慢贵好差好好22222典型教案：§3-1数据获取22据有了一定的认知，这时候学生最感兴趣的是三维数据的获取，授课过程中老师可以抓住学生的这一特点开展教学，例如提问：你想MakeHuman、K-3D、Sculptris、1讲解：重点讲解3D打印的流程和加工步骤。讲解：重点讲解3D打印模型数据的获取方式。讲解：重点讲解什么是正向设计。学生自由训练：分别查找或下载教材中提及的软件，尝试安装并使用。AutoCADCivil3D、PKPM、SketchUp大师”讲解：重点讲解什么是正向设计。展示：利用视频或实物打印机展示不同三展示：利用视频或实物打印机边展示边讲解不同三维扫描设备的原理重点讲解：由于断层扫描、CT扫描基本上学校不会有这种设备，建议重点讲解：断层扫描属于破坏性扫描，但是因其成本和费用较低，同时能准确的扫描被测物体的内部结构的优势，在工业产品的逆向中广泛应用。matic、CATIA、Imageware、PolyWo些数据之间只是一大群空间散乱点（数据点云重点讲解：CT扫描仪分为医疗CT和工业CT这里讲的是工业CT。学生自由训练：分别查找或下载教材中提及的软件，尝试安装并使用。一般受到学校条件的限制，特别是在逆向数据获取的教学中，学校一般不会有所有的教材中介绍的逆向设备，建议在授课过程中使用大量的文字、图片和视频来进行讲解，如果有相应的设备，也2.结构测量方面。大型建筑或海上建筑等典型教案：§3-2数据处理22通过对比不进行数据处理的模型和进行数据处理后的模型，引导学生认识数据处理的重要性，让学生认识到，如果不进行数据处STL格式将复杂三维模型以一系列的三维三角形面片来近似表达，当三角面片小到一定程度重点讲解：数据处理的意义。文件是一种空间封闭的、有界的、具有点线面几何信息的三维实体模型数据格式，这样的STL文件可以直接输入3D打印设备用于3D打印，但是STL数据模型在转化过程中极易产生缺陷，有缺陷的STL文件不能正确描述模型的表面，也就不能顺利完成3D打印，也就是说缺陷的STL文件不符合3D打印的文件标准。提问：什么文件才是标准重点讲解：在实际操作过程中，肉眼检查出模型是否存在这样的问题是很困难的，一般需要借助一些软件进行STL文件的检查和修复，比如Magics、Germagic等。提问：除了要求标准的STL文件外，为什么还要对STL文件进行其他重点讲解：3D打印时成型精度就3D打印机本身而言，可以将X、Y、Z三方向的运动位置精度控制在微米级，得正向获取数据：处理流程简单，精度较高、数据错误较少，能很方便的进行数据修复、支撑逆向获取数据：处理流程复杂，数据量大、STL文件的检查和修复主要用来检查模型中存在的一些诸如孔洞、缝隙、错误边界、坏多壳体等错误信息，并有针对性地进行分析和修具体实例详见教材:图3-2-16、17Netfabb、Magics、Solidview、Mesh下层部分的支撑，所以被打印模型的某些部位如到精度相当高的工件。然而影响工件最终精度的因素除3D打印机本身的精度，还有CAD模型的前期处理精度。在计算机和打印机数据处理能力足够的前提下尽量选择高精度的STL格式转化，使STL文件更逼近原始三维模型的表面，这样可以降低STL格式本身对模型误差的影响。修复的意义是学生自由训练：分别查找或下载教材中提及的软件，尝试安装并使用。提问：添加支撑的意义是什修复软件、添加支撑软件、分层软件，其功能都学生自由训练：分别查找或下载教材中提及的软件，尝试安装并使用。提问：分层的学生自由训练：分别查找或下载教材中提及的软件，尝试安装并使用。学生自由训练：在老师的讲解下通过训练熟悉Cura。需要操作者在实践中根据设备类型、需要打印数据模型的特点和操作者的习惯有针对性的学习和重点讲解：重点讲解软件的用途并不一定是单一的。在授课过程中多进行演示，通过演示加深学生对数据处理重要LEAF文件是由Helisinki理RPI文件格式是由RensselacerDesaearchCentre与RensselarPolytechnic边、面片等实体类型,并将其拓扑信息引入。RPI文件的优点是冗余性好、结构下表为几种三维数据文件格式的比较.典型教案：§3-33D打印设备打印操作11材料性能的变化直接影响成型过程及成型件各种数据的含义。展示：利用视频或实物打印机边展示边讲解。展示：利用视频或实物打印机边展示边讲解。一体化：老师可以边拆解边讲解。完成FDM打印机的拆卸和安装。起到支撑及承裁打印物体的作用.一体化：利用实物，教师边一体化：利用实物，教师边完成调平、送机的日常维护和保养。5.