《3D打印技术》课程标准48-课时

课程六：《3D打印技术》课程标准一、课程基本信息课程名称：3D打印技术学分：8课程代码：学时：48先修课程：AUTOCAD/UG/Inventor后续课程：数控铣加工技术适用专业：数控加工/模具制造修订人：审核人：修订时间：2019年6月二、课程定位和设计思路《3D打印与制造》是计算机辅助设计与制造专业开设的一门专业拓展课之一，也是一门实践性较强的技术课，是培养工业设计行业专门从事产品造型，培养空间想象能力、三维模型设计能力、产品艺术设计的三维模型设计与制作，3D打印与制造即快速成型技术的一种，它是一种以3D数字模型为基础，通过逐层打印可粘平台的材料(包括塑料、金属、生物材料等)方式来构造物体的技术，3D打印已在科研、教育、制造等行业得到越来越多应用。为从事创造性工作奠定基础。本课程本着满足学生个性化发展的需要，融合本校办学理念和传统文化。内容设计方面将根据任务驱动，基于工作过程确立课程标准，按项目组织整合课程内容；旨在通过学生对世界制造业领域正在迅速发展的“具有工业革命意义的制造技术（3D打印技术）”的学习与实践；在“挥动想象的翅膀”的过程中，体验创意的神奇和伟大；快速提高学生的空间思维能力和创造力；提高学生参与社会实践活动的积极性与合作、协调能力。同时也初步体会3D制造技术将给社会带来的社会伦理困境。主要思路有：加强实践案例教学，充分利用校内计算机实训室，加大实践课时，进行教师现场辅导，师生互动交流；明确培养目标，加强上机训练、为就业拓宽一条渠道。三、课程标准内容课程描述基于工作过程确立课程标准，按项目组织整合课程内容；以校企合作，工学结合为平台，以案例教学为途径，倾力打造本课程。将产品设计与计算机绘图有机地结合在一起，以职业能力和职业素质培养为主线组织教学内容；本课程主要采用北京太尔时代科技有限公司的UPPlus印机作为课程实验配套工具，并配合我院的专业特色专门开发的教材和课件，采用基于项目教学形式，可以作为独立的校本专业拓展课程，也可以将设计项目融入通用拓展课程是集相关行业工程技术应用型人才的知识结构和能力结构的重要组成部分。加强实践教学环节，增加实训学时，少讲多练，提高学生应用软件进行产品设计与3D打印、加工的能力。加强实践案例教学，充分利用校内计算机实训室，加大实践课时，进行教师现场辅导，师生互动交流；明确培养目标，加强上机训练、为就业拓宽一条渠道。课程目标1.能力目标：阅读分析产品快速表现图纸、产品草绘结构及产品相关零件图；提升学生的设计空间的想象能力；产品设计出图能力；能完成不同软件间的文件交换与共享。2.知识目标：掌握基于特征的产品设计结构部件的建模方法，掌握三维实体造型、建模、曲面设计打印与制造工艺。3.素质目标：通过学习完本课程，达到培养学生独立分析问题，解决问题的能力；拥有实事求是的学风和创新精神；具有培养良好的协作精神。学习内容1、软件安装/工具箱相关应用/各类工具配套实例2、各类工具配套实例绘制3、基本特征创建(拉伸实体材料与移除编辑应用)4、基准特征的创建-旋转特征5、案例制作实例—六角螺杆6、进入3D打印阶段准备条件打印数据的检查与处理7、软件的自动修复应用，打印工艺优化(支撑、壳、填充方式的优化)8、三维扫描原理、扫描仪操作、曲面重构、打印数据处理9、打印作品的上色、修磨、装配，或丙酮熏蒸10、可以采取集中展示作品，由师生共同评价作品或者在微信公总号平台网上展示作品，采用开放式评价制度，不建议用考试方式给学生评分参考性学习任务序号名称学时13D打印技术的原理423DCAD软件应用123设计结果的表达84打印数据的检查与处理85逆向设计应用1263D打印作品的后处理4四、学习任务描述表（一）3D打印技术的原理学习任务描述表一体化课程名称3D打印技术学习任务名称3D打印技术的原理学习任务学时4学习任务情境现有学校新建3D打印工作室，为满足课程要求，需要安装3D打印软件、CAD绘图软件、安装3D打印设备。要求学生完成软件的安装，打印机设置。学习目标1.了解FDM打印原理2.掌握打印机机电系统组成3.各种打印材料的分类认识4.打印软件应用5.CAD软件学习与CAD-STL数据转换学习内容1.FDM原理2.打印机机电系统组成3.打印材料4.打印软件5.CAD软件简介6.CAD-STL数据转换教学建议1.在老师指导下完操作打印机。2.采用多媒体、示范操作（教师可先行对部分学生进行个别指导，使他们达到规范的操作要求，上课时由这部分学生协助老师进行示范）。3.教师组织学生以小组形式讨论绘图操作的方法。4.4、组织学生采用现场操作、作品展示等经验介绍。（二）3DCAD软件应用学习任务描述表一体化课程名称3D打印技术学习任务名称3DCAD软件应用学习任务学时12学习任务情境现有一批零件模型，因无图纸，现在需要用3D打印软件根据模型建立三维图纸模型，并进行存档。要求根据模型测量相关尺寸，使用3D打印技术三维绘图相关命令进行绘制图型，并整理归类存档。学习目标1.培养学生三维绘图空间想象力2.能根据图纸要求正确选择构图平面、构图基准进行绘图3.能掌握二维草图的绘制与编辑4.能掌握拉伸实体的构建方法，并设置相关参数5.能掌握旋转实体的构建方法，并设置相关参数6.