3D打印应用技术协同创新中心绩效报告

作者:   来源:   发布时间:2020-06-29   点击数:


 甘肃省教育厅职成处:

遵照甘肃省教育厅相关通知,现将我院“3D打印应用技术协同创新中心”工作开展情况报告如下。

 

一、基本情况

2014年初,甘肃机电职业技术学院经过多方调研、考察和论证,决定建设一个包含各类3D打印设备、精密测量设备、三维扫描仪、激光内雕机、数字化教学平台等设备的3D打印实训基地,用以提升了学院的科研能力、培养人才的能力、服务当地经济的能力。

随着我院在3D打印领域地大力投入,获得了省内高校及行业地认可。2015年,由甘肃省工业和信息化委员会依托我院成立“甘肃省3D打印应用行业技术中心”;2016年,依托我院3D打印中心成立甘肃省智能制造职教集团;2017年,我院参加智能制造产教融合联盟,并被推选为副理事长单位;20189月,在甘肃省教育厅的指导下,学院又组建了“3D打印应用技术协同创新中心”。

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目前3D打印应用技术协同创新中心,已组成一支包含高校教师、企业技术人员的核心团队,其中高校教师10人、企业技术人员7人。中心占地面积约1500mm2,已拥投入约1800余万元,包含各类3D打印设备、数字化教学设备共计148台套。

满足了相关专业的实训教学需求、科研开发需求、协同创新任务的需求。基本做到实用性、先进性,场地、设备使用率高、运行良好,专业涵盖材料成型与控制技术(3D打印方向)、机械设计与制造、机械制造及自动化、模具设计与制造、工业设计、材料工程技术等专业,涉及学生700人。

二、具体运行情况

3D打印应用技术协同创新中心的工作,主要有:相关专业建设工作、科研工作、技术交流工作、服务社会工作等四个方面。

(一)相关专业建设工作

1.3D打印专业的建立与建设

材料成型及控制技术(3D打印方向)专业、作为一个新的专业方向,可谓“一穷二白”,我院师生激发潜能与活力,不惧困难,从未知中“闯出”一个甘肃机电职业技术学院的特色专业。

1)课程体系的开发

经过20142017年的连续建设,材料成型及控制技术(3D打印方向)专业实训条件初具规模,但同类专业在国内几乎没有开设,毫无经验可循,为此我院必须建设出全新的课程体系,编写配套教材,开发课程。但我院不惧困难,在2017年初与杭州先临三维科技股份有限公司合作开发了囊括金属3D打印、树脂3D打印、砂型3D打印、高精度测量、激光内雕、3D打印模式设计、工业产品设计、轻量化产品设计、逆向工程设计等完善的教学、实训体系。

图:课程体系

2)教材的开发与编写

教材建设是我院专业建设的重要组成部分,是课程建设的中心。我院非常重视教材建设工作,倡导教材建设与教学、科研相结合,以省级和院级精品课程建设为核心带动教材建设,先后组织32人次参与编写统编教材和校本教材,已编写出适合高职教育特点、内容科学、形式新颖、经济实用的优秀教材。这些教材很大程度上提高和改善了教学效果,把握了宽、新、用的原则,体现出先进性和实用性的特点,符合高职高专的教学要求和教学大纲,也符合我院教学改革和素质教育的提高。

以增材制造工艺与实训、三维扫描技术及应用等课程为代表,2017年首次实现教学课堂与3D打印应用行业技术中心的完美对接,并开发了相应的校本教材。如:《增材制造工艺与实训任务指导书》、《三维扫描技术及应用》、《3D打印软件操作》、《三维测量技术》、《工艺设计与3D打印》等专业课教材,开发完善专业基础课教材《先进制造技术》及电子教材;运用云课堂等网络工具展开数字化教学过程。

其中教材《先进制造技术》的数字化课程已登陆智慧职教平台,学习网址为:https://www.icve.com.cn/portal_new/newcourseinfo/courseinfo.html?courseid=dyigansmuk9glft4jp-zkw,该课程获得首届全国机械行业职业教育优秀教材荣誉。

