增材制造工藝與應(yīng)用教案課程名稱增材制造工藝與應(yīng)用課題名稱（項(xiàng)目、任務(wù)、情境）項(xiàng)目四實(shí)踐SLA光固化成型工藝高階應(yīng)用任務(wù)2合理選用光固化耗材授課地點(diǎn)理實(shí)一體實(shí)訓(xùn)室課時(shí)2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能正確描述光固化成型工藝不同耗材的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合能力（技能）目標(biāo)根據(jù)零件的實(shí)際使用工況合理選擇耗材種類情感目標(biāo)鍛煉學(xué)生觀察能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆殬I(yè)素養(yǎng)教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)光固化耗材選用主要考慮因素難點(diǎn)ABS樹(shù)脂的優(yōu)缺點(diǎn)教學(xué)資源多媒體教學(xué)課件、教材能力訓(xùn)練任務(wù)及案例課堂反思

步驟時(shí)間分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)手段學(xué)生活動(dòng)舊課復(fù)習(xí)15分鐘上節(jié)課我們深入學(xué)習(xí)了SLA光固化技術(shù)的工作原理和流程。誰(shuí)來(lái)簡(jiǎn)要回顧一下，SLA技術(shù)的核心原理是什么？”預(yù)期回答：利用紫外激光照射液態(tài)光敏樹(shù)脂，使其發(fā)生光聚合反應(yīng)，從液態(tài)逐層固化成型?！胺浅：?。那么，SLA技術(shù)相比FDM技術(shù)，最突出的優(yōu)點(diǎn)是什么？”預(yù)期回答：打印精度高、表面質(zhì)量好?！笆堑模呔群凸饣砻媸荢LA的王牌。而決定最終零件這些性能的，除了機(jī)器本身，還有一個(gè)更關(guān)鍵的因素——那就是我們今天要學(xué)習(xí)的耗材。”提問(wèn)法PPT展示問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考搶答，贏得平時(shí)成績(jī)告知2分鐘“工欲善其事，必先利其器。選擇正確的材料，是成功打印的第一步。如果用打印手辦的脆性材料去打印一個(gè)需要受力的齒輪，結(jié)果必然是失敗的。講授法引入3分鐘展示兩個(gè)光固化打印的實(shí)物：一個(gè)是用類ABS樹(shù)脂打印的、表面光滑但不小心摔斷的玩具車外殼；另一個(gè)是用類尼龍（高韌性）樹(shù)脂打印的、略有層紋但怎么彎折都不壞的柔性鉸鏈。為什么它們的性能天差地別？一個(gè)一摔就碎，一個(gè)堅(jiān)韌富有彈性？”決定3D打印零件最終命運(yùn)的，不僅僅是打印機(jī)本身，更是它肚子里裝的‘墨水’——也就是耗材?！敝v授法操練5分鐘項(xiàng)目四實(shí)踐SLA光固化成型工藝高階應(yīng)用任務(wù)2合理選用光固化耗材一、光固化耗材分類【重點(diǎn)】光固化增材制造工藝經(jīng)常會(huì)用到的材料主要包括：按照樹(shù)脂類型有類ABS樹(shù)脂、類尼龍樹(shù)脂、類陶瓷樹(shù)脂、類硅膠樹(shù)脂、鑄造樹(shù)脂等等；按照性能有高強(qiáng)度樹(shù)脂、高透明樹(shù)脂、高韌性樹(shù)脂、耐高溫樹(shù)脂、水洗樹(shù)脂等等。不同的材料有其獨(dú)特屬性，包括強(qiáng)度、硬度、韌性、透明性、生物相容性、成形溫度、熔融指數(shù)、耐化學(xué)性、耐熱性，這些屬性使得材料選擇任務(wù)變得有據(jù)可依。二、類ABS樹(shù)脂【難點(diǎn)】 優(yōu)點(diǎn)：容易打印成型，制件表面效果好，精度高，價(jià)格便宜； 缺點(diǎn)：制件較脆，容易斷裂； 邵氏硬度：80D； 熱變形溫度：75℃； 應(yīng)用范圍：各類DIY裝飾品、玩具、手板件、新產(chǎn)品樣件等。思政融入：‘性價(jià)比’往往意味著權(quán)衡。在工程實(shí)踐中，我們不能一味追求低成本，而必須對(duì)產(chǎn)品的最終使用環(huán)步驟時(shí)間分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)手段學(xué)生活動(dòng)10分鐘境有清晰的認(rèn)知。這是一種實(shí)事求是的科學(xué)精神和對(duì)用戶負(fù)責(zé)的職業(yè)操守。如果用類ABS去做需要受力的齒輪，那就是嚴(yán)重的決策失誤。三、其他樹(shù)脂1.類尼龍樹(shù)脂類尼龍樹(shù)脂物理性能和化學(xué)性能趨近于耐熱性、耐磨性、耐化學(xué)藥品性良好的尼龍工程塑料，用于光固化增材制造主要有以下特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：韌性高，耐磨性好；缺點(diǎn)：支撐需要加粗，打印速度較慢，精度一般；邵氏硬度：85D；熱變形溫度：60℃；應(yīng)用范圍：工業(yè)零件、齒輪、玩具、手板件、手辦模型等。2.