中職教育二年級(jí)下學(xué)期《3D打印技術(shù)的工作鏈》教學(xué)設(shè)計(jì)

《3D打印技術(shù)的工作鏈》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3D打印技術(shù)的工作鏈視頻長(zhǎng)度7分27秒錄制時(shí)間知識(shí)點(diǎn)來(lái)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(guò)觀看3D打印技術(shù)的工作鏈，讓學(xué)生從三維建模、數(shù)據(jù)處理、原型制造和后處理四部分對(duì)工作鏈進(jìn)行全面的了解。預(yù)備知識(shí)本微課為介紹型微課，之前需了解3D打印的相關(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3D打印技術(shù)具有可以制造復(fù)雜物品，產(chǎn)品多樣化，產(chǎn)品無(wú)需組裝，零技能制造，材料無(wú)限組合，備料少，不增加成本等優(yōu)點(diǎn)。它的材料利用率很高，可高達(dá)90%，3D打印產(chǎn)生的廢料遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)加工方法。在學(xué)生已經(jīng)了解什么是3D打印的情況下，對(duì)3D打印技術(shù)的工作鏈不甚了解，本視頻結(jié)合了生活實(shí)際，對(duì)3D打印從三維建模、數(shù)據(jù)處理、原型制造和后處理四部分進(jìn)行了講解，讓學(xué)生通過(guò)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(guò)程內(nèi)容時(shí)間一、微課片頭同學(xué)們好，這節(jié)課我們來(lái)聊聊3D打印技術(shù)的工作鏈。00:00-00:06二、微課目錄使用3D打印技術(shù)，將目標(biāo)物件從數(shù)字模型轉(zhuǎn)化成三維實(shí)體，需要經(jīng)過(guò)多個(gè)加工環(huán)節(jié)。首先對(duì)目標(biāo)物件進(jìn)行三維建模，拿到數(shù)模后檢查三維模型是否合適，如果不合適，需要對(duì)數(shù)模進(jìn)行縮放、修補(bǔ)和近似處理等，直到合適為止。這一系列環(huán)節(jié)稱為數(shù)模分析。數(shù)模修正后，對(duì)數(shù)模進(jìn)行離散化處理及切片分層，處理好就可以進(jìn)行疊層制造了。若未分層，要先做好數(shù)據(jù)修復(fù)分層，并生成STL等格式的路徑文件，再傳向成型設(shè)備。這一系列環(huán)節(jié)稱為切片處理。收到數(shù)據(jù)文件，3D打印設(shè)備就開(kāi)始進(jìn)行圓形疊層制造，制造完畢，經(jīng)過(guò)必要的后處理，就能得到目標(biāo)三維實(shí)體。整個(gè)成型過(guò)程基本可以分為：一、三維建模二、數(shù)據(jù)處理三、原型制造四、后處理。00:07-01:46三、正文講授第一部分內(nèi)容：三維建模三維建模是3D打印技術(shù)的重要組成部分。三維建模是3D打印制造過(guò)程的第一步，目前對(duì)于3D打印建模的要求是能夠輸出或轉(zhuǎn)換成STL格式的文件。STL文件實(shí)質(zhì)上是用三角形小單元的集合體來(lái)展現(xiàn)3D立體形狀的一種文件格式。常用的3D建模軟件有3DMAX、MAYA等，這類軟件適合設(shè)計(jì)復(fù)雜的工藝結(jié)構(gòu)圖形，能完美展現(xiàn)出物體，多用于藝術(shù)設(shè)計(jì)。其他如SketchUp、solidworks、blender等參數(shù)化建模工具更適用于工程設(shè)計(jì)等用途。01:47-02:41第二部分內(nèi)容：數(shù)據(jù)處理建模完成，接下來(lái)需要對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。