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1、三维打印技术课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101145123115课程名称（中/英文）：三Ift打印技术，ThreeDimensiona1.PrintingTechno1.ogy课程类别：学科专业选修课程学分：1总学时：16理论学时：16实脱/实践学时：0适用专业：裔分子材料与工程适用对象：本科先修课程：程序设计基础、材料科学基础教学环境：多媒体教室开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1 .课程任务与目的三维打印技术是高分子材料与工程专业的一门专业选修课程，通过本课程的学习，使学生系统认识3D打印机的顺理和结构，掌握3D打印自由成形工艺，了解3D打印技术最新的应用进展趋势，培养学生
2、对3D打印技术的兴鲤和爱好，为今后的科研与工作更定葩础.2 .对接培养的岗位能力通过学习,了解3D打印技术的现状.开网学生的视野,丰宫学生的生活,发展学生的创意思维.激发学生学习技术的兴趣与热情.形成初步的3D制造技术概念以和了解3D建模的方法，以及对技术作品的婴赏能力,学习3D隹模技能，提而学生的动手能力；实现能力的迂移与拓展，同时培养学生的社会员任感:提高学生的技术素养，营造浓厚的学习气氛，让学生在借鉴中模仿，在模仿中阳考，在思考中创新.增强社会，生活，知识产权观念,提高科学理论精神和技术素养，三、课程依学目标1 .课程对毕业要求的支撑I毕业央求指标点4.1能物基于科学原理和5业理论，通过
3、文献研究或相关方法，调研和分析而分子材料、聚合物施史合材料或玻料模具领域发杂工程向胭的解决方案毕业要求指标点5.2能够选择与使用恰当的仪器、信息资源、1：程工具和专业模拟软件,对高分子材料、聚合物基合材料或塑料模具领域电朵工程同SfiiS行分析、计算与设计.I毕业要求指标点9.1J能师正确理解出认的甫要性.能主动与其他学科的成员共享专业信息、合作共期.2 .课程教学目标对应毕业要求指标点，具体内容如下教学目标I：使学生对三维打印技术的发展概况、地本原理和应用领域有初步了解，对主要技术及应用有一定掌握，启发学生对：雄打印技术的兴趣，培养知识创新和技术创新能力.初步形成利用三维打印技术知识与技术分
4、析本专业问题和解决问题的意愿.（支按毕业要求指标点4.1教学目标2：培养学生形成良好的科学文化、职业道德和技术文化素养，在面对工程同璃时，能携始于三维打印技术的原理、采用科学方法对伺SS进行研究并设计实验，进行探索和分析讨论，具有应用三维打印技术的思维和方法解决同Sfi的能力，（支拽毕业要求指标点5.2）教学目标3：使得学生在实践中具有团队意识、表达能力、社交能力、文献查阅等素质与能力：具爵以能力为导向的知识储存,具有不断学习和推广新技术的创新和进取精神.（支抵毕业要求指标点9.1）四、做学课时安排（-学时分配主题或知设点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实验实践主感或知识点I结论22OO
5、1、2、3主卷或知识点23D打印基础理论22O01、2、3主卷或知识点33D打印材料技术2*OO1、2、3主也或知识点43D打印能源技术2.00K2、3主业或知识点53D打印数据反求技术2*OO1、2、3主也或知识点63D打印软件技术2*OO1、2、3主题或知识点7异质材料3D打印技术22001、2、3主题或知识点三维实体微打印技术22001、2、3合计161600五、教学内容及教学设计主题1缗论1 .教学内容三维打印技术的发展进程、三维打印及其制品的定义分类、发展概况及发展方向.2 .教学里点三维打印技术的发展概况及有关新技术.3 .教学难点三维打印技术的发展概况及有关新技术.4 教学方案设