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图:编制教材

3实践教学体系的开发

实践教学内容是实践教学目标任务的具体化,是实施实践教学工作的依据。我们通过对先进制造业岗位职业能力的分析,以3D打印、逆向工程、三维扫描、高精度测量、数控加工等岗位工作任务为载体,岗位工作过程为依据,将各实践教学环节(课堂实训、课程设计、综合实习、顶岗实习等),按基本技能、核心能力、综合职业能力等层次构建,循序渐进的安排教学内容,将实践教学目标和任务具体落实到实践教学体系的各环节中,形成各阶段联动的实践教学目标内容体系。

图:3D打印实训/先进制造技术实训流程

通过几年的摸索与积累,形成了适合于材料成型及控制技术(3D打印方向)专业的实践课程体系, 主要包含了3D打印技术实训、三维扫描实训、逆向工程实训(软件)、轻量化设计基础实训(软件)、机械设计基础实训(软件)、工业设计方法实训;同时也开设了大量的理实一体的课程,如3D打印软件、三维测量技术等课程,在理论课程教授过程中穿插实践环节,综合提升学生的技术与技能。

图:学生3D打印、三维扫描、轻量化设计实训过程

4)人才培养方案的编制

我院积极与杭州先临三维科技股份有限公司合作,尝试材料成型与控制技术专业(3D打印方向)开发课程、建立课程体系,逐步完善了2016级材料成型及控制技术专业的人才培养方案;编制并编制了20172018级材料成型及控制技术专业的人才培养方案;建立并完善了该专业的课程体系。形成了以机械专业课程为基础、3D打印原理、3D打印设备操作、三维扫描设备操作、工业设计为一体的教学体系。同时建立了金属3D打印、树脂3D打印、砂型3D打印、高精度测量、激光内雕、3D打印模式设计、工业产品设计、轻量化产品设计、逆向工程设计等完善的实训教学体系。

表:材料成型及控制技术(3D打印方向)专业人才培养方案摘选

教学环节类型

学时/h

学分

课程学时占总学时比例/%

课程学分占总学分比例/%

理论

实践

理论

实践

公共基础课程

330

107

21

11.98%

3.88%

17.5

专业技术课程

584

780

61

21.19%

28.31%

50.83

专业拓展课程

50

78

6

1.81%

2.83%

5

其他项目

32

730

27

1.16%

26.50%

22.5

选修课与专题讲座

64

0

5

2.32%

0%

4.17

合计

1080

1643

120

38.48%

61.52%

100

总计

2723

100%

为了突出实践技能的重要性,人才培养方案中实践课总课时达到1643学时,占到了全部总学时的61.52%。高等职业教育的实践教学实施,必须体现高职人才培养目标,必须适应经济建设发展的要求和企业对人才规格的需求,必须围绕实践“实践”、“应用”和“职业素质训练”等方面进行。

附件12016级材料成型与控制技术专业(3D打印方向)人才培养方案。

2.实训基地的建设

201412月起,我院实施3D打印实训基地建设一期建设工程,先后通过多方调研,投入了约1800余万元,建成了一个综合性的3D打印实训基地,基地包含:金属3D打印中心、高精度测量中心、激光内雕加工中心、逆向工程中心、光敏树脂3D打印中心、铸造砂型3D打印中心、3D打印后处理级热加工中心、辅助设施中心等实训、实验室。

随着学院的大力投入,3D打印中心的设备数量、技术种类、先进水平均领先省内兄弟院校,达到省内领先、国内一流的水平。同时,我院3D打印实训基地的建设在省内也起到了辐射及示范作用,为省内多家高职院校3D打印实训基地的建设提供了参考。

具体各实训、实验室的功能如下表:

