3D打印企業(yè)實例學習任務 智能保潔船捕撈器3D打印.docx

1、學習任務二智能保潔船捕撈器3D打印（FDM）學習目標（i.閱讀任務單，表述智能保潔船捕撈器工作任務，進行實地調(diào)研匯報,解決珠江水域痛點，建設美麗中國；設計智能清潔船捕撈器概念圖；2. 智能清潔船捕撈器建模；智能清潔船捕撈器打印成型；3. 智能清潔船捕撈器后處理；智能清潔船捕撈器任務評價。EXPERTADVICE建議學時24學時工作情境描述某企業(yè)研發(fā)制造的遙控船模型（見圖2-1）,產(chǎn)品可進行遙控作業(yè)?，F(xiàn)經(jīng)過調(diào)研論證，決定將此遙控船改造成智能保潔船捕撈器，實現(xiàn)特定的水面垃圾清理作業(yè)。部分零件需要重新設計制造，其他的零件可以沿用原有零件。要求應用提供零件進行產(chǎn)品裝配與功能驗證。增材制造設備、鉗工設備

2、等完成智能保潔船的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、產(chǎn)品創(chuàng)新設計。(TB9.繪制捕撈器爪10.對特征進行陣列11.將捕撈器所有零件進行裝配任務拓展將完成的建模模型進行仿真動畫演示，審核是否出現(xiàn)問題，為后續(xù)的3D打印做準備。學習活動4智能保潔船捕撈器打印成型1. 設定打印參數(shù)；利用FDM技術打印智能保潔船撈捕器;爪EXPERTADVICE建議學時6學時學習過程學習過程材料高溫滔機后擠出FDM打印技術簡介FDM是“FusedDepositionModeling”的縮寫，即熔積成型法，是一種將各種絲材（如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等）加熱熔化進而堆積成型方法。1. FDM工作原理表2-6工作原理加熱噴頭在計算機的控制

3、下，根據(jù)產(chǎn)品零件的截面輪廓信息，作X-Y平面運動，熱塑性絲狀材料由供絲機構送至熱熔噴頭，在噴頭中加熱和熔化成半液態(tài)，然后被擠壓出來，有選擇性的涂覆在工作臺上，快速冷卻后形成一層大約0.127mm厚的薄片輪廓。一層截面成型完成后工作臺下降一定高度，再進行下一層的熔覆，好像一層層”畫出”截面輪廓，如此循環(huán)，最終形成三維產(chǎn)品零件。2. FDM工藝特點表2-7工藝特點優(yōu)點成本低FDM技術用液化器代替了激光器，設備費用低；原材料的利用效率高且沒有毒氣或化學物質(zhì)污染，使得成本大大降低。速度快原材料以材料卷得的形式提供，易于搬運和快速更換。簡單易行采用水溶性支撐材料，使得去除支架結構簡單易行，可快速構建復雜

4、的內(nèi)腔、中空零件以及一次成型的裝配結構件范圍廣可選用多種材料，如各種色彩的工程塑料ABS、PC、PPS及醫(yī)用ABS等。質(zhì)量好原材料在成型過程中無化學變化，制件的翹曲變形小。集成化用蠟成型的原型零件，可以直接用于熔模鑄造。缺點精度低原型的表面有較明顯的條紋，成型精度相對較低，最高精度0.127mm。強度欠缺沿著成型軸垂直方向的強度比較強。需支撐需要設計和制作支撐結構。時間稍長需要對整個截面進行掃描涂覆，成型時間較長，成型速度相對SLA慢7%左右。材料貴原材料價格昂貴。4.發(fā)展現(xiàn)狀近年來，國內(nèi)很多3D打印制造企業(yè)已實現(xiàn)了3D打印機的整機生產(chǎn)和銷售,這些企業(yè)共同的特點是由海外歸國團隊建立，規(guī)模較小，

5、產(chǎn)品技術與國外廠商同類產(chǎn)品相比尚處于低端。同時，國產(chǎn)3D打印機在打印精度、打印速度、打印尺寸和軟件支持等方面還難以滿足商用的需求，技術水平有待進一步提升。在服務領域，我國東部發(fā)達城市已普遍有企業(yè)應用進口3D打印設備開展了商業(yè)化的快速成型服務，其服務范圍涉及到模具制作、樣品制作、輔助設計、文物復原等多個領域。與內(nèi)地相比，我國港臺地區(qū)3D打印技術引入起步較早，應用更為廣泛，但港臺主要著重于技術應用，而非自主研發(fā)。5.FDM設備表2-8FDM設備桌面級3D打印機（如圖2-4所示），小巧精致且價格低廉，對于個人消費者、中小企業(yè)或者各類教育機構等非常實用，對操作者的專業(yè)要求不高。小型化也一定程度上犧牲了

