科研計劃項目申請書xxx

1、研究領域教育科學申報類別自然與社會科學ü 重點資助一般資助þ不資助 決策咨詢xxxxxxx學院科研計劃項目申 請 書項目名稱：3D打印技術在模具制造領域中應用的研究負 責 人：黃xxxx所在部門：機械工程系聯(lián)系電話：xxxxxxxxxxxxxxxx學院科技處制2016年一、基本情況項目名稱3D打印技術在模具制造領域中應用的研究基礎研究ü應用研究試驗發(fā)展決策咨詢研究期限2017年1 月至 2017年12月申請經(jīng)費0.35萬項 目負責人姓 名黃xx年 齡43技術職稱講師已獲學位學士所屬部門機械工程系現(xiàn)從事專業(yè)模具設計與制造主要研究人員姓名年齡技術職稱已獲學位現(xiàn)從事專業(yè)

2、楊x45副教授學士模具設計與制造周xx31講師碩士模具設計與制造陳x34講師碩士模具設計與制造鄭x31講師學士模具設計與制造主要研究內容1. 了解3打印技術在模具制造過程中應用的現(xiàn)狀；.2. 掌握其技術原理和知識；3. 分析該技術與傳統(tǒng)模具制造技術相比的優(yōu)點和不足；4. 探索并研究如何將3打印技術與傳統(tǒng)制造技術更好地融合來推動模具制造的高速高效發(fā)展，并將我們作為模具專業(yè)教師的新理念新知識新視野傳遞給學生、新技術服務于企業(yè)，形成經(jīng)驗進行推廣使用。預期成果研究報告1份，論文4篇。二、立項依據(jù)（選題意義及校內外同類項目現(xiàn)狀分析）3D打印，帶來了世界性的制造業(yè)革命，其與智能機器人、人工智能并稱為實現(xiàn)數(shù)

3、字化制造的三大關鍵技術，這項技術及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展是全球正在興起新一輪數(shù)字化制造浪潮的重要基礎。加快3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有利于國家在全球科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)競爭中占領高地，進一步推動我國由“工業(yè)大國”向“工業(yè)強國”轉變。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具行業(yè)是一個跨度非常大的行業(yè)，它與制造業(yè)的各個領域都有關聯(lián)。在現(xiàn)代社會，制造和模具是高度依存的，無數(shù)產(chǎn)品的部件都要通過模制（注射、吹塑和硅膠）或鑄模（熔模、翻砂和旋壓）來制造。無論什么應用，制造模具都能在提高效率和利潤的同時保證質量。 CNC加工是在制造模具時最常用的技術。雖然它能夠提供高度可靠的結果，但同時也非常昂貴和費時。所以很多模具制造企業(yè)也

4、開始尋找更加有效的替代方式。而通過增材制造（ALM，即3D打?。┲谱髂＞呔统闪艘粋€極具吸引力的方法，因為模具一般都屬于小批量生產(chǎn)且形狀都比較復雜，很適合3D打印來完成。經(jīng)過本項目的研究，使我們認識和了解3打印技術在現(xiàn)代模具制造領域中的應用現(xiàn)狀，當前研究方向，未來發(fā)展趨勢，以便我們能結合企業(yè)的實際需求，適時調整模具專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，更好地開展教學工作，培養(yǎng)為社會有用的創(chuàng)造型人才。根據(jù)文獻及網(wǎng)上資料查得，目前應用比較廣泛的3D打印成型工藝主要有：選擇性激光燒結（Selective Laser Sintering，SLS）、選擇性激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）、

5、直接金屬激光燒結（Direct metal Laser Sintering，DMLS）、立體光固化成型（Stereo Lithography Apparatus，SLA）、熔融沉積成型（Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM）、分層物體制造（Laminated Object Manufacturing，LOM）等，不同類型的工藝在不同的領域有著應用的優(yōu)勢。3D打印技術在模具行業(yè)中的應用，主要分為三個方面：（1）直接制作手板上述幾種3D打印工藝都能制作手板，只是制作出來的手板的精度、強度和表面質量有區(qū)別，這也是目前3D打印技術最常見的應用方式；（2）間接制造模具即利用3D打印

6、的原型件，通過不同的工藝方法翻制模具，如硅橡膠模具、石膏模具、環(huán)氧樹脂模具、砂型模具等；（3）直接制造模具即利用SLS、DMLS、SLM等3D打印工藝直接制造軟質模具或硬質模具。目前，在國內，3D打印技術在模具中的應用研究，大多基于各研究單位自身在3D打印技術研究的基礎上進行的，如華中科技大學、華南理工大學等，并取得了一定的進展。據(jù)文獻資料顯示，華中科技大學材料成形與模具技術國家重點實驗室，主要研究激光與材料的相互作用機理，建立3D打印過程中零部件性能與精度的控制方法，形成材料、工藝、裝備一體化的成套技術體系，解決大型復雜高性能零部件的快速整體成形制造。其選擇性激光熔化技術（SLM）可成形任意