6、计(含教学方法、教学手段采用线上线下混合式教学，课堂多媒体与板书相结合，授课过程中采用问腮讨论式、案例式、启发式等多种教学方法,并积极引入课程思政元素.5 2三雉打印基础理论1 .教学内容掌握受迫成型、去除成型、和生长成型的成型过程：掌握庙故，堆枳成型的成型过程；了解固化单元、CAD实体点的概念；掌握施政登加过程的三个层次；明确三维打印零件的特点，了解火变形的宏观发现：了解三维打印零件的层内应力和层间应力的分析方法，罕提抑制三维打印零件分层破坏的措施：掌握三维打印的精度分类,以及各精度的定义：了解三维打印零件精度的测盘次数的优化方法：掌握影响三维打印零件精度的因素：了解异质零件(HMP).异质
7、实体(HEO)和ST1.文件格式的概念，以及微四面体的创建流程。2 .教学重点而故於加过程：三维打印零件的变形理论，包括零件特点,变形的宏观表现、层内/层间的应力分析及抑制分层破坏的措脩：三维打印的精度分类以及影响精度的因素.3 .教学难点三维打印零件的层内应力分析：三维打印零件的层间应力分析.4 .教学方案设计(含教学方法、教学手段)采用我上线下海合式教学，课堂多媒体与板书相结合，授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法，并积极引入课程思政元素，主JB3三险打印材料技术1 .教学内容解目前国内外对三维打印材料的主要研咒工作:理钿光固化的概念，光固化的方式,光固化的物质葩础，光固
8、化成型过程，了解光固化成型技术的优点；掌握光固化树脂的特性，光固化组成体系中预聚物、活性单体、光引发剂、添加剂的种类和作用：明确峥电型光敢树脂、纤维-树脂亚合材料、光般树脂的阳箱强化的作用与应用，了解光固化成型的发展与研究方向：/解适合S1.S工之中应用的高分子粉末材料.石蜡粉末材料陶克粉末材料、覆膜砂粉末材料型料酚末材料、金属粉末材料：了解适合1.OM工之中应用的纸质材料、陶瓷材料：了解适合FDM工艺中应用的煨隹线材、FDM陶瓷材料、木区复合材料.以及适用于FDM工艺的支探材料：了解近合3DP工艺中应用的裁料材料、金国材料、陶立材料以及新发展起来的笠孔钛材料、粉末材料、生物材料，以及适用于3
9、DP工艺的支描材料：节提剥离、修补、打磨、她光和表面涂的材料后处理方法，2 .教学重点满足三维打印系统特殊成型工艺的成型材料种类及应用。3 .教学难点光固化成型体系的祖成，以及各物质的作用。4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）果用线上线下混合式教学.深京多媒体与板书相结合，授课过程中采用问SS讨论式、案例式、启发式等多种教学方法,并枳极引入课程思政元素.切4三维打印的毒技术1 .教学内容明畸S1.工艺中快速成型系统、光学系统、成型材料对光源的要求；掌握S1.工艺的三种光源：气体激光器、固体激光器、半导体激光器：了解S1.工艺中的紫外辐射光学系统：J解S1.S工艺中的光学系统：了解FDM工
10、艺中的加热系统：了解1.OM工艺中的辎筒式加热系统和平板式加热系统：/解1.OM工之中浮动较热J长方式、平板式热睡方式、气囊式热压方式、板式热压方式：了解3DP工艺中连续嘀矍系统、按需滴落式喷墨系统。2 .教学重点三维打印工艺所使用的两类能源系统：以光源为主的能源系统、以加热为主的能源系统：S1.工艺中对光源选择的依据，以及常用激光器光源：气体激光潞、固体激光涔和半导体微光器.3 .教学难点本章节中各种结构示意图.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用俄上线下海合式教学，课堂多媒体与板书相结合，授课过程中采用同册讨出式、案例式、启发式等多种教学方法，并积极引入课程思政元素，主JB5三位
