《增材制造技術(shù)》課程教學(xué)大綱

增材制造技術(shù)一、課程介紹《增材制造技術(shù)》是材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)選修課程，該課程是對(duì)學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)代制造工程技術(shù)培養(yǎng)的重要內(nèi)容，旨在在幫助學(xué)生拓寬視野、活躍思想、增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。本課程所講述的內(nèi)容首先介紹了增材制造技術(shù)概念、發(fā)展歷程、技術(shù)特點(diǎn)、工藝和材料種類(lèi)以及發(fā)展趨勢(shì)。然后按照工藝分類(lèi)講述了光敏材料選擇性固化技術(shù)、疊層實(shí)體制造技術(shù)、熔融沉積成形技術(shù)、激光選取燒結(jié)技術(shù)、激光選區(qū)熔化技術(shù)、激光工程凈成形技術(shù)、電子束選區(qū)熔化技術(shù)等共8章，教學(xué)部分共包含理論20學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)，期末考試以開(kāi)卷考試形式結(jié)課。Introduction"Additivemanufacturingtechnology"isaprofessionalelectivecourseforstudentsmajoringinmaterialformingandcontrolengineering.Thiscourseisanimportantpartoftrainingstudentsinmodernmanufacturingengineeringtechnology,aimingtohelpstudentsbroadentheirhorizons,activatetheirthinkingandenhancetheirconsciousnessofinnovation.Thiscourseintroducestheconcept,developmentprocess,technicalcharacteristics,processandmaterialtypesofadditivemanufacturingtechnologyanditsdevelopmenttrend.ThispaperintroducestheStereoLithographyApparatus（SLA）,LaminatedObjectManufacturing(LOM),FusedDepositionModeling(FOM),SelectiveLaserSintering(SLS),SelectiveLaserMelting(SLM),LaserEngineeredNedShaping(LENS),SelectiveElectronBeamMelting(SEBM)andsoon,atotalofeightchapters.Theteachingpartincludes20hoursoftheory,4hoursofexperiment,andthefinalexamiscompletedintheformofopen-bookexam.課程基本信息課程名稱(chēng)增材制造技術(shù)課程編碼432516英文名稱(chēng)Additivemanufacturingtechnology課程學(xué)時(shí)24課程學(xué)分1.5課程類(lèi)別專(zhuān)業(yè)教育課程課程性質(zhì)選修課開(kāi)課學(xué)期第7學(xué)期課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)4適用專(zhuān)業(yè)材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)課單位材料加工工程系鍛壓教研室選用教材《增材制造技術(shù)原理及應(yīng)用》.科學(xué)出版社.魏青松主編.主要參考書(shū)1.《3D打印和增材制造的原理及應(yīng)用》.國(guó)防工業(yè)出版社.蔡志楷主編.2.《增材制造與3D打印技術(shù)及應(yīng)用》.清華大學(xué)出版社.楊占堯主編.3.《3D打印成型工藝及材料》.高等教育出版社.吳國(guó)慶主編.二、教學(xué)大綱1、教學(xué)目的《增材制造技術(shù)》是材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)本科生的專(zhuān)業(yè)選修課程。開(kāi)設(shè)此課程旨在拓展學(xué)生的視野，了解增材制造和3D打印這種20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的全新概念的制造技術(shù)，掌握這種制造新技術(shù)的工藝、材料、裝備及應(yīng)用范圍，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)做好必要的知識(shí)儲(chǔ)備。2、教學(xué)要求教師要積極備課，認(rèn)真準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，對(duì)課程內(nèi)容要融會(huì)貫通，切忌照本（幕）宣科。授課在多媒體教室，充分利用多媒體動(dòng)畫(huà)教學(xué)課件，結(jié)合每種增材制造工藝的典型應(yīng)用案例進(jìn)行教學(xué)。