课程名称：3D打印DIY与创新实践

总 学 时：32

总 学 分：2

适用对象：全校所有本科专业的学生

一、课程与教学的目的

3D打印作为当前较为前沿的一门技术深受大家的喜爱，同时由于其具有一定的科技性使大家对其打印原理所知甚少，这就使得大家迫切想了解3D打印技术及打印原理和过程，同时由于3D打印机具有广泛的应用性，大家都想自行设计组装一台有自己个性的打印机，但是由于3D打印机较为复杂，实现起来较为困难，基于以上原因特申请开设该课程。本课程是一门专业技术选修课程，旨在为学生拓展知识面，使其了解3D打印技术的发展状况、原理以及3D打印设备的结构组成；同时通过讲解能使学生自行组装一台3D打印机并进行调试，直至打印出合格的产品，最后要求学生根据学到的知识进行3D打印机的创新设计。通过该课程能使学生充分掌握3D打印技术、并进行创新性设计。

二、课程与教学的内容

1.3D打印技术简介

介绍3D打印技术产生的历史，并讲述3D打印技术在国际和国内的发展历程；同时通过各种应用实例和数据介绍3D打印的当今的应用领域，使学生了解3D打印是什么、能做什么。

2.3D打印技术工艺介绍

介绍3D打印技术工艺中的光固化成形（SLA）、熔融沉积成形（FDM）、粉末粘合（3DP）、选择性激光烧结（SLS）、分层实体制造（LOM）等工艺原理，详细分析每种技术工艺的优缺点；着重介绍熔融沉积成形（FDM）的工作原理、典型设备、成型材料和工艺特点等，使学生对3D打印技术的工艺有一个全面而清楚的认识。

3.3D打印机介绍

结合FDM打印原理介绍利用该打印工艺的典型3D打印机，详细介绍prusa i3 3D打印机的结构组成，对3D打印机的关键结构进行细致讲解，使学生能够结合3D打印机的结构加深对工作原理的认识；同时讲解3D打印机的基本操作、使学生能够利用3D打印机完成简单产品的制作。

4.3D打印机DIY实践

在了解3D打印机结构的基础上，利用提供的零部件进行3D打印机的组装训练，分别完成3D打印机机械结构和电气控制单元的组装；同时在此基础上完成机电部分的联调,并通过修改控制软件参数和切片软件参数，确保机器能够正常工作。最后利用组装调试完成的3D打印机完成一组产品的制作，通过讲解如何获取三维模型、数据转换、数据处理等内容，使学生自主设计一组产品，然后利用自己组装调试的机器完成产品的制作。

5.3D打印机创新设计

    在掌握3D打印机的基础上，讲解3D设计软件的应用，自行创新设计一款3D打印机，并能够结合给定的硬件和材料进行制作安装。

三、课程教学的学时和学程安排

1.     3D打印技术简介   2学时

详细介绍3D打印技术产生的历史，并讲述3D打印技术在国际和国内的发展历程；同时通过各种应用实例和数据介绍3D打印的当今的应用领域。介绍3D打印技术工艺中的光固化成形（SLA）、熔融沉积成形（FDM）、粉末粘合（3DP）、选择性激光烧结（SLS）、分层实体制造（LOM）等工艺原理，详细分析每种技术工艺的优缺点；着重介绍熔融沉积成形（FDM）的工作原理、典型设备、成型材料和工艺特点等  

2.     3D打印机介绍  4学时

结合FDM打印原理介绍利用该打印工艺的典型3D打印机，介绍世界上较为流行的开源3D打印机的类型、特点，详细介绍3D打印机的结构组成，对3D打印的关键结构进行细致讲解，使学生能够结合3D打印机的结构加深对工作原理的认识；同时讲解3D打印机的基本操作。

3.     3D打印机DIY实践  16学时

在了解3D打印机结构的基础上，利用提供的零部件进行3D打印机的组装训练，分别完成3D打印机机械结构和电气控制单元的组装；同时在此基础上完成机电部分的联调，确保机器能够正常工作。利用组装调试完成的3D打印机完成一组产品的制作，通过讲解控制软件如何修改参数、切片软件如何应用，讲解如何获取三维模型、数据转换、数据处理等内容，使学生自主设计一组产品，然后利用自己组装调试的机器完成产品的制作。

4.     3D打印创新设计训练    10学时

讲解设计软件的基本应用，使学生利用设计软件并结合开源3D打印机的基本结构，创新设计一款有个性的3D打印机，并且可以利用提供的材料和硬件、完成打印机的制作。

四、教学组织与教学环节设计

本综合实践以学生自己动手、动眼、动脑为主，在DIY实践和创新训练过程中获取相关技术知识，强化综合素质。教学中针对各个专业学生的特点制定不同的产品设计方案，提高学生的兴趣以及各学科的联系。

五、教学方法与手段设计

教学方法：遵循教、学、做三结合的教学方法，理论教学主要阐明概念、原理和应用领域，指出难点和重点，要求学生课前预习，专心听课，课后复习；课内实践课主要由学生自己动手，学做结合地掌握3D打印机DIY组装调试的基本技能，并且利用组装的3D打印机能够独立完成创新性零件的加工制作。

六、课程评价与考核方式等内容

本课程考核采取形成性考核和加工件评分两种方式进行，两部分的分数比例为：

    课程考核成绩=形成性考核成绩（30%）+3D打印机性能测试（50%）+加工件成绩（20%）

本课程形成性考核包括学生DIY动手能力、产品设计创意、课堂提问等。