3D打印创新实验室建设方案1_办公文档-PPT模板素材.pdf
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1、三门职业中专 3D打印创新实验室建设方案-0-目 录 一 3D 打印技术.-1-1、3D 打印技术原理.-1-2、3D 打印流程.-1-1)三维设计.-1-2)切片处理.-1-3)模型打印.-1-4)后续处理.-1-3、常见 3D 打印技术.-1-1)FDM:熔融沉积成型工艺.-1-2)SLS:选择性激光烧结工艺.-1-3)LOM:分层实体成型工艺.-1-4)SLA:立体光固化成型工艺.-1-5)3DP:三维印刷工艺.-1-6)PolyJet:聚合物喷射技术.-1-4、3D 打印材料.-1-5、3D 打印机类型.-1-二 3D 打印创新实验室建设规划.-1-1、3D 打印创新实验室功能.-1-
2、2、3D 打印创新实验室建设规划.-1-3、3D 打印创新实验室软件.-1-三 3D 打印创新实验室创新课程体系设计.-1-1、教学架构.-1-2、教学容.-1-三门职业中专 3D打印创新实验室建设方案-0-一 3D 打印技术 1、3D 打印技术原理 按照传统的制造技术,一般我们制造一个产品,是先构思产品的外观图,计算出合适的尺寸,然后通过机器加工切割材料(钢材、木材等)的轮廓,这个过程原材料被机器的不断除去直至变成理想中的外观,被称为”减材制造”。而 3D 打印技术基于离散-堆积原理,在计算机上构建一个 3D 数字模型,这个 3D 打印模型可以通过扫描已经存在的实物获得,也可以先用扫描仪将一
3、个实物的外观完整的扫描成图像,然后通过计算机 CAD 软件对这些图像进行处理,形成一个完整的 3D 打印模型。通过计算机 CAD 软件将一个立体实物切分成一层一层的平面,3D 打印机每打印出一层面就在高度上移动一段距离,这些平面叠加起来就形成了一个立体的实物了。这个过程产品的材料是不断增加的,称为“增材制造”。今天我演讲的题目是让梦想飞翔让信念开花毛毛虫的梦想是有一天能变成美丽的蝴蝶鸟的梦想是拥有一个干净美丽的家园蜗牛的梦想是有一天能跑的跟袋鼠一样快而我的梦想是当一名荣耀的人民老师从上学开始我就被教师这个神圣 梦想悄悄的藏在了心中并开始为这个伟大的梦想而努力奋斗在我眼中老师的知识是渊博的我要向
4、老师学习就这样我努力丰富自己的知识开拓自己的视野遨游在书海中是一件令我痴迷的事也成为了一件我常做的事我用知识的露水小心 慢体会到要想成为一名教师首先要有一颗爱心学会关爱他人于是我在同学受伤的候帮助扶去校医室在老师批改作业劳累为她揉揉肩捶捶背在父母辛苦工作一天后为他们送上一杯暖心的热茶在公交车上为年迈的老人让座位梦想推动着三门职业中专 3D打印创新实验室建设方案-0-2、3D 打印流程 1)三维设计 三维打印 的设计过程是:先通过计算机建模软件 建模,再将建成的 三维模型“分区”成逐层的截面,即切片,从而指导打印机逐层打印。设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是 STL文件格式。一个 STL文
5、件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY 是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器,其生成的 VRML 或者 WRL 文件经常被用作全彩打印的输入文件。2)切片处理 打印机通过读取文件中的横截面信息,用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来,再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。打印机打出的截面的厚度(即 Z 方向)以及平面方向即 X-Y方向的分辨率是以 dpi(像素每英寸)或者微米来计算的。一般的厚度为100 微米,即 0.1 毫米,也有部分打印机如 ObjetConnex 系列还有三维 Sy
