新工科背景下混合式教学改革研究与实践

为满足新工科背景下对人才培养提出的新要求,以《逆向工程与快速成型技术》课程为例,针对课程教学中存在的问题,从课程内容重构、教学模式构建、评价体系完善三方面开展教学改革,并以典型工程案例开展“线上线下+理虚实”多元混合的教学新模式。结果表明,该教学模式有助于培养学生的创新应用能力,可为高职同类课程的教学改革提供借鉴和参考。

课程思政视域下《逆向工程与快速成型技术》课程改革与探索

针对课程思政视域下《逆向工程与快速成型技术》课程教学改革的问题,以混合式教学模式为出发点,依据教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》,并结合机械设计与制造专业的人才培养模式及理念,明确了在思政育人理念下进行混合式教学改革的意义。通过《逆向工程与快速成型技术》课程4个方面的改革与探索,形成《逆向工程与快速成型技术》基于课程思政线上线下混合式教学模式。最后提出了基于思政育人理念的《逆向工程与快速成型技术》课程教学设计,为同类课程改革提供借鉴和参考。

基于逆向工程的创新设计与3D打印技术的实践教学

结合国家职业技能大赛竞赛内容和新职业中增材制造设备操作员的岗位需求,设计了六大实践教学任务:模型三维数据采集、模型数据处理、逆向建模、产品创新设计、产品3D打印及后处理、产品精度检测,以飞机模型的创新设计为案例对实践教学进行了说明。该教学实践的开展,让学生掌握了常见3D打印设备的使用方法,理解了逆向工程在创新设计中的用途,对提升学生的创新能力、设计能力和岗位竞争力有促进作用。

CDIO工程教育模式下《逆向工程与快速成型技术》课程的教学改革研究

新工科背景下,培养创新能力强且具备先进制造技术的应用型人才是高校机械类专业开设《逆向工程与快速成型技术》课程的主要目标,归纳分析了《逆向工程与快速成型技术》课程的教学现状与存在的问题,结合CDIO工程教育模式下分别从课程目标、教学内容、教学与实践方法、课程评价方法等方面探讨课程改革的方法与措施,以提高学生自主学习能力与创新意识。

基于逆向工程的泵盖设计及3D打印快速成型

逆向工程已广泛应用于产品创新设计与改型中,本文以某水泵泵盖为研究对象,基于逆向工程设计和3D打印技术,展示了泵盖的快速重构和成型全过程。描述了由Win3DD-M扫描仪数据采集、Geomagic Wrap 3D三维扫描数据处理软件逆向建模设计过程和Geomagic Design X软件对数据模型后处理重构过程,最后通过3D打印设备打印出泵盖样品,与原泵盖样品契合度较高。采用逆向工程设计的泵盖可缩短产品的设计研发周期、提高设计研发效率,本文研究结果对其他产品设计具有一定参考价值。

计算机辅助设计和制作单侧眼眶部缺损的修复

目的 了解反求工程和快速成型技术对单侧眼眶部缺损进行计算机辅助设计和制作的效果。方法 通过激光扫描仪对一例单侧眼眶部缺损石膏面部模型进行数据采集。经反求工程软件处理 ,依据健侧眼眶部组织数据设计出缺损处修复体表面数据 ,并利用模具软件设计出修复体模型的三维数据。最后通过快速成型方法制作出修复体的树脂模型。结果 激光扫描采得的模型点云数据清晰精确。利用健侧眼眶部组织数据修复患侧缺损获得满意效果之后设计制作出的树脂修复体与缺损处贴和紧密并达到逼真的对称修复效果。结论 利用反求工程和快速成型方法可以满意地完成单侧眼眶部缺损修复的计算机辅助设计和制作。

面向创新设计的逆向工程技术研究

产品的创新设计已经发展成为企业的核心竞争力,而逆向工程技术是实现创新设计的重要工具。本文首先对基于正逆向软件相结合的及混合建模的逆向工程再设计方法进行了研究,并在此基础上将逆向工程再设计与仿真优化、快速成型相结合,提出了面向创新设计的逆向工程工程流程,并给出了实例,为产品创新设计提供了新的途径。

