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专业介绍

微专业介绍——增材制造工程

1、微专业设置背景和培养目标

增材制造(3D打印)作为“十五五”规划重点部署的战略性技术,被纳入国家高端装备制造业创新体系。增材制造产业链正快速发展,催生了设备研发、材料开发、工艺优化等多元化岗位。随着建筑3D打印、智能医疗等新场景的拓展,增材制造专业将持续释放就业潜力,为交叉复合型技术人才提供广阔的发展空间。

我院“增材制造工程”微专业致力于培养学生掌握增材制造基础理论与核心技术,熟练操作各类增材制造设备,具备从模型设计、工艺规划、设备调试到后处理全流程实践能力及解决复杂工程问题的能力,培育学生的跨学科协作素养,形成持续学习意识与技术创新能力,以满足行业发展对复合型人才的需求。

2、招生要求

(1)专业背景

         本科理工类专业学生

(2)招生人数

         25人

3、课程设置

4、课程简介

(1)增材制造技术基础

《增材制造技术基础》主要围绕3D打印技术的原理、工艺、设备及应用展开,旨在培养学生掌握增材制造的核心知识与实践能力。课程内容涵盖增材制造的基本概念、发展历程、技术分类(如SLA、SLS、FDM等)、工艺原理及设备操作,同时结合工程设计、材料科学等跨学科知识。概述了了增材制造的“离散/堆积”原理,及其与传统制造的优势对比。详细介绍了主流增材制造技术(如光固化、熔融沉积、选择性激光烧结)的工作原理、适用材料及工艺参数。实验环节学习FDM设备的操作流程、参数调试及维护保养方法。本课程的主要学习目标:理解增材制造技术的原理与工艺特点,能针对具体问题进行工艺分析与实践。本课程的考核方法以课后习题、课程作业和实践环节等多种方式开展。

(2)增材制造工艺

《增材制造工艺》课程系统讲授目前增材制造领域的几种典型工艺,兼具理论性与实践指导性。通过基础理论讲解使学生掌握增材制造“逐层堆积”的核心原理以及与传统制造的差异,结合电子、医疗领域案例,阐释其应用价值与边界,帮助学生建立整体认知。核心部分精讲主流工艺,聚焦FDM熔融沉积、SLA立体光固化、SLS选择性激光烧结等技术,详解各工艺的工作原理、设备构成、适配材料及优劣特性,如FDM的成本优势与SLA的精度特点,明确工艺选型逻辑。实践部分侧重实操适配,介绍模型切片、参数设置等工艺规划要点与设备操作规范,针对打印精度偏差、材料变形等问题给出调整方案。在拓展前沿部分,简述电弧、电子束等特种工艺进展,结合航空航天构件、医疗假体案例,拓宽学生应用认知。本课程的考核以课程作业和课程实践等多种方式开展。

(3)增材制造设备及操作维护

《增材制造设备及操作维护》聚焦增材制造(3D 打印)技术的核心实践环节,以“设备认知-规范操作-故障排查-高效维护”为主线,构建兼具理论深度与实操价值的知识体系,使学生快速掌握增材制造设备的核心应用能力。课程内容紧密贴合行业实际需求,涵盖主流增材制造技术原理(如 FDM、SLA、SLM等),系统讲解各类设备的核心结构、工作流程及关键参数设置,从设备安装调试、原材料选型到打印过程监控、成品后处理,形成全流程实操指导。

(4)增材制造前处理及案例分析

《增材制造前处理及案例分析》是一门面向离线编程的综合性课程,涵盖三维模型处理、成形定向、支撑设计、切片与路径规划、工艺参数封装等完整数据链环节。重点讲授各类前处理算法的基本原理、软件操作流程、参数耦合机制及实际应用。通过理论讲授与现场演示,使学生掌握面向多种增材工艺(LPBF、EBM、FDM、SLS等)的离线编程通用方法。通过航空、汽车等领域典型实例,将学生视野延伸至工程实际,了解实际制造系统的前处理设计流程与工艺参数选型原则。本课程考核以课后习题、课程作业和实践操作等多种方式开展。

(5)增材制造后处理及技术选择

《增材制造后处理及技术选择》聚焦于增材制造领域的关键环节,系统且深入地阐释后处理工艺原理、完整的工艺过程,以及与之配套的设备、工具与材料等核心内容。课程深入剖析基于材料特性、零件功能需求、设备技术参数的后处理技术选择逻辑,深度探讨工艺优化策略与多工艺协同组合方案,致力于培养学生对增材制造后处理技术的专业分析能力与实践应用能力,助力学生成为增材制造领域的复合型人才。本课程教学内容遵循循序渐进的原则,从夯实增材制造后处理的工艺基础出发,依次深入介绍SLA与SLM成型件后处理技术选择方案,详细讲解FDM成型件后处理技术要点,最后系统呈现SLS与DMLS成型件后处理技术选择精髓。