拿到目標(biāo)物件的三維數(shù)模對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)分析。比如檢查物體模型是否封閉，尺寸與3D打印設(shè)備成型尺寸是否相符，最小厚度與3D打印設(shè)備噴嘴直徑是否一致等等。常用來(lái)檢查模型，是否有錯(cuò)誤的軟件有netfabb，magics等，可以對(duì)模型進(jìn)行分析、縮仿、測(cè)量和修復(fù)等。模型檢測(cè)完畢，還需要對(duì)模型進(jìn)行表面離散化處理，表面離散化處理。使用離散化的小三角形平面片來(lái)代替原來(lái)三維模型的曲面或平面。經(jīng)網(wǎng)格化處理后的模型生成STL文件或CFL文件?；赟TL或CFL文件表示的三維模型，用分層切片算法對(duì)其進(jìn)行分層。然后對(duì)分層切片信息進(jìn)行數(shù)控處理，生成控制成型設(shè)備運(yùn)動(dòng)的數(shù)控代碼。02:42-04:04第三部分內(nèi)容：原型制造數(shù)模處理完畢，接下來(lái)就進(jìn)入原型制造階段了。使用快速成型設(shè)備將原材料層疊堆積成三維實(shí)體，生產(chǎn)時(shí)要綜合考慮原材料、設(shè)備、工藝三個(gè)方面才能順利完成制造工作。不同的工藝要求使用不同的原材料和設(shè)備，比如采用FDM工具就要使用FDM成型設(shè)備和PLA、ABS等線材。采用SLA工藝，就要使用相應(yīng)的SLA成型設(shè)備和液態(tài)光敏樹(shù)脂等原材料.在3D打印制造原型的過(guò)程中，材料被一層層的逐次疊加起來(lái)，直到形成最終的物體形態(tài)。每一層可以看做這個(gè)物體的一個(gè)很薄的橫截面，每層的厚度則決定了打印的精度。層的厚度越小，打印的精度越高，打印出的實(shí)體與數(shù)字模型本身越接近。04:05-05:19第四部分內(nèi)容：后處理通過(guò)快速原型系統(tǒng)制造的物理實(shí)體，往往不能直接滿足需要，仍需進(jìn)一步處理。去除支撐，支撐結(jié)構(gòu)在3D打印中是保證完成復(fù)雜物體制造的重要輔助結(jié)構(gòu)，制造完成時(shí)需要去除已得到目標(biāo)物件，支撐去除的方法很多，這也與成型工藝和材料有關(guān)。產(chǎn)品拋光;3D打印出來(lái)的物品表面有時(shí)會(huì)比較粗糙，需要拋光。拋光的方法有物理拋光和化學(xué)拋光。如FDM技術(shù)制造的產(chǎn)品會(huì)有堆積產(chǎn)生的紋路，需要用砂紙打磨這種物理方法進(jìn)行后處理。ABS樹(shù)脂制成的產(chǎn)品可用丙酮蒸汽進(jìn)行拋光，但化學(xué)拋光目前技術(shù)還不夠成熟，應(yīng)用較少。表面噴砂，表面噴砂也是常用的后處理工藝，處理后的產(chǎn)品表面光滑，有均勻的亞光效果。產(chǎn)品上色，目前大多數(shù)3D打印產(chǎn)品都是單一色彩，只有少數(shù)可以做到彩色打印。單色彩產(chǎn)品，根據(jù)需要，就要對(duì)打印出來(lái)的物件進(jìn)行上色處理，經(jīng)過(guò)后處理，我們通過(guò)3D打印的方法制造目標(biāo)物件的工作就完成了。05:20-06:57四、效果檢測(cè)學(xué)習(xí)這節(jié)課后，我們來(lái)思考幾個(gè)問(wèn)題。1.3D打印的成型過(guò)程包括哪幾個(gè)階段？2.數(shù)據(jù)模型使用前是否需要檢查修正？3.FDM技術(shù)制造師選擇線材還是液態(tài)材料？4.3D打印的后處理方法有哪些？06:58-07:27五、教學(xué)反思本微課利用7分鐘的時(shí)間介紹了3D打印技術(shù)的工作鏈，讓學(xué)生從三維建模、數(shù)據(jù)處理、原型制造和后處理四部分對(duì)工作鏈進(jìn)行全面的了解。在