3D打印技術專業(yè)實訓室建設方案詳細

...wd......wd......wd...3D打印技術專業(yè)實訓室建設方案1.工程背景1.13D打印概述3D打印，即\t"://baike.baidu/_blank"快速成型技術的一種，它是一種以\t"://baike.baidu/_blank"數(shù)字模型文件為根基，運用\t"://baike.baidu/_blank"粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層\t"://baike.baidu/_blank"打印的方式來構造物體的技術。3D打印技術出現(xiàn)在20世紀90年代中期，實際上是利用\t"://baike.baidu/_blank"光固化和紙層疊等技術的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本一樣，打印機內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料〞，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料〞一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。3D打印產(chǎn)業(yè)目前在高速的開展中，技術日益成熟，特別是在消費級3D打印領域，已經(jīng)逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造。伴隨著科技的開展和進步，可預見的未來的十年，3D打印將會給全球的制造業(yè)領域帶來極大的顛覆。而生活智能化科技化的開展趨勢也將帶動制造業(yè)數(shù)字化的開展，3D打印科技在推動制造業(yè)數(shù)字化的開展中起到了至關重要的作用，為此20xx年2月12日國家工信部、發(fā)改委、財政部共同公布?國家增材制造產(chǎn)業(yè)開展推廣方案〔20xx-20xx〕?〔見附件一〕，全力催促開展國內(nèi)增材制〔3D打印〕產(chǎn)業(yè)，目的是為搶抓新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重大機遇，落實國務院關于開展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決策部署。1.23D打印實訓室建設意義和價值3D打印機技術被稱之為〞第三次工業(yè)革命〞,其最大的魅力在于為創(chuàng)意設計提供了無限的可能性。將3D打印技術引入中學課程，有助于學生綜合素質能力的提高和開展。1、教育目標科技前沿——學習、認識前沿的先進制造技術、逆向工程技術等特色教育——通過與傳統(tǒng)課程結合，激發(fā)學習樂趣綜合開展——學習設計建模和3D打印機的使用技能學以致用——創(chuàng)新設計、團隊合作、參加競賽2、3D打印或將顛覆傳統(tǒng)教育方式一些在傳統(tǒng)教育中表現(xiàn)不好的學生，主要是因為所學的課程理論性太強，沒有興趣，死記抽象概念讓學生通過了考試，但考試過后就很快忘記了，3D打印機可以讓枯燥的課程變得生動起來，它是一種同時擁有視覺和觸覺的學習方式，具有很強的誘惑力，在觸覺學習中，學生不是在黑板或顯示器上簡單地看文字或圖形，而是通過他們的觸覺抓住核心概念的三維模型，這樣能夠吸收和消化知識，使學生不再遺忘所學的課程。英國著名教師戴夫懷特曾經(jīng)說過：如果你能抓住學生的想象力，你就能抓住他們的注意力。中國的傳統(tǒng)教育是應試教育，沒有開設培養(yǎng)學生

“創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力〞的課程，純粹的理論學習使學生的大腦僵化，學校應開設集設計和3D

