院级课题开题报告
课题名称 课题主持人 所在部门 课题组成员 课题编号 填报日期
3D打印技术在模具制造领域中应用的研究
黄 xxxx系 杨周 郑陈
xx年 x月 20 日
科学技术与教学研究处 制
二〇一四年
一、开题活动简况
一、开题时间 2017年x月x日下午14:00-17:00点 二、开题地点 长江工程职业技术长江楼713机械工程系会议室 三、评议专家 姓名 文 有 琪 清 泽 四、参与人员 吴杨郑陈 职称 教授 高工 高 教授 工作单位 xxx学院 xxxx学院 xx学院 xx学院 xx学院 研究专长 控制工程 机械设计 机械工程 机电工程 机电工程 签字 二、开题报告要点
一、题目 3D打印技术在模具制造领域中应用的研究 二、研究目的、意义 3D打印，带来了世界性的制造业革命，其与智能机器人、人工智能并称为实现数字化制造的三大关键技术，这项技术及其产业发展是全球正在兴起新一轮数字化制造浪潮的重要基础。加快3D打印产业发展，有利于国家在全球科技创新和产业竞争中占领高地，进一步推动我国由“工业大国”向“工业强国”转变。 模具是工业生产中的重要工艺装备，模具行业是一个跨度非常大的行业，它与制造业的各个领域都有关联。在现代社会，制造和模具是高度依存的，无数产品的部件都要通过模制（注射、吹塑和硅胶）或铸模（熔模、翻砂和旋压）来制造。无论什么应用，制造模具都能在提高效率和利润的同时保证质量。 CNC加工是在制造模具时最常用的技术。虽然它能够提供高度可靠的结果，但同时也非常昂贵和费时。所以很多模具制造企业也开始寻找更加有效的替代方式。而通过增材制造（ALM，即3D打印）制作模具就成了一个极具吸引力的方法，因为模具一般都属于小批量生产且形状都比较复杂，很适合3D打印来完成。 经过本项目的研究，使我们认识和了解3Ｄ打印技术在现代模具制造领域中的应用现状，当前研究方向，未来发展趋势，以便我们能结合企业的实际需求，适时调整模具专业的人才培养方案，更好地开展教学工作，培养为社会有用的创造型人才。
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三、国内外研究现状、水平和发展趋势 3D打印，又称增材制造技术，是一种以三维CAD模型文件为基础，应用粉状、丝状或片状等材料，通过“分层制造、逐层叠加”的方式来构造三维物体的技术。 目前应用比较广泛的3D打印成型工艺主要有：选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS）、选择性激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）、直接金属激光烧结（Direct metal Laser Sintering，DMLS）、立体光固化成型（Stereo Lithography Apparatus，SLA）、熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling，FDM）、分层物体制造（Laminated Object Manufacturing，LOM）等，不同类型的工艺在不同的领域有着应用的优势。 3D打印技术在模具行业中的应用，主要分为三个方面： （1）直接制作手板 上述几种3D打印工艺都能制作手板，只是制作出来的手板的精度、强度和表面质量有区别，这也是目前3D打印技术最常见的应用方式； （2）间接制造模具 即利用3D打印的原型件，通过不同的工艺方法翻制模具，如硅橡胶模具、石膏模具、环氧树脂模具、砂型模具等； （3）直接制造模具 即利用SLS、DMLS、SLM等3D打印工艺直接制造软质模具或硬质模具。 目前，在国内，3D打印技术在模具中的应用研究，大多基于各研究单位自身在3D打印技术研究的基础上进行的，如华中科技大学、华南理工大学等，并取得了一定的进展。 据文献资料显示，华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，主要研究激光与材料的相互作用机理，建立3D打印过程中零部件性能与精度的控制方法，形成材料、工艺、装备一体化的成套技术体系，解决大型复杂高性能零部件的快速整体成形制造。其选择性激光熔化技术（SLM）可成形任意复杂结构和接近100%致密度的金属零件或模具，材料利用率超过90%，已在航空航天、汽车、精密铸造等领域得到了应用。 显然，3D打印技术和传统制造技术都存在优势和劣势，目前，3D打印技术还不能替代传统制造技术。为此，只有通过探索、研究，取两技术之长来推动制造业的高速发展。 四、课题研究的理论依据 3D打印技术给模具制造带来的改变是不容忽视的，尤其对我们这样的工业大国，3D打印技术引入到模具设计和制造中来是一种趋势。鉴于这一技术的现有的发展成果及其广阔的发展前景，我们确立了该课题，即针对这一技术做出相对较为深入的研究，学习掌握相关知识，明确3Ｄ技术在模具行业的应用现状，研究方向，发展趋势，以便能更好地挖掘我们的人才培养模式和为社会提供适宜的服务。 五、课题主要研究内容 随着3D打印技术的飞速发展，其逐渐在实验室、企业、家庭等领域得到应用。在工业制造加工中3Ｄ打印技术具有其他成型加工方法难以比拟的优势，所
