《增材制造技術(shù)》課程教學大綱

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業(yè)學生的專業(yè)選修課程，該課程是對學生進行現(xiàn)代制造工程技術(shù)培養(yǎng)的重要內(nèi)容，旨在在幫助學生拓寬視野、活躍思想、增強創(chuàng)新意識。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、工藝和材料種類以及發(fā)展趨勢。然后按照工藝分類講述了光敏材料選擇性固化技術(shù)、疊層實體制造技術(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，教學部分共包含理論20學時，實驗4學時，期末考試以開卷考試形式結(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增材制造技術(shù)課程編碼432516英文名稱Additivemanufacturingtechnology課程學時24課程學分1.5課程類別專業(yè)教育課程課程性質(zhì)選修課開課學期第7學期課內(nèi)實驗學時4適用專業(yè)材料成型及控制工程專業(yè)開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)原理及應用》.科學出版社.魏青松主編.主要參考書1.《3D打印和增材制造的原理及應用》.國防工業(yè)出版社.蔡志楷主編.2.《增材制造與3D打印技術(shù)及應用》.清華大學出版社.楊占堯主編.3.《3D打印成型工藝及材料》.高等教育出版社.吳國慶主編.二、教學大綱1、教學目的《增材制造技術(shù)》是材料成型及控制工程專業(yè)本科生的專業(yè)選修課程。開設(shè)此課程旨在拓展學生的視野，了解增材制造和3D打印這種20世紀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、裝備及應用范圍，為后續(xù)課程的學習做好必要的知識儲備。2、教學要求教師要積極備課，認真準備實驗，對課程內(nèi)容要融會貫通，切忌照本（幕）宣科。授課在多媒體教室，充分利用多媒體動畫教學課件，結(jié)合每種增材制造工藝的典型應用案例進行教學。做到授課內(nèi)容與大綱相符，注重平時成績（作業(yè)和實驗）積累，成績評價體系標準真實、嚴謹、公平、公正、公開，能促使學生學習的積極性。3、預備知識或先修課程要求學生學習本課程之前應先對《材料成型工藝》、《材料成型原理》等相關(guān)課程的知識有初步了解。4、教學方式課程由理論課堂和實驗操作引導兩部分組成，一律采用多媒體動畫教學。理論授課22學時，教師講授與課堂討論相結(jié)合；實驗操作引導2學時，以學生操作、設(shè)計為主，教師引導、答疑為輔。5、實驗環(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、課程教學內(nèi)容及學時分配第1章概論（2學時）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1.4增材制造的工藝種類1.5增材制造使用的材料1.6增材制造技術(shù)的發(fā)展趨勢教學重點、難點：①增材制造的工藝原理及特點。②增材制造的主要工藝種類思考題：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學時）2.1SLA增材制造的原理及分類2.1.1SLA增材制造原理2.1.2SLA增材制造分類2.2SLA增材制造的基本過程和支撐結(jié)構(gòu)2.2.1SLA增材制造的基本過程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2.3.3SLA增材制造材料的選擇2.4SLA增材制造的優(yōu)點與缺點2.5SLA增材制造成形設(shè)備2.6SLA增材制造的典型應用教學重點、難點：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章疊層實體制造技術(shù)（2學時）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)點和缺點3.5LOM增材制造技術(shù)典型應用教學重點、難點：①LOM增材制造的工作原理②LOM增材制造的成形材料及特點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？②LOM增材制造工藝有哪些應用？請舉例說明。第4章熔融沉積成形技術(shù)（2學時）4.1FDM增材制造的工作原理和成形過程4.1.1FDM增材制造的工作原理4.1.2FDM增材制造的成形過程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增材制造對成形材料的要求4.2.2FDM增材制造對支撐材料的要求4.3FDM增材制造的優(yōu)點和缺點4.4FDM增材制造常用控制軟件4.5典型FDM增材制造裝備簡介教學重點、難點：①FDM增材制造的工作原理②FDM增材制造的材料選擇③FDM增材制造過程中的臺階效應思考題：FDM增材制造還可應用于何種領(lǐng)域，試再列舉一例？第5章激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)（4學時）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)的典型應用教學重點、難點：SLS增材制造的形成原理和形成過程。思考題：①如何提高SLS增材制造的成形精度？②你認為SLS增材制造有哪些瓶頸問題，有沒有可以改進的地方？如何改進？第6章激光選區(qū)熔化技術(shù)（4學時）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金屬粉體對激光的吸收率6.2.3熔池動力學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6.8激光選區(qū)熔化冶金特點6.9激光選區(qū)熔化的典型應用教學重點、難點：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學時）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粉末熔化和凝固過程7.2.2熔池特征7.2.3粉末穿過激光束到達熔覆層表面的狀態(tài)7.3激光工程凈成形材料7.3.1粉末粒度7.3.2粉末流動性7.3.3成形材料的種類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模型準備7.6.2材料準備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7.8激光工程凈成形的冶金特點7.9激光工程凈成形典型應用教學重點、難點：①激光工程凈成形過程粉末流場特征與成形質(zhì)量的關(guān)系。②激光工程凈成形技術(shù)的優(yōu)缺點。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)的特點有何不同？第8章電子束選區(qū)熔化（2學時）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8.8電子束選區(qū)熔化的冶金特點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性能8.9電子束選區(qū)熔化的典型應用教學重點、難點：①電子束選區(qū)熔化技術(shù)的原理及成形過程。②電子束選區(qū)熔化的冶金特點思考題：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電子書選區(qū)熔化有哪些獨特的冶金缺陷（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)還可以應用在哪些領(lǐng)域或特殊零部件的制造？7、實驗項目內(nèi)容、學時分配、實驗小組序號實驗項目內(nèi)容提要實驗類型學時分配分組人數(shù)實驗地點教學要求1金屬零件激光選區(qū)熔化成形實驗以金屬零件為例，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驗室依據(jù)實驗效果進行評價：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驗以渦輪葉片砂型為例，完成砂型成形制造，了解三維