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第3节 打印展示作品
川教版 八年级下
新知导入
完成了设计建模，怎样将数字模型文件使用三维打印机打印出成品，实现创意物化呢？这节课我们一起来解决这个问题。
新知讲解
一、三维打印
三维打印技术是以三维数 字模型文件为基础，使用原材 料（工程塑料、树脂、钛合金 粉末、巧克力糖面等）沉积或 者黏合材料层以构成三维实体 的数字化增材制造技术，也称“3D打印”。
1.三维打印
新知讲解
三维打印机打印过程
三维打印就是平面打印的 累加，图像一层一层覆盖、凝固,从平面逐渐增高，慢慢形成了立体的物体。
新知讲解
常见的三维打印机及打印材料见下表。
2.三维打印机
打印机 类型 金属(SLM、LENS ) 三维打印机 光固化(SLA) 三维打印机
熔融沉积成型(FDM ) 三维打印机
打印原理 用激光烧结粉末成固态 用紫外激光照射光敏树脂 使之 变成固态 材料熔化成半融状态拉成 丝，一
层一层堆叠
打印材料 铝合金、金属钛、模具 钢、钻 钻合金、不锈钢、 铁镰合金、 铜合金等材料 光敏树脂材料为液体墨 水，费 用较高 热塑性塑料(PLA、 ABS、尼龙
等)，材料较 便宜
适用范围 用于航空航天、 汽车等产业 制作牙模、珠宝、 工艺品及动 漫设计等 学校、家庭常用的 三维打印机类
型
新知讲解
三维打印无须机械加工或模具，就可以制造复杂的结构零件且流程简 单、周期短。
3.三维打印技术的发展
三维打印技术能够用于航空航天、汽车制造、生物医学、零件制造、电子、建筑、珠宝等行业。
打印材料丰富，利用率高，且随着打印成本的降低，个性化定制三维产品、网络共享打印等已变得普及，将对未来制造业生产模式与人类生活方式产生重要影响。
新知讲解
二、三维打印机切片操作体验
完成建模以后，我们进入三维打印的第二个环节：模型切片。
切片可以将数字三维模型转换为三维打印机可识别的打印代码，让三维打印机执行打印命令，控制喷头的移动，一层一层地打印。
新知讲解
切片软件种类很多，但部分切片软件需要适配对应的硬件，我们选择 通用性切片软件Cura。
Cura是一款入门级开源切片软件，普及率非常高， 可以兼容大部分3D打印机。
扫掠是指一个草图 轮廓沿着一条路径（可以是不规则的曲线）移动形成实体。
Cura支持stl、3mf和obj文件格式，支持文件修复，支持显示打印路径、打印时间和材料使用量设置。
新知讲解
切片打印软件需要与3D打印机匹配，软件参数调节影响打印精度及打印时间。
选择“一般模式”，快速进行打印，如果选择“专家模式”，可以更精确地打印。
新知讲解
软件设计参数如图所示。
新知讲解
(1) 层厚：设置每层耗材的高度，若数值太大，则打印成品粗糙，数值太小，打印成品精度过高，耗费时间长。
(2) 壁厚：影响成品强度。
(3) 填充率：填充的比例越高，打印时间越长，耗材损耗越高。通常情况下，填充率在10%~20%。如果需要更坚固的成品，则设置为75%以上。
(4) 打印速度：指挤出机在挤出耗材并且行进时的速度，受耗材、层数、温度等影响，一般推荐速度是40~60mm/s。
(5)支撑类型：添加支撑为最终模型创造一个没有下垂的高质量环境，可根据实际需求选择是否添加支撑。
新知讲解
三、打印创意挂件及后期处理
完成切片后，我们进入第三个步骤：打印。
学校多采用熔融沉积成型(FDM)三维打印机，打印机使用的材料为树脂(ABS)、聚乳酸(PLA : —种从玉米、木薯等提取出淀粉原料制 成的新型的生物降解材料)，它们在喷头被加热熔化后，层层堆积而形成成品。
ABS和PLA会吸收水分从而影响打印效果，要小心存放。
新知讲解
在平台刷胶或者贴美工纸，保证打印过程的稳定性，避免翘曲等。
1.三维打印准备
根据设计图，核算所需打印材料的用量，准备不同颜色的打印材料。如图所示。
(1)平台调整
(2)核算准备材料
新知讲解
三维打印过程中，需要注意以下问题:
2.装料打印
(1)检查入料端口，保证材料充足，检查喷嘴。
(2 )关注3D打印材料变脆、易断的问题。
