目录

  • 1 课程基本信息
    • 1.1 课程信息
    • 1.2 授课计划
    • 1.3 学习指南
    • 1.4 评价考核
    • 1.5 课程基本信息
    • 1.6 课程满意度调查
  • 2 3D打印技术综述
    • 2.1 模块描述
    • 2.2 模块学习目标/职业能力
    • 2.3 项目1  了解3D打印
      • 2.3.1 任务 1.1  3D打印的产生与发展
      • 2.3.2 任务1.2  3D打印的原理
      • 2.3.3 任务1.3  3D打印的材质
    • 2.4 项目2 3D打印的流程
      • 2.4.1 任务2.1 构建3D模型
      • 2.4.2 任务2.2 打印3D模型
      • 2.4.3 任务2.3 3D模型的后期处理
    • 2.5 项目3  3D打印的技术介绍
      • 2.5.1 任务3.1光固化成型技术(sla)
      • 2.5.2 任务3.2选择性激光烧结(SLS)
      • 2.5.3 任务3.3熔融沉积成型技术(FDM)
      • 2.5.4 任务3.4粉末粘接成型技术(3DP)
      • 2.5.5 任务3.5薄材叠层制造成型(LOM)
    • 2.6 项目4 认识3D打印机
      • 2.6.1 任务1 打印操作流程
      • 2.6.2 任务2 打印机操作界面
      • 2.6.3 任务3 调平台
      • 2.6.4 任务4 换料操作
      • 2.6.5 任务5 打印头堵料处理
      • 2.6.6 任务6 胶水使用方法
      • 2.6.7 任务7 打印机的安全事项
    • 2.7 项目5 切片软件的介绍
    • 2.8 思政小课堂
    • 2.9 综合测试
    • 2.10 学习评价
    • 2.11 成果展示
  • 3 正向三维建模与打印
    • 3.1 任务1 骰子的三维设计与3D打印
    • 3.2 任务2 七巧板的设计与打印
    • 3.3 任务3 杯子的创新设计与切片处理
    • 3.4 任务4 扳手的三维设计与3D打印
    • 3.5 任务5 小镊子的设计与打印
    • 3.6 任务6 钳子的三维设计与打印
    • 3.7 任务7 双头扳手的三维设计与切片处理
    • 3.8 立体坐标系的设计与打印
    • 3.9 硬币托盘的设计与打印
    • 3.10 渐开线齿轮的设计与打印
    • 3.11 螺杆与檬母的设计与打印
    • 3.12 弹簧的设计与打印
    • 3.13 手机壳的设计与打印
  • 4 三维扫描与逆向设计
    • 4.1 逆向工程技术概述
    • 4.2 项目一万向节叉零件扫描与逆向设计
    • 4.3 旋钮零件扫描与逆向设计
    • 4.4 数控加工零件扫描与逆向设计
    • 4.5 万向联轴器零件扫描与逆向设计
    • 4.6 鼠标外形扫描与逆向设计
    • 4.7 电话手表扫描与逆向设计
    • 4.8 大卫雕塑扫描与逆向设计
    • 4.9 汽车零部件扫描与逆向设计
  • 5 轻量化设计
    • 5.1 液压气动马达的轻量化设计
  • 6 3D打印机的组装与维护
    • 6.1 开箱操作与按照流程
    • 6.2 调平及相关平台问题
    • 6.3 SD卡脱机打印操作
    • 6.4 卡料问题解决办法
    • 6.5 更换挤出头
  • 7 模块 2  基于SLS技术制造行星齿轮
    • 7.1 模块描述
    • 7.2 模块学习目标/职业能力
    • 7.3 任务关联与组织实施
      • 7.3.1 任务2.1  行星齿轮的建模设计
      • 7.3.2 任务2.2  行星齿轮的切片设计
      • 7.3.3 任务2.3  行星齿轮的打印与后处理
    • 7.4 巩固训练与创新探索
    • 7.5 思政小课堂
    • 7.6 综合测试
    • 7.7 学习评价
    • 7.8 成果展示
  • 8 模块 4 基于WJP技术制造手机支架
    • 8.1 模块描述
    • 8.2 模块学习目标/职业能力
    • 8.3 任务关联与组织实施
      • 8.3.1 任务 4.1  手机支架的建模与装配设计
      • 8.3.2 任务 4.2  手机支架的切片设计
      • 8.3.3 任务4.3  手机支架的 3D 打印设计与装配
    • 8.4 巩固训练与创新探索
    • 8.5 思政小课堂
    • 8.6 综合测试
    • 8.7 学习评价
    • 8.8 成果展示
  • 9 模块 6  Prusa i3桌面打印机的组装调试与维护
    • 9.1 模块描述
    • 9.2 模块学习目标/职业能力
    • 9.3 任务关联与组织实施
      • 9.3.1 任务 6.1  3D 打印机基本构造认知与理解
      • 9.3.2 任务 6.2   Prusa i3 3D 打印机的组装与调试
      • 9.3.3 任务 6.3  Prusa i3 3D 打印机的维护与维修
    • 9.4 巩固训练与创新探索
    • 9.5 思政小课堂
    • 9.6 综合测试
    • 9.7 学习评价
    • 9.8 成果展示
  • 10 增材制造虚拟仿真实验
    • 10.1 增材制造虚拟仿真实验
    • 10.2 选择性激光烧结打印虚拟仿真实验
  • 11 增材制造模型设计1+X职业技能等级
    • 11.1 增材制造模型设计职业技能等级标准
  • 12 “工业产品数字化设计与制造”技能竞赛训练包
    • 12.1 历年竞赛规程
    • 12.2 竞赛样题
  • 13 模块1  增材制造技术的理解与应用分析
    • 13.1 模块描述
    • 13.2 模块学习目标/职业能力
    • 13.3 任务关联与组织实施
      • 13.3.1 任务 1.2  增材制造技术认知与理解
      • 13.3.2 任务 1.3  增材制造技术需求分析与材质选用
      • 13.3.3 任务 1.4  增材制造建模与后期处理
    • 13.4 巩固训练与创新探索
    • 13.5 学习评价
    • 13.6 成果展示
  • 14 切片软件的应用
    • 14.1 软件安装
    • 14.2 软件介绍
    • 14.3 软件操作
思政小课堂
  • 1 行业资讯
  • 2 匠人匠心
  • 3 增“材”增智

