《增材制造工藝與裝備》 教案 項(xiàng)目二任務(wù)2 FDM 3D打印機(jī)的耗材

任課教師項(xiàng)目(任務(wù))名稱(chēng)項(xiàng)目二FDM工藝3D打印設(shè)備的應(yīng)用任務(wù)2FDM3D打印機(jī)的耗材授課班級(jí)課時(shí)2（90分鐘）學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.掌握常見(jiàn)FDM3D打印機(jī)耗材的名稱(chēng)、特性。2.了解FDM3D打印機(jī)耗材中的工程塑料。3.了解FDM3D打印機(jī)的特殊性能耗材。素養(yǎng)目標(biāo)1.了解什么是實(shí)踐能力；2.為什么要提高實(shí)踐意識(shí)；3.怎樣提高實(shí)踐能力。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1.熟練掌握FDM3D打印機(jī)常見(jiàn)耗材的名稱(chēng)及特性；2.理解工程塑料在FDM3D打印中的應(yīng)用及特性；3.認(rèn)識(shí)特殊性能耗材的基本特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景。教學(xué)難點(diǎn)：1.準(zhǔn)確理解不同材料的特性和應(yīng)用場(chǎng)景；2.熟練掌握選擇耗材并設(shè)置合理的打印參數(shù)。教學(xué)組織1.教師以班級(jí)為單位講授FDM3D打印機(jī)的耗材理論知識(shí)；2.以小組為單位進(jìn)行討論；3.學(xué)生根據(jù)分組討論無(wú)果問(wèn)題，教師作現(xiàn)場(chǎng)答疑；4.多媒體等教學(xué)手段的應(yīng)用：使用多媒體投影儀輔助教學(xué)。教學(xué)資源教學(xué)媒體一體化課堂展示媒體：投影儀、機(jī)房教學(xué)設(shè)備、工具、材料計(jì)算機(jī)、教材、投影儀學(xué)習(xí)資料《增材制造工藝與裝備》，魏青松、陳娟主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版，ISBN：978-7-111-76393-2學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)原則客觀性：確保評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)客觀、公正，避免主觀偏見(jiàn)。全面性：涵蓋所有關(guān)鍵方面，確保評(píng)價(jià)的完整性。可操作性：評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)易于理解和操作，方便實(shí)施。評(píng)價(jià)方式定量評(píng)價(jià)：通過(guò)具體數(shù)據(jù)、指標(biāo)進(jìn)行量化評(píng)分。定性評(píng)價(jià)：依據(jù)描述性標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行主觀判斷和評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)內(nèi)容知識(shí)技能：評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)掌握程度和技能水平。過(guò)程方法：評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和學(xué)科思維，包括解決問(wèn)題的策略、學(xué)習(xí)策略。情感態(tài)度：評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、興趣、價(jià)值觀等。綜合素質(zhì)：評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合素質(zhì)，如創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、社會(huì)責(zé)任感等。學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程學(xué)生活動(dòng)教師活動(dòng)時(shí)間分配明確任務(wù)1.掌握常見(jiàn)FDM3D打印機(jī)耗材的名稱(chēng)、特性。2.了解FDM3D打印機(jī)耗材中的工程塑料。3.了解FDM3D打印機(jī)的特殊性能耗材。了解本節(jié)課需要掌握的內(nèi)容。通過(guò)講述，使學(xué)生了解本節(jié)課需要掌握的內(nèi)容。5分鐘問(wèn)題導(dǎo)入設(shè)置本節(jié)任務(wù)的疑問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)，引發(fā)學(xué)生思考。