开封市第二届职业技能大赛增材制造项目技术文件(世赛选拔项目)

开封市第二届职业技能大赛

增材制造（世赛）项目

技

术

工

作

文

件

开封市第二届职业技能大赛组委会

2024年2月

目录

一、技术描述..............................................1

（一）项目概要.......................................1

（二）基本知识与能力要求.............................1

二、试题及评分标准........................................3

（一）试题...........................................3

（二）比赛时间及试题具体内容.........................4

（三）评判标准.......................................7

三、竞赛细则..............................................9

（一）竞赛流程及时间安排.............................9

（二）参赛选手......................................10

（三）裁判人员......................................10

（四）工作人员......................................11

（五）问题或争议处理................................11

四、竞赛场地、实施设备安排............................12

（一）赛场规格要求..................................12

（二）场地布局图....................................13

（三）软件要求......................................14

（四）量具与工具....................................14

（五）设备条件......................................14

（六）赛场提供的器件及耗材..........................14

五、安全、健康要求.....................................15

（一）选手安全防护..................................15

（二）选手禁止携带易燃易爆物品......................15

（三）赛场必须留有安全通道..........................16

（四）医护人员和必须的药品的配备....................16

（五）赛场安全......................................16

附件开封市第二届职业技能大赛增材制造项目样题......17

一、技术描述

（一）项目概要

1.工作内容

增材制造项目是考核选手的逆向工程、三维建模、3D打

印机的操作、后处理等技能的竞赛项目。增材制造项目竞赛

中主要参照现行增材制造设备操作员国家职业技能标准、行

业规范、机械知识、安全生产及环保知识，以及企业生产实

际和院校教学实际规范要求完成工作。

比赛中对选手的技能要求主要包括：产品三维数据采

集；三维正向及逆向建模；产品创新设计；产品3D打印与

后处理等任务。

（二）基本知识与能力要求

本赛项是对增材制造项目相关技能的展示与评判，选手

需掌握操作所必备的理论知识，具有相应的知识水平。不涉

及理论考试，只进行实际操作竞赛。选手应掌握的基本工作

能力要求以及各项要求的权重比例如下表所示。

相关要求权重比例(%)

