专业创新型实验报告.docx

中南大学交通运输工程学院专业综合性与创新性实验报告姓 名： 小组成员： 班 级： 学 号： 日 期： 指导老师： 高速列车头型三维数字化建模与3D打印姓名 蔡昊天 学号 1104110422（交通运输工程学院，交通设备信息工程专业）1 实验目的“专业综合性与创新性实验”是本专业教学计划中设定的一个重要教学培养环节，目的是在学习有关专业基础课程和专业课程上，开展一个具体的大、中型实验项目，通过实验项目激发每位学生的学习热情和潜能的自我挖掘，培养学生独立运用专业理论、知识、技能，进行设计、实践和解决实际问题的综合能力，使学生具备良好的综合实践能力和创新能力，使学生毕业后成为有创新能力和工程实践能力的专业人才。本实验熟悉三维数字化的基础上，结合本专业相关知识，不用广泛运用的减材制造技术，采用3D打印增材制造技术进行高速列车头型建模及打印。2 选题背景“3D打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速成型技术”，也称为“增材制造技术”。这种技术是依据物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式，制成实物模型，甚至直接制造零件或模具，从而缩短产品研发周期、并缩减生产成本。3D打印是一片一片地打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。说得简单点，就是由点堆积成面，再由面堆积成实体。? 3D打印的概念早在几十年前就已提出。上世纪70年代，随着3D辅助设计的兴起，设计师能在电脑软件中看到虚拟的三维物体，但要将这些物体用粘土、木头或是金属做成模型却非常不易，可以用费时费力费钱来形容。3D打印的出现，使平面变成立体的过程一下简单了很多，设计师的任何改动都可在几个小时后或一夜之间重新打印出来，而不用花上几周时间等着工厂把新模型制造出来，这样一来可以大大降低制作成本，节省产品开发成本。日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这种打印技术称为3D立体打印技术。3D打印是一种通过材料逐层添加制造三维物体的变革性、数字化增材制造技术，它将信息、材料、生物、控制等技术融合渗透，将对未来制造业生产模式与人类生活方式产生重要影响。这次选用3D打印课题，以前一直学习的都是减材技术，从没接触过这种增材制造技术，因而3D打印技术对于我们来说是一个相对新鲜的技术方法，这符合本次创新实验的要求。而为了同本专业交通设备信息工程有一定的联系相关性，采用3D打印技术来增材制造一个高速列车车头模型的课题。目前，世界铁路趋于高速化，这必将引起一系列的空气动力学问题，如空气阻力、列车风、两车交会压力波、隧道气压波、气动噪声及车辆震动等，这些问题与列车外形紧密相联，尤其是车头的流线外形设计。此次采用3D打印技术来制造一个高速列车车头模型，能帮助我更好了解流线型车头形状构造及性能要求。而学院拥有的硬件设备也给我们本次创新实践提供了技术支持。3 实验设备（1）3D打印机 MakerBot Replicator 2学院实验室所使用的3D打印机型号是makerbot replicator 2。MakerBot Replicator 2 是MakerBot 3D打印机的第四代产品，由MakerBot公司于2012年9月推出, 并在2012年11月引进中国。该产品的打印精度提升至三倍（为100微米），拥有410立方英寸的打印体积，和上一代比体积增大37%。可以打印大物体，或者同时打印多个部件。Replicator 2采用的是MakerBot PLA耗材（多种颜色可选），这种新型生物塑料可以更牢靠的粘在打印平台上，减少脱落，卷曲，滑动和收缩情况的发生。（2）ProE、SolidWorks、UG等软件（3）PC 计算机4 实验原理及方案(1)根据已有的和谐号CRH2动车组的三维模型，用ProE软件分析点的功能，测出15组剖面曲线上各点的三维坐标，剖面垂直于车身纵轴线方向；(2)整理数据；(3)选择一种三维绘图软件(如UG)，根据前面相关参数进行高速列车头型建模。(4)将生成的3D打印stl文件导入makerbot软件，设置合适参数，打印出高速列车车头模型。5 实验内容1.ProE收集剖面各点数据 小组成员根据已有的CRH2三维模型，利用ProE软件中的功能：分析——点，得出15组剖面上各点的三维坐标。图1 ProE收集数据方法图2.部分数据采