選擇性激光熔化技術(shù)（SLM）(教學(xué)設(shè)計(jì))

《選擇性激光熔化技術(shù)（SLM）》微課教學(xué)設(shè)計(jì)授課教師姓名學(xué)科增材制造技術(shù)應(yīng)用教齡7微課名稱選擇性激光熔化技術(shù)（SLM）視頻長(zhǎng)度7分00秒錄制時(shí)間知識(shí)點(diǎn)來源學(xué)科：增材制造技術(shù)應(yīng)用年級(jí)：二年級(jí)知識(shí)點(diǎn)描述讓學(xué)生通過觀看選擇性激光熔化技術(shù)（SLM）在實(shí)際加工中的實(shí)例，讓學(xué)生從技術(shù)解析、數(shù)據(jù)處理、快速成型制造再到后處理四個(gè)方面進(jìn)行了全面的了解。預(yù)備知識(shí)本微課為介紹型微課，之前需了解SLM的相關(guān)知識(shí)。教學(xué)類型講授型適用對(duì)象二年級(jí)學(xué)生設(shè)計(jì)思路SLM(Selectivelasermelting)是金屬粉末的快速成型技術(shù)，能直接成型出接近完全致密度的金屬零件，不需要黏結(jié)劑，成型的精度和力學(xué)性能都比SLS要好，因此越來越廣泛被應(yīng)用于3D打印。綜合性功能強(qiáng)，可減少裝配時(shí)間，提高材料利用率，節(jié)約直接成本;縮短產(chǎn)品上市時(shí)間--生產(chǎn)過程更靈活，適用于產(chǎn)品生命周期較短的產(chǎn)品;對(duì)產(chǎn)品形狀幾乎沒有限制，空腔、三維網(wǎng)格等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件都可以制作;產(chǎn)品或零件能很快地被打印出來，減少庫存，盤活資金;不需要昂貴的生產(chǎn)設(shè)備;產(chǎn)品質(zhì)量更好，機(jī)械負(fù)荷性能可與傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)(如鍛造等)媲美。適應(yīng)時(shí)代需求，學(xué)習(xí)高新技術(shù)是每個(gè)機(jī)械行業(yè)學(xué)生的必經(jīng)之路，而該項(xiàng)技術(shù)在課堂講解過程中需要例舉大量實(shí)例，對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力要求強(qiáng)，可能存在理解不透徹等情況。所以對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化，讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)平臺(tái)完成學(xué)習(xí)，激發(fā)興趣，提升自學(xué)能力。教學(xué)過程內(nèi)容時(shí)間一、微課片頭同學(xué)們好，這節(jié)課我們來介紹一個(gè)SLM技術(shù)應(yīng)用實(shí)例。00:00-00:07二、微課目錄我們將從技術(shù)解析、數(shù)據(jù)處理、快速成型制造以及后處理四個(gè)方面進(jìn)行介紹。00:08-00:16三、正文講授第一部分內(nèi)容：技術(shù)解析這節(jié)課我們利用選擇性激光熔融技術(shù)SLM來直接打印一個(gè)金屬葉輪零件。SLM技術(shù)與SLS技術(shù)的工藝過程非常相似。不同點(diǎn)主要在于：（一）SLM技術(shù)的成型材料是金屬粉末材料。（二）SLM技術(shù)使用的激光功率較高。（三）SLM技術(shù)一般都需要添加支撐結(jié)構(gòu)。SLM技術(shù)需要添加支撐結(jié)構(gòu)是因?yàn)椋涸诟吣芰棵芏燃す鉄Y(jié)下，成型粉末內(nèi)部存在收縮應(yīng)力，容易發(fā)生翹曲變形。支撐結(jié)構(gòu)連接已成型部分與未成型部分，可有效地抑制這種收縮，使成型件保持用力平衡。00:17-01:33第二部分內(nèi)容：數(shù)據(jù)處理將葉輪數(shù)模導(dǎo)入Magics軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。使用修復(fù)向?qū)?，先?duì)數(shù)模進(jìn)行檢查修復(fù)。觀察葉輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。選擇底平面作為標(biāo)記面，確定模型的擺放方向。使用零件平移命令確定模型的擺放位置。點(diǎn)擊生成支撐功能來下載生成支撐命令。自動(dòng)生成支撐,支撐生成完畢，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和需要手動(dòng)調(diào)整支撐的類型，對(duì)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行增刪修改。可以看到，需要支撐結(jié)構(gòu)的部位主要是葉輪片的上部，還有葉輪底部的孔腔。支撐修正完畢，導(dǎo)出支撐并切片，切片厚度選擇0.03mm。導(dǎo)出支撐后，將零件另存為制造設(shè)備可識(shí)別的STL文件，數(shù)據(jù)處理完畢。01:34-03:08第三部分內(nèi)容：快速成型制造處理好數(shù)據(jù)，開始進(jìn)行成型制造。設(shè)備在經(jīng)過必要的檢查、設(shè)置、充氣、清理和鋪粉等準(zhǔn)備工作后，將處理好的數(shù)模導(dǎo)入部成型設(shè)備管理系統(tǒng)，點(diǎn)擊開始按鈕，開始進(jìn)行燒結(jié)作業(yè)。激光按照分層截面信息在粉層上掃描，使粉末的溫度升至熔化點(diǎn)，粉末之間互相粘結(jié)，從而得到一層截面輪廓。當(dāng)一層截面輪廓完成后，工作臺(tái)就會(huì)下降一個(gè)層厚的高度，接著鋪粉，再進(jìn)行下一層的燒結(jié)，不斷重復(fù)這個(gè)過程，層層疊加。直至模型實(shí)體整個(gè)成型，在成型過程中非燒結(jié)區(qū)的粉末仍呈松散狀態(tài)?？勺鳛闊Y(jié)件和下一層粉末的支撐部分。03:09-04:25第四部分內(nèi)容：后處理成型完畢，開始進(jìn)入后處理階段。待模型成型完畢，做好必要的防護(hù)措施。打開設(shè)備艙門，將多余的粉末材料掃除，并取出零件。這里需要注意的是，金屬供給是生長(zhǎng)在一塊有較高平面精度的金屬板上。因此，取出時(shí)是連接主板一起取出。取出后用吸塵器和高壓汽槍進(jìn)一步去除零件板上的多余粉料。由于零件生長(zhǎng)在金屬板上，需要使用線切割工藝將零件取下。切割完畢，將零件放入煤油浸泡一下，清除零件上沾染的切削液。擦干零件。再用鉗子、簪子和電磨等工具將零件上的支撐結(jié)構(gòu)去除，對(duì)于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜和細(xì)小的區(qū)域要謹(jǐn)慎操作，以免破壞零件的結(jié)構(gòu)。這樣一個(gè)3D打印制造的金屬葉輪就做好了。04:26-06:27四、效果檢測(cè)學(xué)習(xí)這節(jié)課后，我們來思考幾個(gè)問題。1.SLM技術(shù)制造模型使用的是粉末材料嗎？2.SM技術(shù)和SLS技術(shù)有哪些區(qū)別？3.SLM技術(shù)制造過程中需要設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)嗎？4.本例中的后處理流程有哪些，請(qǐng)簡(jiǎn)述06:28-06:21五、教學(xué)反思本微課利用7分鐘的時(shí)間介紹了選擇性激光熔化技術(shù)（SLM），讓學(xué)生從技術(shù)解析、數(shù)據(jù)處理、快速成型制造以及后處理四個(gè)方面對(duì)SLM進(jìn)行了全面的了解。在學(xué)校設(shè)備不能滿足學(xué)生實(shí)際