表:我院建设3D打印实训室情况

序号

实验室名称

教学及实验任务

1

金属3D打印中心

1)完成SLM-3D打印工艺原理及金属3D成型理论教学

2)完成前处理软件magicsRP切片软件的教学

3)完成EOS-M290BLT-S300金属3D打印机的相关操作学习

2

高精度测量中心

1)完成三坐标测量仪原理及操作应用的教学

2)完成典型零件的测量任务

3

激光内雕加工中心

1)完成大幅面激光内调机的操作及应用教学

2)完成激光内雕产品设计方法教学

3)完成创意内雕产品的制作

4

逆向工程中心

1)完成多种三维扫描仪的标定、扫描、及软件操作教学

2)完成三维扫描数据处理软件教学,掌握点云处理方法

3)完成Geomagic Control质量控制软件的应用教学

4)完成逆向工程软件的操作教学

5

光敏树脂3D打印中心

1)完成SLA-3D打印原理及光敏树脂3D成形理论的教学。

2)完成3D打印软件Netfabb的教学及应用。

6

铸造砂型3D打印中心

1)完成SLS-铸造砂型3D打印机的设备及软件操作及应用。

2)完成铸造相关理论知识的教学及。

7

3D打印后处理及热加工中心

1)完成3D打印制品的表面处理、喷砂、切割等操作教学。

2)完成金属3D打印制品的后热处理方法教学。

8

辅助设施中心

1)完成空气压缩机及冷干机的操作及使用。

2)完成氩气储罐的保存及使用。

3)完成真空干燥箱、超声波清洗仪的操作及使用。

3D打印中心拥有的设备包括:桌面打印机、工业级全色彩石膏打印机、高精度光敏树脂打印机等设备、金属3D打印机、三坐标测量机、大幅面激光内雕机、大尺寸光敏树脂打印机、移动式三维扫描仪、全自动桌面级扫面议、人体扫描仪、牙科扫描仪、铸造砂型3D打印机等设备,到目前为止,中心共有约1800万元的实验、实训及教学设备。

表: 3D打印实训基地设备情况汇总

设备名称

数量

完好率

3D打印类设备

EOS-M290型金属3D打印机

1

100%

BLT-S300 型金属3D打印机

1

100%

HD660型工业级全色彩石膏3D打印机

1

100%

3510HD型高精度光敏树脂3D打印机

1

100%

3510PRO型牙科3D打印机

1

100%

Einstart桌面级3D打印机

50

100%

I-SLA大幅面光敏树脂3D打印机

1

100%

C7250型砂型3D打印机

1

100%

RF-1001型科研级3D打印平台

1

100%

激光内雕设备

大幅面MAX2030激光内雕机

1

100%

Argus I激光内雕机

1

100%

Argus-III激光内机

1

100%

精密测量设备

ZEISS高精度三坐标测量仪

1

100%

Mitutoyo-SJ210粗糙度测量仪

1

100%

Einscan-s桌面级高精度扫描仪

5

100%

Creaform Metrascan激光扫描仪

1

100%

Creaform GoScan 人体扫描仪

1

100%

Creaform HandyProbe 手持式三坐标测量仪

1

100%

牙科扫描仪

1

100%

教学及实验辅助设施

喷砂机

1

100%

空压机、冷干机

3

100%

真空热处理炉

1

100%

恒温烘箱

1

100%

教学计算机

67

100%

移动式电子白板

3

100%

合计

148/

100%

总价值

1800余万

3.师资队伍建设与学生培养

1)师资队伍培训

培养优秀的学生,首先要有优秀的教师团队,学院在年轻教师的培养上不遗余力,培训学习活动从2015年至2018年未有间断,培养出了一批有活力、有能力、有想象力的青年教师,成为材料成型及控制技术(3D打印方向)专业教学的主力军。

以下为教师队伍的部分培训学校经历:

20158月,两名教师参加职业院校教师素质提高计划“三维扫描、逆向工程及3D打印快速成型技术”高等职业学校专业骨干教师国家级培训;

20165月,两名教师完成杭州先临三维进行的激光内雕机操作及应用培训;

20167月,两名教师完成德国蔡司进行的高精度三坐标测量仪操作及应用培训;

