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《特种加工实验—3D打印》实验教学大纲

实验学时：2学时

适用专业：机械设计制造及其自动化

实验要求：必修

实验类别：专业技术实验

实验人数：每组15～20人

考核方式及办法：

现场实验操作；2、实验报告

实验目的：

1、了解3D打印技术发展现状及前景；

2、了解3D打印技术的成型原理及成型技术；

3、掌握3D打印（熔融沉积技术FDM）切片软件Cura的应用；

4、了解3D打印机的结构组成，掌握3D打印的步骤，并打印简单模型

《特种加工实验—3D打印》实验指导书

实验目的：

1、了解3D打印技术发展现状及前景；

2、了解3D打印技术的成型原理及成型技术；

3、掌握3D打印（熔融沉积技术FDM）切片软件Cura的应用；

4、了解3D打印机的结构组成，掌握打印模型的步骤，并打印简单模型

二、实验内容：

1、讲解3D打印技术的发展及应用前景

2、讲解3D打印的实验原理，实现过程

3、切片软件、3D打印机的介绍

4、示范3D打印切片软件的应用

5、示范3D打印机打印过程

三、实验设备：

电脑（20台）、配套切片软件Cura、神州星格玛3D打印机（20台）、聚乳酸（PLA）

四、实验步骤：

1、3D打印技术的发展及应用前景

3D打印技术，即增材制造成型技术，是上世纪80年代兴起的一种快速成型的技术。它是基于材料堆积法，运用高能束源或其他方式，将熔融体、粉末、丝、片等特殊材料按照数字三维CAD模型形状进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，生产出实体的技术。

3D打印技术问世以来，发展迅速。目前，各国科学家都较重视3D打印技术的改进及拓展其工艺范围，尤其在产品设计和研发过程中，普遍采用3D打印技术制作样本。例如，2013年11月7日，全球首支3D打印金属枪的出现，只需5至7分钟即可打印装配30多个不锈铁刚和一些特殊合金的零部件。航空制造业中驾驶舱和通风道部件、飞机起落架的支架、整个机翼都实现了3D打印，3D打印可以实现小批量产品的制造，制造成本较传统工艺便宜很多。

现在，3D打印已运用在多个领域，比如医疗领域，利用生物3D打印机可以完全按照患者自身的需要打印出皮肤、软骨、骨头和其他器官；航空航天领域，通过直接金属激光烧结技术制造喷气式发动机的零部件；汽车领域，主要体现在设计阶段的模型打印；建筑领域，可以打印建筑模型；食品加工领域，可打印巧克力、糖果等食物。

3D打印技术重新将人们从虚拟世界带回现实，拓展了工业设计的可行性边界，人们直接制造出大量形状奇异，结构精细的工艺美学产品；加速产品与技术的革新，通过“数字设计+3D打印”产品设计和测试流程，得到比仿真实验更可靠的数据；简化产品设计，借助3D扫描成像和逆向工程，使现实中物理结构快速转化产品设计及3D打印制造方案。

2、3D打印原理及实现过程

3D打印的基本原理：将计算机内的三维数据模型进行分层得到各层面的轮廓数据，计算机将此信息控制喷嘴（或激光器）逐层喷涂热熔材料或粘合剂（或逐层固话液态树脂，或逐层切割片状材料，或有选择的逐层烧结粉末材料）形成一系列具有一个微小厚度的片状实体，再采用黏结、聚合、熔结等手段使其逐层堆积成一体，最终制造出所设计的产品。

挤出成型

熔融沉积成型：将丝状热熔性材料加热熔化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂某某在工作台上，快速冷却，形成一层截面，一层完成后，机器下降一高度，再成型下一层，最终形成整个实体。

粒状粉末物料成型

选择性激光烧结：有选择地将材料粉末在高强度激光照射下烧结在一起，得到零件的截面，通过层层叠加的方法生产所需形 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 学方法

示教



教学过程：

实验目的

了解3D打印原理及成型技术，掌握切片软件Cura的应用，掌握3D打印机操作流程，并会打印简单模型。

二、实验仪器及工具

电脑、Cura切片软件、神舟星格玛3D打印机

三、切片软件、3D打印机介绍（详见实验指导书）

四、操作步骤

1、首先利用三维建模软件（SolidWorks、UG、PRO/e）等建立三维模型

2、导出模型（.stl），导入到切片软件

3、进行打印前的设置，比如：层厚、壁厚、填充密度、打印速度、打印温度、热床温度等

4、导出模型（.Gcode）到U盘

5、打印机调平

6、粘贴耐温胶带

7、打印模型

8、完成打印



课后记





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