所用模型材料和支撑材料需保持干燥，材料开封后，应尽量在1个月内典型教案；§3-43D打印后处理22通过对未去除支撑或未进行喷漆上色的模型与已经进行后处理一、3D模型后置处理的基础知识无论是工业级还是桌面级的FDM3D打印设备，打印出来的产品都会显示一些被称为层效应的纹路或一些必要的支撑，因此需要对模型进行二、3D模型的简单后置处理常用的模型粘结胶水有木工胶水、亚克力粘由于有些模型在打印或后处理过程中会产生展示：利用实物展示后处理工具和辅助材料。一体化：利用实物，教师边熟悉后处理的各种工具和辅助材料。拼合粘结、补如果打印精度过低，会造成明显的分层纹路，需要用补土来弥补，待其干燥硬化后再打磨平整。补土的材料有很多种，例如，牙膏补土、保丽补等待补土胶水完全干燥硬化后，开始进行打磨抛光的工作，尤其是当外观是零件的一个重要打磨一般分为粗打磨和精细打磨，粗打磨一珠光处理就是操作人员手持喷嘴朝着抛光对蒸汽平滑是将打印零部件放在蒸汽罐内，蒸汽罐底部有已经达到沸点的液体。液体蒸汽能在补漆笔主要用来勾勒模型上特别细小的细节三、3D模型后处理的注意事项后处理过程中尽量控制材料去除量，以保证后处理的过程中，打磨会不可避免的产生粉尘。上色过程中粘合剂、丙烯材料、油性漆等不可避免的会产生有害的气体，因此一定要注意加上色时应该根据上色物品的特点选择最合适2016年，美国麻省的3D打印公司Rize推出一款工业级桌面RizeOne，在打印支撑结构时，设备会在其与打印件之间喷射一种排斥性墨水，22482.掌握简单的正向建模并完成模型打印。3.了解简单的逆向建模并完成模型打印。典型教案：§4-1简单的正向三维建模及打印22类型，如果不是Ultimaker、Printbot或选项中的其他3型”单击“Next”，如图4-1-1所示，然后选择打印机项中已经有的RepRap类3D打印机，选择“Custom”单击“Ne加热床和平台中心。打印机名称是所用打印机品牌，打印头直径可以参照打印机说明书填入即可，如图4-1-3所示，单不同的打印机要进行不同的设置。进入“机型”（M打印头设置（Printerheadsize）、通讯打印平台中（Marlin/Spri实际上是针对“工具”菜单中“逐个打印模型”（Printoneatatime）和“同时打印多个模型”（Printallatonce）设置的。打印头设置只对“逐个一般是利用打印机在线打印时使用，应根据打印机和计算机的匹配情况进行设置，没有特殊要求的情况下选择“自12345678式（ViewMode）按钮调出视图选择菜单，然后就说明：绿色部分表示分层后12表面拉丝现象严重，回退过多会导致喷头在长造成模型表面有瑕疵。回退一般发生在工就会渗漏出来，粘在模型表面，造成拉丝现之前，将耗材往回抽取一部分就可以有效防融耗材，从而减少甚至消除拉丝现象。一般些，长度不要太长。一般0.4mm喷嘴，回退速度为3层厚度稍厚一些，一般设置范围为0~0.4545不是底部开始打印，则可以使用底层切除。6789间够的时间冷却。如果某一层路径长度过小，那使用冷却风扇（Enablecoolingfa程中使用风扇冷却，具体冷却风扇的速度如典型教案：§4-2简单的逆向扫描建模及打印22根据工件的要求不同,选用的喷涂物也不同。对于一些不需要进行喷涂后清理的物体,一般可以选择白色的硝光漆、白色显像剂等;而对于一些要进行喷涂后清理的物体,只能使用白色显像剂,它使用完毕后很容易就可去除掉,便于测量完成后还物体以本来面目。），222222223.可以下教学过程中鼓励学生收集资料，看看学生对哪些应用感兴趣，学典型教案：§5-13D打印与日常生活20组织学生自讨论，了解3D打印在日常生活中的应用。教师把握课堂自学、查找资巧克力3D打印机典型教案：§5-23D打印与生物医学22建议用提问的方式鼓励学生讨论和思考，3D打印能制造义肢组织学生自讨论，了解3D打印在生物医学领域的应用。教师把握自学、查找资典型教案：§5-33D打印与文化创意22组织学生自讨论，了解3D打印在文化创意领域的应用。教师把握自学、查找资2.难以模块化设计制作。手办中大量的是同一个角色的不同装扮和动态造典型教案：§5-43D打印与建筑22组织学生自讨论，了解3D打印在汽车制造领域的应用。教师把握自学、查找资典型教案：§5-53D打印与汽车制造20典型教案：§5-63D打印与航空航天20等材料加工方面，这些材料基本都具有强度传统的锻造和机械加工，整个工序耗时、费力、组织学生自讨论，了解3D打印在航空航天领域的应用。教师把握自学、查找资典型教案：§5-73D打印与军事20组织学生自讨论，了解3D打印在军事领域的应用。教师把握课堂和自学、查找资典型教案：§5-83D打印与模具制造203D打印技术在模具行业的应用是本节的重点内容也是最难懂的组织学生自讨论，了解3D打印在模具领域的应用。教师把握课堂和展示：通过视频展示传统砂型的制作过程。自学、查找资讨论：3D打印砂型和传统砂型制作相