11、打印数据反求技术1 .教学内容掌握“实物反求工程”的定义，三域反求工程的四个阶段和三维打印数据反求技术的面数据采毙法和体数据采集法：了斛三雉打印数据反求技术的应用以及国内外的研究现状：了解体数据反求技术中的CT测求法、MRI测后法和胡声波测盘法，平提层去图像扫描测ht法：了解向数据反求技术中的澈光三角形法、投影光横法和立体视觉测量方法，掌握三坐标测量法和结构光三维扫描法.2 .教学重点“实物反求工程”的定义，三维反求工程的四个阶段：体数据反求技术：层去图像扫描测取法；面数据反求技术：三坐标测依法、结构光三维扫描法。3 .教学难点结构光三维扫描法中的关犍技术.如系统标定、结构光箱码、冽肽数据拼接
12、处理技术.4 .教学方案设由（含教学方法、教学手段）条用线上线卜混合式教学,课堂多媒体与板行相结合，授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等笠种教学方法，并积极引入课程思政元素，主禺6三位打印软件技术1 .教学内容了解三维打印软件的运行流程：了解三维打印软件设计方法分类,包括正向设计、逆向设计、正逆向混合设计：掌握正向设计技术和逆向设计技术.包括正向建模方法、ST1.文件、数据值处理、禹欣曲面建模方法：常树模型支撑添加技术，包括支撑添加的类型，支撑添加的途径；掌握ST1.切片技术，包括定层原拓扑切片、定层原容错切片、直接分层切片:了解维打印成型工艺数据处理流程.2 .教学重点正向设计技术中正
13、向建模方法几何建模的分类和特征建模的定义及分类：逆向设计的概念，离散数据的表示，ST1.文件遵循的规则，ST1.文件有效性检查和修双：数据预处理的作用和方法,离散曲面建模方法；模型支撑的类蟹,以及添加途径：拓扑切片流程运用到的方法，扫描工艺中的扫描方式设计准则和扫描方式，3,教学难点特征建模中的参数化设计和变疑化设计,二者都是基于特征设计和全数掘实现尺寸猴动设计修改：不同点在于参数化设计强冏尺寸全约束.利用尺寸约束而变玻化设计可以过钓束.也可欠约束.可是尺寸约束.也可几何、工程约束：ST1.文件遵循规则不满足规则可能出现的缺陷，修发文件用到的算法和流程：拓扑切片流程主要包括拓扑信息重建，奇异点
14、排除，搜索求交，整序保存四个过程；直接分层切片在精度上要注意阶悌效应和包容向题这两方面；如何运用坐标极值判别法诳行零件层片内外轮唬的设别，扫描数据的3个步骤及扫描方式设计的3个准则.4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下海合式教学，课堂多媒体与板拈相结合，授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等学种教学方法，并积极引入课程思政元素，7异质材料三维打印技术1 .教学内容了解异质实体分类：人造型HEO、自然翌HEO、变异里HEO,异质材料在零件上的应用以及异质材零件的发展现状：掌弼衿各型异质材料建模:结构空间描述、材料空何的描述；了解HEO除态建模方法的研究现状：基于体素HEO建模
15、、集于BRep的HEo建模；掌握块于微四面体的HEO内外表面材料设计方法：掌握动态异质材料的概念，J解果于特征节点的动态HEO材料建模方法：掌握俄滴喷射工艺在三雄打印技术中的应用，了解在此基础上的异质材料模型的设计和制造渔程.2 .教学重点静态型HEOCAD空间描述：HEo静态建模方法：基于体素HEO建模、基FB-Rep的HEO建帙:法于徵四面体的HEO内外去面材料设计:激滴喷射工艺与酒I印技术的结合。3 .教学难点基于微四面体HEO内外表面材料i殳汁：基于微滴喷射的HEO图件成型方法.4 .教学方案设计（含教学方法.教学手段）采用线上线下混合式教学.课堂多媒体与板书相结合,授课过程中采用问题
16、讨论式、案例式、启发式等多种教学方法，并枳极引入课程思政元素，5 题8三卷实体微打印技术1 .教学内容拿舞液料光固化微立体光刻过程：掌握液滴微喷射原理,微液滴沉积成形原理：了解热气泡式液滴微喷射、压电容积式微喷射、气动液流他喷射、脓冲惯性式液流微喷射：了解三维实体微打印成型设需：了解三维实体做打印的应用和发展趋势。2 .教学重点液料光固化微立体光刻过程：微液流喷射原理，以及热气泡式、压电容枳式和气动式液滴微喷技术；微液滴沉积成形机理。3 .教学难点热气泡式、东电容枳式和气动式液滴微喷技术的微液滴喷射机理.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）来用找上线卜.混合式教学，深觉多媒体与板书相结合
