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《创新创业教育子库》
课程教案
授课对象:
章 节: 2.4.1-2 FDM技术简介
授 课 人:
子项目名称
子项目名称
2.4.1-2 FDM技术简介
任务
描述
(1)了解FDM成型原理
(2)了解FDM应用领域
(3)了解FDM打印过程
学时
2
[创新创业教育子库]
授课班级: 时间:2018/8/8
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PAGE 5
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课程单元教学教案
课程单元教学教案
教案头
单元名称
2.4.1-2:FDM技术简介
学时: 2学时
引入案例
复杂模型如何快速制造出来
教学目标
能力目标
知识目标
素质目标
(1)会根据加工要求选择3D打印机;
(2)会辨别3D打印机结构及其功能;
(1)掌握3D打印概念;
(2)掌握FDM原理;
(3)了解FDM机器结构。
(1)具有严谨求实精神;
(2)具有团队协同合作能力;
(3)具备5S职业素养。
教学重点
教学难点
重点:了解FDM打印原理;
难点:辨别FDM设备结构。
教学方法、手段
教法:演示、讲授、情景设置、对比;
学法:讨论、练习、动手操作。
教学组织形式
采用项目化教学,任务驱动。任务开展过程采用“资讯→决策→计划→实施→检查→评估反馈”,教学组织按激学导思、讲授新知、教学巩固、教学提升、教学延伸5个环节进行。
教学条件
PPT、 电脑、打印机
教学过程
第一环节:3D打印概念
名称
3D打印/增材制造/快速原型制造
简称
3DP
英文
3D Printing
概念
以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,将3D实体变为若干个2D平面,利用激光束、电子束、热熔喷嘴等方式将粉末、热塑性材料等特殊材料进行逐层堆积粘结,最终叠加成型,制造出实体产品
打印过程
三维建模、模型切片、逐层打印、增材制造
第二环节:FDM打印工艺
一、FDM工艺原理
名称
熔融沉积法
简称
FDM
英文
Fused Deposition Modeling
概念原理
通过将丝状材料如热塑性塑料的熔丝从加热的喷嘴挤出,按照零件每一层的预定轨迹,以固定的速率进行熔体沉积。每完成一层,工作台下降一个层厚进行迭加沉积新的一层,如此反复最终实现零件的沉积成型。FDM工艺的关键是保持半流动成型材料的温度刚好在熔点之上(比熔点高1℃左右)。
二、FDM打印材料
FDM常用成型材料
名称
成型温度/℃
材料耐热温度/℃
收缩率/%
外观
性能
ABS
200~240
70~110
0.4~0.7
浅象牙色
强度高、韧性好、抗冲击;耐热性适中
PLA
170~230
70~90
0.3
较好的光泽性和透明度
可降解,良好的抗拉强度和延展性,耐热性不好
PC
230~320
130左右
0.5~0.8
多为白色
高强度、耐高温、抗冲击、耐水解稳定性差
蜡丝
120~150
70左右
0.3左右
多为白色
无毒害,表面光洁度及质感较好,成型精度较高,耐热性较差
三、FDM优点
1.成本低:FDM技术不采用激光器,设备运营维护成本较低,而其成型材料也多为ABS、PC等产用工程塑料,成本同样较低,因此目前桌面级3D打印机多采用FDM技术路径。
2.成型材料范围较广:通过上述分析我们知道,ABS、PLA、PC、PP等热塑性材料均可作为FDM路径的成型材料,这些都是常见的工程塑料,易于取得,且成本较低。
3.环境污染较小:在整个过程中只涉及热塑材料的熔融和凝固,且在较为封闭的3D打印室内进行,且不涉及高温、高压,没有有毒有害物质排放,因此环境友好程度较高。
4.设备、材料体积较小:采用FDM路径的3D打印机设备体积较小,而耗材也是成卷的丝材,便于搬运,适合于办公室、家庭等环境。
5.原料利用率高:没有使用或者使用过程中废弃的成型材料和支撑材料可以进行回收,加工再利用,能够有效提高原料的利用效率。
6.后处理相对简单:目前采用的支撑材料多为水溶性材料,剥离较为简单,而其他技术路径后处理往往还需要进行固化处理,需要其他辅助设备,FDM则不需要。
四、FDM缺点
1.成型时间较长:由于喷头运动是机械运动,成型过程中速度受到一定的限制,因此一般成型时间较长,不适于制造大型部件。
2.精度低:与其他3D打印路径相比,采用FDM路径的成品精度相对较低,表面有明显的纹路。
3.需要支撑材料:在成型过程中需要加入支撑材料,在打印完成后要进行剥离,对于一些复杂构件来说,剥离存在一定的困难。另外,随着技术的进步,一些采用3D打印厂家已经推出了不需要支撑材料的机型,该缺点正在被逐步克服。
第三环节:FDM设
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