6、產(chǎn)品的精度和表面質(zhì)量等。桌面級3D打印機的推廣普及，使得3D打印技術進入大眾視野。6.快速成型圖2-5導入三維模型圖2-6調(diào)整擺放角度奇圖2-7設定打印參數(shù)表2-9快速成型過程將三維模型導入快速成型設備?？上仍谠O備上模擬整個零件制作過程，再次檢查是否有不當之處以便及時修改，還可以看到系統(tǒng)預估的制作加工時間，方便安排生產(chǎn)（如圖2-5所示）。調(diào)試模型的擺放角度，支撐的設計合理性。不同的擺放角度所呈現(xiàn)的出打印時間、打印精度、打印質(zhì)量也不同，也會影響打印完成之后支撐的去除。設定系統(tǒng)打印參數(shù)，實時反映總加工高度、支撐速度、填充速度、輪廓速度及掃描線間距等參數(shù)，方便操作人員實時監(jiān)控加工過程。（如圖2-7所

7、示）。圖2.8實施打印在加工平臺上，可以清晰的看到打印路線，在打印過程中也要定時監(jiān)測打印狀態(tài)?？焖俪尚偷淖詈笠徊揭獙⒏街诒砻娴亩嘤嗖牧线M行去除支撐、清洗、二次光固化和打磨等后處理工序。4. 快速成型設備參數(shù)如下圖所示專涼國最小移動曜(mm)1.5啟用Combing0回油前最小擠出里(mm)0.02回抽0寸Ztt移動(mm)0.0Retraction外圍綁1起始3瞄(mm)3.0最小長度(mm)150.0CoolSkirt風帝全速高度(mm)0.5最小風風速度(%)100最大既扇速度(%)100最小距度(mm/s)10冷卻升起打印頭InfiH頂眼心埴充0底部實心埴充0境充交叉(%)15XSup

8、port結構類型Lines生成支探的目空角度90始充數(shù)里(%)10X/Y瞧(mm)1Z距高(mm)1BlackMagic汁部輪廓JS用Spirakze只打印模型表面BrimBnmfT印敦里5Raft額外飾度(mm)5.0線條間隔(mm)3.0底層IS度(mm)0.3底層血(mm)1.0ffiQJsE(mm)0.27接口層技竟(mm)0.4易空間隔0.222Fixhorrible幻合所有打E呦體(A類型)目她合所有打E呦體(8類型)保拎開放表面瞄碩認圖2.9支架參數(shù)設定專家設置最d溶動罪離(mm)1.5啟用Combng回抽前最小擠出里(mm)0.02回他時瑙移動(mm)0.0Skirt外圍線數(shù)1

9、起拍旋離(mm)3.0最小長度(mm)150.0Cool鳳扇宇祺高度(mrn)0.5最小風昴亶度(%)100最大風扇匣度(%)100最小速度(mays)10冷卻升起打印頭Infill喚部茶心填充底部實心填充0埴充交叉(%)15RetractionXSupport結構類2!Linesy生成支援的懸空勵度90填充數(shù)里(%)10X/Y距離(mm)1Zg&S(mm)1BlackMagic外部輪廓B用Sprahze只打EPffl型表面BrimBnmJJ印郵sRaft黝外幅度(mm)5.0線條眺(mm)3.0底后厚度(mm)0.3底層鼓(mm)1.0接口層厚度(mm)0.27梭口房線克(mm)0.40.2

10、2表后2Fixhorrible組合所有打印物體(A類型)囪組合所有打印物體(B類也保持開放表面Retraction短小移劫戲離（mm）1.5自用Combng0回抽尚最小描出里（mm）0.02回J由時鬲移幼（mm）0.0Skirt外困妙起始（mm）3.0最小長度（mm）150.0Cool阿用全涅高度（ETT1）0.5最小鳳扇匣度（%）100最大FUS速度（%）100最小速度（mW$）10冷卻升起打阪Infill頂部突心詹充0底部實心填充0境充交叉（%）15XSupport拮構類ai生成支技的是空楠jg填充數(shù)里（）X/Y距離（mm）Z爽離（rrrn）BlackMagic外部輪廓啟用Spiralze