1基本要求10%

健康和安全法规、义务和文件；

安全用电工作的原则；

计算机技术；

办公应用软件；理论

机械制图；

现行的和增材制造行业相关的健康与安全条例；

正确使用并维护个人安全防护装备及服装；

1

由产品和设备供应商或制造商公布的推荐规范及信息；

维护和使用专业设备的流程；

增材制造相关的术语和符号；

三维扫描相关的术语和符号；

增材制造设备分类和技术参数；

增材制造机械结构与组成；

增材制造设备的结构与原理；

增材制造设备典型工作的应用；

安全生产操作规程；

防爆、防水及消防安全；

节能环保。

制定并遵守健康、安全和环境标准、规则和法规；

能熟练使用计算机；

能熟练使用办公应用软件；

应用职业健康与安全条例于增材制造行业；

正确使用并维护个人防护服装及装备；实操

设定、使用、调节及维护所有的专业设备；

应用由产品和设备供应商或制造商公布的推荐规范及信

息；

遵循制造商的安全技术说明书，能安全生产及环保。

2逆向工程模块30%

技术制图和图纸基础；

机械结构基础，模型修复部分符合机械设计要求；

三维数字化扫描设备操作原理；

理论

各种类型三维扫描数字化设备的优缺点及其基础技术；

扫描模型的数据处理的要求；

逆向建模的方法与技巧。

进行设备的调整和校准；

做出预处理工作相关的决定（装夹、粘贴标志点等）；

进行手持激光扫描仪的设备操作；

实操

扫描数据进行后续数字化处理；

能使用合适的软件对扫描数据进行逆向建模；

正确保存结果。

2

3正向建模、创新设计30%

数字建模软件的正确使用；

工业产品的设计、分析、改进综合应用能力；

理论

创新设计理念和创意点；

遵循制造商推荐的设备安全使用流程的重要性。

使用软件构建三维模型；

进行符合要求的创新设计；

实操

创新模型功能的实用性；

解读和机械结构设计有关的技术规范。

43D打印及产品后处理30%

正确设置打印参数与支撑的合理方法；

后处理工具的使用方法；

理论

打印工件后处理的步骤和流程；

工件的装配方法。

3D打印设备操作正确规范；

后处理工具的正确使用；

实操

精加工打印工件的重要尺寸，检测加工尺寸及变形；

采用正确的装配方法装配与验证。

合计100%

二、试题及评分标准

（一）试题

1.竞赛方式

采用单人比赛模式。选手通过给定的任务，在指定的赛

场，利用现有设备和资源，进行产品三维数据采集、正向建

模、创新设计、三维逆向建模、3D打印（FDM3D打印/光固

化3D打印）及后处理等任务。

2.竞赛模块

3

操作比赛包含以下五个模块：

模块一——产品三维数据采集模块。

模块二——正向建模、创新设计模块。

模块三——三维逆向建模模块。

模块四——熔融沉积3D打印模块。

模块五——光固化3D打印及后处理模块。

3.试题命制的基本流程及公布方式

（1）基本流程

命题流程按照开封市第二届职业技能大赛组委会要求

的命题方式进行。由大赛组委会指定专家进行题目的设计与

制作，赛前由技术工作组结合承办地器材准备情况命制样题

并公布，按照大赛组委会统一安排进行比赛。

（2）公布方式

公开内容包括：竞赛样题和技术文件等。

不公开内容包括：样题以外的评分细则、最终赛题等。

不公开内容由裁判长组织围绕命题思路、关键考核要点

等进行讨论，对提出的问题及时解答，吸收合理的意见建议，

并作相应修改。与实际公布的样题思路进行不超过30%的修

改确定最终竞赛试题。

（二）比赛时间及试题具体内容

1．比赛时间安排

4

增材制造项目比赛总时间为9个小时。本赛项项目采用

单人竞赛形式，仅考核实践操作方面的能力，不进行笔试理

论知识的测试，参赛选手在指定的竞赛工位内，按照竞赛试

题要求，在规定的时间内独立完成竞赛任务。

比赛共分为三个阶段。第一阶段为产品三维数据采集和

正向建模、创新设计模块阶段，所有选手在同一场次进行，

数据采集根据选手人数在同一场次内分批次进行，每批次40

分钟。第二阶段为三维逆向建模阶段，同一场进行。第三阶

段为3D打印及后处理模块，分场次进行。各模块比赛时间

和分数见下表。

模块编号模块名称比赛时间分数