20168月,四名教师完成德国EOS公司进行的EOS-M290型金属3D打印机操作及应用培训;

20168月,四名教师完成西安铂力特公司进行的BLT-S300型金属3D打印机操作及应用培训;

 

图:部分教师培训证明

201612月三名教师完成加拿大形创公司进行的Creaform三维扫描仪及逆向工程软件的操作及应用培训;

20177月,一名教师取得人社部颁发的全国信息技术人才培育工程(3D打印)教师认证证书;

20179月,两名教师于西安铂力特激光技术成型有限公司学习SLM金属3D打印工艺,解决纯铜3D打印工艺难题;于渭南鼎信创新智造科技有限公司,学习三维扫描技术在教学科研中的应用;

201710月,3D打印应用行业技术中心依托甘肃机电职业技术学院世界银行贷款支持甘肃省职业教育项目的安排,选派专业骨干教师参加了在兰州财贸职业技术学院举办的“世界银行贷款支持甘肃职教项目课堂、教学改革培训班”,对3D打印专业的人才培养方案及课程体系进行修订;

20184月,参加浙江大学主办的“3D打印助力教学及科研创新研讨会”,并结合我院在建设材料成型及控制技术(3D打印方向)专业、3D打印中心实训基地、课程及教学体系等方面的经验,做了主题为《3D打印技术在引领职业教育教学改革和专业建设提升中的实践与探索》的报告。

图:李宗义教授在“3D打印助力教学及科研创新研讨会”推广、分享我院3D打印建设经验

20187月,两名教师参加2018年度国培项目——“甘肃省高职紧缺领域教师技术技能传出创新项目(3D打印技术)研修班”;

20189月,三名教师完成北京易加三维科技股份有限公司进行的铸造砂型3D打印机操作及应用培训

2)师生队伍获奖

协同创新中心还注重对相关教师及学生培养工作,在2018-2019年获得了较好的成绩,具体如下:

120193月,甘肃省职业院校技能大赛“工业产品数字化设计与制造赛项”,一等奖、二等奖各一项

220191月,Altair 2018 优化设计大赛SolidThinking组 一等奖;

320185月,甘肃省第三届“创新杯”工业设计大赛金奖、优秀奖各一项;

420187月,第三届中国青年创翼大赛甘肃总决赛三等奖;

4.教学手段的更新

材料成型及控制技术(3D打印方向)专业的该课程涉及学科范围广、信息量大、内容丰富,传统的满堂灌 一言堂 的教学方式很难达到预期的教学目的,为适应现代教育形势的变化,我院大力加强现代化教育技术条件的建设,引进了80套希沃信息化教学管理平台,另一方面积极开展现代化教育技术的应用研究,教师的现代化教育技术应用水平不断提高。专业教学团队利用多媒体、云平台、微课等现代教学信息技术,建立了完整的课程档案,内容包括主讲教师概况、课程教学大纲、授课计划、教案、教学手段及课件、视频库建设、案例库建设、实训指导书、习题库建设、试题库建设,精心制作了数字课程、微课等教学资源,与高等教育出版社、高等教育音像出版社合作开发了智慧职教在线教学平台(学习网址:http://www.icve.com.cn智慧职教),探索创新--教学模式,使教学过程更生动,给学生的学习提供了丰富多彩的信息资源,充分调动了学生学习和探究的主动性和积极性,提高了教学质量。

        

:智慧职教在线课程                          :云课堂授课

        

   :微课                                 :希沃信息化教学平台

(二)科研教研工作

协同创新中心,核心团队成员主持或直接参与的科研项目(地厅级以上)共计9项,科研项目到账资金达到118万元,发表科研论文10篇,申请或授权专利4项。这些科研项目的开展,极大地提升了我院的研究水平与研究层次。

1.科研教研工作情况

项目1  甘肃省高等学校科研项目,金属粉末激光选区熔化成形工艺研究,2018-20193万元,在研;