7、復雜結構和接近100%致密度的金屬零件或模具，材料利用率超過90%，已在航空航天、汽車、精密鑄造等領域得到了應用。顯然，3D打印技術和傳統(tǒng)制造技術都存在優(yōu)勢和劣勢，目前，3D打印技術還不能替代傳統(tǒng)制造技術。為此，只有通過探索、研究，取兩技術之長來推動制造業(yè)的高速發(fā)展。三、研究方案1.理論依據(jù)3D打印技術給模具制造帶來的改變是不容忽視的，尤其對我們這樣的工業(yè)大國，3D打印技術引入到模具設計和制造中來是一種趨勢。鑒于這一技術的現(xiàn)有的發(fā)展成果及其廣闊的發(fā)展前景，我們確立了該課題，即針對這一技術做出相對較為深入的研究，學習掌握相關知識，明確3技術在模具行業(yè)的應用現(xiàn)狀，研究方向，發(fā)展趨勢，以便能更好地挖

8、掘我們的人才培養(yǎng)模式和為社會提供適宜的服務。2.研究目標、研究內容和擬解決的有關問題隨著3D打印技術的飛速發(fā)展，其逐漸在實驗室、企業(yè)、家庭等領域得到應用。在工業(yè)制造加工中3打印技術具有其他成型加工方法難以比擬的優(yōu)勢，所需的原型材料和性能也日漸完善,在模具生產(chǎn)和加工的應用范圍將會越來越大,未來模具行業(yè)傳統(tǒng)的加工方法將與3D打印技術相互滲透融合。本課題通過調研分析、掌握3打印技術在模具制造過程中應用的現(xiàn)狀，掌握其技術原理和知識，分析該技術與傳統(tǒng)模具制造技術相比的優(yōu)點和不足，探索并研究如何將3打印技術與傳統(tǒng)制造技術更好地融合來推動模具制造的高速高效發(fā)展，并將我們作為模具專業(yè)教師的新理念新知識新視野傳

9、遞給學生、新技術服務于企業(yè)，形成經(jīng)驗進行推廣使用。3.擬采取的研究方法及可行性分析本課題主要研究校企合作、工學結合的技能人才培養(yǎng)模式，擬采取與職業(yè)院校、行業(yè)企業(yè)、政府部門合作、分專題研究的方法開展研究，研究的過程將自始至終遵循理論創(chuàng)新與實踐實證相結合，定性研究與定量研究相結合，中觀為主，兼顧宏觀與微觀的原則。根據(jù)上述研究內容，我們的研究方法擬采?。?文獻檢索法：大量查閱文獻、資料，充分利用圖書館各類職教期刊、網(wǎng)絡數(shù)字化期刊、學術論文，了解3打印技術、3打印技術在模具制造過程中應用的成功經(jīng)驗與總結。2現(xiàn)場調研法：對模具企業(yè)的現(xiàn)場工作人員進行調研。掌握模具企業(yè)的3打印技術引入和使用狀況，已經(jīng)顯現(xiàn)出

10、來的效益，出現(xiàn)的問題等，使課題更有針對性，更符合實際。3企業(yè)座談法：對模具企業(yè)的管理人員、模具制造加工技術人員進行訪談以及座談會等形式進行全范圍的調查。主要針對3打印技術應用于模具制造的想法和建議，有沒有更好的探索方向等問題進行研究。4實踐研究法：在312理實一體化實訓室進行通過3打印設備生產(chǎn)物件的實踐過程，設計、分析、討論，進行設備的調試，最終進行試生產(chǎn)。5通過計算機軟件設計、3打印加工等實踐方法，完成論文寫作內容的支撐材料4.本項目特色及應用前景模具行業(yè)是一個跨度非常大的行業(yè)，它與制造業(yè)的各個領域都有關聯(lián)。在現(xiàn)代社會，制造和模具是高度依存的，無數(shù)產(chǎn)品的部件都要通過模制（注射、吹塑和硅膠）或

