科研計劃項目申請書xxx

1、研究領(lǐng)域教育科學(xué)申報類別自然與社會科學(xué)ü 重點資助一般資助þ不資助 決策咨詢xxxxxxx學(xué)院科研計劃項目申 請 書項目名稱：3D打印技術(shù)在模具制造領(lǐng)域中應(yīng)用的研究負 責(zé) 人：黃xxxx所在部門：機械工程系聯(lián)系電話：xxxxxxxxxxxxxxxx學(xué)院科技處制2016年一、基本情況項目名稱3D打印技術(shù)在模具制造領(lǐng)域中應(yīng)用的研究基礎(chǔ)研究ü應(yīng)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(zé)人姓 名黃xx年 齡43技術(shù)職稱講師已獲學(xué)位學(xué)士所屬部門機械工程系現(xiàn)從事專業(yè)模具設(shè)計與制造主要研究人員姓名年齡技術(shù)職稱已獲學(xué)位現(xiàn)從事專業(yè)

2、楊x45副教授學(xué)士模具設(shè)計與制造周xx31講師碩士模具設(shè)計與制造陳x34講師碩士模具設(shè)計與制造鄭x31講師學(xué)士模具設(shè)計與制造主要研究內(nèi)容1. 了解3打印技術(shù)在模具制造過程中應(yīng)用的現(xiàn)狀；.2. 掌握其技術(shù)原理和知識；3. 分析該技術(shù)與傳統(tǒng)模具制造技術(shù)相比的優(yōu)點和不足；4. 探索并研究如何將3打印技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)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(xué)生、新技術(shù)服務(wù)于企業(yè)，形成經(jīng)驗進行推廣使用。預(yù)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(nèi)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(guān)鍵技術(shù)，這項技術(shù)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(chǔ)。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(lǐng)高地，進一步推動我國由“工業(yè)大國”向“工業(yè)強國”轉(zhuǎn)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(lǐng)域都有關(guān)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(yīng)用，制造模具都能在提高效率和利潤的同時保證質(zhì)量。 CNC加工是在制造模具時最常用的技術(shù)。雖然它能夠提供高度可靠的結(jié)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(fù)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(shù)在現(xiàn)代模具制造領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀，當(dāng)前研究方向，未來發(fā)展趨勢，以便我們能結(jié)合企業(yè)的實際需求，適時調(diào)整模具專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，更好地開展教學(xué)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(yīng)用比較廣泛的3D打印成型工藝主要有：選擇性激光燒結(jié)（Selective Laser Sintering，SLS）、選擇性激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）、

5、直接金屬激光燒結(jié)（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(lǐng)域有著應(yīng)用的優(yōu)勢。3D打印技術(shù)在模具行業(yè)中的應(yīng)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(zhì)量有區(qū)別，這也是目前3D打印技術(shù)最常見的應(yīng)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(zhì)模具或硬質(zhì)模具。目前，在國內(nèi)，3D打印技術(shù)在模具中的應(yīng)用研究，大多基于各研究單位自身在3D打印技術(shù)研究的基礎(chǔ)上進行的，如華中科技大學(xué)、華南理工大學(xué)等，并取得了一定的進展。據(jù)文獻資料顯示，華中科技大學(xué)材料成形與模具技術(shù)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(shù)體系，解決大型復(fù)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(shù)（SLM）可成形任意