11、只打印慎型衰面Bnm8nmTT印數(shù)里ULines|90854S度(mm)5.0線條間隔（mm）3.0鼠層厚度（mm）0.3盡層線亮（mm）1.0技口層f?度（mm）0.27技口層籍燹（mm）0.4忌空間0.22去JZ2FixhorribleRaft蛆合所有打印物體（A類型）0級合所有打EP物體（映塑）口保持開株表面物招確認圖2.11撈捕爪參數(shù)設定學習活動5智能保潔船捕撈器后處理./學習目標掌握FDM產(chǎn)品后處理爪EXPERTADVICE建議學時2學時易學習過程圖2.12去除撈捕器外部支撐圖2.13去除圓角支撐快速成型得到初步產(chǎn)品后，還要進行必要的后處理工序才能得到最終的產(chǎn)品。去除支撐支撐有外部的

12、支撐和腔體內(nèi)部對懸空部分的支撐。兩部分支撐都是塊狀支撐，整體呈蜂窩形。去除支撐前先用酒精浸泡3-5分鐘。外部支撐和部分內(nèi)部支撐需要用專業(yè)工具即可去除（如圖2-12所示）。處理支撐時要戴防護手套。內(nèi)部懸空部分的支撐要小心輕輕去除。（如圖2-13）。部岫I*4tuta.amAmclit圖2-1遙控模型船HUO.rWi-Cif1IB11?tit1UU:nIIII14a.r皿bit1DK4ttlwm-i1IIi2*:1fltWi3ftiM就圖2-14去除內(nèi)部支撐用刷子、清潔布等對音箱的外表面和腔體內(nèi)部進行大致清洗，之后用小刮刀除去音箱內(nèi)部懸空部分的支撐（如圖214所示）。打磨圖2-15打磨整體表面圖2

13、.16打磨細節(jié)部分打磨分為機器打磨和手工打磨，首先用砂紙進行手工打磨，對內(nèi)外表面進行修整，然后再用打磨機，修整手工不能觸到的部分，對整個音箱進行最后的磨光（如圖2-15所示）。打磨完外表面，對細節(jié)和圓角進行二次打磨，直至表面光滑為止（如圖2-16所示）o從三維數(shù)模到實物模型的快速制造，相比傳統(tǒng)制造制作模具再生產(chǎn)來說，大大節(jié)約了時間成本，且成型全過程可實現(xiàn)無人值守，也節(jié)約了人力成本。就產(chǎn)品本身來講，本例中能夠準確還原設計理念，可以看到FDM快速制造的表面光滑細膩，質(zhì)量高，細節(jié)還原精度高。.任務拓展請根據(jù)設計概念圖，打印完成其他的設計方案。學習活動6智能保潔船捕撈器任務評價學習目標學習目標1. 鍛

14、煉溝通表達能力2.檢驗工作任務完成效果3.學會正確客觀地進行評價EXPERTADVICEEXPERTADVICE建議學時2學時L小組智能保潔船捕撈器整體方案匯報三方評價表2T03D打印文明生產(chǎn)評分表日期姓名開始時間總分地點學號結束時間事項內(nèi)容現(xiàn)場記錄配分得分遵守紀律遵守口遲到口曠課口5職完成任務表現(xiàn)積極主動口一般口差口業(yè)工具、材料分區(qū)擺放分區(qū)口未分區(qū)口素工具擺放整齊、規(guī)范、不重疊整齊口一般口差口5材料擺放整齊、規(guī)范、不重疊整齊口一般口差口養(yǎng)防護鏡、防護手套佩戴規(guī)范規(guī)范口不規(guī)范口5工作服、工作鞋穿戴規(guī)范規(guī)范口不規(guī)范口注意安全未受傷注意口一般口不注意口文明禮貌，尊重老師、同學好口一般口差口服從安排

15、服從口不服從口5危險操作行為有口沒有口工作后現(xiàn)場清理、清潔好口一般口差口合理、正確使用工具好口一般口差口事故狀態(tài)過程記錄扣分現(xiàn)場1. 輕微事故：違反操作規(guī)程者，給與警告；2. 一般事故：如工件破裂，次扣1分；3. 嚴重事故：如工件移動或掉落，一次扣2分；4. 重大事故：如造成設備不能短時間修復或情節(jié)嚴重者，經(jīng)老師監(jiān)督終止本次作業(yè)。記錄今收到提交作品一套，共件，其中成品件，半成品件，毛坯提件。交本人對本表所填內(nèi)容已經(jīng)認真審閱，確認所填內(nèi)容屬實，無異議。作學生簽名：品老師簽名：企業(yè)專家簽名：_表2-11評價表工作任務名稱:評價項目考核內(nèi)容考核標準配分小組評分教師評分企業(yè)評分總評任務完成情況評定（8