模块一：产品三维数据采集40分钟15

第一阶段

模块二：正向建模、创新设计2小时20分钟30

第二阶段模块三：三维逆向建模3小时15

模块四：熔融沉积3D打印15

第三阶段3小时

模块五：光固化3D打印及后处理15

职业素养10

合计100

2．操作试题内容

（1）模块一说明——产品三维数据采集

5

本模块要求选手利用给定三维扫描设备和相应辅助用

品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集。该模

块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力。

（2）模块二说明——正向建模、创新设计

本模块要求选手根据已经完成的内容，按给定要求对样

品中的部分结构或零件进行正向建模、创新设计。该模块主

要考核选手应用综合知识进行正向建模、创新设计的能力。

（3）模块三说明——三维逆向建模

本模块要求选手根据三维扫描所采集的数据，选择合适

软件，对上述产品外观面进行三维逆向建模。该模块主要考

核选手的逆向建模能力，特别是曲面建模能力。

（4）模块四说明——熔融沉积3D打印

本模块要求选手根据赛场提供的FDM3D打印机及软件，

对该产品指定部分进行参数设定和加工。主要考核选手利用

3D打印机以最佳路径和方法按时、高质量完成指定部分加

工任务。该模块主要考核选手操作3D打印设备打印模型的

能力。

（5）模块五说明——光固化3D打印及后处理

本模块要求选手根据赛场提供的光固化3D打印机及软

件，对该产品指定部分进行参数设定和加工。之后选手根据

打印出的模型，正确选用赛场提供的后处理工具，根据打印

工件后处理的步骤和流程对产品进行后处理。该模块主要考

6

核选手3D打印及模型后处理等方面的能力。

（6）职业素养

本模块主要考核选手在本竞赛过程中的以下方面：

（1）设备操作的规范性；

（2）工具、量具的使用；

（3）现场的安全、文明生产；

（4）完成任务的计划性、条理性以及遇到问题时的应

对状况等。

（三）评判标准

1.分数权重

本项目操作技能评分采用客观与主观评分，以客观评分

为主，总分为100分，各部分的配分参见下表，具体以比赛

时为准。

配分

部分

评价测量总计

产品三维数据采集01515

正向建模、创新设计52530

三维逆向建模01515

熔融沉积3D打印01515

光固化3D打印及后处理51015

职业素养01010

合计100

（1）评价分（主观）

7

每个评分点分为4个等级：完全不符合、基本不符合、

基本符合、完全符合，对应得分为0、1、2、3分。一般来

说，如果解决方案里没有提及该评分点的相关内容，则判定

为“完全不符合”（即0分），简单提及但没有说明的判定

为“基本不符合”（即1分），提及并说明怎么做的判定

为“基本符合”（即2分），明确提及且解释理由的则评定

为“完全符合”（即3分）。裁判根据选手完成情况进行打

分，裁判主观的评价只是对选手作品的评级，最终的分数具

体权重见下表。

权重分值要求描述

0分解决方案里没有提及该评分点的相关内容，完全不符合

1分简单提及但没有说明，基本不符合

2分提及并说明怎么做，基本符合

3分明确提及且解释理由，完全符合

（2）功能和测量分（客观）

功能和测量分只能选择得分或不得分，裁判根据选手完

成情况和评分标准进行判定打分，样表如下。

样例：

正确完成得未完成得

类型示例配分

分分

打印是否打印出扫描件10分10分0分

2.评判方式

（1）评判流程

8

本项目为结果评分，比赛结束后才可评分；除有说明外，

不限制各任务评判顺序，选手在实际比赛过程中要根据赛题

情况进行操作，每项只评判1次。

评分规则：

总成绩高者名次在前；

总成绩相同者，累计比赛用时短者名次在前。

（2）评判方法

测评点完全采用客观化评分，评分项内无主观分值；按

照客观的任务动作表现形式进行客观评分，无动作表现者均

不得分。

测评工具采用人工纸质评判方式。

统一由裁判长带领统分裁判进行复核并统分。

3.评判标准

评分标准分为测量和评价两类。凡可采用客观数据表述

