增材制造工艺与应用 教案 4.2 合理选用光固化耗材

增材制造工艺与应用教案课程名称增材制造工艺与应用课题名称（项目、任务、情境）项目四实践SLA光固化成型工艺高阶应用任务2合理选用光固化耗材授课地点理实一体实训室课时2课时教学目标知识目标能正确描述光固化成型工艺不同耗材的优缺点及应用场合能力（技能）目标根据零件的实际使用工况合理选择耗材种类情感目标锻炼学生观察能力，培养严谨的职业素养教学重点难点重点光固化耗材选用主要考虑因素难点ABS树脂的优缺点教学资源多媒体教学课件、教材能力训练任务及案例课堂反思

步骤时间分配教学内容教学方法教学手段学生活动旧课复习15分钟上节课我们深入学习了SLA光固化技术的工作原理和流程。谁来简要回顾一下，SLA技术的核心原理是什么？”预期回答：利用紫外激光照射液态光敏树脂，使其发生光聚合反应，从液态逐层固化成型。“非常好。那么，SLA技术相比FDM技术，最突出的优点是什么？”预期回答：打印精度高、表面质量好。“是的，高精度和光滑表面是SLA的王牌。而决定最终零件这些性能的，除了机器本身，还有一个更关键的因素——那就是我们今天要学习的耗材。”提问法PPT展示问题，引发学生思考抢答，赢得平时成绩告知2分钟“工欲善其事，必先利其器。选择正确的材料，是成功打印的第一步。如果用打印手办的脆性材料去打印一个需要受力的齿轮，结果必然是失败的。讲授法引入3分钟展示两个光固化打印的实物：一个是用类ABS树脂打印的、表面光滑但不小心摔断的玩具车外壳；另一个是用类尼龙（高韧性）树脂打印的、略有层纹但怎么弯折都不坏的柔性铰链。为什么它们的性能天差地别？一个一摔就碎，一个坚韧富有弹性？”决定3D打印零件最终命运的，不仅仅是打印机本身，更是它肚子里装的‘墨水’——也就是耗材。”讲授法操练5分钟项目四实践SLA光固化成型工艺高阶应用任务2合理选用光固化耗材一、光固化耗材分类【重点】光固化增材制造工艺经常会用到的材料主要包括：按照树脂类型有类ABS树脂、类尼龙树脂、类陶瓷树脂、类硅胶树脂、铸造树脂等等；按照性能有高强度树脂、高透明树脂、高韧性树脂、耐高温树脂、水洗树脂等等。不同的材料有其独特属性，包括强度、硬度、韧性、透明性、生物相容性、成形温度、熔融指数、耐化学性、耐热性，这些属性使得材料选择任务变得有据可依。二、类ABS树脂【难点】 优点：容易打印成型，制件表面效果好，精度高，价格便宜； 缺点：制件较脆，容易断裂； 邵氏硬度：80D； 热变形温度：75℃； 应用范围：各类DIY装饰品、玩具、手板件、新产品样件等。思政融入：‘性价比’往往意味着权衡。在工程实践中，我们不能一味追求低成本，而必须对产品的最终使用环步骤时间分配教学内容教学方法教学手段学生活动10分钟境有清晰的认知。这是一种实事求是的科学精神和对用户负责的职业操守。如果用类ABS去做需要受力的齿轮，那就是严重的决策失误。三、其他树脂1.类尼龙树脂类尼龙树脂物理性能和化学性能趋近于耐热性、耐磨性、耐化学药品性良好的尼龙工程塑料，用于光固化增材制造主要有以下特点：优点：韧性高，耐磨性好；缺点：支撑需要加粗，打印速度较慢，精度一般；邵氏硬度：85D；热变形温度：60℃；应用范围：工业零件、齿轮、玩具、手板件、手办模型等。2.类硅胶树脂类硅胶树脂物理性能和化学性能趋近于硅胶材料，用于光固化增材制造主要有以下特点：优点：高弹性，回弹块，耐一定强度的撕裂；缺点：打印难度高，不容易清洗；邵氏硬度：75A；热变形温度：60℃；应用范围：各类柔韧性物件、牙科牙龈等。