《增材制造工艺与装备》 教案 项目二任务2 FDM 3D打印机的耗材

任课教师项目(任务)名称项目二FDM工艺3D打印设备的应用任务2FDM3D打印机的耗材授课班级课时2（90分钟）学习目标知识目标1.掌握常见FDM3D打印机耗材的名称、特性。2.了解FDM3D打印机耗材中的工程塑料。3.了解FDM3D打印机的特殊性能耗材。素养目标1.了解什么是实践能力；2.为什么要提高实践意识；3.怎样提高实践能力。教学重点及难点教学重点：1.熟练掌握FDM3D打印机常见耗材的名称及特性；2.理解工程塑料在FDM3D打印中的应用及特性；3.认识特殊性能耗材的基本特点及应用场景。教学难点：1.准确理解不同材料的特性和应用场景；2.熟练掌握选择耗材并设置合理的打印参数。教学组织1.教师以班级为单位讲授FDM3D打印机的耗材理论知识；2.以小组为单位进行讨论；3.学生根据分组讨论无果问题，教师作现场答疑；4.多媒体等教学手段的应用：使用多媒体投影仪辅助教学。教学资源教学媒体一体化课堂展示媒体：投影仪、机房教学设备、工具、材料计算机、教材、投影仪学习资料《增材制造工艺与装备》，魏青松、陈娟主编，机械工业出版社出版，ISBN：978-7-111-76393-2学业评价评价原则客观性：确保评价标准客观、公正，避免主观偏见。全面性：涵盖所有关键方面，确保评价的完整性。可操作性：评价标准应易于理解和操作，方便实施。评价方式定量评价：通过具体数据、指标进行量化评分。定性评价：依据描述性标准，进行主观判断和评价。评价内容知识技能：评价学生的知识掌握程度和技能水平。过程方法：评价学生的学习方法和学科思维，包括解决问题的策略、学习策略。情感态度：评估学生的学习态度、兴趣、价值观等。综合素质：评价学生的综合素质，如创新能力、团队合作能力、社会责任感等。学习环节教学内容及过程学生活动教师活动时间分配明确任务1.掌握常见FDM3D打印机耗材的名称、特性。2.了解FDM3D打印机耗材中的工程塑料。3.了解FDM3D打印机的特殊性能耗材。了解本节课需要掌握的内容。通过讲述，使学生了解本节课需要掌握的内容。5分钟问题导入设置本节任务的疑问引导学生进行提问，引发学生思考。问题1：FDM3D打印机调试的关键步骤有哪些？问题2：目前可用的熔融沉积生产的材料有哪些？复习之前学习的知识，并带着问题思考本节课所要掌握的内容。引导学生从已经掌握的知识中拓展延伸到新知识的学习。10分钟教学实施一、新知讲授1.耗材的制备准备阶段：材料：线状耗材由基料+辅料混制，形态有片状、颗粒状。造粒优势：受热均、易混合、运输损耗小、不易吸湿、颜色均匀。制备流程（以PLA为例）：干燥：粉状材料80℃真空干燥12小时，添加材料同处理。混合：使用密炼机或高速粉碎机。片状加工：210℃混合→辊压成片→冷却剪碎→60℃二次烘干→注塑测试→螺杆挤出机（210℃）→1.75mm线材。颗粒加工：粉碎混合→造粒机塑化切粒→注塑测试→60℃烘干12小时→螺杆挤出机（调温）→1.75mm线材。2.常见耗材形态：线状，线径1.75mm-3.0mm，重量500g-3000g。材料：热塑性，需快速凝固。多为传统材料改性，性能有差异。常用材料：聚乳酸（PLA）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、热塑性聚氨酯弹性体（TPU）等。3.工程塑料工程塑料：优于通用塑料，应用于多行业，增长迅速。可3D打印材料：PC：透明、耐热、抗冲击，用于照明、航空航天。PA（尼龙）：耐磨、高强度，广泛应用于各行业，可改性。打印参数：PC：温度250-270℃，底板90-110℃，速度40mm/s，全封闭。PA：温度265-280℃，底板80℃，速度<60mm/s，全封闭。应用与展望：PC用于灯罩、航空异形件；PA改性后应用更广；两者均持续发展。4.特殊性能耗材木质感材料：PLA+木质纤维，降低柔韧性和拉伸强度。夜光材料：PLA/ABS+荧光剂，黑暗中发光。碳纤维材料：PLA/尼龙+碳纤维，高强度，需硬化喷嘴。PEEK：耐高温、高强度，需高温FDM设备和烧结炉加工。1.了解实践操作之前必要的硬件基础知识。1.根据幻灯片讲解本节课需要掌握的基础知识。根据课堂气氛，增加适当引导和互动。45分钟教学扩展二、知识扩展概述聚乳酸及其改性材料在3D打印技术中的应用、发展历史、改性研究和市场情况。2.教师讲述完毕后，进行小组讨论。2.教师对知识拓展内容进行讲述。15分钟课后作业课后作业学生将分为四个小组，每组负责搜集和探究FDM3D打印技术在不同领域的应用实例和相关资料。具体分组如下：工业设计领域组：负责收集FDM3D打印技术在工业设计中的应用案例和资料。鞋帽服装领域组：专注于探索FDM3D打印技术在鞋类、帽子和服装制造中的使用情况。医疗领域组：搜集FDM3D打印技术在医疗行业中的应用实例，如定制化医疗器械等。工装夹具领域组：研究FDM3D打印技术在制造工艺中的夹具和工具的应用。各小组需要在下节课前准备好分享材料，包括案例分析、技术优势、实际效果等，并在课堂上进行展示和讨论。这将有助于同学们深入理解FDM3D打印技术的实际应用价值和潜力。3.课后进行资料查找分享。3.教师对分享的内容进行补充，对不正确的内容进行