3D打印机实训室规划建设方案

　D 3D 打印机实训室

　建设方案

　4 4 月

　目录

　1.项目背景 ....................................................................................................................................... 1 1.1 3D 打印概述 ....................................................................................................................... 1 1.2 3D 打印实训室建设意义和价值 ....................................................................................... 1 1.3 3D 打印创新实训室的主旨规划 ....................................................................................... 2 2.3D 打印创新实训室 ...................................................................................................................... 3 2.1 3D 打印流程 ....................................................................................................................... 3 2.2 场地规划及配置 ................................................................................................................ 3 2.3 方案配置 ............................................................................................................................ 4 2.4 主要设备性能及参数 ......................................................................................................... 5 2.4.1 三维扫描仪 ............................................................................................................. 5 2.4.2 3D 打印机 ................................................................................................................ 9 3 完善的软硬件服务及创新培训服务 ......................................................................................... 13 3.1

　软硬件服务 .................................................................................................................... 13 3.1.1 质量保证期 ........................................................................................................... 13 3.1.2 售后服务支持体系 ................................................................................................ 13 3.2

　3D 创新设备培训 .......................................................................................................... 13

　1. 项目背景 1.1 3D 打印概述 3D 打印，即迅速成型技术一种，它是一种以数字模型文件为基础，利用粉末状金属或塑料等可粘合材料，经过逐层打印方法来构造物体技术。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最新迅速成型装置。它和一般打印工作原理基础相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，和电脑连接后，经过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上蓝图变成实物。

　3D 打印产业现在在高速发展中，技术日益成熟，特别是在消费级 3D 打印领域，已经逐渐用于某些产品直接制造。伴伴随科技发展和进步，可预见未来十年，3D 打印将会给全球制造业领域带来极大颠覆。而生活智能化科技化发展趋势也将带动制造业数字化发展，3D 打印科技在推动制造业数字化发展中起到了至关关键作用，为此 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（ - ）》（见附件一），全力督促发展国内增材制（3D 打印）产业，目标是为抢抓新一轮科技革命和产业变革重大机遇，落实国务院相关发展战略性新兴产业决议布署。

　1.2 3D 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”,其最大魅力在于为创意设计提供了无限可能性。将 3D 打印技术引入中学课程，有利于学生综合素质能力提升和发展。

　1、教育目标

　科技前沿——学习、认识前沿优异制造技术、逆向工程技术等

　特色教育——经过和传统课程结合，激发学习乐趣

　综合发展——学习设计建模和 3D 打印机使用技能

　学以致用——创新设计、团体合作、参与竞赛

　2、3D 打印或将颠覆传统教育方法

　某些在传统教育中表现不好学生，关键是因为所学课程理论性太强，没有爱好，死记抽象概念让学生经过了考试，但考试过后就很快忘记了，3D 打印机能够让枯燥课程变得生动起来，它是一种同时拥有视觉和触觉学习方法，含有很强诱惑力，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，而是经过她们触觉抓住核心概念三维模型，这样能够吸收和消化知识，使学生不再遗忘所学课程。英国著名老师戴夫怀特曾经说过：假如你能抓住学生想象力，你就能抓住她们注意力。

　 中国传统教育是应试教育，没有开设培养学生 “创新精神和发明力”课程，纯粹理论学习使学生大脑僵化，学校应开设集设计和 3D 打印于一体“边学边做 ”课程，把数学，物理课中很多抽象概念经过让学生动手设计某些由 3D 打印组件组成小电路和小装置，变成有趣课程， 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，几乎全部大中小学已经开设了 3D 打印课程，经过对青少年进行 3D 打印创新意识、技术手段培养，3D 打印成为“美国智造”有力手段，成为中美制造业竞争关键砝码。

　1.3 3D 打印创新实 训 室主旨计划 本实训室软件套件意在培养学生艺术素养（欣赏及制作）、计算机新技术接触及应用（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 打印课程培养是学生学术思维及能力，经过对青少年进行 3D 打印创新意识、技术手段培养，大大拓宽学生学习视野。很多学生能够利用 3D 打印结合自己创新思维，设计出更加好作品。

　 利用讲解案例过程嵌入理论知识教学方法，让学生先动手操作然后认知 3D打印概念，这样更能深刻感受新科技魅力。由老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示自己创意及想法。