的评判称为测量；凡需要采用主观描述进行的评判称为评

价。

三、竞赛细则

（一）竞赛流程及时间安排

大赛一轮共9个小时，选手竞赛流程为：检录→抽场次

→候考→抽工位→分批次扫描→完成其余任务→结束。竞赛

时间安排如下：

9

日时间工作内容参与人员

7：20-7：40选手检录、入场

参赛选手、裁判组、场地经理、

7：40-8：00抽号、候考

监督仲裁组

8：00-11：00第一阶段竞赛、评分

C1

11：30-12：30午餐后勤保障组

参赛选手、裁判组、场地经理、

13：00-16：00第二阶段竞赛、评分

监督仲裁组

7：20-7：40选手检录、入场

参赛选手、裁判组、场地经理、

7：40-8：00抽号、候考

监督仲裁组

C28：00-11：00第三阶段竞赛、评分

11：30-12：30午餐后勤保障组

13：00-16：00比赛成绩汇总裁判组、监督仲裁组

（二）参赛选手

根据本赛项（世赛）要求，参赛选手应为2001年1月1

日以后出生，具有开封市户籍或在豫工作学习满1年以上的

人员，可按属地原则报名参赛。已获得“中华技能大奖”“全

国技术能手”的人员不以选手身份参赛。

（三）裁判人员

包括各项目裁判组全体成员。

1.裁判长

裁判长由省组委会技术工作组遴选确定。秉承公平公正

原则做好相应沟通协调、落实竞赛各项技术工作、不参与参

赛选手评判工作。做好本项目裁判员（含裁判长助理）的赛

前培训和本项目赛前技术交流，组织本项目开展赛后技术总

结和技术点评。

10

2.裁判长助理

协助裁判长做好各项竞赛组织实施工作、不参与参赛选

手评判工作。

3.裁判员

裁判员由各代表队择优推荐，每个参赛项目限推荐1名

裁判员。经省组委会技术工作组审核确定后承担裁判员执裁

工作。全部裁判工作均采取回避制度，裁判员不对来自同一

参赛队的选手进行评判。如裁判员人数不能满足工作需要，

由项目裁判长在赛前提出增加裁判员人选申请，由省组委会

技术工作组遴选确定后增补。

裁判员服从裁判长工作安排，认真做好本职工作；熟练

掌握竞赛技术规则，参加赛前培训和技术讨论；对有争议的

问题提出客观、公正、合理的意见和建议；公平公正执裁，

不徇私舞弊；坚守岗位，严格遵守执裁时间安排，保证执裁

工作正常进行。

（四）工作人员

包括技术支持人员、录分员及赛务保障人员等。按照大

赛统一要求，在裁判长领导下做好相应的竞赛保障工作。

（五）问题或争议处理

对竞赛期间出现的问题或争议按以下程序解决：

1.竞赛项目内解决。参赛选手、裁判员发现竞赛过程中

11

存在问题或争议，应向项目裁判长反映。项目裁判长依据相

关规定处理或组织比赛现场裁判员研究解决。处理意见需比

赛现场全体裁判员表决的，须获全体裁判员半数以上通过。

最终处理意见应及时告知意见反映人，并填写《开封市第二

届职业技能大赛问题或争议处理记录表》。

2.监督仲裁组解决。对项目内处理结果有异议的，在规

定时间内，各参赛队领队可向监督仲裁组出具署名的书面反

映材料并举证。

四、竞赛场地、实施设备安排

（一）赛场规格要求

1.比赛区域总面积约400㎡。净空高度不低于3.5m，采

光、照明和通风良好，环境温度、湿度符合设备使用规定，

同时满足选手的正常竞赛要求。

2.赛场主通道宽2m，符合紧急疏散要求。

3.赛场提供稳定的水、电、气源和供电应急设备，并有

保安、公安、消防、设备维修和电力抢险人员待命，以防突

发事件。

4.赛场设维修服务、医疗、生活补给站等公共服务区，

为选手和赛场人员提供服务。

5.赛事单元相对独立，确保选手独立开展比赛，不受外

界影响；赛区内包括厕所、医疗点、维修服务站、生活补给

站、垃圾分类收集点等都在警戒线范围内，确保竞赛在相对

12

安全的环境内进行。

6.赛场具备数字建模、3D打印与后处理等环境。

（二）场地布局图

场地布局图如下：

13

（三）软件要求

序号软件名称备注

1UG正向设计软件

23DMax正向设计软件

3GeomagicDesignX逆向设计软件

4Magics模型修复软件

5CuraFDM切片软件

（四）量具与工具

序号名称备注

1模型撬棍