本项目的主要研究内容是基于增材制造工艺,完成对不锈钢零件的轻量化设计、制造,再对其成形质量进行分析研究,最后得到轻量化结构对零件的影响机理。设计部分主要包括:中空夹层,薄壁加筋结构、镂空点阵结构和异形拓扑优化结构的设计;成形质量的研究主要是指通过分析轻量化结构在承受载荷时表现出的不同行为,研究不同轻量化结构对零件的影响机理。具体研究内容有:中空夹层、薄壁加筋结构和镂空点阵结构的设计、异形拓扑优化结构的设计、不锈钢零件优化后性能的研究。

项目2  天水市科技支撑计划项目,基于增材制造的液压阀块轻量化设计研究,2018-20195万元,在研;

本项目研究内容主要是:基于增材制造技术的液压阀块的优化设计。具体研究内容有:内部孔道结构的优化、面向阀块特征的制造、阀块的轻量化设计、符合增材制造工艺要求的阀块设计。

项目3  甘肃省自然科学基金,基于3D打印技术实现电火花加工铜基电极制备的关键技术研究,2017-20183万元,已结题

项目4  天水市科技支撑计划项目,电火花加工纯铜工具电极的3D打印实现技术研究,2018-201915万元,在研

项目三、四主要对纯铜粉末进行了激光选区熔化实验,研究工艺参数对纯铜成形件尺寸精度和上表面粗糙度的影响,获得了一组获得激光选区熔化纯铜成形件的最优工艺参数组合。主要研究结论有:

通过建立数学模型,得到了激光选区熔化工艺加工纯铜粉末时的最工艺参量组合。以轮廓算数平均偏差Ra为评定参数,对成形件上表面粗糙度

进行理论研究,建立了上表面粗糙度的理论模型,发现成形件上表面粗糙度由激光功率、扫描速度、扫描间距和铺粉厚度共同决定。

将各工艺参量用体能量密度综合表示,得到了体能量密度与尺寸绝对误差和上表面粗糙度的关系趋势图并结合成形件层间形貌特点,将体能量密度分为四个区域,发现在中等能量密度区域的激光选区熔化纯铜成形件具有较高成形质量,这为激光选区熔化成形纯铜粉末时,工艺参量的选择提供一定依据。

项目5  天水市科技支撑计划项目,基于3D打印技术的金属零件成型工艺研究,2017-201830万元,已结题

本项目主要对对316L不锈钢粉末激光选区熔化成形件的成形机理及性能做了一定研究,获得了一组适合激光选区熔化成形316L不锈钢粉末的最优工艺参数组合,并在此基础上分析了激光选区熔化过程中的多种冶金缺陷。

主要研究结论如下:单熔道表面质量与线能量密度的大小(激光功率和扫描速度的选取)有密切关系;旋转角度为67°时,铺粉厚度为0.04mm时,样件致密度和力学性能最优。并得到了获得最佳成形质量的工艺参数组合;分析总结了激光选区熔化成形零件存在的冶金缺陷的原因。

项目6  天水市科技成果转化与扩散项目,3D打印技术在接触器新产品开发中的应用研究, 2018-20196万元,在研

天水市科技成果转化与扩散项目,3D打印技术在接触器新产品开发中的应用研究, 2018-20196万元,在研

本项目将接触器新产品零部件CAD模型通过3D打印机实现,主要研究内容有:使用三维建模软件Soildworks创建接触器零部件实体模型、针对3D打印中添加支撑和分层等关键技术,为模型选择正确

的分层方向和分层厚度,以提高模型打印精度和打印效率、通过ProJet 3510 HD型打印机对鼠标模型进行打印,分析打印过程中成型件表面出现的问题,并予以解决,最终得到质量良好的鼠标打印件。

项目7  天水市科技成果转化与扩散项目,逆向工程在企业生产复杂零件中的应用, 6万元,2018-2019,在研

本项目主要以国外进口的大型车轮轮毂为研究目标,采用CreaForm 750M高精度三维激光扫描仪采集数据,利用Geomagic DesignX等逆向软件对数据进行处理,利用正向软件进行验证,最后的到高质量的轮毂三维模型。主要研究内容如下:获取数据、处理数据、重建CAD模型、检验与修正模型