打印于一體的“邊學邊做

〞的課程，把數(shù)學，物理課中的許多抽象概念通過讓學生動手設計一些由3D

打印組件組成的小電路和小裝置，變成有趣的課程，

3D打印機將激發(fā)新一代學生投身科學，數(shù)學，工程和設計的熱情，造就一批學生工程師。美國政府已經(jīng)以實際行動給出了答案。在美國，幾乎所有的大中小學已經(jīng)開設了3D打印的課程，通過對青少年進展3D打印創(chuàng)新意識、技術手段的培養(yǎng)，3D打印成為“美國智造〞的有力手段，成為中美制造業(yè)競爭的重要砝碼。1.33D打印創(chuàng)新實訓室的主旨規(guī)劃本實訓室軟件套件旨在培養(yǎng)學生的藝術素養(yǎng)〔欣賞及制作〕、計算機新技術的接觸及應用〔設計軟件、三維打印機實操〕、提供實訓室架構、師資培養(yǎng)、課程設計、軟硬件更新及其它配套服務。3D打印課程培養(yǎng)的是學生的學術思維及能力，通過對青少年進展3D打印創(chuàng)新意識、技術手段的培養(yǎng)，大大拓寬學生的學習視野。很多學生可以利用3D打印結合自己的創(chuàng)新思維，設計出更好的作品。利用講解案例過程嵌入理論知識的教學方法，讓學生先動手操作然后認知3D打印的概念，這樣更能深刻感受新科技的魅力。由教師帶著學生去做一個個案例，在此根基上再由學生自由發(fā)揮，利用所學軟件技術去表達自己的創(chuàng)意及想法。2.3D打印創(chuàng)新實訓室2.13D打印流程2.2場地規(guī)劃及配置一、教室配置1.使用面積：80㎡-100㎡以上2.實訓室位置：實驗教室應保證最正確建筑朝向，室內(nèi)防止直射陽光，主要采光面應位于學生座位的左側。3.環(huán)保：教室內(nèi)部裝飾應選用環(huán)保型材料，室內(nèi)環(huán)境噪聲應低于55分貝，金屬制品和木制品制作實訓室可高于此標準。新建、改建、擴建實訓室及附屬用房時，甲醛、苯、氡等有害氣體和放射性污染應符合相關標準中的限量值。對于在學生活動中可能產(chǎn)生較多垃圾的實訓室，要配置足夠的垃圾桶，垃圾應分類收集。4.溫度：室內(nèi)溫度應在4℃至30℃之間。室內(nèi)可安裝空調，溫度宜控制在16℃～28℃。3D打印實訓室應保持室內(nèi)溫度恒溫。5.供電：用電負荷應留有余地，以滿足不斷增加的現(xiàn)代化教學設備的需要；按標準敷設強、弱電線，空調專線敷設，安裝漏電過載保護器和可靠的接地保護。6.綜合布線：按有關技術標準敷設強、弱電線。強電電源插座與照明用電應分路設計、分別控制，用電負荷應留有余量，并安裝漏電、過載和觸電保護器，有可靠的接地保護措施。弱電應考慮冗余，在適宜位置配備足夠的網(wǎng)絡信息接口。7.安全：實訓室應配備有效的防火、防盜、防潮等設施設備。應加強對工具、儀器和設備等的安全管理，加強對師生的安全教育，增強安全意識，確保師生人身安全。二、實訓室人員配置1、工作室專業(yè)3D打印工程師：能夠使用3D建模軟件進展3D建模；熟悉主流3D打印成型工藝原理；具備3D打印機的日常使用和維護技能，并獲得相關行業(yè)公司的技能培訓證書；熟悉3D掃描技術，能夠使用3D掃描儀。2、優(yōu)秀科技教師：能夠使用3D建模軟件進展3D建模；熟悉各類3D打印成型工藝原理；具備FDM桌面3D打印機的日常使用和維護技能，并獲得相關行業(yè)公司的技能培訓證書。三、實訓室區(qū)域劃分1、教學區(qū)：主要進展日常教學與實踐活動2、陳列區(qū)：主要展示工作室作品3、科普區(qū)：主要以墻面展板為主2.3方案配置工程方案設備名稱型號數(shù)量單位備注3D打印機局部三維掃描儀CPC-40010臺三維數(shù)據(jù)采集三維打印機InspireD25510臺雙噴頭打印耗材ABS20公斤電腦主流機型和配置10臺學?？勺詡湓O計軟件局部軟件ModelWizard實訓室參考圖2.4主要設備性能及參數(shù)2.4.1三維掃描儀一、產(chǎn)品簡介3DCaMega光學三維掃描系統(tǒng)便攜式CPC雙目三維掃描儀基于構造光雙目視覺原理，由兩臺數(shù)字相機，構造光投影儀及中央控制電路“光機電〞高度融合而成。系統(tǒng)將多組光柵條紋投影到物體外表；兩臺數(shù)字相機從不同角度同時拍攝物體外表條紋圖案，并將條紋圖像輸入計算機；計算機根據(jù)相位法和三角法等解析條紋曲率變化，準確計算出每個像素對應物體外表的空間坐標〔X、Y、Z〕，獲得物體形面三維點云數(shù)據(jù)〔PointCloud〕。二、產(chǎn)品優(yōu)勢★“光機電〞高度融合設計，構造緊湊輕巧，便于攜帶，使用方便，機體重量小于3kg?！锊捎脟H先進的LED藍光光源，有效降低對被測物體外表漫反射性及環(huán)境光的要求；LED光源安

全功耗低，減少光源造成的熱變形，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，光源壽命長達十萬小時?！锔呔氱R頭組〔一個投影鏡頭，二個相機鏡頭〕方便更換，實現(xiàn)大，中，小物件及精細物件的掃描。系統(tǒng)最多可選配五組十五個高精細鏡頭，可實現(xiàn)掃描視場，掃描精度和分辨率的針對性最正確使用。★配備鏡頭組對應的系統(tǒng)標定校正板，對系統(tǒng)進展精度標定，確保測量精度；標定過程方便快捷?！锞哂悬c云數(shù)據(jù)自動拼接功能；即可采用標示點進展全自動的拼接，也可依據(jù)物體外表輪廓特