11、鑄模（熔模、翻砂和旋壓）來制造。無論什么應用，制造模具都能在提高效率和利潤的同時保證質量。 CNC加工是在制造模具時最常用的技術。雖然它能夠提供高度可靠的結果，但同時也非常昂貴和費時。所以很多模具制造企業(yè)也開始尋找更加有效的替代方式。而通過增材制造（ALM，即3D打?。┲谱髂＞呔统闪艘粋€極具吸引力的方法，因為模具一般都屬于小批量生產(chǎn)且形狀都比較復雜，很適合3D打印來完成。用3D打印制造模具有許多優(yōu)點：（1）3D打印技術在生產(chǎn)過程中能實現(xiàn)生產(chǎn)材料“零”浪費。3D打印技術的生產(chǎn)過程是根據(jù)零件的三維設計進行逐層打印，與傳統(tǒng)的“減材”加工相比，實現(xiàn)了生產(chǎn)材料的“零”浪費。（2）利用3D打印技

12、術可以加快產(chǎn)品的研發(fā)進度。3D打印技術改變了設計者的思維方式，他們會根據(jù)零件承重、受力部位的不同進行思考。（3）利用3D打印技術可以大大縮短生產(chǎn)周期。3D打印技術從設計到生產(chǎn)，省去了傳統(tǒng)加工過程中工藝設計與求證的過程，縮短了生產(chǎn)周期，并能根據(jù)市場需求，及時調整生產(chǎn)批量。（4）利用3D打印技術可以大量減少設計、生產(chǎn)過程中的人力資源。（5）利用3D打印技術可以制造具有特殊結構的模具，如隨形冷卻模具，這是傳統(tǒng)制造方法難以實現(xiàn)的，也是3D打印技術在模具行業(yè)應用中的一大亮點。隨形冷卻模具具有諸多優(yōu)勢，可以提高模具的冷卻效率，使得制品冷卻趨于均勻化，提高了產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率。目前國內3D打印模具制造方面的

13、應用與國外相比存在較大差距，但3D打印技術給模具制造帶來的改變是不容忽視的。 3D打印技術引入到模具設計和制造中來是一種趨勢，無論是對于前期的產(chǎn)品設計、制作樣板，還是成型制造隨形冷卻水路模具等應用。作為培養(yǎng)高端技能型應用人才的職業(yè)技術學院，我們應當了解3打印技術在現(xiàn)代模具制造領域中的應用現(xiàn)狀，當前研究方向，未來發(fā)展趨勢，以便我們能結合企業(yè)的實際需求，適時調整模具專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，更好地開展教學工作，培養(yǎng)為社會有用的創(chuàng)造型人才。5.預期的研究進展和成果主 要 階 段 性 成 果 序號研究階段（起止時間）成 果 名 稱成果形式承 擔 人12017.01-2017.02模具行業(yè)中3D打印技術的應用

14、現(xiàn)狀 論文黃xx22017.01-2017.033打印給模具制造技術帶來的影響分析論文鄭xx32017.04-2017.05淺談3打印技術的實質及發(fā)展瓶頸論文陳xx最 終 成 果 12017.12基于3打印的隨形冷卻水道注塑模具設計論文周xx22017.123打印技術在模具制造領域中應用的研究研究報告周x、楊x四、研究基礎（與本項有關的研究工作積累和已進行的研究工作，主持人學習、工作經(jīng)歷，目前承擔課題情況）（1）科研基礎課題組成員由企業(yè)具有豐富實踐經(jīng)驗的工程師和教學一線的中青年骨干教師組成。教師們均參加過教育部全國高職高?，F(xiàn)代教育技術培訓，發(fā)表過專業(yè)技術研究方面的論文，進行過相關課題研究，編寫

15、過模具設計與制造專業(yè)課程教材及實訓指導書，制定過模具設計與制造專業(yè)人才培養(yǎng)方案，這大大提高了課題組成員參加本課題研究的素質和能力。（2）物質基礎學校現(xiàn)已建有3打印理實一體化實訓室、數(shù)控加工實訓室、模具設計與制造專業(yè)實訓室，有實訓教學用的3打印機若干套，有企業(yè)生產(chǎn)型沖壓機一臺。同時還與富士康、武漢天汽模、武漢新云鶴汽車座椅有限公司等企業(yè)合作，有計劃的開展了校外實訓基地的建設。課題開展過程中嚴格執(zhí)行科教處的課題研究專項經(jīng)費的審批制度，提供必要的經(jīng)費支持，保證?？顚Ｓ?。（3）課題研究主持人具備模具設計與制造專業(yè)扎實的理論基礎，長期承擔模具設計與制程專業(yè)的教學工作，也有多次下企業(yè)鍛煉的社會實踐經(jīng)歷，參與過編寫相關的教材，以及模具設計與制造專業(yè)人才培養(yǎng)方案的制定等經(jīng)歷。目前承擔該課題研究工