项目8  甘肃省职业教育教学改革研究项目,3D打印技术在制造类专业改革提升中的实践应用与研究,20万元,在研

甘肃省职业教育教学改革研究项目,3D打印技术在制造类专业改革提升中的实践应用与研究,20万元,在研

本项目结合行业发展状况和地方职业教育的实际情况,紧紧围绕以下六个方面开展研究:更新教育理念,探索创新人才培养的新模式,重构专业课程教学体系,形成具有创新特色的人才培养方案;加强教师对现代职业教育理念的认识与理解,鼓励教师积极开拓创新,学习、运用先进制造技术,进一步建设双师型素质教学团队;结合课程特点进行教材改革,鼓励教师创造性地进行教学;应用现代信息技术,创建教育手段,改进教学模式,提升教育质量;依托校内外教学条件,建立多维度实践课程体系;加强科研开发能力,提高院校对企业的技术服务能力。

项目9  甘肃省高校大学生就业创业能力提升工程项目,基于3D打印技术的大学生就业创业工程,30万元,在研

本项目由学院机械工程系部分师生和学院就业办相关人员组成专门的“大学生就业创业中心”。学院前期已投资1000余万元建成与3D打印有关的一系列实训室,这些实训室的建设为工作的开展提供了基础设施保障,项目成员已熟练掌握3D打印设备的操作方法,经验丰富,为工作的开展提供了人力资源保障。项目产品主要包括:工艺品、个性化相册、旅游纪念品、装饰品配件、实验教学模型、玩具等。该项目能够结合专业特点,根据课程评估结果及时调整课程内容、教学方式等,建立有可操作性的就业创业课程结构体系,并且充分依托优质社会资源,做到“高校与高校”、“高校与政府”、“高校与企业”、“高校与社会”的高度融合。

2.发表论文情况

[1] 刘艳, 李宗义, 张晓刚. 基于金属粉末激光烧结技术的研究进展[J]. 工具技术, 2017, 51(7):7-11.

[2] 刘艳, 李宗义, 张晓刚,. 316L不锈钢粉选择性激光熔化成形工艺及成形后的性能[J]. 机械工程材料, 2018, 42(5).

[3] 张晓刚, 李宗义, 刘艳,. 激光选区熔化纯铜成形件尺寸精度的研究[J]. 激光技术, 2017, 41(6):852-857.

[4] 李宗义, 张晓刚, 文宏,. 激光选区熔化纯铜成形件上表面粗糙度的研究[J]. 应用激光, 2018(2).

[5] 曹雅莉,李宗义.基于图像扫描技术的零件检测技术应用[J].机械研究与应用,2018,31(05):148-151.

[6] 曹雅莉,李宗义.3D打印技术的应用与发展[J].产业与科技论坛,2017,16(04):44-45.

[7] 王艳军.三坐标测量机检测同轴度的方法[J].时代农机,2018,45(11):91.

[8] 张德龙.基于3D打印技术下机械零件创新自由设计的思考[J].现代制造技术与装备,2018(06):80-82.

[9] 张德龙.熔融沉积成型(FDM)精度影响因素分析及补偿方法探析[J].现代制造技术与装备,2017(03):103-104+106.

[10]王泽荫,李宗义,张映梅,张昊.3D打印技术与焊接技术之间的关系探讨[J].机械研究与应用,2017,30(03):177-179.

