创新创业教育子库 创新创业教育子库 2.4.1-2：FDM技术简介（教案）.doc

《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 PAGE PAGE 5 PAGE PAGE 1 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