征，支持手動拼合；還可選配精細數(shù)控轉臺進展精細自動掃描拼接。★配備CloudForm后數(shù)據(jù)處理軟件，實現(xiàn)準確數(shù)據(jù)拼接、坐標系轉換、點云數(shù)據(jù)光順過濾，生成

網(wǎng)格模型數(shù)據(jù)等功能?！餄M足用戶對不同格式文件的需求，能輸出為ASCII、IGS、STL、OBJ、WRL等格式數(shù)據(jù)，為Catia、3dsMax、UG、ProEImageware、Polyworks、Geomagic

等通用三維設計軟件提供數(shù)據(jù)接口。三、技術參數(shù)名稱規(guī)格參數(shù)三維掃描儀1.主要技術參數(shù)

1.1技術原理:單工業(yè)相機白光光柵掃描技術，非雙工業(yè)相機白光光柵掃描技術；1.2光柵類別:獨立式數(shù)碼光柵,非普通投影儀；

1.3無需維護低損耗的LED光源技術；

1.4工業(yè)相機分辨率:≥130萬像素；

1.5最快單幅掃描速度:≤3秒；

1.6最小點云間距:≤0.06mm；

1.7單幅精度:≤0.015mm(400測量范圍)；

1.8一體化工業(yè)構造的箱體設計；

1.9接口線纜：安全穩(wěn)定工業(yè)級插頭的線纜，非多接頭組合式線纜；

1.10測頭溫度監(jiān)測及報警功能；

1.11點云數(shù)據(jù)自動拼接功能：無需粘貼參考點，可依據(jù)物體外表輪廓特征，進展自動拼接。可支持手動、自動拼合等方式；

1.12掃描數(shù)據(jù)時原始點云密度可調整；

1.13軟件性能：支持CPU四核以上多線程處理，支持GPU并行運算技術；2.圖形工作站硬件配置要求

2.1支持Windows764位操作系統(tǒng),支持多處理器

2.2顯卡采用NvidiaQuadro系列顯卡

2.3CPU主頻:≥2.3GHz

2.4內(nèi)存:≥4GB

2.5硬盤容量:≥1TB

2.6顯示屏尺寸:≥22寸3.軟件功能要求

3.1Win3D三維掃描系統(tǒng)V1.2.0

(1)點云處理模塊

掃描數(shù)據(jù)后，可進展點云噪聲處理及修剪

基于曲率的點云精簡功能

自動生成三角面

(2)對齊及檢測模塊

特征擬合功能，如平面，圓，圓柱，球等

利用特征的坐標變換功能

平面度、圓柱度、球度檢測功能

(3)數(shù)據(jù)輸入輸出

導出結果為ASC，STL，OBJ等格式數(shù)據(jù)輸出接口廣泛,測量結果可與CATIA、GeomagicStudio、Imageware等逆向工程軟件自由交換數(shù)據(jù)

(4)接口兼容模塊

預留Win3D工業(yè)創(chuàng)新平臺實訓教學系統(tǒng)軟件接口，實現(xiàn)交互式實訓教學的基本功能

3.2Win3D工業(yè)創(chuàng)新實操教學系統(tǒng)V1.0

(1)支持中文Windows764bit系統(tǒng)，提供首頁系統(tǒng)導航；

(2)教學系統(tǒng)中需包括工業(yè)設計、逆向工程、創(chuàng)新設計及工程管理等功能模塊；

(3)功能模塊中需包含理論知識、實訓教學、案例分析、考核系統(tǒng)等局部組成；

(4)具有擴展功能，可擴容理論知識、軟件教學、案例及題庫局部；

(5)考試系統(tǒng)要求除多種組合的標準試題組件外，可按單元自行調整試題比例并自動計算考試時間的自定義試題組件，標準題庫數(shù)量不少于1000道；

(6)工程管理要求提供不少于兩組大型測量方案，包含操作標準、工作流程、進度管理、設備管理、質量控制等工程管理內(nèi)容；

(7)兼容三維數(shù)據(jù)采集設備進展自動數(shù)據(jù)交換，須包含配套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件提供數(shù)據(jù)采集的過程控制，須兼容并配合數(shù)據(jù)輸出設備實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及模型輸出的全流程，預留接口與數(shù)據(jù)處理軟件進展實時數(shù)據(jù)交換；