3.申请专利情况

[1] 一种基于激光选区熔化技术制备纯铜电极的方法,专利号或申请号:201711328143.5

[2] 开瓶器,专利号:ZL 201830081604.2

[3] 一种3D打印喷头散热装置,专利号:ZL 201820022486.2

[4] 一种带有逆向成形机构的级进模,专利号:ZL 201820021304.X

(三)对外技术交流工作

1.大赛承办

得益于我院学院近年来对3D打印中心的大力支持和投入,于20185月承办第45届世界技能大赛甘肃选拔赛CAD机械设计赛项;于20193月承办2019年甘肃省职业院校技能大赛“3D打印技术赛项”、“工业产品数字化设计与制造赛项”等5个赛项。

这些赛项题目难度大、赛程时间长、对设备种类及性能要求高,而我院是省内唯一满足赛项设备要求的高校,承办这些大赛是对我校3D打印中心建设成果的一次检验,也说明了社会各界对我院3D打印中心发展和建设的认可。

http://www.gsjdxy.com/UploadFiles/Article/2018/5/201805141508152768.JPG

图:第45届世界技能大赛甘肃选拔赛CAD机械设计赛项现场

图:2019年甘肃省职业院校技能大赛3D打印技术赛项现场

2.教学资源库建设

2017-2018年,我院与陕西工业职业技术学院合作承建“职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库项目”中的《快速成型于3D打印技术》课程(该课程学习网址为:https://www.icve.com.cn/portal/courseinfo?courseid=e6wkagmoh4zagbfbpk1-4w),并通过教育部、财政部验收。

  

3.院校交流、联合培育人才

依托我院3D打印技术协同创新中心的先进、系列全面3D打印及相关设备,省内高校—兰州理工大学、兰州交通大学学院等积极与我校展开联络,联合协同培养研究生共9名,已毕业5名、在读4名,其中全日制研究生2名、非全日制在职研究生7名。相关合作极大地提升了我院的科研、教研水平。

序号

姓名

就读时间

学历

研究课题

1

杨晋宁

2014.3-2017.6

硕士

复杂零件的3D打印实现技术研究

2

曹雅莉

2014.3-2017.6

硕士

基于3D打印技术制作铸型中模样的工艺研究

3

张晓刚

2014.8-2017.7

硕士

纯铜粉末激光选区熔化成型工艺研究

4

刘艳

2014.8-2017.7

硕士

316L粉末选择性激光熔化成型工艺及力学性能研究

5

车麒麟

在读

硕士

基于逆向工程与3D打印技术的制动盘轻量化设计研究

6

郭丽君

在读

硕士

基于选择性激光烧结的曲面叶轮的轻量化的设计

7

张杰

在读

硕士

基于MJM技术的牙冠蜡型加工工艺研究

8

张映梅

在读

硕士

选择性激光熔化成型工艺对316L成型精度影响的研究

(四)社会服务工作

中心依托现有人才资源、科研实力和实训实验资源,直接服务于社会,参与区域经济和社会发展进程,开展各项服务与社会公众的有益事业,解决企业发展困局,帮助企业需求发展新突破。

1.与天水二一三电器有限公司合作开发案例

利用快速原型技术与天水二一三电器有限公司合作开发新型电气原件开关,实现了设计-原型-定型的快速生产过程,避免了中间模具生产、实验的环节,加快产品研发速度,将原来长达一年左右的新产品研发周期缩短到3个月左右。

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图:3D打印的电气原件开关

2.与甘肃海林中科科技股份有限公司的产品逆向合作

与甘肃海林中科科技股份有限公司合作开发大型机械重载轮毂的逆向扫描、测量、重新设计,由于重型机械使用的轮毂在是使用过程中需要承受较大冲击载荷及扭矩,对轴承油隙尺寸有较大影响,严重影响轴承润滑及散热效果,为进口部件,是通过铸造后再车削的方式制造,采购及维修成本较高,为此,我院与该企业合作对该轮毂部件进行逆向测量、创新设计,最终实现自主生产,降低企业运行成本,加速企业转型。

  

图:三维扫描及逆向建模过程             图:后处理及3D打印过程

3.与先临三维科技股份有限公司合作开发新型模具

在注塑模具成型工艺中,冷却时间占成型周期的50%80%,要提高生产效率,关键在于如何减少冷却时间。另外,塑件结构各异,不同部位冷却速度不同,这种差异会造成塑件收缩不均匀,为保证收缩的均匀性,必须使模具型腔各位置温度基本一致,而冷却系统是控制模具型腔温度的关键。因此,冷却系统的设计在注塑模具设计中具有重要的作用,它不但直接影响生产周期的长短,还影响冷却均匀性及收缩变形,影响塑件力学性能和尺寸精度。