2镊子

3偏口钳

4快速标定板

5纸A4

6签字笔0.5mm

7U盘8G

（五）设备条件

1.手持激光三维扫描仪

2.FDM3D打印机

3.光固化3D打印机

设备具体参数见样题。

（六）赛场提供的器件及耗材

序号名称备注

1PLA耗材

2光敏树脂

3防翘边胶水

4砂纸

5酒精

6颜料

7清洗盒

8纸

9刷子

14

10剪钳

11镊子

12画笔

五、安全、健康要求

竞赛的安全目标——事故为零。

（一）选手安全防护

1.参赛选手应严格遵守设备安全操作规程。

2.参赛选手停止操作时，应保证设备的正常运行，比赛

结束后，确保设备正常运行。

3.参赛选手应保证设备和信息完整及安全。

（二）选手禁止携带易燃易爆物品

现场执裁的裁判员负责检查选手携带的物品。违规物品

一律清出赛场。选手可携带物品清单如下（仅供参考，选手

可根据实际情况自行携带其他相关工量具）：

序号名称备注

1外径千分尺

2内径千分尺

3游标卡尺

4深度游标卡尺

5防尘口罩

6防护眼镜

7劳保鞋

8塞尺

9锯弓

10錾子

11锤子

12锉刀

13塞规

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（三）赛场必须留有安全通道

必须配备灭火设备。赛场应具备良好的通风、照明和操

作空间的条件。做好竞赛安全、健康和公共卫生及突发事件

预防与应急处理等工作。

（四）医护人员和必须的药品的配备

竞赛现场必须配备必要的医务人员和必须的药品。

（五）赛场安全

1.竞赛组委会须检查、消除赛场中存在的安全隐患，做

好各种可能出现的突发事件预案。

2.竞赛过程中，赛场内的工作人员有责任对选手的操作

安全进行监护，发现问题及时制止，避免发生安全事故。

3.竞赛过程中，设备组和技术支持人员有责任对选手使

用的设备安全进行监护，发现问题及时制止，避免发生设备

损坏。

16

附件

开封市第二届职业技能大赛

增材制造项目

样题

2024年02月

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一、竞赛内容与竞赛时间

（一）赛项内容

便携式激光切边机创新设计与成型

（二）竞赛时间

竞赛总时间为9小时

二、竞赛任务说明

（一）任务描述

开封市某公司计划推出一款便携式激光切边机，用于布料、

木板、塑料板的花边切割。现拟利用3D打印技术生产此激光切边

机的原型，方便该公司做进一步市场测试。要求根据提供的激光

切边机外壳和移动手柄，进行扫描采样数据处理，逆向建模；然

后在此基础对凸轮结构进行创新设计，要求推动手柄便携式切边

机在目标体上移动，激光头能够在目标体上切出要求的形状，并

通过3D打印的方式验证设计。

（二）任务要求

现要求参赛选手在满足设计及工艺约束条件情况下，以获得

最佳的创意设计、最佳的实用功能、最佳零件加工质量和整体外

观质量、装配契合目标，在9小时比赛时间内完成下列工作：

1.完成给定件扫描，数据处理，逆向设计，应用光固化打印

机打印；

2.对底板及辅助零件正向建模，并应用FDM打印机打印；

3.对凸轮结构进行创新设计并应用光固化打印机打印；

4.在比赛时间内完成作品的涂装；

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5.按竞赛要求，规范提交相关数据文件。

第一阶段:产品三维数据采集和正向建模、创新设计

模块1产品三维数据采集:调整给定三维扫描设备至工作

状态，对指定的模型（图1）进行三维数据采集，保证数据的精度

及完整性。

图1给定模型

1.竞赛时间：40分钟。

2.提供设备型号：手持激光三维扫描仪

3.扫描系统：数据采集系统

4.提交文件：扫描数据.asc

5.文件夹名称：场次号_工位号_扫描数据

6.提供扫描仪：

表1：手持激光三维扫描仪

名称具体介绍

手持扫描，无须其他机械结构辅助定位，扫描数据可实时在软件视窗

操作模式

内查看

19

扫描仪由2个图像传感器与多组激光结构光发生器构成，可用于快速

获取物体物体表面数据；单束线蓝色激光扫描可获取深孔及死角三维

