《增材制造材料基礎》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱增材制造材料基礎課程代碼ZCZZCLJC-2025課程類型專業(yè)基礎課學分/學時3學分/48學時（理論36學時+實驗12學時）適用專業(yè)材料科學與工程、機械設計制造及其自動化、智能制造工程等先修課程材料科學基礎、材料力學、機械制造基礎課程目標掌握增材制造材料的分類、成分設計、性能調控及應用規(guī)律，具備選擇適配材料、分析工藝-材料-性能關系的基礎能力，為從事增材制造相關研發(fā)、生產與應用工作奠定基礎考核方式平時成績（30%）+實驗成績（20%）+期末考試（50%）二、課程教學目標（一）知識目標理解增材制造技術的核心原理與分類，明確材料在增材制造中的關鍵作用；掌握金屬、聚合物、陶瓷及復合材料等主流增材制造材料的成分、微觀結構與基本性能；熟悉不同增材制造工藝（如SLM、FDM、SLA）對材料的適配要求與性能影響機制；了解增材制造材料的最新研究進展、性能優(yōu)化方法及應用場景限制。（二）能力目標能根據增材制造工藝類型與產品使用需求，合理選擇適配材料；具備分析材料成分、工藝參數對打印件性能影響的初步能力；掌握增材制造材料基本性能測試方法，能解讀測試數據并提出改進方向；初步具備查閱增材制造材料相關文獻、跟蹤學科前沿的能力。（三）素質目標培養(yǎng)嚴謹的工程思維與創(chuàng)新意識，樹立“工藝-材料-性能”一體化設計理念；強化質量控制與安全規(guī)范意識，重視增材制造過程中的材料浪費與環(huán)境問題；提升團隊協作與溝通表達能力，適應工程實踐中的跨領域協作需求。三、課程核心教學內容與學時分配第一章增材制造技術概述（4學時）教學內容增材制造的定義、發(fā)展歷程與行業(yè)應用現狀（1學時）；增材制造技術分類（按工藝原理：粉末床熔融、材料擠出、光固化、粘結劑噴射等）（2學時）；增材制造的核心優(yōu)勢與技術瓶頸，材料對增材制造的制約與突破方向（1學時）。教學要求掌握增材制造的核心原理與主要工藝類型；理解材料在增材制造技術落地中的關鍵作用。教學重難點重點：增材制造工藝分類及適用場景；難點：不同工藝對材料性能的差異化要求。第二章增材制造材料的分類與基本要求（6學時）教學內容增材制造材料的分類（按材質：金屬材料、聚合物材料、陶瓷材料、復合材料；按形態(tài)：粉末、絲材、液態(tài)樹脂、片材）（2學時）；不同增材制造工藝對材料的基本要求（粉末流動性、絲材直徑均勻性、樹脂光敏性等）（2學時）；增材制造材料的性能評價指標（力學性能、成形精度、耐環(huán)境性能等）（2學時）。教學要求掌握增材制造材料的主要分類及形態(tài)特征；理解不同工藝對材料的核心適配要求。教學重難點重點：增材制造材料的分類與性能評價指標；難點：工藝適配性與材料性能的關聯邏輯。第三章金屬增材制造材料（8學時）教學內容金屬增材制造材料的類型（鈦合金、鋁合金、不銹鋼、高溫合金、貴金屬等）（2學時）；金屬粉末的制備方法（霧化法、機械合金化法）與質量控制（純度、粒度分布、球形度）（2學時）；典型金屬材料的增材制造工藝適配性（如SLM工藝用鈦合金、EBM工藝用高溫合金）（2學時）；金屬打印件的微觀結構特征（晶粒形態(tài)、孔隙、缺陷）與性能調控方法（1學時）；金屬增材制造材料的應用場景（航空航天、醫(yī)療植入、模具制造）（1學時）。教學要求掌握主流金屬增材制造材料的成分與性能特點；理解金屬粉末質量對打印件性能的影響。教學重難點重點：典型金屬材料的工藝適配性與應用場景；難點：金屬打印件微觀結構與性能的調控機制。第四章聚合物增材制造材料（6學時）教學內容聚合物增材制造材料的類型（熱塑性材料、熱固性材料、光敏樹脂）（2學時）；常用聚合物材料（PLA、ABS、PETG、光敏樹脂）的性能與工藝適配性（FDM工藝用絲材、SLA工藝用樹脂）（2學時）；聚合物材料的改性方法（填充改性、共混改性、表面改性）以提升打印性能與使用性能（1學時）；聚合物增材制造材料的應用（消費品、原型制作、生物醫(yī)用支架）（1學時）。教學要求掌握常用聚合物增材制造材料的性能與工藝適配關系；了解聚合物材料的改性思路與方法。教學重難點重點：FDM與SLA工藝常用聚合物材料的性能差異；難點：聚合物材料改性對打印性能的提升機制。第五章陶瓷與復合材料增材制造（6學時）教學內容陶瓷增材制造材料的類型（氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷）與成形工藝（SLA、粘結劑噴射）（2學時）；陶瓷材料增材制造的技術難點（脆性大、燒結收縮率高）與解決策略（1學時）；增材制造用復合材料的類型（顆粒增強、纖維增強、梯度復合材料）（2學時）；復合材料的增材制造工藝與性能優(yōu)勢（如碳纖維增強PLA的力學性能提升）（1學時）。