快速成型技术及其在骨骼三维重构中的应用

针对医学领域中人工关节制造的多样性、复杂性和快速性的要求，提出利用ＣＡＤ技术和快速成型技术来满足这种需求的解决方案：将骨骼的每层ＣＴ片扫描，输入计算机进行图象矢量化，所得数据点用ＣＡＤ软件经过曲线重构、曲面重构、实体重构，输出的ＳＴＬ文件在快速成型机切片，生成激光轨迹并加工出骨骼原型，以此作为人工关节设计的依据．对这一系统的实现过程进行研究，提出了一种基于ＣＡＤ技术及快速成型技术来制造人工关节的敏捷制造系统框架．

快速原型技术带来产品创新设计开发的革命

在指出传统成型技术和设计技术的致命缺陷基础上，简单介绍了快速原型技术的原理，着重讨论了用现代的高科技手段和技术来改造传统产品设计开发方法，应用快速原型技术能够促进设计创新（虚拟设计）、产品创新（全新产品）、工艺创新（并行模式）和管理创新（分散网络化制造），从而形成数字化、并行化、智能化与集成化，带来了产品创新设计开发的革命．

快速成型技术在医学上的应用

随着计算机技术的快速发展,三维重建和快速成型技术逐步应用于医学领域。结合逆向工程及快速成型技术的基本原理,重点阐述了逆向工程及快速成型技术在先天性单侧唇裂三维模型的重建、面容多发性骨折缺损骨和下颌骨缺损三维模型重建等医学上的应用,并简单介绍了快速成型技术在现代医学应用上的重要意义,最后根据快速成型技术的特点,提出了快速成型技术在现阶段存在的问题及其以后在文化艺术,航天航空及家电行业等领域的发展前景。

逆向工程与快速成型一体化在现代产品设计中的应用

逆向工程和快速成型技术一体化目前已发展成为CAD/CAM系统中相对独立的研究领域。本文阐述了逆向工程和快速成型的概念,论证了逆向工程和快速成型技术一体化在现代产品设计中应用的意义和模式,并从扫描模型的建立、数据采集、数据处理、CAD模型的重建、产品的再设计与快速成型技术等方面,对逆向工程和快速成型一体化具体运用过程进行了比较详细的分析和研究。将逆向工程与快速成型一体化技术应用于现代产品设计中,即可节约设计时间,又可节约设计成本,同时提高了产品的设计质量和精度。

基于Geomagic Studio和快速成型技术的产品设计

介绍了逆向工程技术的概念和工作原理。采用光学激光扫描仪采集了汽车吸尘器壳体的点云数据,利用Geomagic Studio 13软件对点云数据经过点云预处理、多边形阶段、参数化曲面设计等处理阶段。将得到的曲线组和曲面模型导入Pro/E软件,构建CAD模型,使用快速成型机完成产品模型的三维打印。整个逆向建模过程周期短,产品精度高误差小,能快速有效地完成单件产品的创新设计和生产制造。

基于创新扩散理论的RP技术扩散模型分析

利用微积分方法定量地对技术创新扩散的模型和发展规律进行了探讨,揭示了技术创新扩散发展变化的动力学特征。并利用该扩散模型对RP技术的推广应用进行了研究,建立了RP技术扩散模型,根据该模型对RP技术的推广情况做出了预测,这对RP技术在我国的推广应用具有一定的参考价值。

快速成型技术在家具设计中的应用研究

目的探索快速成型技术与传统木工工艺的邂逅,在家具产品设计中的应用。方法运用分析、比较的研究方法,了解3D打印快速成型技术的优势,探讨传统工艺与3D打印技术相结合的表现效果。结论通过不断探索快速成型技术与传统工艺的结合,在3D打印这一现代技术的影响下,"新"、"旧"技术的结合将成为家具设计创新的突破口,并基于模块化的设计理念,推导出家具产品创新设计的思路与方法。

支持创新设计的关键使能技术──快速原型技术

在介绍创新设计的基本概念和快速原型的基本原理的基础上，着重介绍支持创新设计的快速概念原型、快速设计原型、快速功能原型、快速数字原型和快速技术原型快速原型技术能够明显地缩短设计周期，提高创新成功率，降低开发成本，减少投资风险，确保创新设计的顺利实施，从而成为支持创新设计的关键使能技术．

