3D打印技术专业实训室建设方案

3D打印技术专业实训室建设方案11.项目背景1.13D打印概述3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。3D打印产业目前在高速的发展中，技术日益成熟，特别是在消费级3D打印领域，已经逐渐用于一些产品的直接制造。伴随着科技的发展和进步，可预见的未来的十年，3D打印将会给全球的制造业领域带来极大的颠覆。而生活智能化科技化的发展趋势也将带动制造业数字化的发展，3D打印科技在推动制造业数字化的发展中起到了至关重要的作用，为此2015年2月12日国家工信部、发改委、财政部共同颁布《国家增材制造产业发展推广计划（2015-2016）》（见附件一），全力督促发展国内增材制（3D打印）产业，目的是为抢抓新一轮科技革命和产业变革的重大机遇，落实国务院关于发展战略性新兴产业的决策部署。1.23D打印实训室建设意义和价值3D打印机技术被称之为”第三次工业革命”,其最大的魅力在于为创意设计提供了无限的可能性。将3D打印技术引入中学课程，有助于学生综合素质能力的提高和发展。1、教育目标科技前沿——学习、认识前沿的先进制造技术、逆向工程技术等特色教育——通过与传统课程结合，激发学习乐趣综合发展——学习设计建模和3D打印机的使用技能学以致用——创新设计、团队合作、参加竞赛22、3D打印或将颠覆传统教育方式一些在传统教育中表现不好的学生，主要是因为所学的课程理论性太强，没有兴趣，死记抽象概念让学生通过了考试，但考试过后就很快忘记了，3D打印机可以让枯燥的课程变得生动起来，它是一种同时拥有视觉和触觉的学习方式，具有很强的诱惑力，在触觉学习中，学生不是在黑板或显示器上简单地看文字或图形，而是通过他们的触觉抓住核心概念的三维模型，这样能够吸收和消化知识，使学生不再遗忘所学的课程。英国著名教师戴夫怀特曾经说过：如果你能抓住学生的想象力，你就能抓住他们的注意力。中国的传统教育是应试教育，没有开设培养学生“创新精神和创造力”的课程，纯粹的理论学习使学生的大脑僵化，学校应开设集设计和3D打印于一体的“边学边做”的课程，把数学，物理课中的许多抽象概念通过让学生动手设计一些由3D打印组件组成的小电路和小装置，变成有趣的课程，3D打印机将激发新一代学生投身科学，数学，工程和设计的热情，造就一批学生工程师。美国政府已经以实际行动给出了答案。在美国，几乎所有的大中小学已经开设了3D打印的课程，通过对青少年进行3D打印创新意识、技术手段的培养，3D打印成为“美国智造”的有力手段，成为中美制造业竞争的重要砝码。1.33D打印创新实训室的主旨规划本实训室软件套件旨在培养学生的艺术素养（欣赏及制作）、计算机新技术的接触及应用（设计软件、三维打印机实操）、提供实训室架构、师资培养、课程设计、软硬件更新及其它配套服务。3D打印课程培养的是学生的学术思维及能力，通过对青少年进行3D打印创新意识、技术手段的培养，大大拓宽学生的学习视野。很多学生可以利用3D打印结合自己的创新思维，设计出更好的作品。利用讲解案例过程嵌入理论知识的教学方法，让学生先动手操作然后认知3D打印的概念，这样更能深刻感受新科技的魅力。由教师带领学生去做一个个案例，在此基础上再由学生自由发挥，利用所学软件技术去表达自己的创意及想法。32.3D打印创新实训室2.13D打印流程2.2场地规划及配置一、教室配置1.使用面积：80㎡-100㎡以上2.实训室位置：实验教室应保证最佳建筑朝向，室内避免直射阳光，主要采光面应位于学生座位的左侧。3.环保：教室内部装饰应选用环保型材料，室内环境噪声应低于55分贝，金属制品和木制品制作实训室可高于此标准。新建、改建、扩建实训室及附属用房时，甲醛、苯、氡等有害气体和放射性污染应符合相关标准中的限量值。对于在学生活动中可能产生较多垃圾的实训室，要配置足够的垃圾桶，垃圾应分类收集。