　2.3D 打印创新实 训 室

　2.1 3D 打印步骤

　2.2 场地计划及配置 一、教室配置

　1.使用面积：80 ㎡-100 ㎡以上

　 2.实训室位置：试验教室应确保最好建筑朝向，室内避免直射阳光，关键采光面应在学生座位左侧。

　3.环保：教室内部装饰应选择环保型材料，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、扩建实训室及隶属用房时，甲醛、苯、氡等有害气体和放射性污染应符合相关标准中限量值。对于在学生活动中可能产生较多垃圾实训室，要配置足够垃圾桶，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，以满足不停增加现代化教学设备需要； 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接地保护。

　6.综合布线：按相关技术规范敷设强、弱电线。强电电源插座和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，有可靠接地保护方法。弱电应考虑冗余，在适宜位置配备足够网络信息接口。

　7.安全：实训室应配备有用防火、防盗、防潮等设施设备。应加强对工具、仪器和设备等安全管理，加强对师生安全教育，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；含有3D 打印机日常使用和保护技能，并获取相关行业企业技能培训证书；熟悉 3D 扫描技术，能够使用 3D 扫描仪。

　2、优异科技老师：

　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；含有FDM 桌面 3D 打印机日常使用和保护技能，并获取相关行业企业技能培训证书。

　三、 实训室 区域划分

　1、教学区：关键进行日常教学和实践活动

　2、陈列区：关键展示工作室作品

　3、科普区：关键以墙面展板为主 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-400 10 台 三维数据采集 三维打印机 InspireD255 10 台 双喷头 打印耗材 ABS 20 千克

　电脑 主流机型和配置 10 台 学校可自备 设计软件部分 软件 ModelWizard

　 实训室参考图

　2.4 关键设备性能 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；两台数字相机从差别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；计算机依据相位法和三角法等解析条纹曲率改变，正确计算出每个像素对应物体表面空间坐标（X、Y、Z），获取物体形面三维点云数据（Point Cloud）。

　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。

　★

　采取国际优异 LED 蓝光光源，有用降低对被测物体表面漫反射性及环境光要求；LED 光源安

　 全功耗低，降低光源造成热变形，确保系统稳定可靠，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，小物件及精细物件扫描。系统最多可选配五组十五个高精密镜头，可实现扫描视场，扫描精度和分辨率针对性最好使用。

　★

　配备镜头组对应系统标定校正板，对系统进行精度标定，确保测量精度；标定过程方便快捷。

　★

　含有点云数据自动拼接功能；即可采取标示点进行全自动拼接，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 后数据处置软件，实现正确数据拼接、坐标系转换、点云

　数据光顺过滤，生成

　网格模型数据等功能。

　★

　满足用户对差别格式文件需求，能输出为 ASCII、IGS、STL、OBJ、WRL 等格式数据， 为 Catia、3ds Max、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.关键技术参数

　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,非一般投影仪； 1.3 无需保护低损耗 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 一体化工业结构箱体设计； 1.9 接口线缆：安全稳定工业级插头线缆，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、自动拼合等方法； 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 四核以上多线程处置，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 Windows7 64 位操作系统,支持多处置器 2.2 显卡采取 Nvidia Quadro 系列显卡 2.3 CPU 主频:≥2.3GHz 2.4 内存:≥4GB 2.5 硬盘容量:≥1TB 2.6 显示屏尺寸:≥22 寸 3.软件功能要求

　3.1 Win3D 三维扫描系统 V1.2.0 (1)点云处置模块 扫描数据后，可进行点云噪声处置及修剪 基于曲率点云精简功能 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,测量结果可和 CATIA、Geomagic Studio、Imageware 等逆向工程软件自由交换数据 (4)接口兼容模块 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基础功能 3.2 Win3D 工业创新实操教学系统 V1.0 (1)支持中文 Windows7 64bit 系统，提供首页系统导航； (2)教学系统中需包含工业设计、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)含有扩展功能，可扩容理论知识、软件教学、案例及题库

　 部分； (5)考试系统要求除多个组合标准试题组件外，可按单元自行调整试题百分比并自动计算考试时间自定义试题组件，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、工作步骤、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全步骤，预留接口和数据处置软件进行实时数据交换； (8)提供具体创新设计实训教学系统方案，包含专业实训课程设计和实训考核标准，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 20kg 4.4 包含中柱支架装置,增强整体稳固性 5.备品要求：