(3 )保证打印过程中四周温度正常。
(4) 调试、设置3D打印机参数，保证打印精度。
(5) 解决打印层无法对准问题。
新知讲解
(1)剥离：用剪钳去除底座支撑。如图所示。
3.表面处理：剥离、打磨、上色
(2) 打磨：用不同规格型号的砂纸打磨抛光表面。
(3) 上色：用丙烯颜料手涂上色或者用喷枪喷涂油漆上色。
合作探究
任务—
请根据你的三维挂件作品，核算所需打印材料用量，准备打印材料，将完成切片的模型文件选择连接打印机或者保存到SD卡打印生成实物。将三维挂件剥离底座支撑，并用细砂纸打磨抛光表面。
新知讲解
四、展示创意作品，自评及互相评鉴
各小组将制作的三维模型文件导出三维效果图，上传至云盘或网站，陈列打印完成的三维设计作品，汇总填写三维打印作品自评表，如下表所示。
新知讲解
三维打印作品自评表
步骤 内 容 改进意见及故障处理
设计分析 设计作品主题鲜明； 结构设计合理，体现生活实用性、易用性； 构思独特，巧妙；设计具有美感（对称美， 空间层次感等）
建模设计 能恰当选用三维模型软件设计表达主题； 熟 练使用工具对各类模型进行编辑、修改； 合 理使用视觉样式工具美化作品
打印呈现 能根据需求设置参数打印出三维实物；细节 处理得当，符合工程结构特征
作品名称：
合作探究
任务二
分组进行创意作品展示汇报，请老师和同学互相评价。
新知讲解
五、分享、交流与反思
与同学们通过动手设计，让想象变得具体。
我们需要独立思考, 彼此合作，共同解决问题。
合作探究
任务三
分组讨论并记录各自的想法，尽可能地发挥想象力，找出各种解决问题的方法，共同研究三维打印作品的创新及改进方法。
可以设计班徽、校牌、马拉松赛奖牌等，期待你们的作品！
新知讲解
拓展阅读
三维打印的两种应用方式
1.三维设计
设计软件是核心，实体建模软件提供立方体、球体等 形状库，可以将这些形状剪裁、拉伸在一起，实现快速定制和纽合，用于 工业设计和制造。
曲面建模用多边形表面网格来构建一个物体的形状，关 注曲面表层，通过光影的渲染生成高度逼真的影像，可用于电影和视频游戏。
设计软件推动了3D打印技术的发展，只要你能想到的，就能设计和打印。
新知讲解
例如：利用三维设计打印房屋模型的过程如图所示。
三维数字模型
新知讲解
2.三维扫描
用扫描仪捕捉物体在三维空间中每个点的x、y和z坐标 数据，计算机设计软件通过一系列快速计算将其转换成表面网格坐标值， 根据图形变化计算丢失的数据点来填充表面空缺。
利用三维扫描仪可以扫描文物和破碎的部件以合成对应的形状。
通过三维扫描能方便地进行文物测量，保证文物在修复过程中不受伤害，且数字文件可以长期保存。
新知讲解
例 如：利用三维扫描打印三星堆青铜面具的过程如图所示。
三维数字模型
新知讲解
利用三维打印复制文物
2013年，四川广汉三星堆博物馆引进了三维扫描仪和三维打印机，扫描文物需要两三天，打印只用10个小时，复制一件文物的误差不超过2微米。
不用接触文物表面，快速、精准、多角度获取文物的三维细节数 据，使用计算机三维建模软件虚拟修复文物，避免直接修复不当而造成 的本体损害，文物研究者可以运用现有的三维文物模型进行辅助研究。
三维扫描和三维打印技术能够实现对文物的高清数据存档、仿制和修复，为文物展示和保护工作提供了有效解决方案。
课堂练习
利用合适的三维打印机打印自己创意的作品
课堂总结
总结本节课所讲内容
板书设计
一、三维打印
1.三维打印
2.三维打印机
3.三维打印技术的发展
二、三维打印机切片操作体验
三、打印创意挂件及后期处理
1.三维打印准备
2.装料打印
四、展示创意作品，自评及互相评鉴
五、分享、交流与反思
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川教版八年级下册第一单元第3节打印展示作品件教学设计
课题 打印展示作品 单元 第一单元 学科 信息技术 年级 八年级
学习 目标 了解三维打印。 体验三维打印机切片软件操作。 学会打印创意作品及对作品进行后期处理。
重点 体验三维打印机切片软件操作；学会打印创意作品及对作品进行后期处理。
