2018金砖+大赛之第二届“3D打印造型技术（高校组）”赛项技术规程（精简版）
企学研
2019-03-03 16:36
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一、竞赛项目
赛项编号：JZ-001
赛项名称：3D打印造型技术
赛项组别：高校组
赛项归属产业：先进装备制造业
赛项类型：国际级竞赛
二、竞赛目的
本项赛事是在金砖国家“深化金砖伙伴关系，开辟更加光明未来”的时代背景下开展的一项大型赛事，通过成员国之间的交流合作，在金砖五国和一带一路范围内促进3D打印技术应用，推动3D打印技术与创新创意结合。赛事体现了科技进步和产业升级的要求，推动赛事成果转化和产学研用紧密结合，以创新引领创业、以创业带动就业，培养造就“大众创业、万众创新”的生力军。
三、竞赛内容
竞赛内容分为预选赛和决赛。
（一）预选赛
预选赛为现场设计制作，现场设计制作将以任务书形式公布，时长为6小时，具体说明如下：
任务1：产品三维数据采集。利用给定三维扫描设备和相应辅助用品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力。
任务2：三维建模。根据三维扫描所采集的数据，选择合适软件，对上述产品外观面进行三维数据建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力。
任务3：产品创新设计。根据已经完成的任务2内容，按给定要求对样品中部分的结构或零件进行创新设计。该模块主要考核选手应用综合知识进行创新设计的能力。
任务4：产品3D打印与后处理。选手根据任务3创新设计产品的三维模型数据和赛场提供的3D打印机及软件，对该产品进行参数设定和加工。主要考核选手利用3D打印机以最佳路径和方法按时高质量完成指定产品加工任务。并考核选手3D打印模型后期处理等方面的能力。
任务5：职业素养。主要考核竞赛队在本竞赛过程中的以下方面：
①设备操作的规范性；
②工具、量具的使用；
③现场的安全、文明生产；
④完成任务的计划性、条理性以及遇到问题时的应对状况等。
（二）决赛
决赛分为两个阶段，第一阶段为原创设计阶段，第二阶段为现场设计制作阶段。原创设计阶段时间为1个月，加上答辩环节分值比例为40%；现场设计制作阶段以任务书形式公布，分值比例为60%。具体要求如下：
1.第一阶段：原创设计阶段
（1）原创设计竞赛主题：问题解决+创意设计
各参赛队按照竞赛主题，寻找生产、生活中的实际技术问题，经历发现与明确问题、制定设计方案、制作模型或原型、技术试验、优化设计方案等技术设计的实践环节，自行设计和制造参赛作品；要求作品具有一定的创新功能与运动功能，且结构完整，作品由多个零件组成，组成参赛作品的零部件80%以上应为3D打印件，鼓励使用先进理论和先进技术进行优化设计。
所提交作品须为原创且没在其他相关赛事中获奖，如出现雷同，相关参赛作品将计零分。
（2）具体内容、成果形式与考核点如下表：
| 具体内容 |
成果形式 |
考核点 |
| 作品创意说明 |
作品说明书及答辩PPT |
1.功能和结构；2.使用价值；3.节约成本；4.人性化设计；5.团队合作；6.事故预防；7.环保；8.创新性 |
| 展板设计与制作 |
展板 |
创意设计表达能力 |
| 作品 |
实物或者模型 |
设计成果的物化能力 |
| 作品设计过程视频 |
视频文件
（5分钟以内视频） |
1.发现与明确问题；2.制定设计方案；3.制作模型或原型；4.技术试验；5.优化设计方案 |
| 声明及授权 |
作品原创性声明；
作品版权使用授权书。 |
|
（3）成果提交
①成果说明部分以电子文件形式提交，成果要求如下三项：
A.作品说明书格式为word电子文档，答辩PPT为powerpoint电子文档;
B.展板规格幅面为A3、精度300dpi、jpg格式;
C.视频文件采用MP4格式，分辨率720×576（4:3）或1024×576（16:9）；
三个成果电子版预选赛报到时按照组委会要求提交。
②成果实物及相关文件提交方式
A.原创设计作品实物由各参赛队带到比赛现场；