16、0分）任務分析（5分）正確率100%5分；正確率80%4分；正確率60%3分；正確率60%0分；5注：此項企業(yè)只需填寫一個總分零件創(chuàng)新設計（20分）模型完整性6概念圖視圖表達合理性，基本尺寸完整性4零件設計的創(chuàng)新性7產(chǎn)品說明書3三維建模（10分）規(guī)范、熟練10分；規(guī)范、不熟練5分；不規(guī)范0分10數(shù)據(jù)處理（15分）參數(shù)設置正確15分；參數(shù)設置不正確。分；15打印成型（20分）操作規(guī)范、熟練1（）分；操作規(guī)范、不熟練5分；操作不規(guī)范0分20加工質(zhì)量符合要求10分；加工質(zhì)量不符合要求0分后處理（10分）處理方法合理5分；處理方法不合理。分10操作規(guī)范、熟練5分；操作規(guī)范、不熟練3分；操作不規(guī)范0分職

17、業(yè)素養(yǎng)（20分）文明生產(chǎn)紀律及表現(xiàn)5工量具使用規(guī)范性5安全防護措施5文明生產(chǎn)及操作設備規(guī)范性5總分學生簽名教師簽名日期2. 智能保潔船捕撈器工作小結學習活動1獲取智能保潔船捕撈器3D打印任務乃學習目標閱讀任務單，表述智能保潔船捕撈器3D打印工作任務；1. 組織學生對解決珠江水域密布，水面保潔不易等社會痛點進行實地調(diào)研。將調(diào)研結果制作成PPT進行展示匯報，以此培養(yǎng)學生社會主義生態(tài)文明觀，建設美麗中國。腳建議學時1. 組建團隊及任務分工表2-1組建團隊及任務分工團隊名稱團隊成員工作任務團隊LOGO2.任務引入（1）組織學生實地調(diào)研珠江水域，針對水域密布保潔不易等社會痛點進行分析并展示匯報。（2）本

18、任務的設計要能夠解放保潔人員和安防人員的勞作，輔助珠江流域和近岸海域水污染防治，從而實現(xiàn)2035年建設美麗中國的基本目標。2. 發(fā)放任務單表2-2任務單產(chǎn)品名稱智能保潔船捕撈器編號時間5天序號零件名稱規(guī)格圖形數(shù)量（件）設計要求1智能保潔船捕撈器自行設計11-能調(diào)節(jié)捕撈器的入水深度；2.能捕撈不大于60*60*60的漂浮物；3-捕撈的漂浮物在船行駛過程中不會漂出。2備注請在指定時間內(nèi)完成完成日期生產(chǎn)數(shù)量套1生產(chǎn)部經(jīng)理意見（同意生產(chǎn)）日期4.了解3D打印的作用3D打印模型用于測試，可以很好的解決這個問題。3D打印模型可以較為精準地還原設計細節(jié)，通過反復測試，可以幫助優(yōu)化產(chǎn)品設計。同時在節(jié)約制作和時

19、間成本上也有很大的優(yōu)勢，可以有效地提高了設計效率，加快產(chǎn)品的實用化和商業(yè)化的進程。利用3D打印技術，可在產(chǎn)品開發(fā)過程中快速得到產(chǎn)品的樣機,以提供設計驗證與功能驗證，檢驗產(chǎn)品可制造性和可裝配性等。智能保潔船捕撈器的設計結構復雜，要反復驗證產(chǎn)品的功能性，因此選擇（FDM）的快速成型方法來進行模型制造。瓜EXPERTADVICE建議學時4學時學習過程設計要點：1.根據(jù)要求入水深度的調(diào)節(jié)要求，選擇合適的調(diào)節(jié)機構。2. 根據(jù)捕撈物的大小，捕撈器的開口大小應在什么范圍。3. 需保證行駛過程中，漂浮物在前進或者后退時候不會漂浮出來。4. 請用手繪方式繪制三視圖及概念圖。表2.3手機音箱三視圖參考視圖俯視任務拓展本次課程結束后，將手繪方案進行繼續(xù)完善修改，繪制至少三種不同的設計方案，最后提交審核定型。學習活動3智能保潔船捕撈器建模1.能用三