4.温度：室内温度应在4℃至30℃之间。室内可安装空调，温度宜控制在16℃～28℃。3D打印实训室应保持室内温度恒温。5.供电：用电负荷应留有余地，以满足不断增加的现代化教学设备的需要；按规范敷设强、弱电线，空调专线敷设，安装漏电过载保护器和可靠的接地保护。6.综合布线：按有关技术规范敷设强、弱电线。强电电源插座与照明用电应分路设计、分别控制，用电负荷应留有余量，并安装漏电、过载和触电保护器，有可靠的接地保护措施。弱电应考虑冗余，在合适位置配备足够的网络信息接口。47.安全：实训室应配备有效的防火、防盗、防潮等设施设备。应加强对工具、仪器和设备等的安全管理，加强对师生的安全教育，增强安全意识，确保师生人身安全。二、实训室人员配置1、工作室专业3D打印工程师：能够使用3D建模软件进行3D建模；熟悉主流3D打印成型工艺原理；具备3D打印机的日常使用和维护技能，并获得相关行业公司的技能培训证书；熟悉3D扫描技术，能够使用3D扫描仪。2、优秀科技老师：能够使用3D建模软件进行3D建模；熟悉各类3D打印成型工艺原理；具备FDM桌面3D打印机的日常使用和维护技能，并获得相关行业公司的技能培训证书。三、实训室区域划分1、教学区：主要进行日常教学与实践活动2、陈列区：主要展示工作室作品3、科普区：主要以墙面展板为主2.3方案配置项目方案设备名称型号数量单位备注3D打印机部分三维扫描仪CPC-40010台三维数据采集三维打印机InspireD25510台双喷头打印耗材ABS20公斤电脑主流机型和配置10台学校可自备设计软件部分软件ModelWizard5实训室参考图62.4主要设备性能及参数2.4.1三维扫描仪一、产品简介3DCaMega光学三维扫描系统便携式CPC双目三维扫描仪基于结构光双目视觉原理，由两台数字相机，结构光投影仪及中央控制电路“光机电”高度融合而成。系统将多组光栅条纹投影到物体表面；两台数字相机从不同角度同时拍摄物体表面条纹图案，并将条纹图像输入计算机；计算机根据相位法和三角法等解析条纹曲率变化，精确计算出每个像素对应物体表面的空间坐标（X、Y、Z），获得物体形面三维点云数据（PointCloud）。二、产品优势★“光机电”高度融合设计，结构紧凑轻巧，便于携带，使用方便，机体重量小于3kg。★采用国际先进的LED蓝光光源，有效降低对被测物体表面漫反射性及环境光的要求；LED光源安全功耗低，减少光源造成的热变形，保证系统稳定可靠，光源寿命长达十万小时。★高精密镜头组（一个投影镜头，二个相机镜头）方便更换，实现大，中，小物件及精细物件的扫描。系统最多可选配五组十五个高精密镜头，可实现扫描7视场，扫描精度和分辨率的针对性最佳使用。★配备镜头组对应的系统标定校正板，对系统进行精度标定，确保测量精度；标定过程方便快捷。★具有点云数据自动拼接功能；即可采用标示点进行全自动的拼接，也可依据物体表面轮廓特征，支持手动拼合；还可选配精密数控转台进行精密自动扫描拼接。★配备CloudForm后数据处理软件，实现精确数据拼接、坐标系转换、点云数据光顺过滤，生成网格模型数据等功能。★满足用户对不同格式文件的需求，能输出为ASCII、IGS、STL、OBJ、WRL等格式数据，为Catia、3dsMax、UG、ProEImageware、Polyworks、Geomagic等通用三维设计软件提供数据接口。三、技术参数名称规格参数三维扫描仪1.主要技术参数1.1技术原理:单工业相机白光光栅扫描技术，非双工业相机白光光栅扫描技术；1.2光栅类别:独立式数码光栅,非普通投影仪；1.3无需维护低损耗的LED光源技术；1.4工业相机分辨率:≥130万像素；1.5最快单幅扫描速度:≤3秒；1.6最小点云间距:≤0.06mm；1.7单幅精度:≤0.015mm(400测量范围)；1.8一体化工业结构的箱体设计；81.9接口线缆：安全稳定工业级插头的线缆，非多接头组合式线缆；1.10测头温度监测及报警功能；1.11点云数据自动拼接功能：无需粘贴参考点，可依据物体表面轮廓特征，进行自动拼接。