B.展板实物由各参赛队带到比赛现场；
C.作品原创性声明和作品版权使用授权书经本人及相关单位签字盖章后由各参赛队带到比赛现场。
2.第二阶段：现场设计制作阶段
现场设计制作将以任务书形式公布，时长为6小时，具体说明如下：
任务1：产品三维数据采集。利用给定三维扫描设备和相应辅助用品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力。
任务2：三维建模。根据三维扫描所采集的数据，选择合适软件，对上述产品外观面进行三维数据建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力。
任务3：产品创新设计。根据已经完成的任务2内容，按给定要求对样品中部分的结构或零件进行创新设计。该模块主要考核选手应用综合知识进行创新设计的能力。
任务4：产品3D打印与后处理。选手根据任务3创新设计产品的三维模型数据和赛场提供的3D打印机及软件，对该产品进行参数设定和加工。主要考核选手利用3D打印机以最佳路径和方法按时高质量完成指定产品加工任务。并考核选手3D打印模型后期处理等方面的能力。
任务5：职业素养。主要考核竞赛队在本竞赛过程中的以下方面：
①设备操作的规范性；
②工具、量具的使用；
③现场的安全、文明生产；
④完成任务的计划性、条理性以及遇到问题时的应对状况等。
四、竞赛方式
（一）竞赛采用团体赛方式， 根据报名情况设综合强化培训、预选赛、决赛三个部分，决赛不超过30支团队。综合强化培训、预选赛日程另行通知。
（二）竞赛队伍组成：每支参赛队由3名在校生组成，指定1人为队长，并设不超过2名指导教师。设领队教师1名。
（三）预选赛结束后，组委会将在大赛官方信息发布平台上发布晋级决赛参赛队名单。
（四）统一编制赛位号，参赛队到赛项指定地点接受检录并抽签决定赛位号，然后在对应的赛位上完成竞赛规定的工作任务。赛位号由参赛选手抽取。
五、技术规范
竞赛主要有“原创设计”与“现场设计制作”两部分内容。
（一）原创设计
展板设计：利用平面设计软件，用1张展板形式表现产品创意设计方案。展板规格幅面为A3，精度300dpi，jpg格式。以产品渲染图为视觉中心，包含产品创意设计的简要说明、产品色彩方案和产品结构分解图（爆炸图）等图文内容。展板要求整体布局合理、效果漂亮，图文信息清晰直观，层次分明。
实物或模型：最大尺寸范围为500mm×500mm×500mm。
（二）现场设计制作
1.产品三维数字化设计：利用给定三维扫描设备和相应辅助用品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集，选择合适软件，对上述产品外观面进行三维数据建模。要求扫描得到的点云完整，复杂曲面数字化建模满足分型面、分区、精度等技术要求。
2.产品创新设计:结合模具成型、产品构造等机械制造专业知识，进行指定产品零件（特别是外观塑料件）的创新设计,要求满足3D打印成型工艺、强度、装配等指定的技术要求。
3.样品3D打印加工：导入创新设计的三维零件数据模型文件至赛场提供的3D打印设备配套的编程软件中，进行产品零件的3D打印工艺设计。选择工作参数，进行指定产品零件的3D打印制作。打印制作完成后，剥离产品的支撑材料，进行产品的表面适当的后处理。一个零件如果分件制作，应完成必要的粘结（不同零件不允许相互粘结）。
本赛项要求具有的知识点、基础技术要求和技能要求为机械设计基础、三维软件应用、三维扫描设备应用、三维打印设备应用等课程实训所涵盖的内容。
本赛项要求掌握的操作规程为竞赛指定设备所规定安全操作规程，详见三维扫描仪使用操作说明书。
六、技术平台
图2 赛平台示意图
预赛与决赛根据比赛要求选用不同软件设备。
（一）软件平台
1.操作系统：MS-Windows 7；
2.文字处理软件：MS-Office 2010；
3.设计软件：Geomagic Design X,3DOne Plus 2017;
4.扫描软件系统：Wrap_Win3D三维扫描系统;
5.3D打印软件系统：HORI3d打印系统。
（二）设备器材
1.赛场提供统一品牌计算机。最低配置为：双核处理器/4G内存/500G硬盘/1G NVIDIA独显/显示器。