6、stems ProJet 系列可以打印出 16 微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为 50 到 100 个微米。用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天,根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用三维打今天我演讲的题目是让梦想飞翔让信念开花毛毛虫的梦想是有一天能变成美丽的蝴蝶鸟的梦想是拥有一个干净美丽的家园蜗牛的梦想是有一天能跑的跟袋鼠一样快而我的梦想是当一名荣耀的人民老师从上学开始我就被教师这个神圣 梦想悄悄的藏在了心中并开始为这个伟大的梦想而努力奋斗在我眼中老师的知识是渊博的我要向老师学习就这样我努力丰富自己的知识开拓自己的视野遨游在
7、书海中是一件令我痴迷的事也成为了一件我常做的事我用知识的露水小心 慢体会到要想成为一名教师首先要有一颗爱心学会关爱他人于是我在同学受伤的候帮助扶去校医室在老师批改作业劳累为她揉揉肩捶捶背在父母辛苦工作一天后为他们送上一杯暖心的热茶在公交车上为年迈的老人让座位梦想推动着三门职业中专 3D打印创新实验室建设方案-0-印的技术则可以将时间缩短为数个小时,当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。3)模型打印 三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够(在弯曲的表面可能会比较粗糙,像图像上的锯齿一样),要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法:先用当前的三维打印机打出稍大一点的物体,再稍微经
8、过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。4)后续处理 有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物,比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西(如可溶的东西)作为支撑物。3、常见 3D 打印技术 1)FDM:熔融沉积成型工艺 今天我演讲的题目是让梦想飞翔让信念开花毛毛虫的梦想是有一天能变成美丽的蝴蝶鸟的梦想是拥有一个干净美丽的家园蜗牛的梦想是有一天能跑的跟袋鼠一样快而我的梦想是当一名荣耀的人民老师从上学开始我就被教师这个神圣 梦想悄悄的藏在了心中并开始为这个伟大的梦想而努力奋斗在我眼中老师的知识是渊博的我要向老师学习就这样我努力丰富自己的知
9、识开拓自己的视野遨游在书海中是一件令我痴迷的事也成为了一件我常做的事我用知识的露水小心 慢体会到要想成为一名教师首先要有一颗爱心学会关爱他人于是我在同学受伤的候帮助扶去校医室在老师批改作业劳累为她揉揉肩捶捶背在父母辛苦工作一天后为他们送上一杯暖心的热茶在公交车上为年迈的老人让座位梦想推动着三门职业中专 3D打印创新实验室建设方案-0-熔融沉积成型工艺(Fused Deposition Modeling,FDM)由Scott Crump 于 1988 年发明,随后 Scott Crump 创立了 Stratasys公司。1992 年,Stratasys 公司推出了世界上第一台基于 FDM 技术的