能掌握放样实体的构建方法，并设置相关参数7.能掌握扫描实体的构建方法，并设置相关参数学习内容1.三维绘图的基本知识2.二维草图的绘制3.拉伸实体4.旋转实体5.放样实体6.三维绘图实体编辑指令7.曲面裁剪、过渡、装配教学建议1、在老师指导下完成绘图软件各种命令的使用。2、采用多媒体、示范操作（教师可先行对部分学生进行个别指导，使他们达到规范的操作要求，上课时由这部分学生协助老师进行示范）。3、教师组织学生以小组形式讨论绘图软件操作的方法。4、组织学生采用现场操作、作品展示等经验介绍。（三）设计结果的表达学习任务描述表一体化课程名称3D打印技术学习任务名称设计结果的表达学习任务学时8学习任务情境对前面做创建的3D模型，进行相应的图型后处理工作，生成三视图、模型渲染设计、仿真动画并进行存档。要求根据模型生成三视图，使用3D打印技术三维绘图相关命令进行绘制图型，并整理归类存档。学习目标1.培养学生三维绘图空间想象力2.能根据图纸要求正确选择构图平面、构图基准进行绘图3.能掌握三视图正确表达方式4.能掌握各种剖视图、断面图的表达5.能对各种零件模型进行渲染设计学习内容1.三视图的基本知识2.视图正确表达方式3.剖视图、断面图的表达4.模型渲染设5.仿真动画教学建议1.在老师指导下完成绘图软件各种命令的使用。2.采用多媒体、示范操作（教师可先行对部分学生进行个别指导，使他们达到规范的操作要求，上课时由这部分学生协助老师进行示范）。3.教师组织学生以小组形式讨论绘图软件操作的方法。4.组织学生采用现场操作、作品展示等经验介绍。（四）打印数据的检查与处理学习任务描述表一体化课程名称3D打印技术学习任务名称打印数据的检查与处理学习任务学时8学习任务情境某校企业合作企业因生产加工需要，来料加工一批产品首件模型，现在要求对所提供模型进行检查与处理。对前面做创建的3D模型，进行相应的图型后处理工作，STL数据水密性、流行格式检查并进行存档。学习目标1、培养学生了解3D打印数据文件的相关知识2、掌握STL数据水密性检查3、掌握流行格式检查4、掌握软件的自动修复应用5、掌握打印工艺优化(支撑、壳、填充方式的优化)方法学习内容1、掌握STL数据水密性检查2、掌握流行格式检查3、软件的自动修复应用4、打印工艺优化(支撑、壳、填充方式的优化)教学建议1、在老师指导下完成各种命令的使用。2、采用多媒体、示范操作（教师可先行对部分学生进行个别指导，使他们达到规范的操作要求，上课时由这部分学生协助老师进行示范）。3、教师组织学生以小组形式讨论3D打印技术9、1绘图操作的方法。4、组织学生采用现场操作、作品展示等经验介绍。（五）逆向设计应用学习任务描述表一体化课程名称3D打印技术学习任务名称逆向设计应用学习任务学时12学习任务情境某校企业合作企业因生产加工需要，现有一批玩具汽车模型，根据现有模型要求用逆向设计应用进行建模。要求根据实际加工生产要求，使用3D打印技术进行3D建模，并整理归类存档。学习目标1.培养学生了解逆向设计应用原理2.培养学生了解三维扫描原理3.掌握扫描仪操作使用方法4.掌握绘图软件曲面重构技巧5.掌握打印数据处理学习内容1.向设计应用原理2.扫描仪操作使用方法3.曲面重构技巧4.打印数据处理教学建议1、在老师指导下完成各种命令的使用。2、采用多媒体、示范操作（教师可先行对部分学生进行个别指导，使他们达到规范的操作要求，上课时由这部分学生协助老师进行示范）。3、教师组织学生以小组形式讨论3D打印技术9、1绘图操作的方法。4、组织学生采用现场操作、作品展示等经验介绍。（六）3D打印作品的后处理学习任务描述表一体化课程名称3D打印技术学习任务名称3D打印作品的后处理学习任务学时4学习任务情境某校企业合作企业因生产加工需要，现有一批玩具汽车3D打印作品模型，根据图纸要求对模型进行相应后处理。并整理归类存档。学习目标1.培养学生了解3D打印作品的后处理2.掌握打印作品的打磨方法3.掌握打印作品的修磨法4.掌握打印作品的装配法5.掌握打印作品的丙酮熏蒸方法学习内容1.打印作品的打磨方法2.打印作品的修磨法3.打印作品的装配法4.打印作品的丙酮熏蒸方法教学建议1、在老师指导下完成各种命令的使用。2、采用多媒体、示范操作（教师可先行对部分学生进行个别指导，使他们达到规范的操作要求，上课时由这部分学生协助老师进行示范）。3、教师组织学生以小组形式讨论3D打印技术9、1绘图操作的方法。4、组织学生采用现场操作、作品展示等经验介绍。五、教学实施建议1、根据内容特点选择多种行动导向的教学方法，以学生为主体，激发学生的学习积极性和兴趣。2、任务驱动，让学生主动获取知识，掌握自学的方法与技能。3、小组合作进行训练，培养学生的团队合作精神。4、案例教学，通过案例引入，知识讲解，解决问题。5、要注重师生互动、学生互动等交往形式，有意识地培养学生学会倾听、交流、协作、分享的合作意识和交往技能，让他们在实质性的工作和讨论中真正地交流想法，丰富见解。六、教学考核1、采用多元评价机制，过程性评价与总结性评价相结合，学生学习自我评价与小组合作评价、教师评价与试题考核评价相结合，定性评价与定量评价相结合，定期评价与经常性评价相结合。2、考核方式：综合成绩（100分）=40%期末成绩+60%平时成绩。