《增材制造技術(shù)及應用》課程教學大綱

《增材制造技術(shù)及應用》課程教學大綱一、課程簡介課程中文名增材制造技術(shù)及應用課程英文名AdditiveManufacturingTechnologyandApplication雙語授課是否課程代碼21122019課程學分2總學時數(shù)32課程類別□通識教育課程□公共基礎(chǔ)課程專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)□必修選修□其他課程形態(tài)□線上線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學考核方式□閉卷開卷□課程論文□課程作品□匯報展示□報告□課堂表現(xiàn)□階段性測試□平時作業(yè)□其他（可多選）開課學院材料科學與工程學院開課系(教研室)材料加工系面向?qū)I(yè)材料成型及控制工程開課學期第5學期先修課程材料成型技術(shù)基礎(chǔ)后續(xù)課程環(huán)境友好材料及其應用、材料分析檢測技術(shù)選用教材楊占堯.增材制造與3D打印技術(shù)及應用(第2版)[M].北京:清華大學出版社,2021.參考書目1.魏青松.增材制造技術(shù)原理及應用(第1版)[M].北京:科學出版社,2017.2.魏青松.金屬粉床激光增材制造技術(shù)(第1版)[M].北京:化行工業(yè)出版社,2019.3.王曉燕.3D打印與工業(yè)制造(第1版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2019.課程資源教案、PPT課程簡介本課程是高等院校材料成型及控制工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課程。增材制造（3D打印）技術(shù)是一項綜合性、交叉性前沿技術(shù)。本課程側(cè)重理論知識的學習，本課程主要講授增材制造（3D打?。┘夹g(shù)的基本原理、典型工藝、主要應用領(lǐng)域及相關(guān)關(guān)聯(lián)技術(shù)。通過該課程的學習，加強學生對于CAD/CAM、數(shù)控、材料等相關(guān)領(lǐng)域知識及其集成應用的理解，并培養(yǎng)學生的工程實踐能力。二、課程目標表1課程目標序號具體課程目標課程目標1使學生可以描述增材制造技術(shù)的基本理論、基本知識、基本技能，培養(yǎng)學生交叉學科創(chuàng)新思維能力。通過科內(nèi)實驗或項目研究，引導學生采用增材制造技術(shù)解決工程實踐過程中所遇到的實際問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力與綜合實踐能力。課程目標2使學生能夠舉例說明增材制造工藝材料類型、工藝方法、裝備、應用需求等相關(guān)知識的一般性規(guī)律，與最新前沿進展，具備增材制造工藝與裝備的創(chuàng)新開發(fā)與應用能力。課程目標3認同材料科學與工程專業(yè)；形成正確的理想信念；具備家國情懷、社會責任；具有主動參與、積極進取、崇尚科學、探究科學的學習態(tài)度和思想意識；具備實事求是的科學態(tài)度與創(chuàng)新精神；具備精益求精的工匠精神；具有團隊合作，終身學習的意識；提升馬克思注主義理論水平；把握習近平新時代文化思想；踐行中國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化。表2課程目標與畢業(yè)要求對應關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求3：設(shè)計/開發(fā)解決方案3.1握材料成型、模具設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流程的設(shè)計/開發(fā)方法和技術(shù)，了解影響設(shè)計目標和技術(shù)方案的各種因素。課程目標1畢業(yè)要求4：研究4.4通過材料成型實驗獲得有效數(shù)據(jù)，能夠?qū)嶒灲Y(jié)果進行合理分析和解釋，得出有效結(jié)論。課程目標2畢業(yè)要求8：職業(yè)規(guī)范8.3在材料成型工藝、模具設(shè)計與制造領(lǐng)域的工程實踐中，能自覺履行工程師對公眾的安全、健康和福祉社會責任，理解和包容多元化的社會需求。課程目標3三、課程學習內(nèi)容與方法表3-1課程目標、學習內(nèi)容和教學方法對應關(guān)系序號課程模塊學習內(nèi)容學習任務課程目標學習重點難點教學方法學時1走進增材制造技術(shù)1.