教學要求掌握陶瓷與復合材料的增材制造技術特點；理解復合材料在增材制造中的性能優(yōu)勢。教學重難點重點：陶瓷增材制造的技術難點與復合材料類型；難點：復合材料增材制造的界面結合與性能調控。第六章增材制造材料的成形缺陷與控制（4學時）教學內容增材制造材料常見成形缺陷（孔隙、裂紋、變形、成分偏析）（2學時）；缺陷產生的原因（材料本身質量、工藝參數匹配、設備精度）（1學時）；缺陷控制與優(yōu)化方法（材料預處理、工藝參數調整、后處理工藝）（1學時）。教學要求掌握增材制造材料常見成形缺陷的類型與特征；理解缺陷產生的原因及基本控制方法。教學重難點重點：常見成形缺陷的類型與控制方法；難點：材料與工藝參數對缺陷形成的協同影響。第七章增材制造材料的后處理工藝（3學時）教學內容后處理的目的與作用（提升精度、改善性能、去除支撐）（1學時）；典型后處理工藝（去除支撐、打磨拋光、熱處理、燒結、表面涂層）（1學時）；不同材料的后處理適配性（金屬材料熱處理、陶瓷材料燒結、聚合物材料打磨）（1學時）。教學要求掌握增材制造材料常用后處理工藝的類型與作用；理解不同材料的后處理適配原則。教學重難點重點：典型后處理工藝的作用與適用材料；難點：后處理工藝對材料性能的影響規(guī)律。第八章增材制造材料的前沿進展與應用案例（3學時）教學內容增材制造材料的前沿方向（生物可降解材料、智能響應材料、極端環(huán)境適配材料）（1學時）；典型行業(yè)應用案例（航空航天：鈦合金結構件；醫(yī)療：個性化植入體；汽車：輕量化復合材料部件）（1學時）；增材制造材料的發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)（成本降低、性能提升、環(huán)?；?學時）。教學要求了解增材制造材料的前沿進展與行業(yè)應用現狀；具備結合實際需求選擇增材制造材料的初步意識。教學重難點重點：前沿材料類型與典型應用案例；難點：材料創(chuàng)新與行業(yè)需求的匹配邏輯。實驗教學環(huán)節(jié)（12學時，4個實驗）實驗序號實驗名稱學時實驗目的1增材制造材料形態(tài)與性能表征3掌握金屬粉末粒度分布、球形度測試方法；熟悉聚合物絲材直徑均勻性檢測2FDM工藝聚合物材料打印與性能測試3對比PLA與ABS材料的打印適配性，測試打印件的拉伸強度與沖擊強度3金屬粉末床熔融成形缺陷觀察3觀察不銹鋼打印件的孔隙、裂紋等缺陷，分析缺陷與粉末質量的關系4增材制造復合材料簡單制備與性能對比3制備碳纖維增強PLA復合材料，測試其與純PLA材料的力學性能差異四、教學方法與手段理論教學：采用“講授+案例分析+小組討論”模式，結合行業(yè)前沿動態(tài)（如航天領域增材制造材料應用）、典型工程案例（如醫(yī)療植入體材料選擇），增強知識的實用性與趣味性；實踐教學：通過實驗操作、虛擬仿真（增材制造材料選擇與工藝匹配模擬）、企業(yè)參觀（條件允許）等方式，強化理論與實踐的結合；教學手段：利用PPT課件、工藝視頻、材料微觀結構圖片、在線教學平臺（發(fā)布教學資源、組織討論、布置作業(yè)）等，提升教學直觀性與互動性。五、課程考核與評價（一）考核構成平時成績（30%）：包括課堂出勤（10%）、課堂發(fā)言與小組討論（10%）、課后作業(yè)（10%）；實驗成績（20%）：根據實驗操作規(guī)范性（5%）、實驗報告完整性與數據分析能力（10%）、實驗團隊協作（5%）評定；期末考試（50%）：閉卷考試，題型包括選擇題、填空題、簡答題、案例分析題，重點考查核心知識掌握程度與應用能力。（二）成績等級優(yōu)秀（90-100分）：熟練掌握增材制造材料的核心知識與應用邏輯，能獨立分析復雜工程案例；良好（80-89分）：掌握主要知識點與應用方法，能分析常見工程問題；合格（60-79分）：基本掌握核心知識點，具備初步應用能力；不合格（0分）：未達到基本教學要求，需補考或重修。六、推薦教材與參考資料（一）推薦教材《增材制造材料與應用》，王華明主編，化學工業(yè)出版社（2021版）；《3D打印材料及其應用》，劉光清等編著，機械工業(yè)出版社（2020版）。（二）參考資料《增材制造技術與工程應用》，張海鷗主編，華中科技大學出版社（2022版）；行業(yè)標準：《增材制造金屬粉末第1部分：鈦及鈦合金粉末》（GB/T39265.1-2020）；前沿文獻：《AdditiveManufacturing》《JournalofMateria