基于逆向工程的工艺品设计及快速成型

为解决复杂工艺品的逆向建模及成型问题,以犰狳工艺品为例,应用Geomagic Studio软件和3D打印切片软件Cura进行逆向设计和快速成型,实现了模型的快速复制和创新,提高了复杂型面的产品设计开发能力,缩短了产品开发周期。

计算机辅助设计在单侧完全性唇腭裂婴儿术前矫治中的应用

目的:评价计算机辅助设计在单侧完全性唇腭裂患儿术前矫治中的应用价值。方法:对10例单侧完全性唇腭裂新生儿取模,通过三维激光扫描仪对模型进行扫描并实现三维重建,三维诊断设计软件模拟整个错位上颌骨各骨段的矫正过程,并输出用于矫治器加工的数字模型。快速激光成型技术恢复矫治过程的模型并制作一系列矫治器,临床应用于单侧完全性唇腭裂患儿的术前矫正治疗。结果:经过3～4个月的术前矫正,错位牙槽骨排列成较为规则的弧形;唇部裂隙宽度减小,鼻翼塌陷畸形得到改善,鼻小柱偏斜得到纠正。结论:计算机辅助设计的单侧完全性唇腭裂患儿术前矫治能实现精确、量化的矫治目标,同时减少复诊次数,是一种高效、简洁的术前矫治方法。

快速原型技术在颞下颌关节重建中的应用

目的:计算机辅助软件进行颞下颌关节手术前设计,经快速原型技术制作模型,探讨该技术在下颌骨及颞下颌关节重建中的应用价值。方法:选取11例(13侧)需要进行髁突-下颌支-下颌体重建手术的患者为快速原型组,术前均进行头颅三维CT扫描(层厚0.625mm);将DICOM格式的CT数据输入电脑软件SimplantCMF,通过软件对头颅模型进行下颌骨分离、截骨线设计、截骨及骨块移动;利用镜面反射原理,以健侧下颌骨为标准,重建患侧下颌骨;然后以重建的头颅模型为标准,对钛板进行塑形;术中根据已经塑形好的钛板,对移植骨块进行塑形,重建颞下颌关节。另选24例用传统方法进行髁突-下颌支-下颌体重建的患者作为对照组。采用SPSS13.0软件包分析2组患者手术用时,并采用两独立样本t检验;对Simplant测量出的CT扫描数据,采用配对t检验分析快速原型组内手术前、后面部对称性的差异。结果:所有患者伤口均一期愈合,无感染、出血、面神经损伤等并发症发生;术后临床及影像学检查显示,患者面形基本对称,对手术效果满意,咬合关系良好;MRI显示移植的肋骨肋软骨头均在关节窝内。手术用时传统方法平均为7.09h,快速原型组平均为5.67h,2组之间有显著性差异(P<0.05);应用Simplant对下颌骨CT扫描的数据进行处理,测量每个患者术后的CI(condyle-incisor)、CM(condyle-mental foramen)、CA(condyle-angle)3组变量,对健、患侧的测量数据进行配对t检验,3个指标的健、患侧均无显著差异(P>0.05)。结论:利用快速原型技术,可以达到准确重建颞下颌关节、保持下颌骨双侧对称的目的,有利于改善术后颞下颌关节功能,提高颞下颌关节及下颌骨重建的效果。

基于逆向设计理论3DMAX造型快速成型的研究

通过把汽车变速箱清洗设备上壳体的3DMAX虚拟造型导入PRO/E三维参数化环境进行曲线、曲面重构等逆向设计,以及利用快速成型软件MAGICS对其进行切片和快速加工成型的过程,摸索出一条将虚拟设计与逆向设计直接对接快速成型机的新路径。初步解决了以往造型设计与成型过程中重复性劳动多、仿真误差大、周期长等问题。

反求工程技术及其应用

阐述了反求工程技术的基本内容及其开发路线 ,并就国内外反求工程技术的应用情况。