做到授課內(nèi)容與大綱相符，注重平時(shí)成績(jī)（作業(yè)和實(shí)驗(yàn)）積累，成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系標(biāo)準(zhǔn)真實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)、公平、公正、公開(kāi)，能促使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。3、預(yù)備知識(shí)或先修課程要求學(xué)生學(xué)習(xí)本課程之前應(yīng)先對(duì)《材料成型工藝》、《材料成型原理》等相關(guān)課程的知識(shí)有初步了解。4、教學(xué)方式課程由理論課堂和實(shí)驗(yàn)操作引導(dǎo)兩部分組成，一律采用多媒體動(dòng)畫(huà)教學(xué)。理論授課22學(xué)時(shí)，教師講授與課堂討論相結(jié)合；實(shí)驗(yàn)操作引導(dǎo)2學(xué)時(shí)，以學(xué)生操作、設(shè)計(jì)為主，教師引導(dǎo)、答疑為輔。5、實(shí)驗(yàn)環(huán)境和設(shè)備（1）硬件環(huán)境:激光選區(qū)熔化成形設(shè)備，三維噴印設(shè)備。（2）軟件環(huán)境：增材制造設(shè)備操作軟件。6、課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配第1章概論（2學(xué)時(shí)）1.1增材制造技術(shù)概念1.2增材制造技術(shù)發(fā)展歷程1.3增材制造技術(shù)特點(diǎn)1.4增材制造的工藝種類(lèi)1.5增材制造使用的材料1.6增材制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：①增材制造的工藝原理及特點(diǎn)。②增材制造的主要工藝種類(lèi)思考題：增材制造方法與傳統(tǒng)制造方法有什么區(qū)別和聯(lián)系？第2章光固化制造技術(shù)（2學(xué)時(shí)）2.1SLA增材制造的原理及分類(lèi)2.1.1SLA增材制造原理2.1.2SLA增材制造分類(lèi)2.2SLA增材制造的基本過(guò)程和支撐結(jié)構(gòu)2.2.1SLA增材制造的基本過(guò)程2.2.2SLA增材制造的支撐結(jié)構(gòu)2.3SLA增材制造的材料及選擇2.3.1SLA增材制造材料的要求2.3.2SLA增材制造材料的分類(lèi)2.3.3SLA增材制造材料的選擇2.4SLA增材制造的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)2.5SLA增材制造成形設(shè)備2.6SLA增材制造的典型應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：①SLA增材制造的成形原理②影響SLA成形零件精度的因素思考題：SLA增材制造技術(shù)適合哪些領(lǐng)域或特殊零件的制造？第3章疊層實(shí)體制造技術(shù)（2學(xué)時(shí)）3.1LOM增材制造的工作原理3.2LOM增材制造的工藝參數(shù)和后處理3.2.1LOM增材制造的工藝參數(shù)3.2.2LOM增材制造的后處理3.3LOM增材制造的材料及選擇3.4LOM增持制造的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)3.5LOM增材制造技術(shù)典型應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：①LOM增材制造的工作原理②LOM增材制造的成形材料及特點(diǎn)③LOM增材制造的后處理方法思考題：①LOM增材制造工藝與其他增材制造技術(shù)工藝相比有哪些特點(diǎn)？②LOM增材制造工藝有哪些應(yīng)用？請(qǐng)舉例說(shuō)明。第4章熔融沉積成形技術(shù)（2學(xué)時(shí)）4.1FDM增材制造的工作原理和成形過(guò)程4.1.1FDM增材制造的工作原理4.1.2FDM增材制造的成形過(guò)程4.1.3FDM增材制造裝備構(gòu)成4.2FDM增材制造的材料及選擇4.2.1FDM增材制造對(duì)成形材料的要求4.2.2FDM增材制造對(duì)支撐材料的要求4.3FDM增材制造的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)4.4FDM增材制造常用控制軟件4.5典型FDM增材制造裝備簡(jiǎn)介教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：①FDM增材制造的工作原理②FDM增材制造的材料選擇③FDM增材制造過(guò)程中的臺(tái)階效應(yīng)思考題：FDM增材制造還可應(yīng)用于何種領(lǐng)域，試再列舉一例？第5章激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)（4學(xué)時(shí)）5.1激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)發(fā)展歷史5.2激光選區(qū)燒結(jié)工藝原理5.2.1激光選區(qū)燒結(jié)成形原理5.2.2激光燒結(jié)機(jī)理5.3激光選區(qū)燒結(jié)成形材料5.3.1粉末特征5.3.2成形材料分類(lèi)5.4激光選區(qū)燒結(jié)核心器件5.5激光選區(qū)燒結(jié)成形設(shè)備5.6激光選區(qū)燒結(jié)工藝特點(diǎn)5.7激光選區(qū)燒結(jié)制件性能5.8激光選區(qū)燒結(jié)的典型應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：SLS增材制造的形成原理和形成過(guò)程。