增材制造技術(shù)拓展閱讀：中國增材制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢課程目標1、3重點：1.掌握增材制造技術(shù)的成形原理2.熟悉增材制造的流程3.掌握增材制造的過程4.了解增材制造技術(shù)的發(fā)展歷史難點：1.增材制造方法與傳統(tǒng)制造方法的區(qū)別與聯(lián)系2.增材制造技術(shù)的作用講授法任務驅(qū)動法問題引導法案例教學法22.增材制造過程課程目標1、23.增材制造技術(shù)發(fā)展歷史課程目標1、34.增材制造技術(shù)的作用課程目標1、32增材制造的前處理1.三維模型構(gòu)造的方法個人作業(yè)：增材制造前處理包括哪些內(nèi)容。課程目標1、3重點：1.熟悉用計算機輔助設(shè)計軟件構(gòu)造三維模型的方法2.熟悉三維模型的STL格式化3.了解三維模型的切片處理難點：1.利用反求工程構(gòu)造三維模型2.三維模型的切片處理講授法任務驅(qū)動法問題引導法案例教學法22.三維模型的STL格式化課程目標1、33.三維模型的切片處理課程目標1、33光敏材料選擇性固化增材制造1.SLA增材制造的成形原理和分類拓展閱讀：立體光固化增材制造技術(shù)應用現(xiàn)狀及展望。課程目標1、3重點：1.掌握SLA增材制造的成形原理2.了解SLA增材制造的支撐結(jié)構(gòu)3.熟悉SLA增材制造成形的優(yōu)缺點難點：1.SLA增材制造的成形原理2.SLA增材制造的成形過程講授法任務驅(qū)動法問題引導法案例教學法42.SLA增材制造的基本過程及支撐結(jié)構(gòu)課程目標2、33.SLA增材制造的材料及選擇課程目標2、34.SLA增材制造的優(yōu)點與缺點課程目標1、35.SPS-600型增材制造機簡介課程目標1、34粉末材料選擇性燒結(jié)增材制造1.SLS增材制造的成形原理拓展閱讀：選擇性燒結(jié)增材制造方法和其中使用的粉末與流程。課程目標2、3重點：1.掌握SLS增材制造的成形原理2.熟悉SLS增材制造的成形過程3.熟悉SLS增材制造的后處理方法4.熟悉SLS增材制造常用的成形材料及其特點5.掌握3DP打印的原理及其特點6.了解3DP打印的優(yōu)缺點難點：1.如何提高SLS增材制造的成形精度2.SLS增材制造的成形原理和成形過程3.3DP打印的原理及其特點講授法任務驅(qū)動法問題引導法案例教學法42.SLS增材制造的成形過程課程目標2、33.SLS增材制造的材料及其選擇課程目標2、34.SLS增材制造的優(yōu)缺點課程目標1、35.3DP打印技術(shù)課程目標1、35絲狀材料選擇性熔覆增材制造1.FDM增材制造的工作原理和成形過程拓展閱讀：絲材增材制造技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望。課程目標2、3重點：1.掌握FDM增材制造的工作原理2.熟悉FDM增材制造的材料選擇3.了解FDM增材制造的常用控制軟件4.掌握FDM增材制造的優(yōu)缺點5.熟悉常見的FDM增材制造系統(tǒng)難點：1.FDM增材制造的工作原理2.FDM增材制造的材料選擇3.FDM增材制造過程中的臺階效應講授法任務驅(qū)動法問題引導法案例教學法42.FDM增材制造的材料及選擇課程目標2、33.FDM增材制造的優(yōu)點與缺點課程目標1、34.FDM增材制造常用控制軟件課程目標1、35.典型FDM增材制造裝備簡介課程目標1、36薄型材料分層切割增材制造1.LOM增材制造的工作原理個人作業(yè)：薄型材料分層切割增材制造的工作原理及優(yōu)缺點。課程目標1、3重點：1.掌握LOM增材制造的工作原理2.熟悉LOM增材制造的工藝參數(shù)選擇3.熟悉LOM增材制造的成形材料及其特點4.掌握LOM增材制造的優(yōu)缺點5.了解LOM增材制造的后處理方法6.了解其他應用較多的增材制造工藝難點：1.LOM增材制造的工作原理2.LOM增材制造的成形材料及其特點3.LOM增材制造的后處理方法講授法任務驅(qū)動法問題引導法案例教學法42.LOM增材制造的工藝參數(shù)和后處理課程目標2、33.LOM增材制造的材料及選擇課程目標2、34.LOM增材制造的優(yōu)點與缺點課程目標1、35.其他增材制造技術(shù)課程目標1、37金屬材料的增材制造1.選區(qū)激光熔化制造技術(shù)個人作業(yè)：金屬增材制造技術(shù)路線。課程目標1、3重點：1.掌握選區(qū)激光熔化制造技術(shù)的成形原理2.掌握激光立體成形制造技術(shù)的成形原理3.掌握電子束選區(qū)熔化制造技術(shù)的成形原理4.