問(wèn)題1：FDM3D打印機(jī)調(diào)試的關(guān)鍵步驟有哪些？問(wèn)題2：目前可用的熔融沉積生產(chǎn)的材料有哪些？復(fù)習(xí)之前學(xué)習(xí)的知識(shí)，并帶著問(wèn)題思考本節(jié)課所要掌握的內(nèi)容。引導(dǎo)學(xué)生從已經(jīng)掌握的知識(shí)中拓展延伸到新知識(shí)的學(xué)習(xí)。10分鐘教學(xué)實(shí)施一、新知講授1.耗材的制備準(zhǔn)備階段：材料：線(xiàn)狀耗材由基料+輔料混制，形態(tài)有片狀、顆粒狀。造粒優(yōu)勢(shì)：受熱均、易混合、運(yùn)輸損耗小、不易吸濕、顏色均勻。制備流程（以PLA為例）：干燥：粉狀材料80℃真空干燥12小時(shí)，添加材料同處理。混合：使用密煉機(jī)或高速粉碎機(jī)。片狀加工：210℃混合→輥壓成片→冷卻剪碎→60℃二次烘干→注塑測(cè)試→螺桿擠出機(jī)（210℃）→1.75mm線(xiàn)材。顆粒加工：粉碎混合→造粒機(jī)塑化切粒→注塑測(cè)試→60℃烘干12小時(shí)→螺桿擠出機(jī)（調(diào)溫）→1.75mm線(xiàn)材。2.常見(jiàn)耗材形態(tài)：線(xiàn)狀，線(xiàn)徑1.75mm-3.0mm，重量500g-3000g。材料：熱塑性，需快速凝固。多為傳統(tǒng)材料改性，性能有差異。常用材料：聚乳酸（PLA）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）等。3.工程塑料工程塑料：優(yōu)于通用塑料，應(yīng)用于多行業(yè)，增長(zhǎng)迅速?？?D打印材料：PC：透明、耐熱、抗沖擊，用于照明、航空航天。PA（尼龍）：耐磨、高強(qiáng)度，廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，可改性。打印參數(shù)：PC：溫度250-270℃，底板90-110℃，速度40mm/s，全封閉。PA：溫度265-280℃，底板80℃，速度<60mm/s，全封閉。應(yīng)用與展望：PC用于燈罩、航空異形件；PA改性后應(yīng)用更廣；兩者均持續(xù)發(fā)展。4.特殊性能耗材木質(zhì)感材料：PLA+木質(zhì)纖維，降低柔韌性和拉伸強(qiáng)度。夜光材料：PLA/ABS+熒光劑，黑暗中發(fā)光。碳纖維材料：PLA/尼龍+碳纖維，高強(qiáng)度，需硬化噴嘴。PEEK：耐高溫、高強(qiáng)度，需高溫FDM設(shè)備和燒結(jié)爐加工。1.了解實(shí)踐操作之前必要的硬件基礎(chǔ)知識(shí)。1.根據(jù)幻燈片講解本節(jié)課需要掌握的基礎(chǔ)知識(shí)。根據(jù)課堂氣氛，增加適當(dāng)引導(dǎo)和互動(dòng)。45分鐘教學(xué)擴(kuò)展二、知識(shí)擴(kuò)展概述聚乳酸及其改性材料在3D打印技術(shù)中的應(yīng)用、發(fā)展歷史、改性研究和市場(chǎng)情況。2.教師講述完畢后，進(jìn)行小組討論。2.教師對(duì)知識(shí)拓展內(nèi)容進(jìn)行講述。15分鐘課后作業(yè)課后作業(yè)學(xué)生將分為四個(gè)小組，每組負(fù)責(zé)搜集和探究FDM3D打印技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例和相關(guān)資料。具體分組如下：工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域組：負(fù)責(zé)收集FDM3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用案例和資料。鞋帽服裝領(lǐng)域組：專(zhuān)注于探索FDM3D打印技術(shù)在鞋類(lèi)、帽子和服裝制造中的使用情況。醫(yī)療領(lǐng)域組：搜集FDM3D打印技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例，如定制化醫(yī)療器械等。工裝夾具領(lǐng)域組：研究FDM3D打印技術(shù)在制造工藝中的夾具和工具的應(yīng)用。各小組需要在下節(jié)課前準(zhǔn)備好分享材料，包括案例分析、技術(shù)優(yōu)勢(shì)、實(shí)際效果等，并在課堂上進(jìn)行展示和討論。這將有助于同學(xué)們深入理解FDM3D打印技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和潛力。3.課后進(jìn)行資料查找分享。3.教師對(duì)分享的內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，對(duì)不正確的內(nèi)容進(jìn)行