难点 体验三维打印机切片软件操作；学会打印创意作品及对作品进行后期处理。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 完成了设计建模，怎样将数字模型文件使用三维打印机打印出成品，实现创意物化呢？这节课我们一起来解决这个问题。 听老师讲解 调动学生学习的积极性，为以下的学习打下良好的基础
讲授新课 一、三维打印 1.三维打印 三维打印技术是以三维数 字模型文件为基础，使用原材 料（工程塑料、树脂、钛合金 粉末、巧克力糖面等）沉积或 者黏合材料层以构成三维实体 的数字化增材制造技术，也称“3D打印”。 三维打印机打印过程 三维打印就是平面打印的 累加，图像一层一层覆盖、凝固,从平面逐渐增高，慢慢形成了立体的物体。 2.三维打印机 常见的三维打印机及打印材料见下表。 3.三维打印技术的发展 三维打印无须机械加工或模具，就可以制造复杂的结构零件且流程简 单、周期短。 三维打印技术能够用于航空航天、汽车制造、生物医学、零件制造、电子、建筑、珠宝等行业。 打印材料丰富，利用率高，且随着打印成本的降低，个性化定制三维产品、网络共享打印等已变得普及，将对未来制造业生产模式与人类生活方式产生重要影响。 二、三维打印机切片操作体验 完成建模以后，我们进入三维打印的第二个环节：模型切片。 切片可以将数字三维模型转换为三维打印机可识别的打印代码，让三维打印机执行打印命令，控制喷头的移动，一层一层地打印。 切片软件种类很多，但部分切片软件需要适配对应的硬件，我们选择 通用性切片软件Cura。 Cura是一款入门级开源切片软件，普及率非常高， 可以兼容大部分3D打印机。 扫掠是指一个草图 轮廓沿着一条路径（可以是不规则的曲线）移动形成实体。 Cura支持stl、3mf和obj文件格式，支持文件修复，支持显示打印路径、打印时间和材料使用量设置。 切片打印软件需要与3D打印机匹配，软件参数调节影响打印精度及打印时间。 选择“一般模式”，快速进行打印，如果选择“专家模式”，可以更精确地打印。 软件设计参数如图所示。 (1) 层厚：设置每层耗材的高度，若数值太大，则打印成品粗糙，数值太小，打印成品精度过高，耗费时间长。 (2) 壁厚：影响成品强度。 (3) 填充率：填充的比例越高，打印时间越长，耗材损耗越高。通常情况下，填充率在10%~20%。如果需要更坚固的成品，则设置为75%以上。 (4) 打印速度：指挤出机在挤出耗材并且行进时的速度，受耗材、层数、温度等影响，一般推荐速度是40~60mm/s。 (5)支撑类型：添加支撑为最终模型创造一个没有下垂的高质量环境，可根据实际需求选择是否添加支撑。 三、打印创意挂件及后期处理 完成切片后，我们进入第三个步骤：打印。 学校多采用熔融沉积成型(FDM)三维打印机，打印机使用的材料为树脂(ABS)、聚乳酸(PLA : —种从玉米、木薯等提取出淀粉原料制 成的新型的生物降解材料)，它们在喷头被加热熔化后，层层堆积而形成成品。 ABS和PLA会吸收水分从而影响打印效果，要小心存放。 1.三维打印准备 (1)平台调整 在平台刷胶或者贴美工纸，保证打印过程的稳定性，避免翘曲等。 (2)核算准备材料 根据设计图，核算所需打印材料的用量，准备不同颜色的打印材料。如图所示。 2.装料打印 三维打印过程中，需要注意以下问题: (1)检查入料端口，保证材料充足，检查喷嘴。 (2 )关注3D打印材料变脆、易断的问题。 (3 )保证打印过程中四周温度正常。 (4) 调试、设置3D打印机参数，保证打印精度。 (5) 解决打印层无法对准问题。 3.表面处理：剥离、打磨、上色 (1)剥离：用剪钳去除底座支撑。如图所示。 (2) 打磨：用不同规格型号的砂纸打磨抛光表面。 (3) 上色：用丙烯颜料手涂上色或者用喷枪喷涂油漆上色。 任务— 请根据你的三维挂件作品，核算所需打印材料用量，准备打印材料，将完成切片的模型文件选择连接打印机或者保存到SD卡打印生成实物。将三维挂件剥离底座支撑，并用细砂纸打磨抛光表面。 四、展示创意作品，自评及互相评鉴 各小组将制作的三维模型文件导出三维效果图，上传至云盘或网站，陈列打印完成的三维设计作品，汇总填写三维打印作品自评表，如下表所示。 