掌握電子束熔絲沉積制造技術(shù)的成形原理5.掌握選區(qū)激光熔化制造技術(shù)的成形工藝6.掌握激光立體成形制造技術(shù)的成形工藝7.掌握電子束選區(qū)熔化制造技術(shù)的成形工藝難點：1.選區(qū)激光熔化制造技術(shù)的成形工藝2．激光立體成形制造技術(shù)的成形工藝講授法任務驅(qū)動法問題引導法案例教學法42.激光立體成形制造技術(shù)課程目標1、33．電子束選區(qū)熔化制造技術(shù)課程目標1、34.電子束熔絲沉積制造技術(shù)課程目標1、38增材制造的后處理及技術(shù)選擇1.增材制造的后處理拓展閱讀：基于快速增材制造關(guān)鍵金屬部件組織性能調(diào)控的后處理技術(shù)及設(shè)備探究。課程目標2、3重點：1.掌握增材制造后處理的主要方法2.熟悉增材制造制件的表面粗糙度3.掌握增材制造技術(shù)的選用原則難點：1.增材制造之間誤差形成機理及影響因素分析2.主要增材制造技術(shù)的選用講授法任務驅(qū)動法問題引導法案例教學法22.增材制造的精度分析課程目標1、33.主要增材制造技術(shù)的比較與選用課程目標2、39增材制造技術(shù)的應用1.在模具領(lǐng)域的應用個人作業(yè)：增材制造在哪些應用場景中具有明顯優(yōu)勢，我國市場規(guī)模又如何？課程目標1、3重點：1.掌握增材制造技術(shù)在模具領(lǐng)域的應用2.掌握硅橡膠快速制模的工藝3.掌握電弧噴涂制模的工藝4.熟悉金屬樹脂模具澆注成形的工藝5.了解增材制造技術(shù)在航空航天、汽車等領(lǐng)域的應用難點：1.硅膠模快速制作2.電弧噴涂制模工藝講授法任務驅(qū)動法問題引導法案例教學法42.在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應用課程目標1、33.在航空航天領(lǐng)域的應用課程目標1、34.在藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域的應用課程目標1、35.在其他領(lǐng)域的應用課程目標2、310增材制造技術(shù)發(fā)展趨勢1.增材制造技術(shù)創(chuàng)新需求分析拓展閱讀：中國增材制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。課程目標1、3重點：1.分析掌握制約增材制造技術(shù)發(fā)展與應用的瓶頸2.熟悉增材制造技術(shù)的發(fā)展目標3.掌握增材制造技術(shù)的發(fā)展方向4.掌握增材制造技術(shù)的發(fā)展趨勢難點：1.制約增材制造技術(shù)發(fā)展與應用的瓶頸分析2.增材制造技術(shù)的發(fā)展方向3.增材制造技術(shù)的發(fā)展趨勢講授法任務驅(qū)動法問題引導法案例教學法22.發(fā)展原則與發(fā)展目標課程目標1、33.增材制造技術(shù)的發(fā)展方向課程目標1、34.增材制造技術(shù)的發(fā)展趨勢課程目標1、3四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4-1課程目標、考核內(nèi)容與考核方式對應關(guān)系課程目標考核內(nèi)容所屬學習模塊/項目考核占比考核方式課程目標11.增材制造與傳統(tǒng)制造的區(qū)別走進增材制造技術(shù)51%課堂表現(xiàn)開卷考試課堂討論平時作業(yè)2.增材制造與傳統(tǒng)制造的關(guān)系走進增材制造技術(shù)3.增材制造技術(shù)的作用走進增材制造技術(shù)4.SLA增材制造的原理和分類光敏材料選擇性固化增材制造5.三維模型的STL格式化增材制造的前處理6.三維模型的切片處理增材制造的前處理7.SLS增材制造的成形原理和分類光敏材料選擇性固化增材制造8.SLA增材制造的基本過程及支撐結(jié)構(gòu)光敏材料選擇性固化增材制造9.SLS增材制造的成形原理粉末材料選擇性燒結(jié)增材制造10.FDM增材制造的工作原理和成形過程絲狀材料選擇性熔覆增材制造11.LOM增材制造的工作原理薄型材料分層切割增材制造12.選區(qū)激光熔化制造技術(shù)的成形工藝金屬材料的增材制造13.激光立體成形制造技術(shù)的成形工藝金屬材料的增材制造14.電子束選區(qū)熔化制造技術(shù)的成形工藝金屬材料的增材制造15.