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需的原型材料和性能也日渐完善,在模具生产和加工的应用范围将会越来越大,未来模具行业传统的加工方法将与3D打印技术相互渗透融合。 本课题通过调研分析、掌握3Ｄ打印技术在模具制造过程中应用的现状，掌握其技术原理和知识，分析该技术与传统模具制造技术相比的优点和不足，探索并研究如何将3Ｄ打印技术与传统制造技术更好地融合来推动模具制造的高速高效发展，并将我们作为模具专业教师的新理念新知识新视野传递给学生、新技术服务于企业，形成经验进行推广使用。 六、课题主要研究方法 本课题主要研究校企合作、工学结合的技能人才培养模式，拟采取与职业院校、行业企业、政府部门合作、分专题研究的方法开展研究，研究的过程将自始至终遵循理论创新与实践实证相结合，定性研究与定量研究相结合，中观为主，兼顾宏观与微观的原则。根据上述研究内容，我们的研究方法拟采取： 1．文献检索法：大量查阅文献、资料，充分利用图书馆各类职教期刊、网络数字化期刊、学术论文，了解3Ｄ打印技术、3Ｄ打印技术在模具制造过程中应用的成功经验与总结。 2．现场调研法：对模具企业的现场工作人员进行调研。掌握模具企业的3Ｄ打印技术引入和使用状况，已经显现出来的效益，出现的问题等，使课题更有针对性，更符合实际。 3．企业座谈法：对模具企业的管理人员、模具制造加工技术人员进行访谈以及座谈会等形式进行全范围的调查。主要针对3Ｄ打印技术应用于模具制造的想法和建议，有没有更好的探索方向等问题进行研究。 4．实践研究法：在312理实一体化实训室进行通过3Ｄ打印设备生产物件的实践过程，设计、分析、讨论，进行设备的调试，最终进行试生产。 5．通过计算机软件设计、3Ｄ打印加工等实践方法，完成论文写作内容的支撑材料。 七、课题研究工作的步骤与进度安排 本课题的技术路线和实施步骤大致分为起草、调研、论证和成果上报四个阶段。通过文献检索法、现场调研法、企业座谈法、实践研究法等综合分析研究课题内容。具体实施步骤如下： 第一阶段：（2017年1月-2月） 1、文献资料收集，了解和掌握现状背景。 2、制定研究计划，确定设计思路，明确课题重点难点。 3、课题组成员任务分工。 第二阶段：（2017年3月-6月） 1、进行生产现场调研，了解3Ｄ打印技术在模具制造当中应用的现实状况。 2、进行企业模具制造的调研，参加相关会议，进行企业访谈、座谈。 3、对调研情况进行总结分析，形成报告。 第三阶段：（2017年7月-2017年10月） 1、推出阶段性成果，结合在模具企业和生产现场的调研、考察，以及查阅文献资料，分析总结，形成论文。 2、确定3Ｄ打印加工、设备调试方案，进行模具加工试生产，组织专家论
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证。 第四阶段：（2017年11月-12月） （1）收集、整理课题结题报告。 （2）撰写课题结题报告，上交申请成果评估验收。 （3）课题组结题大会，成果展示。 八、课题参加人员的组成、专长和分工 姓 名 工作单位 分 工 x天x xxx学院 负责课题的组织与实施（撰写方案、主持研究、分配研究人员的研究任务）。 负责协助组长完成前期调查与分析，针对调查x 勇 xxx学院 和讨论结果，对3Ｄ打印技术及其在模具制造中应用现状进行研究。 周x 陈 x xxx学院 基于3Ｄ打印理实一体化实训室，完成模具的设计与制造、调试与试生产等过程。 负责调研及资料提供。针对3Ｄ打印技术在模xxx学院 郑x 具制造中的应用中存在的问题和探索进行研究 九、课题研究现有的基础 （1）科研基础 课题组成员由企业具有丰富实践经验的工程师和教学一线的中青年骨干教师组成。 教师们均参加过教育部全国高职高专现代教育技术培训，发表过专业技术研究方面的论文，进行过相关课题研究，编写过模具设计与制造专业课程教材及实训指导书，制定过模具设计与制造专业人才培养方案，这大大提高了课题组成员参加本课题研究的素质和能力。 （2）物质基础 学校现已建有3Ｄ打印理实一体化实训室、数控加工实训室、模具设计与制造专业实训室，有实训教学用的3Ｄ打印机若干套，有企业生产型冲压机一台。同时还与富士康、武汉天汽模、武汉新云鹤汽车座椅有限公司等企业合作，有计划的开展了校外实训基地的建设。 课题开展过程中严格执行科教处的课题研究专项经费的审批制度，提供必要的经费支持，保证专款专用。 十、课题预期研究成果 序主号 要成阶1 果段性2 研究阶段 （起止时间） 2017.01--2017.02 2017.01--2017.03 成 果 名 称 模具行业中3D打印技术的应用现状 3Ｄ打印给模具制造技术带来的影响分析 成果形式 论文 论文 承 担 人 黄 郑
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