2.比赛用Wrap_Win3D三维扫描设备主要参数如下：
| 技术指标 |
技术原理：单工业相机白光光栅扫描技术 |
| 光栅类别: 独立式数码光栅 |
| 产品结构：先进的主流一体化工业结构的箱体设计 |
| 接口线缆：安全稳定工业级插头线缆，非多接头组合式线缆 |
| 单幅扫描范围(mm)：300×210×200 |
| 扫描距离(mm)：600 |
| 扫描点距(mm)：0.2～1.1 |
| 单幅扫描时间：<3秒 |
| 相机分辨率：130万像素 |
| 扫描精度:L单幅扫描/对角线长度 |
| 球空间误差:0.005+L/15000 |
| 球面度误差:0.005+L/40000 |
| 平面度误差 0.005+L/25000 |
| 扫描方式：非接触式（拍照式） |
| 拼接方式：全自动拼接 |
| 输出文件格式：ASC,STL,IGS,OBJ |
| 扫描物体尺寸（mm）：250～600 |
| 通用性要求 |
扫描数据可以保存为标准点云txt文件格式，支持导入主流逆向软件Geomagic Design X、Imageware、 |
比赛用的三维扫描附品：
（1）手动二维转盘（规格Φ360*6mm）；
（2）标志点（5mm）；
（3）黑色背景布（1平方米）；
（4）双面胶带；
（5）黑色橡皮泥；
（6）黑色转盘垫块（两块）；
（7）量具：自备 0-150mm游标卡尺1把。
3.比赛用3D打印机主要参数如下：
| 技术指标 |
成型原理 |
熔融沉积（FDM) |
| 打印尺寸 |
300×260×305mm |
| 喷头数量 |
单喷头，风扇冷却 |
| 喷嘴直径 |
0.4mm |
| 喷头结构 |
模块化结构，可打印柔性材料 |
| 打印精度 |
0.05mm |
| 打印耗材 |
Φ1.75mm PLA、ABS、PVA等 |
| 供丝方式 |
近程送料 |
| 断电续打 |
支持 |
| 断料提醒 |
支持 |
| 外形尺寸 |
488×496×625mm |
| 通用性要求 |
支持的系统：XP,WIN7,WIN8,WIN10等
支持的文件类型：STL,OBJ,DAE,AMF,BMP,JPG,JPEG,PNG,G,GCODE
支持的软件语言：HORI 兼容 CURA, SLIC3R, SKINFORGE |
比赛用的加工附品：
| 名 称 |
数 量 |
| PLA耗材 |
1卷 |
| 防翘边胶水 |
1瓶 |
| 胶水抹平器 |
1个 |
| 模型撬棍 |
1把 |
| 内六角扳手 |
1套 |
| 镊子 |
1个 |
| 偏口钳 |
1把 |
| 砂纸 |
1张 |
| SD卡 |
1个 |
| U盘 |
1个 |
| SD卡读卡器 |
1个 |
| A4纸 |
2张 |
| 签字笔 |
1只 |
| 软布 |
1个 |
| 游标卡尺 |
1把 |
七、 成绩评定
本赛项评分标准按预选赛、决赛竞赛任务分述如下：
（一）评分指标体系
预选赛评分指标体系
| 比赛内容 |
考核指标 |
比例 |
| 数据采集与再设计 |
产品三维数据采集 |
10% |
| 三维建模 |
30% |
| 产品创新设计 |
25% |
| 3D打印 |
产品3D打印与后处理 |
30% |
| 职业素养 |
5% |
决赛评分指标体系
| 比赛内容 |
考核指标 |
比例 |
| 创意答辩 |
功能和结构、使用价值、节约成本、人性化设计、团队合作、事故预防、环保与创新性 |
40% |
| 数据采集与再设计 |
产品三维数据采集 |
5% |
| 三维建模 |
15% |
| 产品创新设计 |
20% |
| 3D打印 |
产品3D打印与后处理 |
15% |
| 职业素养 |
5% |
特别说明：“产品三维数据采集”不能破坏被测量实物原型，否则酌情扣1-3分；“三维建模”禁止使用整体点云拟合的建模方式，否则零分；利用最终建模结果反向推导形成stl和txt文件零分。
完整版技术规程下载请点击：http://www.chinajxedu.com/uploadfile/2019/0303/20190303044018329.pdf