7、復(fù)雜結(jié)構(gòu)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(lǐng)域得到了應(yīng)用。顯然，3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)制造技術(shù)都存在優(yōu)勢和劣勢，目前，3D打印技術(shù)還不能替代傳統(tǒng)制造技術(shù)。為此，只有通過探索、研究，取兩技術(shù)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(shù)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(shù)引入到模具設(shè)計和制造中來是一種趨勢。鑒于這一技術(shù)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(shù)做出相對較為深入的研究，學(xué)習(xí)掌握相關(guān)知識，明確3技術(shù)在模具行業(yè)的應(yīng)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(wù)。2.研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的有關(guān)問題隨著3D打印技術(shù)的飛速發(fā)展，其逐漸在實驗室、企業(yè)、家庭等領(lǐng)域得到應(yīng)用。在工業(yè)制造加工中3打印技術(shù)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(yīng)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(shù)相互滲透融合。本課題通過調(diào)研分析、掌握3打印技術(shù)在模具制造過程中應(yīng)用的現(xiàn)狀，掌握其技術(shù)原理和知識，分析該技術(shù)與傳統(tǒng)模具制造技術(shù)相比的優(yōu)點和不足，探索并研究如何將3打印技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)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(xué)生、新技術(shù)服務(wù)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(xué)結(jié)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(jié)合，定性研究與定量研究相結(jié)合，中觀為主，兼顧宏觀與微觀的原則。根據(jù)上述研究內(nèi)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(luò)數(shù)字化期刊、學(xué)術(shù)論文，了解3打印技術(shù)、3打印技術(shù)在模具制造過程中應(yīng)用的成功經(jīng)驗與總結(jié)。2現(xiàn)場調(diào)研法：對模具企業(yè)的現(xiàn)場工作人員進行調(diào)研。掌握模具企業(yè)的3打印技術(shù)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(shù)人員進行訪談以及座談會等形式進行全范圍的調(diào)查。主要針對3打印技術(shù)應(yīng)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(xùn)室進行通過3打印設(shè)備生產(chǎn)物件的實踐過程，設(shè)計、分析、討論，進行設(shè)備的調(diào)試，最終進行試生產(chǎn)。5通過計算機軟件設(shè)計、3打印加工等實踐方法，完成論文寫作內(nèi)容的支撐材料4.本項目特色及應(yīng)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(lǐng)域都有關(guān)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(yīng)用，制造模具都能在提高效率和利潤的同時保證質(zhì)量。 CNC加工是在制造模具時最常用的技術(shù)。雖然它能夠提供高度可靠的結(jié)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打印）制作模具就成了一個極具吸引力的方法，因為模具一般都屬于小批量生產(chǎn)且形狀都比較復(fù)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(shù)在生產(chǎn)過程中能實現(xiàn)生產(chǎn)材料“零”浪費。3D打印技術(shù)的生產(chǎn)過程是根據(jù)零件的三維設(shè)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(shù)可以加快產(chǎn)品的研發(fā)進度。3D打印技術(shù)改變了設(shè)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(shù)可以大大縮短生產(chǎn)周期。3D打印技術(shù)從設(shè)計到生產(chǎn)，省去了傳統(tǒng)加工過程中工藝設(shè)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(diào)整生產(chǎn)批量。（4）利用3D打印技術(shù)可以大量減少設(shè)計、生產(chǎn)過程中的人力資源。（5）利用3D打印技術(shù)可以制造具有特殊結(jié)構(gòu)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(shù)在模具行業(yè)應(yīng)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(zhì)量和生產(chǎn)效率。目前國內(nèi)3D打印模具制造方面的

13、應(yīng)用與國外相比存在較大差距，但3D打印技術(shù)給模具制造帶來的改變是不容忽視的。 3D打印技術(shù)引入到模具設(shè)計和制造中來是一種趨勢，無論是對于前期的產(chǎn)品設(shè)計、制作樣板，還是成型制造隨形冷卻水路模具等應(yīng)用。作為培養(yǎng)高端技能型應(yīng)用人才的職業(yè)技術(shù)學(xué)院，我們應(yīng)當(dāng)了解3打印技術(shù)在現(xiàn)代模具制造領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀，當(dāng)前研究方向，未來發(fā)展趨勢，以便我們能結(jié)合企業(yè)的實際需求，適時調(diào)整模具專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，更好地開展教學(xué)工作，培養(yǎng)為社會有用的創(chuàng)造型人才。5.預(yù)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(dān) 人12017.01-2017.02模具行業(yè)中3D打印技術(shù)的應(yīng)用

14、現(xiàn)狀 論文黃xx22017.01-2017.033打印給模具制造技術(shù)帶來的影響分析論文鄭xx32017.04-2017.05淺談3打印技術(shù)的實質(zhì)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(shè)計論文周xx22017.123打印技術(shù)在模具制造領(lǐng)域中應(yīng)用的研究研究報告周x、楊x四、研究基礎(chǔ)（與本項有關(guān)的研究工作積累和已進行的研究工作，主持人學(xué)習(xí)、工作經(jīng)歷，目前承擔(dān)課題情況）（1）科研基礎(chǔ)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(xué)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(shù)培訓(xùn)，發(fā)表過專業(yè)技術(shù)研究方面的論文，進行過相關(guān)課題研究，編寫

15、過模具設(shè)計與制造專業(yè)課程教材及實訓(xùn)指導(dǎo)書，制定過模具設(shè)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(zhì)和能力。（2）物質(zhì)基礎(chǔ)學(xué)校現(xiàn)已建有3打印理實一體化實訓(xùn)室、數(shù)控加工實訓(xùn)室、模具設(shè)計與制造專業(yè)實訓(xùn)室，有實訓(xùn)教學(xué)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(xùn)基地的建設(shè)。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，保證專款專用。（3）課題研究主持人具備模具設(shè)計與制造專業(yè)扎實的理論基礎(chǔ)，長期承擔(dān)模具設(shè)計與制程專業(yè)的教學(xué)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(guān)的教材，以及模具設(shè)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(dān)該課題研究工