可支持手动、自动拼合等方式；1.12扫描数据时原始点云密度可调整；1.13软件性能：支持CPU四核以上多线程处理，支持GPU并行运算技术；2.图形工作站硬件配置要求2.1支持Windows764位操作系统,支持多处理器2.2显卡采用NvidiaQuadro系列显卡2.3CPU主频:≥2.3GHz2.4内存:≥4GB2.5硬盘容量:≥1TB2.6显示屏尺寸:≥22寸3.软件功能要求3.1Win3D三维扫描系统V1.2.0(1)点云处理模块扫描数据后，可进行点云噪声处理及修剪基于曲率的点云精简功能自动生成三角面(2)对齐及检测模块特征拟合功能，如平面，圆，圆柱，球等利用特征的坐标变换功能平面度、圆柱度、球度检测功能(3)数据输入输出导出结果为ASC，STL，OBJ等格式数据输出接口广泛,测量结果可与CATIA、GeomagicStudio、Imageware等逆向工程软件自由交换数据(4)接口兼容模块9预留Win3D工业创新平台实训教学系统软件接口，实现交互式实训教学的基本功能3.2Win3D工业创新实操教学系统V1.0(1)支持中文Windows764bit系统，提供首页系统导航；(2)教学系统中需包括工业设计、逆向工程、创新设计及项目管理等功能模块；(3)功能模块中需包含理论知识、实训教学、案例分析、考核系统等部分组成；(4)具有扩展功能，可扩容理论知识、软件教学、案例及题库部分；(5)考试系统要求除多种组合的标准试题组件外，可按单元自行调整试题比例并自动计算考试时间的自定义试题组件，标准题库数量不少于1000道；(6)项目管理要求提供不少于两组大型测量方案，包含操作规范、工作流程、进度管理、设备管理、质量控制等项目管理内容；(7)兼容三维数据采集设备进行自动数据交换，须包含配套数据采集系统软件提供数据采集的过程控制，须兼容并配合数据输出设备实现数据采集及模型输出的全流程，预留接口与数据处理软件进行实时数据交换；(8)提供详细创新设计实训教学系统方案，包括专业实训的课程设计与实训考核标准，以满足工业创新教学实训目标；4.附件技术要求4.1便携式三角架4.2高度可达1.8米4.3最大承重20kg4.4包含中柱支架装置,增强的整体稳固性5.备品要求：5.1专用背景黑布1000×1000mm1块；5.2标志点（5mm/5000个/卷）5卷；5.3工业显像剂（DPT-5)5罐102.4.23D打印机5.4二维转盘1个5.5黑色橡皮泥2盒；5.6黑色转盘垫块2块；5.7教学工件（标准数模）1套5.8标定单元1块11一、产品简介睿智的外观、精密的内部构造、稳定便捷的使用体验，为您打造专业级的三位成型系统。高效的成型速率，为您省却久等之烦扰；宽大的成型空间能够胜任绝大多数三维模型的打印任务；始终的间隔让您即可就可拥有属于自己的专业级的三维打印系统。它能满足个人、企业及科研部门的工作需求。二、产品优势产品采用熔融挤压快速成形技术（MEM～MeltedExtrusionModeling），该技术综合了机械工程、CAD、数控技术及材料科学技术，设备是在计算机控制与管理下，根据零件的CAD模型，采用材料精确堆积(由点堆积成面，由面堆积成三维实体)的方法制造原型或零件。产品采用的MEM技术属于共性技术，能够广泛应用于教育、医学、汽车、考古、动漫、工业设计、工艺设计等多领域。三、技术参数名称规格参数3D打印机1.硬件喷头系统是双喷头系统（成型材料与支撑材料为不同性能的ABS塑料丝材）；2.主要参数1、系统运行环境：WindowsXP2、具备一键打印功能12四、设计软件3、文件输入格式：STL文件格式4、成型层厚（Z轴）：0.2~0.4mm（5级参数自主调节）5、成型