制造技术大变革,3D打印与数控机床是共存还是相争?


世界多国纷纷将3D打印作为未来产业发展新的增长点加以培育。早在2012年,美国就将“增材制造技术”确定为首个制造业创新中心(后更名为“美国制造”),欧盟、韩国、日本、新加坡、俄罗斯等国也通过各种措施促进3D打印产业向前发展。

从3D打印兴起开始,我国先后颁布了多项政策支持3D打印产业的发展。在政策的支持下,3D打印企业如雨后春笋般纷纷涌现,并快速成长,北京、广东、浙江、陕西等地3D打印产业发展也进展显著。据统计,仅广东省从事3D打印业务的企业就超过400家,拥有多个3D打印产业园。

随着3D打印的火热发展,数控机床等传统的减材制造方式是否会被取代也成为了社会各界人士热议的话题。近几年,我国数控机床的技术正逐日提升,与3D打印各自找到了落地的场景。一般来说,数控机床需要通过事先编好程序,通过不断地切削来实现物体的成型。而3D打印机的工作原理和数控机床类似,同样依据计算机指令工作,所不同的是它是通过层层堆积原材料制造产品。所以3D打印也称“增材制造”。

3D打印与传统制造业的显著区别在于产品成型的过程上。在传统的制造业,整个制造流程一般需要经过开模具、切割、铸造或锻造、部件组装等过程成型。3D打印则免去了复杂的过程,无需模具、一次成型。因此,3D打印可以克服一些传统制造上无法达成的设计,制作出更复杂的结构。

反过来看,数控机床是计算机数字控制(CNC)的一种类型,它可以加工复杂、精密、各式各样的零件。一般而言,数控机床利用计算机指定的程序,通过削、铣等步骤剔除多余材料,来达到最终产品,属于典型的减材制造。

一方面,传统制造业以“全球采购、分工协作”为主要特征,产品的不同部件往往在不同的地方进行生产,然后再运到同一地方进行组装。而3D打印则是“整体制造、一次成型”,省去了物流环节,节约了成本和时间。

另一方面,传统制造业以生产线为核心、以工厂为主要载体,生产设备高度集中。而3D打印则体现了以云计算、大数据、物联网、移动互联网为代表的新一代信息技术与制造业的融合。

机床作为传统制造业发展的一大产物,与新一代3D打印制造方式大有不同。机床是制造业的母机,如果3D打印技术能融入机床领域,无疑是如虎添翼。两者结合不仅使生产制造效率提高,而且可以完成许多制造难题。

机床中的专用机床,能够根据客户要求而定制功能,但功能不够强大、丰富,可能还未达到随心所欲地设计制造。但若随着3D打印的引入,机床产品在普及与应用度上均可能实现大大提升。

据了解,3D打印技术在目前我国工业零部件制造方面已经得到一定应用,但尚未进入大规模工业应用,其工艺与装备,以及在医疗航空航天等领域的应用都有待进一步开拓。就目前的形势来看,3D打印技术并不具备取代传统制造业的条件。在大批量制造等方面,以机床制造为体现的高效低成本的传统减材制造法更胜一筹。

当然,随着对金属增材制造的重视,越来越多的传统机床制造领域的设备厂商纷纷进入到增材制造领域,有的推出基于数控加工中心的混合式增材制造设备,有的干脆直接进入全新的增材制造领域。例如,日本马扎克。马扎克推出了Integrex i-400am(增材制造)的复合加工设备。Integrex i-400am是成套设备,比较适合于小批量生产的加工材料,如航空航天零部件耐热合金的加工,零部件的高硬度材料的加工。

减材制造与增长制造方式长期并存,是一个可以遇见的趋势。不过,未来,这一状况可能发生改变。不论如何,能够实现产品精细化、自动化、高效化制造的方式,将有望得到多元化应用。