为了改善上述问题,我们与杭州先临三维科技股份有限公司合作实验随形冷却系统(随形冷却水道是指根据塑件形状而设计的冷却水道,如图所示)。我们可以利用快速原型制造金属3D打印技术这些新的方式,改变冷却技术,改善注塑成型制品的冷却效果。

    型芯随形冷却水道

  型芯随形冷却水道

    三维扫描测量过程

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    表面粗糙度测量过程

4.与先临三维科技股份有限公司合作利用3D打印技术制造复杂铸型

目前国内铸造业水平虽有所上升,铸件废品率有了明显下降,铸件的尺寸精度、表面粗糙度、材质力学性能和耐热、耐蚀、抗磨等重要质量指标有所提高,出口铸件的技术档次、质量、品种和数量都有大幅度提升,一些原来依靠进口的重要铸件已实现国产化,但工人工作环境、生产效率、智能化水平仍然处于傻大黑粗的状态,如何将傻大黑粗转变为窈窕淑女、是我们在该合作时需要考虑的问题。为此,在该合作中,我们共同探讨使用激光烧结的3D打印技术生产复杂铸型,以降低铸造过程中的能源消耗,提高铸造产品的良品率,获得更高的产品附加值。

图:合作开发的大型复杂铸型

三、存在的不足

(一)资金不足

虽然政府和学院积极鼓励和支持协同创新中心工作的开展,但在专门资金投入方面及其有限,协同创新工作的中心只能在通过学院科研项目资金、少量生均拨款项目维持日常工作,限制开展。

(二)人员不足

目前协同创新中心专职人员数量较少,工作压力相对较大,且人员补充缓慢,造成人员专业分布不合理,机械领域人员较多、工业设计与创新创业领域人员较少,使得开展创新工作时容易产生“学术近亲现象”,不利于创新领域的拓展。

(三)机制不足

受限于高校的管理制度与公益性事业单位属性,在与企业进行科研、创新等交流活动时,仍然是免费服务为主,不能收取资金报酬,无法补充相关协调创新工作、科研工作所需要的合理支出,不能形成合理的激励制度,导致协同创新中心工作人员工作热情的下降。

四、建设方向

3D打印应用技术协同创新中心的后续工作中,我们将认真总结经验、深刻反思不足、着力补齐短板、迎接新的挑战。积极联络相关企业开展“协同”工作,并在“协同”工作中需求“创新”突破点,积极发挥高等职业院校的优势为企业发展寻找新动力,做好服务甘肃经济发展的准备。

 

 

 

甘肃机电职业技术学院“3D打印应用技术协同创新中心”

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附:甘肃机电职业技术学院“3D打印应用技术协同创新中心”建设情况统计表

应用技术协同中心建设基本情况

协同中心人员数量(人)

17

协同中心设备总值(万元)

1800

协同中心建设面积(m2

1500

涵盖专业数量(个)

6

覆盖学生数量(人)

700

应用技术协同创新中心合作单位情况

合作单位中高校数量(个)

3

合作单位中企业数量(个)

7

合作单位中科研机构数量(个)

2

合作单位中行业数量(个)

3

其他类型合作单位数量(个)

1

应用技术协同创新中心运行情况

 

承担省级及以上科研项目数量(项)

2

承担省级及以上科研项目到账金额(万元)

6

承担横向科研项目数量(项)

2

承担横向科研项目到账金额(万元)

12

授权专利数量(项)

4

授权专利转化数量(项)

2

自主创业人数(人)

10

创新创业项目数(项)

2

各级财政投入资金情况(万元)

 

中央财政专项资金投入情况(万元)

0

地方财政专项资金投入情况(万元)

1800

行业企业专项资金投入情况(万元)

30

其他资金投入情况(万元)

10

 

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