17、，授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法，并积极引入课程思政元素，六、学生成绩讦定1课程考犊方式及比例本课程考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决何题能力、实践动手能力和创新能力等；考核方式采用平时成绩和期末考核相结合。平时成绩，主要根据其出勤情况，作业、课堂发现、阶段测试等进行评定，占总成绩的40%：期末考试（建议以开卷为主占总成缴的60%.学生成绩评定样表考核方式平时成鲍期中考试期末为试出勤作业课武表现阶段汩9答辩项目小论文成绩比例%IOIOIOIO602.课程目标考核方式评价权*本课程教学目标与考核方式评价权重.如我所示:课程教学目标与考核方武评价权&课程教学
18、目标文摞毕业鬟求指标点考Imt方式M(%)过程性考核期末考祓t出勤及课直表现作业及阶段，险教学目标1指标点4IO1015-3035-50就学目标2指标点5.25515-2020-30教学目标3指标点9.15515-1825-28合计202060I(X)3.成陵评价标准平时成绩评定及考核标准考核结果及标准优秀(9O100分)良好（80-89分）中等（7079分）及格（6069分）不及格无迟到、早退、f课现象.枳极参加课堂讨论.并有自己独到的见解,能笏准船回答门题，并有自己独到的见也偶尔有迟到、早退现象.较为枳械叁加深空讨论.tn准册回答问恩.并整出自己的见解“自理到、早退现余.能够主动参加课堂讨
19、出能够问答问%白遭到、早退、偶尔有旷课现熟.#与SR空时道I夔本能回我相关问原.迟到、早退、旷课收多.不能行效参加课堂讨论.回答不出所有问题.作业(10%)货够独立完成作业.作业完成庾能优秀.能终灵活运用所学知风和理论解决豺题,并荻知正砒结论陡移独立完成作业.完成境见较高.能移运用所学知识和理论解决问a并泉得正确拈论能够独立完成作业.完成旗V符合要求.能修运M所学知识和理论解决何愿，并求得有效结论堪木能州独立先成作业,部分唐U解存存在抄袭现象.运用所学知识和理论解决何磔的能力堪木符合要求不像独立完成作业.存在明显砂费现象,不R备运用所学知现和理论解决Mja的能力阶段制验1（1%）亢成所仃阶段利
20、验.根据参考答案评分.&许成绩为优秀完成所“阶段测.根鼎参考答案评定分.总评成绩为优良完成所行阶段测验.根据叁考答案评分,地评成镣为中等完成所仃龄段测$.根於参考答案评分,总评成绩为及格没斤完成阶段测试,根掂参考答案评分,总评成绩不及格课程教学目标评价标准考核环节考核结果及标准评估项目Rt优秀（90-100分）良好（So-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格(教学目标1学生非常熟悉三维打印的发版历史、延本理论、基本方法和应用颔域,对该由城内热点和行业发展方向石清的认知.并为解决村料的评价、选用及改进材料性能等问JS打下坚实的基M1.学生比较熟悉三蜷打印的发展历史、M本理论、选
21、本方法和应用架域,对诙领域内热点和行业发网方向行较为清晰认知.并为解决材料的评价、选用及改进材料性健等豺8打下较为整实的压础.学生了解三惟打印的发展历史、原本理论、取本方法和应用领域.清楚该领域内热点和行业发展方向,并为解次材料的评价.选用及改进材料性能等同电打下一定薨砒”学生对三雉打印的发联历史、票本理论、达本方法和应用翎歧有所了解,时速领域内热点和行业发改方向也fi丛本正确的认知，并解决材料的评价、选用及改进村科性能等向IS打下一定的压础.学生不了。三维打印的发展历史.韭本理论、基本方法和应用领域，对该短域内热点和行业发展方向也没有形成正确的认知，也未能为解决材料的评价、选用及改进材料性能