10、 3D 打印机“3D 造型者(3D Modeler)”,这也标志着 FDM技术步入商用阶段。FDM 工艺无需激光系统的支持,所用的成型材料也相对低廉,总体性价比高,这也是众多开源桌面 3D 打印机主要采用的技术方案。熔融沉积有时候又被称为熔丝沉积,它将丝状的热熔性材料进行加热融化,通过带有微细喷嘴的挤出机把材料挤出来。喷头可以沿 X轴的方向进行移动,工作台则沿 Y 轴和 Z 轴方向移动(当然不同的设备其机械结构的设计也许不一样),熔融的丝材被挤出后随即会和前一层材料粘合在一起。一层材料沉积后工作台将按预定的增量下降一个厚度,然后重复以上的步骤直到工件完全成型。今天我演讲的题目是让梦想飞翔让信念
11、开花毛毛虫的梦想是有一天能变成美丽的蝴蝶鸟的梦想是拥有一个干净美丽的家园蜗牛的梦想是有一天能跑的跟袋鼠一样快而我的梦想是当一名荣耀的人民老师从上学开始我就被教师这个神圣 梦想悄悄的藏在了心中并开始为这个伟大的梦想而努力奋斗在我眼中老师的知识是渊博的我要向老师学习就这样我努力丰富自己的知识开拓自己的视野遨游在书海中是一件令我痴迷的事也成为了一件我常做的事我用知识的露水小心 慢体会到要想成为一名教师首先要有一颗爱心学会关爱他人于是我在同学受伤的候帮助扶去校医室在老师批改作业劳累为她揉揉肩捶捶背在父母辛苦工作一天后为他们送上一杯暖心的热茶在公交车上为年迈的老人让座位梦想推动着三门职业中专 3D打印创
12、新实验室建设方案-0-热熔性丝材(通常为 ABS 或 PLA 材料)先被缠绕在供料辊上,由步进电机驱动辊子旋转,丝材在主动辊与从动辊的摩擦力作用下向挤出机喷头送出。在供料辊和喷头之间有一导向套,导向套采用低摩擦力材料制成以便丝材能够顺利准确地由供料辊送到喷头的腔。喷头的上方有电阻丝式加热器,在加热器的作用下丝材被加热到熔融状态,然后通过挤出机把材料挤压到工作台上,材料冷却后便形形成了工件的截面轮廓。采用 FDM 工艺制作具有悬空结构的工件原型时需要有支撑结构的支持,为了节省材料成本和提高成型的效率,新型的 FDM 设备会采用了双喷头的设计,一个喷头负责挤出成型材料,另外一个喷头负责挤出支撑材料
13、。一般来说,用于成型的材料丝相对更精细一些,而且价格较高,沉积效率也较低。用于制作支撑材料的丝材会相对较粗一些,而且成本较低,但沉积效率会更高些。支撑材料一般会选用水溶性材料或比成型材料熔点低的材料,这样在后期处理时通过物理或化学的方式就能很方便地把支撑结构去除干净。2)SLS:选择性激光烧结工艺 选择性激光烧结工艺(Selective Laser Sintering,SLS),该工艺最早是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的 C.R.Dechard 于 1989年在其硕士论文中提出的,随后 C.R.Dechard 创立了 DTM 公司并今天我演讲的题目是让梦想飞翔让信念开花毛毛虫的梦想是有一天能变
14、成美丽的蝴蝶鸟的梦想是拥有一个干净美丽的家园蜗牛的梦想是有一天能跑的跟袋鼠一样快而我的梦想是当一名荣耀的人民老师从上学开始我就被教师这个神圣 梦想悄悄的藏在了心中并开始为这个伟大的梦想而努力奋斗在我眼中老师的知识是渊博的我要向老师学习就这样我努力丰富自己的知识开拓自己的视野遨游在书海中是一件令我痴迷的事也成为了一件我常做的事我用知识的露水小心 慢体会到要想成为一名教师首先要有一颗爱心学会关爱他人于是我在同学受伤的候帮助扶去校医室在老师批改作业劳累为她揉揉肩捶捶背在父母辛苦工作一天后为他们送上一杯暖心的热茶在公交车上为年迈的老人让座位梦想推动着三门职业中专 3D打印创新实验室建设方案-0-于 1