(6)增材制造实训案例

《增材制造实训案例》以工程项目为依托,通过一系列典型案例系统展现增材制造技术从设计到落地的全流程实践。结合实际生产中遇到的问题给出针对性解决方案,帮助学生在实践中掌握增材制造全流程技术要点,提升解决复杂工程问题的能力。本课程从工业制造领域切入,通过典型应用案例深度剖析增材制造技术在精密零件制造、模具开发等场景的技术优势与实践路径;继而延伸至文化创意领域,结合文物修复、艺术设计等实际案例,展现该技术在文化传承与创新中的独特价值;最后聚焦生物医学领域,通过讲解3D打印医疗器械、生物组织模型等应用,揭示增材制造技术在前沿医学研究与临床实践中的重要意义。

4、专业特色

本微专业精心构建“双师型+行业导师”的结构化教学团队,师资力量源自天津科技大学机械工程学院与深圳市大族聚维科技有限公司两大主体,实现高校学术资源与企业产业经验的深度融合。团队现配备教师8人,其中正高级职称2人、副高级职称4人,企业导师2人。以培养新工科人才的基础知识和创新意识为切入点,主动对接增材制造产业需求,汇聚高校、龙头企业等要素资源,致力于培养学生掌握增材制造基础理论与核心技术,熟练操作各类增材制造设备,具备从模型设计、工艺规划、设备调试到后处理全流程实践能力及解决复杂工程问题的能力,打通人才培养过程中的知识链、创新链、产业链,形成国内一流的增材制造人才培养的目标。

5、教学专家团队

(1)吴满鹏

教授,硕士生导师,现任天津科技大学机械工程学院智能制造工程系教师,中国自动化学会会员,《焊接技术》编委。

长期从事激光/电弧复合焊接工艺装备、金属材料激光/电弧复合增材制造、机器人智能化焊接、异种材料焊接与连接等研发工作,多项专利技术成功应用于工程建设。近年来,主持和参与省部级以上科研项目10余项,发表学术论文10余篇,申请及授权专利10余项,制定团体标准2项,出版著作1部,获省部级/地市级奖4项。

(2)王建康

教授、博士生导师,现任天津科技大学机械工程学院智能制造工程系教师, 担任滨海新区知识产权保护中心专家、天津立中车轮有限公司技术中心专家、天津市企业科技特派员。

长期从事塑料成型工艺及装备、模具加工、增材制造等研发工作,转化多项专利技术。近年来,主持和参与省部级以上科研项目5项,企业横向10项,发表学术论文50余篇,申请及授权专利20余项。

(3)周婧

副教授,硕士生导师,现任天津科技大学机械电子工程系副系主任,一带一路暨金砖国家技能发展国际联盟增材制造专业委员会理事,天津市企业科技特派员,全国应用型人才培养工程专业教师。

主要从事陶瓷增材制造及高端装备等方面研究与科研教学工作。重点研究关于生物陶瓷材料3D打印挤出成形工艺、仿生结构设计、3D打印高固含量氧化锆基陶瓷浆料制备、多材料3D打印设备开发,以及基于机器视觉的3D打印缺陷检测和智能决策等方面研究。主持天津市自然科学基金项目、天津市企业科技特派员项目、作为第二完成人重点参与河北省重点研发计划项目、京津冀协同创新专项等4项,累计发表高水平论文30余篇,授权发明专利5项,获批软件著作权4项,指导本科生参加各类竞赛获国家级奖项4项,省部级奖项12项,2023年获河北省科学技术进步二等奖。

(4)张东哲

副教授,硕士生导师,现任天津科技大学机械工程学院工业设计系教师。主要从事增材制造/模具制造相关教学及科研工作。

(5)李昀泽

美国德州理工大学博士、副教授、硕士生导师。主要从事电弧增材制造超大型点阵夹芯结构,激光增材制造金属基复合材料及高熵合金涂层,以及单晶硅的微米尺寸超声辅助加工等研究。主持国家重点研发计划子课题等纵向、横向课题。累计发表论文20余篇。

(6)徐旻

讲师、硕导,主要从事电弧/激光增材制造方面教学与科研工作,重点专注于航空航天结构件的增减材制造技术。发表机械制造领域学术论文20余篇、其中TOP期刊论文6篇;在研中国航天科技、航天科工集团等单位科研项目,参与国家自然科学基金重点项目、面上、北京市自然科学基金重点项目;担任天津焊接协会会员;担任Journal of Manufacturing Processes、Journal of Materials Research and Technology-JMR&T等多个国际学术期刊审稿人。

(7)唐景龙

高级工程师,现任深圳市大族聚维科技有限公司总经理,广东省增材制造协会副会长,深圳市地方级领军人才,国家科技进步二等奖获得者。

主要从事激光高端装备及智能制造方面装备研发,产业化相关工作。着重于高功率激光焊接,激光切割,激光增(减)材制造技术与装备、数控技术与高端装备制造、智能制造技术、激光绿色连接技术装备研发制造。主持或作为核心骨干参加包括国家04专项、国家重点研发计划项目、工信部智能制造专项、省市重大科技专项以及企业发展重要项目等 50 余项。累计发表论文 6篇,授权发明专利 40余项。

(8)姜德富

硕士研究生,深圳市大族聚维科技有限公司DMD工艺开发部门负责人,从事激光金属增材制造工艺开发工作。主导工艺技术的全流程,调研、分析前沿及新产品工艺,激光加工新工艺、新技术的研究及其推广,以及智能制造装备整体实施方案设计,申请发明专利5项。