22、等向18打下用他.教学H标2学生形成3D打印技术学习的浓厚兴ffi.很好地培养了共发散性思维方式.独立思考和解决何Ia的能力.w及应用3D打印技术处理解决实际向IS的能力极大提A.在面对工程何题时,能作熟绘地基子三罐打印的原理、栗用科学方法学生形成3D打卬技术学习的较浓厚兴趣，较好地珞笄了其发散性思维方式,独立思考和解决何13的健力，以及应用3D打印技术处理解决实斥问电的能力校人提高.在面对工程问Ia时,能够较为熟级地块户三维打印的朦理、栗川科学学生形成3D打印技术学习的一定兴M本培养其发欹性出维方式,独SUS考和解决何IS的能力,以及应用3D打印技术处理解决实际何题的能力一定提高.在曲财工S
23、问JB时,能协正确地禁于三维打印的原理.采用科学方法对“咫进学生形成3D打印技术学习的一定兴略格本培群其发政性思维方式.在思考和解决的跑的使力，以及电用3D打印技术处理解决实际问题的能力有所提名.在Ia对工程问题时,能移正确地MF三建打印的原理.采用科学方法对何8S进学生未像形成3D打印技术学习的浓M兴诬，也为培外大发依性思奥方式.独立思考和解决何明的健力，以及应用3D打印技术处理解决实斥豺咫的傥力板大提高.在面对工程目题时，能的熟旌地基于三维IT印的原理、采用科学方法对向IS进行研究并设计实验，进行探家和分析讨论.具有优秀的应用三维打印的思维和方法解决何甥的健力”方法对向8S进行研允并设计实
24、6,进行探案和分析讨论.具有较为优秀的应用三都打印的思椎和方法解决问盟的能力。行研究井设计实验，迸行探索和分析讨论，兴有一定的应用三维打印的思维和方法解决向题的能力.行研究井设计实.进行探索和分析讨论，具有较少的应用三堆打印的忠淮和方法解决问趣的能力.对何虺进行研究并设计实验,迸行探案和分析讨论.具行优弄的应用三维打印的以淮和方法杯决问Ja的能力.数学目标3学生在实战中，J1.行优秀的团队遗识.友达能力*社殳能力、A1.iitftfe1.等素怎与能力.已形成纵心踏实、头M依蜕AP创新、灵活交通的应用中思雉方式.具有正确的科学文化素界和不断学习和推广新技术的进取Mi神.学生在实践中，具仃较为优瘠
25、的团队意识、发达能力、社交能力、文献贫网等求陵与能力.已用本形成缰心踏实.头岫敏税、更广创新、灵活变通的应用叁思维方式。R有基本正娴的科学文化素养和不断学习和推广Sf技术的进取相神.学生在实践中，具有较好的团队总识.表达能力、杜文能力、AIttftM尊武侦与能力.已Ifi本形成细心踏实、头购股银、明-J-MM,灵活交通的应用型思然方.具有一定的科学文化索养和不Iei学月和推广新技术的进取精神.学生在实践中,其行一定的团队息W.友达徙力.社殳俺力.文tet等案嗯与能力，能幡表现出削心精玄、头照敬蜕.男于创新,灵活变通的应用总思维力Ko具有魅本正娴的科学文化素养和不断学习和推广Sf技术的进取秫神.
26、学生在实践中，未能表现出优秀的团队意识.友达能力、社交能力.文献资网等索班与能力.州心精实、头脑敏tft.更创然、灵话变划的应用型思堆方式未他形成.且不具在正确的科学文化素养和不断学习和推广新技术的进取相神.七、教材、介考书目、娶文献以及修程网络责M建议教材：杨维全等主编.三维打印设计与制造科学出版社,2013主要参考书：(I)胡迪利普森主编.3D打印:从想象到现实.中信出版社,2013(2)吴怀宇主编.3D打印：三维智能数字化创造.电子工业出版社.2015(3)徐旺主编.3D打印：从平面到立体.清华大学出版社,2014课程网络资源：(1)hupwww.ictia1.vi(1.eoDetai1.7course1.d=ff8080815001.e3f(OI5O1.6dcaIE43d#门心Id-ff8O8O815(X)1.c31.f1.)15017a()f97c1547(2) hp:.7www.icourscI63.or5.coursc/NWPU-1(X)19110()3