3.类陶瓷树脂类陶瓷树脂物理性能和化学性能趋近于陶瓷材料，用于光固化增材制造主要有以下特点：优点：硬度高，韧性小，容易成型；缺点：相对较脆，容易沉淀；邵氏硬度：88D；热变形温度：130℃；应用范围：各类装饰品、样件等。读书引导法提出问题让学生看书查找读书回答问题深化15分钟20分钟四、新型材料1.铸造树脂铸造树脂可以代替铸造用石蜡材料，其中含有助燃蜡容易燃烧，几乎没有灰烬，用于光固化增材制造主要有以下特点： 优点：容易铸造，铸造件表面光滑； 缺点：硬度低，不容易成型； 邵氏硬度：60D； 热变形温度：60℃； 应用范围：珠宝首饰手板件等。2.耐温树脂耐温树脂可以应用于高温环境，在非受力高温环境下，可以耐温170℃，1小时以内不变形、不开裂，用于光固化增材制造主要有以下特点： 优点：容易成型，耐高温； 缺点：相对较脆； 邵氏硬度：85D； 热变形温度：200℃； 应用范围：珠宝压模、牙科压模、高温环境等。3.水洗树脂水洗树脂可以使用清水直接清洗，物理性能和化学性能趋近于ABS工程塑料，用于光固化增材制造主要有以下特点： 优点：容易成型，硬度较高，精度较好； 缺点：相对较脆，长期放置相对容易吸潮； 邵氏硬度：85D； 热变形温度：80℃； 应用范围：手板件、手办模型等。图片展示法小组讨论法PPT展示图片在笔记上记录训练10分钟1.关于光敏树脂的组成及其作用，以下说法正确的是？A.单体（Monomer）是反应的发令员，吸收光能引发聚合。B.低聚物（Oligomer）粘度低，主要作用是稀释树脂。C.光引发剂（Photoinitiator）决定了固化后材料的主要物理性能。D.单体（Monomer）既是稀释剂，也在固化时参与反应交联。答案：D2.一位工程师需要制作一个用于高温环境下（约150°C）测试的零件原型，他应优先选择以下哪种材料？A.类ABS树脂B.类尼龙树脂C.耐温树脂D.水洗树脂答案：C3.在光固化模型的后处理中，操作人员必须佩戴防护手套。这样做最主要的原因是？A.防止手上的油脂污染模型，影响表面光泽度。B.防止未固化的液态树脂对皮肤产生刺激或过敏。C.防止在去除支撑时被锋利的边缘划伤手指。D.保持建造平台的清洁，避免下一次打印失败。答案：B1.光固化（SLA）打印完成后，从平台上取下的模型已经完全固化，达到了最佳性能，可以直接投入使用的。()答案：×2.邵氏硬度（ShoreHardness）是衡量材料软硬程度的重要指标。其中，用“A”标尺测量的值通常比用“D”标尺测量的值更大，表示材料更硬。()答案：×抢答法PPT展示抢答，为小组得分归纳5分钟树脂的三大成分：低聚物定性能、单体降粘度、引发剂启动反应。类尼龙--韧，类陶瓷--硬且耐高温，铸造树脂--烧得干净。我们学会了选材的五大原则，其核心是从需求出发。归纳法根据板书归纳总结3分钟材料是连接数字模型与物理实体的关键介质，其特性决定了创意构想向具体产品转化的最终效果。熟练掌握材料特性，意味着获得了实现设计意图的核心能力。当前，随着国产光敏树脂技术的持续突破，材料选择的广度与性能均得到显著提升。期待大家在今后的产品设计过程中，不仅关注建模方案，更能优先考量"如何通过材料选择实现产品功能"这一本质问题，这才是工程思维的根本体现。讲授法布置作业2分钟书后练习板书设计项目四实践SLA