類硅膠樹(shù)脂類硅膠樹(shù)脂物理性能和化學(xué)性能趨近于硅膠材料，用于光固化增材制造主要有以下特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：高彈性，回彈塊，耐一定強(qiáng)度的撕裂；缺點(diǎn)：打印難度高，不容易清洗；邵氏硬度：75A；熱變形溫度：60℃；應(yīng)用范圍：各類柔韌性物件、牙科牙齦等。3.類陶瓷樹(shù)脂類陶瓷樹(shù)脂物理性能和化學(xué)性能趨近于陶瓷材料，用于光固化增材制造主要有以下特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：硬度高，韌性小，容易成型；缺點(diǎn)：相對(duì)較脆，容易沉淀；邵氏硬度：88D；熱變形溫度：130℃；應(yīng)用范圍：各類裝飾品、樣件等。讀書(shū)引導(dǎo)法提出問(wèn)題讓學(xué)生看書(shū)查找讀書(shū)回答問(wèn)題深化15分鐘20分鐘四、新型材料1.鑄造樹(shù)脂鑄造樹(shù)脂可以代替鑄造用石蠟材料，其中含有助燃蠟容易燃燒，幾乎沒(méi)有灰燼，用于光固化增材制造主要有以下特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：容易鑄造，鑄造件表面光滑； 缺點(diǎn)：硬度低，不容易成型； 邵氏硬度：60D； 熱變形溫度：60℃； 應(yīng)用范圍：珠寶首飾手板件等。2.耐溫樹(shù)脂耐溫樹(shù)脂可以應(yīng)用于高溫環(huán)境，在非受力高溫環(huán)境下，可以耐溫170℃，1小時(shí)以內(nèi)不變形、不開(kāi)裂，用于光固化增材制造主要有以下特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：容易成型，耐高溫； 缺點(diǎn)：相對(duì)較脆； 邵氏硬度：85D； 熱變形溫度：200℃； 應(yīng)用范圍：珠寶壓模、牙科壓模、高溫環(huán)境等。3.水洗樹(shù)脂水洗樹(shù)脂可以使用清水直接清洗，物理性能和化學(xué)性能趨近于ABS工程塑料，用于光固化增材制造主要有以下特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：容易成型，硬度較高，精度較好； 缺點(diǎn)：相對(duì)較脆，長(zhǎng)期放置相對(duì)容易吸潮； 邵氏硬度：85D； 熱變形溫度：80℃； 應(yīng)用范圍：手板件、手辦模型等。圖片展示法小組討論法PPT展示圖片在筆記上記錄訓(xùn)練10分鐘1.關(guān)于光敏樹(shù)脂的組成及其作用，以下說(shuō)法正確的是？A.單體（Monomer）是反應(yīng)的發(fā)令員，吸收光能引發(fā)聚合。B.低聚物（Oligomer）粘度低，主要作用是稀釋樹(shù)脂。C.光引發(fā)劑（Photoinitiator）決定了固化后材料的主要物理性能。D.單體（Monomer）既是稀釋劑，也在固化時(shí)參與反應(yīng)交聯(lián)。答案：D2.一位工程師需要制作一個(gè)用于高溫環(huán)境下（約150°C）測(cè)試的零件原型，他應(yīng)優(yōu)先選擇以下哪種材料？A.類ABS樹(shù)脂B.類尼龍樹(shù)脂C.耐溫樹(shù)脂D.水洗樹(shù)脂答案：C3.在光固化模型的后處理中，操作人員必須佩戴防護(hù)手套。這樣做最主要的原因是？A.防止手上的油脂污染模型，影響表面光澤度。B.防止未固化的液態(tài)樹(shù)脂對(duì)皮膚產(chǎn)生刺激或過(guò)敏。C.防止在去除支撐時(shí)被鋒利的邊緣劃傷手指。D.保持建造平臺(tái)的清潔，避免下一次打印失敗。答案：B1.光固化（SLA）打印完成后，從平臺(tái)上取下的模型已經(jīng)完全固化，達(dá)到了最佳性能，可以直接投入使用的。()答案：×2.邵氏硬度（ShoreHardness）是衡量材料軟硬程度的重要指標(biāo)。其中，用“A”標(biāo)尺測(cè)量的值通常比用“D”標(biāo)尺測(cè)量的值更大，表示材料更硬。()答案：×搶答法PPT展示搶答，為小組得分歸納5分鐘樹(shù)脂的三大成分：低聚物定性能、單體降粘度、引發(fā)劑啟動(dòng)反應(yīng)。類尼龍--韌，類陶瓷--硬且耐高溫，鑄造樹(shù)脂--燒得干凈。我們學(xué)會(huì)了選材的五大原則，其核心是從需求出發(fā)。歸納法根據(jù)板書(shū)歸納總結(jié)3分鐘材料是連接數(shù)字模型與物理實(shí)體的關(guān)鍵介質(zhì)，其特性決定了創(chuàng)意構(gòu)想向具體產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的最終效果。熟練掌握材料特性，意味著獲得了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖的核心能力。當(dāng)前，隨著國(guó)產(chǎn)光敏樹(shù)脂技術(shù)的持續(xù)突破，材料選擇的廣度與性能均得到顯著提升。期待大家在今后的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅關(guān)注建模方案，更能優(yōu)先考量"如何通過(guò)材料選擇實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能"這一本質(zhì)問(wèn)題，這才是工程思維的根本體現(xiàn)。講授法布置作業(yè)2分鐘書(shū)后練習(xí)板書(shū)設(shè)計(jì)項(xiàng)目四實(shí)踐SLA