三维打印作品自评表 任务二 分组进行创意作品展示汇报，请老师和同学互相评价。 五、分享、交流与反思 与同学们通过动手设计，让想象变得具体。 我们需要独立思考, 彼此合作，共同解决问题。 任务三 分组讨论并记录各自的想法，尽可能地发挥想象力，找出各种解决问题的方法，共同研究三维打印作品的创新及改进方法。 可以设计班徽、校牌、马拉松赛奖牌等，期待你们的作品！ 拓展阅读 三维打印的两种应用方式 1.三维设计 设计软件是核心，实体建模软件提供立方体、球体等 形状库，可以将这些形状剪裁、拉伸在一起，实现快速定制和纽合，用于 工业设计和制造。 曲面建模用多边形表面网格来构建一个物体的形状，关 注曲面表层，通过光影的渲染生成高度逼真的影像，可用于电影和视频游戏。 设计软件推动了3D打印技术的发展，只要你能想到的，就能设计和打印。 例如：利用三维设计打印房屋模型的过程如图所示。 2.三维扫描 用扫描仪捕捉物体在三维空间中每个点的x、y和z坐标 数据，计算机设计软件通过一系列快速计算将其转换成表面网格坐标值， 根据图形变化计算丢失的数据点来填充表面空缺。 利用三维扫描仪可以扫描文物和破碎的部件以合成对应的形状。 通过三维扫描能方便地进行文物测量，保证文物在修复过程中不受伤害，且数字文件可以长期保存。 例 如：利用三维扫描打印三星堆青铜面具的过程如图所示。 利用三维打印复制文物 2013年，四川广汉三星堆博物馆引进了三维扫描仪和三维打印机，扫描文物需要两三天，打印只用10个小时，复制一件文物的误差不超过2 微米。 不用接触文物表面，快速、精准、多角度获取文物的三维细节数 据，使用计算机三维建模软件虚拟修复文物，避免直接修复不当而造成 的本体损害，文物研究者可以运用现有的三维文物模型进行辅助研究。 三维扫描和三维打印技术能够实现对文物的高清数据存档、仿制和 、修复，为文物展示和保护工作提供了有效解决方案。 课堂练习 利用合适的三维打印机打印自己创意的作品 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 通过老师演示学生动手操作，提高动手能力。小组交流、分享 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 通过老师演示学生动手操作，提高动手能力。小组交流、分享 学生小组间讨论，共同完成任务。 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 学生小组间讨论，共同完成任务。 学生小组间讨论，共同完成任务。 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 学生小组间讨论，共同完成任务，并分组汇报。 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 培养学生动手操作能力，并且锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 培养学生动手操作能力，并且锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。 锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。 锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 培养学生独立完成练习的能力。
课堂小结 总结本节课所学内容 学生回答 梳理本节课的知识点，完成学习目标，培养学生总结概况能力
板书设计 一、三维打印 1.三维打印 2.三维打印机 3.三维打印技术的发展 二、三维打印机切片操作体验 三、打印创意挂件及后期处理 1.三维打印准备 2.装料打印 四、展示创意作品，自评及互相评鉴 五、分享、交流与反思
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