扫描形式数据。5束平行蓝色激光适用于获取比较细小的特征数据采样，最小

点距0.01mm，高分辨率展示物体精致细节，可在软件内扫描生成点云

或网格数据

扫描精度0.02mm，HD模式下可达0.01mm

标准模式0.02+0.03mm/m；采用摄影测量GREC全局模式

体积精度

0.02+0.015mm/m

扫描速度2,100,000点/秒具备快速扫描模式采样更加高效、流畅

扫描范围单幅扫描范围600mm*550mm

最佳工作距

300mm（典型值）

离

扫描景深170mm-680mm

整机采用超轻量化设计，测头总重量840g，握持设备操作更轻松，更

扫描头重量

加便于完成大型目标物的扫描

独特的反光材质及黑色表面算法，软件一键选择目标物特性，轻松获

材质适应性

取黑色和反光材质物体高品质3D数据

实时的相机视野查看窗口，可在扫描软件页面中实时查看被扫描工件

实时显示

表面图像，使用人员便于确认扫描位置及扫描参数的适用性

快速校准功快速实现设备的精度校准，长时间变温贮存或运输后的可使用快速校

能准恢复设备精度

对扫描数据可进行交互式数据修复功能，如手动单孔补洞，平滑，锐

模型修复功

化，也可自动修复。兼容第三方STL数据导入编辑修复功能，可生成

能

封闭网格数据直接可用于3D打印使用

在扫描过程中可方便灵活地移动扫描仪以及被扫描物体，目标物的的

操作的方便

尺寸和重量等不受限制，不会影响扫描数据采集和精度，整个系统可

性

携带至工作现场进行工作

STL，ASC，OBJ，PLY扫描结果可与ControlX、Verisurf、Polyworks、

数据输出格

EinsenseQ、CATIA、GeomagicStudio、Imageware等测量软件自由

式

交换数据

模块2正向建模、创新设计:根据提供的辅助零件，通过提

供资料正向设计出底盘等。然后在此基础对凸轮结构进行创新设

计，要求推动手柄便携式切边机在目标体上移动，激光头能够在

目标体上切出要求的形状，如图2所示。尽可能实现最佳的创意

20

设计、最佳的实用功能、最佳零件加工质量和整体外观质量及装

配契合。

图2设计要求

1.竞赛时间：2小时20分钟。

2.提供软件：自主选择大赛所提供软件。

3.提交文件：源文件1份，stl格式文件1份。

4.文件夹名称：场次号_工位号_正向建模/创新设计。

第二阶段：三维逆向建模

模块3三维逆向建模：使用现场提供软件，完成模块1扫描

数据的降噪、填补以及修复以保证数据的精度及完整性，封装、

导出数据。禁止使用自动生成面片功能。

1.竞赛时间：3小时。

2.提供软件：自主选择大赛所提供软件。

3.提交文件：修复后数据源文件1份，stl格式文件1份；

4.文件夹名称：场次号_工位号_数据处理。

第三阶段：3D打印及后处理

模块4FDM3D打印:使用给定的FDM3D打印机将原始数据

模型打印，完成工件制作。

21

1.使用给定的打印机，打印模块3逆向模型。

2.竞赛时间：本阶段3小时内，自主安排。

3.提交文件：切片数据文件。

4.文件夹名称：工位号_3D打印。

5.提供3D打印机：

表2：FDM3D打印机

名称具体介绍

成型技术FDM

喷头温度≤300℃

打印尺寸305*250*305mm

打印层厚0.1mm-0.4mm

机身尺寸553*576*656mm

额定功率1300W

打印精度±0.1mm

PLA≤150mm/s

打印速度

ABS≤250mm/s

断电续打/断料检测支持

PLA/PLA-Wood/PETG/PET/ABS/PA66/ASA/PC/PC-ABS/

支持耗材

TPU95A/TPC/PLA-CF/PA66-CF/PET-CF

耗材直径1.75mm

打印方式U盘/局域网

连接方式U盘/Wi-Fi/RJ45网线

喷嘴直径0.4mm

调平方式CRTouch自动调平

屏幕尺寸4.3英寸触摸屏

热床温度≤120℃

喷嘴温度≤300℃

切片软件CrealityPrint/Cura/Simplify3D

机器支持格式G-Code

切片支持格式STL/OBJ/3MF

软件语言