(8)提供詳細創(chuàng)新設計實訓教學系統(tǒng)方案，包括專業(yè)實訓的課程設計與實訓考核標準，以滿足工業(yè)創(chuàng)新教學實訓目標；4.附件技術要求

4.1便攜式三角架

4.2高度可達1.8米

4.3最大承重20kg

4.4包含中柱支架裝置,增強的整體穩(wěn)固性5.備品要求：

5.1專用背景黑布1000×1000mm1塊；

5.2標志點〔5mm/5000個/卷〕5卷；

5.3工業(yè)顯像劑〔DPT-5)5罐

5.4二維轉盤1個

5.5黑色橡皮泥2盒；

5.6黑色轉盤墊塊2塊；

5.7教學工件〔標準數(shù)?！?套

5.8標定單元1塊2.4.23D打印機一、產(chǎn)品簡介睿智的外觀、精細的內(nèi)部構造、穩(wěn)定便捷的使用體驗，為您打造專業(yè)級的三位成型系統(tǒng)。高效的成型速率，為您省卻久等之煩擾；寬大的成型空間能夠勝任絕大多數(shù)三維模型的打印任務；始終的間隔讓您即可就可擁有屬于自己的專業(yè)級的三維打印系統(tǒng)。它能滿足個人、企業(yè)及科研部門的工作需求。二、產(chǎn)品優(yōu)勢產(chǎn)品采用熔融擠壓快速成形技術〔MEM～MeltedExtrusionModeling〕，該技術綜合了機械工程、CAD、數(shù)控技術及材料科學技術，設備是在計算機控制與管理下，根據(jù)零件的CAD模型，采用材料準確堆積(由點堆積成面，由面堆積成三維實體)的方法制造原型或零件。產(chǎn)品采用的MEM技術屬于共性技術，能夠廣泛應用于教育、醫(yī)學、汽車、考古、動漫、工業(yè)設計、工藝設計等多領域。三、技術參數(shù)名稱規(guī)格參數(shù)3D打印機1.硬件噴頭系統(tǒng)是雙噴頭系統(tǒng)〔成型材料與支撐材料為不同性能的ABS塑料絲材〕；2.主要參數(shù)1、系統(tǒng)運行環(huán)境：WindowsXP2、具備一鍵打印功能3、文件輸入格式：STL文件格式4、成型層厚〔Z軸〕：0.2~0.4mm〔5級參數(shù)自主調節(jié)〕5、成型精度：±0.2mm6、成型空間：255mm×255mm×310mm7、成型速度：5~60cm3/h8、材料直徑：≤2mm9、操作環(huán)境：溫度15~20℃；濕度10～50%RH10、運動系統(tǒng)：歩進電機驅動，同步齒形帶傳動11、ABS成型材料：B601成型材料12、ABS支撐材料：S301支撐材料13、成形室?guī)Ъ訜嵯到y(tǒng)〔成形室溫度實時控制，保持在55℃以上〕，確保零件制作時不會變形,并具備成型室工作時時監(jiān)控系統(tǒng)。14、設備運行中，無毒性、低噪音、無粉塵、無異味，確保對環(huán)境無污染，可以無人值守。15、設備重量：大設備凈重不高于200Kg，運行時確保穩(wěn)定。16、電源：220V—240V、10A、標準接地，保證設備及人員安全。17、噴頭終身免費維修，軟件終身免費升級。4.配置1、主機一套〔包括：主機、噴頭、控制與分層軟件〕2、備品備件：內(nèi)六方扳手1套；鑷子1把；粘結底板30塊；起型鏟1把；銅絲刷子1把；吹塵球1個；水平調平量塊1塊；噴頭扳手1個；電源插線板1個；電源線1根；串口線1根；Φ0.3鉆頭2個3、隨主機附帶B601成型材料與S301支撐材料各伍盤4、設備操作手冊四、設計軟件為Inspire系列工業(yè)級3D打印設備設計的專用軟件，為用戶提供更多的參數(shù)設置和高端功能。分層與控制功能由一個軟件完成，并且是全中文友好界面。能對STL格式的模型進展測量〔包括實體內(nèi)部的孔、洞、剖面、流道等〕，對STL格式的模型上裂縫、空洞等錯誤能自動修復；同時能根據(jù)支撐角度，支撐構造等幾個參數(shù)，自動創(chuàng)立工藝支撐。對模型可以進展合并，分解，分割等復雜操作，提高成形系統(tǒng)的造型