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“3D打印技术教材”课程标准草样
本课程由如下主题组成
(一) 走进3D打印世界(绪论) (二) 3D打印笔的使用方法与作品创作 (三) 3D打印机的认识与使用
(四) 3D建模与切片软件的运用与作品创作 3D打印技术的背景简单介绍 “3D”是英文three—dimensional的缩写,就是三维图形,也称立体图形。这三个维度就是我们视觉所感受到的空间的长度、宽度和高度。“3D”打印,英文名叫3D Printing。它是以数字模型文件为基础,将打印原材料通过逐层堆积
的方式来构造物体的技术,是快速成型技术的一种。 通过本课程的学习,学生应该知道 3D打印机,3D打印笔等工具的技术原理。学会3D打印技术工具的使用方法,初步学习使用配套软件进行简单建模的方法,初步将3D打印技术用于创客活动,产生对3D打印技术的浓厚兴趣,为
后续阶段的学习打下良好基础 主题(一) 走进3D打印世界 1.内容标准
(1)明白3D和3D打印的概念
例1 “3D”是英文three—dimensional的缩写,就是三维图形,也称立体图形。这三个维度就是我们视觉所感受到的空间的长度、宽度和高度。
例2 “3D”打印是以数字模型文件为基础,将打印原材料通过逐层堆积的方式来构造物体的技术
(2)知道进行3D打印的过程
例 3D打印的过程:1.构思好设计,2.在电脑中利用建模软件设计模型,3.利用切片软件进行切片 4.通过3D打印机把想法变成实物
(3)了解3D打印技术在生产生活与尖端科技中的应用
2.活动建议
(1)交流:你所知道的“3D”与“3D打印”
主题(二) 3D打印笔的使用与作品创作 1.内容标准
(1)了解3D打印笔的结构与成形原理
例 结构:笔头、耗材进出按钮、调速开关、耗材进口
成形原理:利用特殊的液态材料挤出后能快速凝成固态材料 (2)学会使用3D打印笔绘画平面与立体图形
例1 用3D打印笔在平面上“画”出基本形状,与小伙伴们比一比谁“画’’出来的图形规范,线粗细一样。
例2 用3D打印笔将平面形状通过粘接组合为立体形状
例3 用逐层堆积的方法直接绘画立体形状可以得到更坚固的结构 (3)学会使用3D打印笔进行简单的创客项目
例1画平面图形:“画”出奥运五环 例2画立体图形:“画”一套桌椅 例3小组合作,画出“童话世界” 2.活动建议
(1)小组合作,查找“转糖”相关资料,了解3D打印笔原理
(2)使用3D打印笔画出立体与平面图形,实际体验“逐层堆积”的制作过程 (3)小组合作,选择一个童话故事中的场景完成分工,并使用3D打印笔进行立体绘画,比一比,哪个小组画出的童话世界最漂亮,哪个小组的作品最有创意。 主题(三) 3D打印机的认识与使用 1.内容标准
(1) 知道多种3D打印机的技术类型
例:熔融沉积技术(FDM),数字光学处理技术(DLP),立体光固化成型技术(SLA)三维印刷技术(3DP)选择性激光烧结技术(SLS)分层实体制造技术(LOM)等
(2) 了解FDM(熔融沉积成形)型3D打印机的组成及其功能
例:FDM型3D打印机,主要由机身、喷头,成型平板、控制面板。耗材盒等组成。机身将各部件集合在一块是3D打印机的主体结构;喷头是3D打印机核心部件之一。它按程序指令将耗材加热融化,并一层层挤压到成型平台上;成型平台是承载打印模型的托盘;控制面板可以对3D打印机进行调试、设置、打印指令控制等功能操作;耗材盒提供3d打印的材料。 (3) 学会FDM(熔融沉积成形)型3D打印机的开机,装料,打印等基本操作
例:安装打印耗材的顺序是:先安装耗材盒,再插入耗材丝,最后控制设备加热挤出。这样,打印耗材就安装好了。之后把存有.gcode文件的SD卡(有些机器支持U盘)插入打印机就可以进行打印。 (4) 学会使用切片软件进行切片操作
例:切片软件的作用就是把三维模型文件里的模型分解成一片片的,设置好各项打印参数(填充、角度、外壳等),再将这些保存在.gcode文件里。切片软件可以对模型打印中的各项数值进行设置。如:层厚越小,打印出来的效果会更细腻;填充密度越大,打印出来的模型就越结实,也会更重;有的模型打印时需要支撑。也需要在设置中完成。 2.活动建议
(1)老师使用“FDM型3D打印机教学组装套件”演示该型打印机的组装,并对照实物讲解各部分的功能,与“3D打印笔”类比,讲解喷头逐层堆积的过程 (2)学生实际练习3D打印机的开机,装料操作,
(3)使用教师提供的.stl文件进行切片,打印,打印完成后观察并去除支撑, (4)使用多种颜色耗材的3D打印笔对作品进行上色。 主题(四)3D建模与切片软件的运用与作品创作 1.内容标准
(1)知道一些常用的3D建模软件
例:常用的3D建模软件有:3DMax,Autodesk 123D,Pro-e,solidworks,Cura,Rhino等
(2)学会使用教材配套建模软件的一些简单功能
草图绘制工具;造型挤出工具;基本体工具;使用挤出工具挖空(输入负值);使用抽壳工具挖空;使用布尔运算挖空或联合;变换缩放与移动工具的使用;修改工具的使用(扭曲工具,倒角工具);吸附工具;调整工具,对齐工具,组合工具
2.活动建议
制作绘图尺(草图绘制与挤出工具)
留下你的印记(使用挤出工具输入负值得到凹进去的文字)
制作有底座的变形收纳盒(多次使用草图绘制与挤出工具,学习抽壳工具) 制作花形零食盒(草图绘制工具中的多边形工具与多点折线工具) 制作计数棒(草图绘制工具中圆形工具,倒角工具)
制作围棋盒(草图绘制工具中椭圆工具,变换缩放工具,倒角工具) 制作有倾斜外壁的小花盆(扭曲工具)
制作模型小桌(基本体,布尔运算的使用)
制作创意印章(吸附工具;调整工具,对齐工具,组合工具) 制作创意插笔器(综合应用)
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