15、992 年发布了基于 SLS 技术的工业级商用 3D 打印机Sinterstation。SLS 工艺使用的是粉末状材料,激光器在计算机的操控下对粉末进行扫描照射而实现材料的烧结粘合,就这样材料层层堆积实现成型,如图所示为 SLS 的成型原理:选择性激光烧结加工的过程先采用压辊将一层粉末平铺到已成型工件的上表面,数控系统操控激光束按照该层截面轮廓在粉层上进行扫描照射而使粉末的温度升至熔化点,从而进行烧结并于下面已成型的部分实现粘合。当一层截面烧结完后工作台将下降一个层厚,这时压辊又会均匀地在上面铺上一层粉末并开始新一层截面的烧结,如此反复操作直接工件完全成型。今天我演讲的题目是让梦想飞翔让信念开
16、花毛毛虫的梦想是有一天能变成美丽的蝴蝶鸟的梦想是拥有一个干净美丽的家园蜗牛的梦想是有一天能跑的跟袋鼠一样快而我的梦想是当一名荣耀的人民老师从上学开始我就被教师这个神圣 梦想悄悄的藏在了心中并开始为这个伟大的梦想而努力奋斗在我眼中老师的知识是渊博的我要向老师学习就这样我努力丰富自己的知识开拓自己的视野遨游在书海中是一件令我痴迷的事也成为了一件我常做的事我用知识的露水小心 慢体会到要想成为一名教师首先要有一颗爱心学会关爱他人于是我在同学受伤的候帮助扶去校医室在老师批改作业劳累为她揉揉肩捶捶背在父母辛苦工作一天后为他们送上一杯暖心的热茶在公交车上为年迈的老人让座位梦想推动着三门职业中专 3D打印创新
17、实验室建设方案-0-在成型的过程中,未经烧结的粉末对模型的空腔和悬臂起着支撑的作用,因此 SLS 成型的工件不需要像 SLA 成型的工件那样需要支撑结构。SLS 工艺使用的材料与 SLA 相比相对丰富些,主要有石蜡、聚碳酸酯、尼龙、纤细尼龙、合成尼龙、瓷甚至还可以是金属。当工件完全成型并完全冷却后,工作台将上升至原来的高度,此时需要把工件取出使用刷子或压缩空气把模型表层的粉末去掉。SLS 工艺支持多种材料,成型工件无需支撑结构,而且材料利用率较高。尽管这样 SLS 设备的价格和材料价格仍然十分昂贵,烧结前材料需要预热,烧结过程中材料会挥发出异味,设备工作环境要求相对苛刻。3)LOM:分层实体成
18、型工艺 分层实体成型工艺,这是历史最为悠久的 3D 打印成型技术,也是最为成熟的 3D 打印技术之一。LOM 技术自 1991 年问世以来得到迅速的发展。由于分层实体成型多使用纸材、PVC 薄膜等材料,价格低廉且成型精度高,因此受到了较为广泛的关注,在产品概念设计今天我演讲的题目是让梦想飞翔让信念开花毛毛虫的梦想是有一天能变成美丽的蝴蝶鸟的梦想是拥有一个干净美丽的家园蜗牛的梦想是有一天能跑的跟袋鼠一样快而我的梦想是当一名荣耀的人民老师从上学开始我就被教师这个神圣 梦想悄悄的藏在了心中并开始为这个伟大的梦想而努力奋斗在我眼中老师的知识是渊博的我要向老师学习就这样我努力丰富自己的知识开拓自己的视野
19、遨游在书海中是一件令我痴迷的事也成为了一件我常做的事我用知识的露水小心 慢体会到要想成为一名教师首先要有一颗爱心学会关爱他人于是我在同学受伤的候帮助扶去校医室在老师批改作业劳累为她揉揉肩捶捶背在父母辛苦工作一天后为他们送上一杯暖心的热茶在公交车上为年迈的老人让座位梦想推动着三门职业中专 3D打印创新实验室建设方案-0-可视化、造型设计评估、装配检验、熔模铸造等方面应用广泛。LOM 分层实体成型系统主要包括计算机、数控系统、原材料存储与运送部件、热粘压部件、激光切系统、可升降工作台等部分组成。其中计算机负责接收和存储成型工件的三维模型数据,这些数据主要是沿模型高度方向提取的一系列截面轮廓。原材料
20、存储与运送部件将把存储在其中的原材料(底面涂有粘合剂的薄膜材料)逐步送至工作台上方。激光切割器将沿着工件截面轮廓线对薄膜进行切割,可升降的工作台能支撑成型的工件,并在每层成型之后降低一个材料厚度以便送进将要进行粘合和切割的新一层材料,最后热粘压部件将会一层一层地把成型区域的薄膜粘合在一起,就这样重复上述的步骤直到工件完全成型。今天我演讲的题目是让梦想飞翔让信念开花毛毛虫的梦想是有一天能变成美丽的蝴蝶鸟的梦想是拥有一个干净美丽的家园蜗牛的梦想是有一天能跑的跟袋鼠一样快而我的梦想是当一名荣耀的人民老师从上学开始我就被教师这个神圣 梦想悄悄的藏在了心中并开始为这个伟大的梦想而努力奋斗在我眼中老师的知