　5.1 专用背景黑布 1000×1000mm 1 块； 5.2 标志点（5mm/5000 个/卷）5 卷； 5.3 工业显像剂（DPT-5)

　 5 罐 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

　2.4.2 3D 打印机

　一、产品简介 睿智外观、精密内部构造、稳定便捷使用体验，为您打造专业级三位成型系统。高效成型速率，为您省却久等之烦扰；宽大成型空间能够胜任绝大多数三维模型打印任务；始终间隔让您即可就可拥有属于自己专业级三维打印系统。

　它能满足个人、企业及科研部门工作需求。

　二、产品优势

　产品采取熔融挤压迅速成形技术（MEM～Melted Extrusion Modeling），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和管理下，依据零件 CAD 模型，采取材料正确堆积(由点堆积成面，由面堆积成三维实体)方法制造原型或零件。产品采取 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（成型材料和支撑材料为差别性能 ABS塑料丝材）； 2.关键参数 1、系统运行环境：Windows XP 2、含有一键打印功能 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、成型精度：±0.2mm 6、成型空间：255mm×255mm×310mm 7、成型速度：5~60cm3/h 8、材料直径：≤2mm 9、操作环境：温度 15~20℃；湿度 10～50%RH 10、运动系统：歩进电机驱动，同步齿形带传动 11、ABS 成型材料：B601 成型材料

　 12、ABS 支撑材料：S301 支撑材料 13、成形室带加热系统（成形室温度实时控制，保持在 55℃以上），确保零件制作时不会变形,并含有成型室工作时时监控系统。

　14、设备运行中，无毒性、低噪音、无粉尘、无异味，确保对环境无污染，能够无人值守。

　15、设备重量：大设备净重不高于 200Kg，运行时确保稳定。

　16、电源：220V—240V、10A、标准接地，确保设备及人员安全。

　17、喷头终身免费维修，软件终身免费升级。

　四、 设计软件

　为 Inspire 系列工业级 3D 打印设备设计专用软件，为用户提供更多参数设置和高端功能。

　分层和控制功能由一个软件完成，而且是全中文友好界面。能对 STL 格式模型进行测量（包含实体内部孔、洞、剖面、流道等），对 STL 格式模型上裂缝、空洞等错误能自动修复；同时能依据支撑角度，支撑结构等多个参数，自动创建工艺支撑。对模型能够进行合并，分解，分割等复杂操作，提升成形系统造型能力。层片显示模块，可迅速检验分层结果。

　产品功能

　 模型修复  分解和分割模型 4.配置 1、主机一套（包含：主机、喷头、控制和分层软件）

　2、备品备件：内六方扳手 1 套；镊子 1 把；粘结底板 30 块；起型铲 1 把；铜丝刷子 1 把；吹尘球 1 个；水平调平量块 1 块；喷头扳手 1 个；电源插线板 1 个；电源线 1 根；串口线 1 根；Φ0.3 钻头 2 个 3、随主机附带 B601 成型材料和 S301 支撑材料各伍盘 4、设备操作手册

　 视频监视  预览刀路和支撑  可选则多种渲染模式（半透，横切面等）

　 自动摆放模型

　3 完善软硬件服务及创新培训服务

　3.1

　软硬件服务 3.1.1 质量确保期 免费质量确保期壹年，设备软件终身免费升级，并承诺对设备喷头部分给予终身免费保护、更换。在质保期后提供免费上门服务，产品终身维修。

　3.1.2 售后服务支持体系 软硬件提供 365*24 电话咨询，工作日上门服务。

　3.2

　3D 创新设备培训 提供免费培训壹次。

　培训内容：

　1、3D 打印技术知识培训，包含各类打印技术和打印材料普及；建模软件操作和使用；

　 2、学生培训项目，包含增材制造概念原理；FDM 桌面 3D 打印机使用；基础3D 建模软件操作和使用；各类打印技术工艺原理；FDM 桌面 3D 打印机使用；中级 3D 建模软件操作和使用； 3D 模型打印切片转换；结合 3D 打印机，介绍 3D扫描仪工作原理和基础使用。

　4、老师培训项目，包含各类打印技术工艺原理；FDM 桌面 3D 打印机使用；高级 3D 建模软件操作和使用；高级 3D 模型打印切片转换；结合 3D 打印机，介绍 3D 扫描仪工作原理和基础使用。