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3D打印DIY与创新实践教学大纲
发布者:曹莹    发布日期:2016-04-28  浏览次数:3190

 

 

3D打印DIY与创新实践》教学大纲

课程名称

(英文名称)

3D打印DIY与创新实践

DIY and Innovation Practice of 3D Printing

总学时

32

学分

2

理论学时

6

实验学时

26

开课单位

工业发展与培训中心

适用专业

全校所有专业

先修课程

课程简介

3D打印作为一项当前非常热门的加工技术,对很多人来说只能简单去了解其相关的理论知识,对3D打印如何工作,3D打印机的基本机械结构、电路结构、等基本知识还是知之甚少。

本课程采用理论与实践相结合的授课方式,首先,本课程结合当前3D打印的最新技术进行详细讲解,并结合其打印原理介绍典型的3D打印机。其次,着重结合熔融挤压型打印原理介绍该类型3D打印机的基本原理、结构组成等基本知识,并使学生在了解3D打印机结构的基础上进行3D打印机的机械结构构建与组装,完成3D打印机的机械部分安装与调试。同时了解3D打印机的电气控制原理,根据电气原理图进行3D打印机的控制电路的构建和布线安装,并完成电路和机械部分的联机调试,同时学习基本的3D打印流程,通过学习模型设计、模型分层、程序输入、打印等步骤完成模型的制作,最后根据掌握的3D打印机原理进行3D打印机的创新设计训练。

通过该课程的学习能够使学生从更深层次很好地了解3D打印实现的基本原理,并且通过DIY环节能够很好地发挥学生学习的主观能动性,提升他们的动手实践能力和创新能力,为他们进一步提升自己的专业能力夯实基础。

教学目标

与要求

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。

专业培养能力

1    工程知识:具有从事相关专业领域工作所需的扎实工程基础和专业知识,并能够综合应用这些知识解决相关专业领域复杂工程问题。

2    问题分析:能够应用自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达、并通过文献研究分析相关专业领域复杂工程问题,以获得有效结论。

3    设计/开发解决方案:能够综合运用理论和技术手段,设计针对相关专业领域复杂工程问题的解决方案,设计满足信息获取、传输、处理或使用等需求的系统、单元(部件),并能够在设计环节中体现创新意识,考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

4    研究:能够基于科学原理并采用科学方法对相关专业领域复杂工程问题进行研究,包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。

5    使用现代工具:能够针对相关专业领域复杂工程问题,开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具,包括对相关专业领域复杂工程问题的预测与模拟,并能够理解其局限性。

6    工程与社会:能够基于相关专业背景知识进行合理分析,评价专业工程实践和计算机科学与技术领域复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,并理解应承担的责任。

7    环境和可持续发展:能够理解和评价针对相关专业领域复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响。

8    职业规范:具有人文社会科学素养、社会责任感,能够在课程实践中理解并遵守工程职业道德和规范,履行责任。

9    个人和团队:能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。

10  沟通:能够就相关专业领域复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流,包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野,能够在跨文化背景下进行沟通和交流。

11  项目管理:理解并掌握工程管理原理与经济决策方法,并能在多学科环境中应用。

12  终身学习:具有自主学习和终身学习的意识,有不断学习和适应发展的能力

课程培养学生的能力

1)  掌握3D打印技术,理解3D打印技术工作原理、应用领域、成型材料和工艺特点等。[④⑤⑥]

2)  掌握3D打印机的类型、特点以及PRUASi3打印机的结构组成,熟练掌握3D打印机的基本操作。[②③⑤]

3)  掌握3D打印机的机械结构组装与调试、电路部分的组装与调试,能够进行机器的机电联调,对出现的问题能够独立去分析解决。[②④⑤]

4)  掌握常用的CAD软件和切片软件,能够独立完成模型绘制与程序编制,并利用3D打印机完成模型制作。[⑤⑩]

主要软、硬件实验平台和工具软件

设计用计算机40

CAD软件和切片软件各40

3D打印机组装套件40

组装工具40

考核及成绩评定方式与要求

实验报告:按照实验报告要求完成。

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

实验教材、指导书及其他学习资源

自编实验指导书:《3D打印DIY与创新实践教学指导书》

制定人

及发布时间

杨延清

2016.04


3D打印DIY与创新实践》教学大纲(实验教学安排)

序号

实验项目名称

学时分配(实验学时/总学时)

实验内容提要

实验类型

实验要求

主要软、硬件实验平台和工具软件、人员分组等其他需要说明的情况

1

3D打印技术简介

2

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  

理论讲解

必做

计算机1

多媒体一台

2

3D打印机介绍

4

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。

理论讲解

必做

计算机1

多媒体一台

3

3D打印机DIY实践

16

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。

综合性

必做

3D打印机组装套件40

组装工具40

工作台40

4

3D打印创新设计训练

10

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。

设计性

综合性

必做

计算机40

CAD软件和切片软件各40

3D打印机40