電子束熔絲沉積制造技術(shù)的成形工藝金屬材料的增材制造課程目標21.SLA增材制造的材料及選擇光敏材料選擇性固化增材制造31%課堂表現(xiàn)開卷考試課堂討論平時作業(yè)2.SLS增材制造的成形過程粉末材料選擇性燒結(jié)增材制造3.SLS增材制造的材料及其選擇粉末材料選擇性燒結(jié)增材制造4.FDM增材制造的材料及選擇絲狀材料選擇性熔覆增材制造5.LOM增材制造的材料及選擇薄型材料分層切割增材制造6.增材制造的精度分析增材制造的后處理及技術(shù)選擇7.增材制造技術(shù)創(chuàng)新需求分析增材制造技術(shù)發(fā)展趨勢課程目標31.三維模型構(gòu)造的方法增材制造的前處理18%課堂表現(xiàn)開卷考試課堂討論平時作業(yè)2.FDM增材制造常用控制軟件絲狀材料選擇性熔覆增材制造3.LOM增材制造的工藝參數(shù)和后處理薄型材料分層切割增材制造4.增材制造的后處理增材制造的后處理及技術(shù)選擇5.主要增材制造技術(shù)的比較與選用增材制造的后處理及技術(shù)選擇表4-2課程目標與考核方式矩陣關(guān)系課程目標考核方式考核占比期末考試成績比例70%課堂紀律成績比例6%平時作業(yè)成績比例12%課堂表現(xiàn)成績比例12%課程目標155%40%47%45%51%課程目標232%25%29%27%31%課程目標313%35%24%28%18%（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（40分）：通過學生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況，來評價學生相關(guān)的能力。評價重點為價值目標，特別是：專業(yè)認同、理想信念、家國情懷、社會責任、學習態(tài)度、學習興趣、科學精神與創(chuàng)新精神、工匠精神、團隊合作與終身學習意識。（2）作業(yè)完成情況（40分）：圍繞課程的學習目標進行作業(yè)的設(shè)計。如讓學生簡述對于某種特種加工技術(shù)的認識，考核學生對于加工技術(shù)的理解情況，幫助學生將書本上的文字轉(zhuǎn)化為自己的理解。（3）階段測試（20分）：階段學習后進行測驗，包括選擇題、填空題，判斷題、簡答題等。按照測驗的參考答案評分標準進行評分。2.期末成績評定課程考核主要考察學生對于增材制造技術(shù)的基本概念、基本形式、制造流程及其在國民經(jīng)濟中的應用現(xiàn)狀及前景等。方式為開卷考試。要求學生掌握基本概念，能夠用增材制造技術(shù)解決工程實踐過程中所遇到實際問題，以及解決工藝難題的能力。3.總成績評定總成績由平時考核成績和期末考核成績構(gòu)成。按平時成績（課堂表現(xiàn)+出勤+課后作業(yè)）占（30%）和課程考查大作業(yè)（70%）綜合制評定學生考核成績。即：總成績（100%）=平時成績（30%）+期末成績（70%）（三）評分標準表5評分標準（非試卷考核項目）考核項目評分標準優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課堂表現(xiàn)（1）課堂紙練習、回答問題正確，且能進行解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，問題有深度、有創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題正確，但解釋欠清楚（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，但問題無深度或無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題大部分正確，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點基本正確，但問題無深度、無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題錯誤率在30~50%之間，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點有部分錯誤，或邏輯不嚴密（50%）。（1）課堂測驗、回答問題錯誤率超過50%，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點錯誤，思路不清晰，邏輯不嚴密（50%）。課后作業(yè)（1）答案正確率超過90%（80%）。（2）部分作業(yè)完成方法、思路有創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在80~89%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在70-79%（80%）。（