思考題：①如何提高SLS增材制造的成形精度？②你認(rèn)為SLS增材制造有哪些瓶頸問(wèn)題，有沒(méi)有可以改進(jìn)的地方？如何改進(jìn)？第6章激光選區(qū)熔化技術(shù)（4學(xué)時(shí)）6.1激光選區(qū)熔化技術(shù)發(fā)展歷史6.2激光選區(qū)熔化工藝原理6.2.1激光能量的傳遞6.2.2金屬粉體對(duì)激光的吸收率6.2.3熔池動(dòng)力學(xué)6.2.4熔池穩(wěn)定性6.3激光選區(qū)熔化成形材料6.4激光選區(qū)熔化核心器件6.5激光選區(qū)熔化成形設(shè)備6.5.1激光選區(qū)熔化成形的設(shè)備組成6.5.2典型SLM設(shè)備6.6激光選區(qū)熔化成形工藝流程6.7激光選區(qū)熔化優(yōu)缺點(diǎn)6.8激光選區(qū)熔化冶金特點(diǎn)6.9激光選區(qū)熔化的典型應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：①SLM增材制造技術(shù)的成形原理及成形工藝。②影響SLM增材制造成形件表面質(zhì)量的因素。思考題：①SLM有哪些獨(dú)特的冶金缺陷（區(qū)別于鑄造）？如何優(yōu)化SLM成形工藝改善這些缺陷？②SLM增材制造還可以應(yīng)用在那些領(lǐng)域或特殊零部件的制造？第7章激光工程凈成形技術(shù)（2學(xué)時(shí)）7.1激光工程凈成形技術(shù)發(fā)展歷史7.2激光工程凈成形的工藝原理7.2.1粉末熔化和凝固過(guò)程7.2.2熔池特征7.2.3粉末穿過(guò)激光束到達(dá)熔覆層表面的狀態(tài)7.3激光工程凈成形材料7.3.1粉末粒度7.3.2粉末流動(dòng)性7.3.3成形材料的種類(lèi)7.4激光工程凈成形的核心器件7.5激光工程凈成形的設(shè)備7.6激光工程凈成形的工藝流程7.6.1模型準(zhǔn)備7.6.2材料準(zhǔn)備7.6.3送料工藝7.6.4零件加工7.6.5零件后處理7.7激光工程凈成形優(yōu)缺點(diǎn)7.8激光工程凈成形的冶金特點(diǎn)7.9激光工程凈成形典型應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：①激光工程凈成形過(guò)程粉末流場(chǎng)特征與成形質(zhì)量的關(guān)系。②激光工程凈成形技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。思考題：與粉末激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)相比，激光工程凈成形技術(shù)的特點(diǎn)有何不同？第8章電子束選區(qū)熔化（2學(xué)時(shí)）8.1電子束選區(qū)熔化技術(shù)發(fā)展歷史8.2電子束選區(qū)熔化技術(shù)工藝原理8.3電子束選區(qū)熔化成形材料8.4電子束選區(qū)熔化核心器件8.4.1電子槍系統(tǒng)8.4.2真空系統(tǒng)8.4.3控制系統(tǒng)8.4.4軟件系統(tǒng)8.5電子束選區(qū)熔化的裝備8.6電子束選區(qū)熔化工藝流程8.7電子束選區(qū)熔化的優(yōu)缺點(diǎn)8.8電子束選區(qū)熔化的冶金特點(diǎn)8.8.1電子束選區(qū)熔化技術(shù)的冶金缺陷8.8.2典型材料的微觀特征與力學(xué)性能8.9電子束選區(qū)熔化的典型應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：①電子束選區(qū)熔化技術(shù)的原理及成形過(guò)程。②電子束選區(qū)熔化的冶金特點(diǎn)思考題：①電子束選區(qū)熔化工藝與激光選區(qū)熔化工藝的區(qū)別在哪里？②電子書(shū)選區(qū)熔化有哪些獨(dú)特的冶金缺陷（區(qū)別于鑄造）？如何優(yōu)化電子束選區(qū)熔化成形工藝改善這些冶金缺陷？③電子束選區(qū)熔化技術(shù)還可以應(yīng)用在哪些領(lǐng)域或特殊零部件的制造？7、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容、學(xué)時(shí)分配、實(shí)驗(yàn)小組序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容提要實(shí)驗(yàn)類(lèi)型學(xué)時(shí)分配分組人數(shù)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)教學(xué)要求1金屬零件激光選區(qū)熔化成形實(shí)驗(yàn)以金屬零件為例，完成其模型的SLM制造，了解SLM技術(shù)的特點(diǎn)和工作原理，掌握SLM增材制造設(shè)備的工作原理、工作方法及操作。綜合性21材料加工工程鍛壓實(shí)驗(yàn)室依據(jù)實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)：優(yōu)秀、良好、一般、合格及不合格。2渦輪葉片砂型三維噴印成形實(shí)驗(yàn)以渦輪葉片砂型為例，完成砂型成形制造，了解三維