21、识是渊博的我要向老师学习就这样我努力丰富自己的知识开拓自己的视野遨游在书海中是一件令我痴迷的事也成为了一件我常做的事我用知识的露水小心 慢体会到要想成为一名教师首先要有一颗爱心学会关爱他人于是我在同学受伤的候帮助扶去校医室在老师批改作业劳累为她揉揉肩捶捶背在父母辛苦工作一天后为他们送上一杯暖心的热茶在公交车上为年迈的老人让座位梦想推动着三门职业中专 3D打印创新实验室建设方案-0-LOM 工艺采用的原料价格便宜,因此制作成本极为低廉,其适用于大尺寸工件的成型,成型过程无需设置支撑结构,多余的材料也容易剔除,精度也比较理想。尽管如此,由于 LOM 技术成型材料的利用率不高,材料浪费严重颇被诟病,
22、又随着新技术的发展 LOM 工艺将有可能被逐步淘汰。4)SLA:立体光固化成型工艺 立体光固化成型工艺(Stereolithography Apparatus,SLA),又称立体光刻成型。该工艺最早由 Charles W.Hull 于 1984 年提出并获得美国国家专利,是最早发展起来的 3D 打印技术之一。Charles W.Hull 在获得该专利后两年便成立了 3D Systems 公司并于 1988 年发布了世界上第一台商用 3D 打印机 SLA-250。SLA 工艺也成为了目前世界上研究最为深入、技术最为成熟、应用最为广泛的一种 3D 打印技术。SLA 工艺以光敏树脂作为材料,在计算机
23、的控制下紫外激光将对液态的光敏树脂进行扫描从而让其逐层凝固成型,SLA 工艺能以简洁且全自动的方式制造出精度极高的几何立体模型。如图所示为SLA 技术的基本原理:今天我演讲的题目是让梦想飞翔让信念开花毛毛虫的梦想是有一天能变成美丽的蝴蝶鸟的梦想是拥有一个干净美丽的家园蜗牛的梦想是有一天能跑的跟袋鼠一样快而我的梦想是当一名荣耀的人民老师从上学开始我就被教师这个神圣 梦想悄悄的藏在了心中并开始为这个伟大的梦想而努力奋斗在我眼中老师的知识是渊博的我要向老师学习就这样我努力丰富自己的知识开拓自己的视野遨游在书海中是一件令我痴迷的事也成为了一件我常做的事我用知识的露水小心 慢体会到要想成为一名教师首先要
24、有一颗爱心学会关爱他人于是我在同学受伤的候帮助扶去校医室在老师批改作业劳累为她揉揉肩捶捶背在父母辛苦工作一天后为他们送上一杯暖心的热茶在公交车上为年迈的老人让座位梦想推动着三门职业中专 3D打印创新实验室建设方案-0-液槽中会先盛满液态的光敏树脂,氦镉激光器或氩离子激光器发射出的紫外激光束在计算机的操纵下按工件的分层截面数据在液态的光敏树脂表面进行逐行逐点扫描,这使扫描区域的树脂薄层产生聚合反应而固化从形成工件的一个薄层。当一层树脂固化完毕后,工作台将下移一个层厚的距离以使在原先固化好的树脂表面上再覆盖一层新的液态树脂,刮板将粘度较大的树脂液面刮平然后再进行下一层的激光扫描固化。因为液态树脂具
25、有高粘性而导致流动性较差,在每层固化之后液面很难在短时间迅速抚平,这样将会影响到实体的成型精度。采用刮板刮平后所需要的液态树脂将会均匀地涂在上一叠层上,这样经过激光固化后将可以得到较好的精度,也能使成型工件的表面更加光滑平整。新固化的一层将牢固地粘合在前一层上,如此重复直至整个工件层叠完毕,这样最后就能得到一个完整的立体模型。今天我演讲的题目是让梦想飞翔让信念开花毛毛虫的梦想是有一天能变成美丽的蝴蝶鸟的梦想是拥有一个干净美丽的家园蜗牛的梦想是有一天能跑的跟袋鼠一样快而我的梦想是当一名荣耀的人民老师从上学开始我就被教师这个神圣 梦想悄悄的藏在了心中并开始为这个伟大的梦想而努力奋斗在我眼中老师的知
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