2018金磚+大賽之第二屆“3D打印造型技術(shù)（高校組）”賽項(xiàng)技術(shù)規(guī)程（精簡版）
企學(xué)研
2019-03-03 16:36
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一、競賽項(xiàng)目
賽項(xiàng)編號：JZ-001
賽項(xiàng)名稱：3D打印造型技術(shù)
賽項(xiàng)組別：高校組
賽項(xiàng)歸屬產(chǎn)業(yè)：先進(jìn)裝備制造業(yè)
賽項(xiàng)類型：國際級競賽
二、競賽目的
本項(xiàng)賽事是在金磚國家“深化金磚伙伴關(guān)系，開辟更加光明未來”的時(shí)代背景下開展的一項(xiàng)大型賽事，通過成員國之間的交流合作，在金磚五國和一帶一路范圍內(nèi)促進(jìn)3D打印技術(shù)應(yīng)用，推動3D打印技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)意結(jié)合。賽事體現(xiàn)了科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級的要求，推動賽事成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合，以創(chuàng)新引領(lǐng)創(chuàng)業(yè)、以創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)，培養(yǎng)造就“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的生力軍。
三、競賽內(nèi)容
競賽內(nèi)容分為預(yù)選賽和決賽。
（一）預(yù)選賽
預(yù)選賽為現(xiàn)場設(shè)計(jì)制作，現(xiàn)場設(shè)計(jì)制作將以任務(wù)書形式公布，時(shí)長為6小時(shí)，具體說明如下：
任務(wù)1：產(chǎn)品三維數(shù)據(jù)采集。利用給定三維掃描設(shè)備和相應(yīng)輔助用品，對指定的外觀較為復(fù)雜的樣品進(jìn)行三維數(shù)據(jù)采集。該模塊主要考核選手利用三維掃描設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的能力。
任務(wù)2：三維建模。根據(jù)三維掃描所采集的數(shù)據(jù)，選擇合適軟件，對上述產(chǎn)品外觀面進(jìn)行三維數(shù)據(jù)建模。該模塊主要考核選手的三維建模能力，特別是曲面建模能力。
任務(wù)3：產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)。根據(jù)已經(jīng)完成的任務(wù)2內(nèi)容，按給定要求對樣品中部分的結(jié)構(gòu)或零件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。該模塊主要考核選手應(yīng)用綜合知識進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。
任務(wù)4：產(chǎn)品3D打印與后處理。選手根據(jù)任務(wù)3創(chuàng)新設(shè)計(jì)產(chǎn)品的三維模型數(shù)據(jù)和賽場提供的3D打印機(jī)及軟件，對該產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和加工。主要考核選手利用3D打印機(jī)以最佳路徑和方法按時(shí)高質(zhì)量完成指定產(chǎn)品加工任務(wù)。并考核選手3D打印模型后期處理等方面的能力。
任務(wù)5：職業(yè)素養(yǎng)。主要考核競賽隊(duì)在本競賽過程中的以下方面：
①設(shè)備操作的規(guī)范性；
②工具、量具的使用；
③現(xiàn)場的安全、文明生產(chǎn)；
④完成任務(wù)的計(jì)劃性、條理性以及遇到問題時(shí)的應(yīng)對狀況等。
（二）決賽
決賽分為兩個階段，第一階段為原創(chuàng)設(shè)計(jì)階段，第二階段為現(xiàn)場設(shè)計(jì)制作階段。原創(chuàng)設(shè)計(jì)階段時(shí)間為1個月，加上答辯環(huán)節(jié)分值比例為40%；現(xiàn)場設(shè)計(jì)制作階段以任務(wù)書形式公布，分值比例為60%。具體要求如下：
1.第一階段：原創(chuàng)設(shè)計(jì)階段
（1）原創(chuàng)設(shè)計(jì)競賽主題：問題解決+創(chuàng)意設(shè)計(jì)
各參賽隊(duì)按照競賽主題，尋找生產(chǎn)、生活中的實(shí)際技術(shù)問題，經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)與明確問題、制定設(shè)計(jì)方案、制作模型或原型、技術(shù)試驗(yàn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案等技術(shù)設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，自行設(shè)計(jì)和制造參賽作品；要求作品具有一定的創(chuàng)新功能與運(yùn)動功能，且結(jié)構(gòu)完整，作品由多個零件組成，組成參賽作品的零部件80%以上應(yīng)為3D打印件，鼓勵使用先進(jìn)理論和先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
所提交作品須為原創(chuàng)且沒在其他相關(guān)賽事中獲獎，如出現(xiàn)雷同，相關(guān)參賽作品將計(jì)零分。
（2）具體內(nèi)容、成果形式與考核點(diǎn)如下表：
| 具體內(nèi)容 |
成果形式 |
考核點(diǎn) |
| 作品創(chuàng)意說明 |
作品說明書及答辯PPT |
1.功能和結(jié)構(gòu)；2.使用價(jià)值；3.節(jié)約成本；4.人性化設(shè)計(jì)；5.團(tuán)隊(duì)合作；6.事故預(yù)防；7.環(huán)保；8.創(chuàng)新性 |
| 展板設(shè)計(jì)與制作 |
展板 |
創(chuàng)意設(shè)計(jì)表達(dá)能力 |
| 作品 |
實(shí)物或者模型 |
設(shè)計(jì)成果的物化能力 |
| 作品設(shè)計(jì)過程視頻 |
視頻文件
（5分鐘以內(nèi)視頻） |
1.發(fā)現(xiàn)與明確問題；2.制定設(shè)計(jì)方案；3.制作模型或原型；4.技術(shù)試驗(yàn)；5.優(yōu)化設(shè)計(jì)方案 |
| 聲明及授權(quán) |
作品原創(chuàng)性聲明；
作品版權(quán)使用授權(quán)書。 |
|
（3）成果提交
①成果說明部分以電子文件形式提交，成果要求如下三項(xiàng)：
A.作品說明書格式為word電子文檔，答辯PPT為powerpoint電子文檔;
B.展板規(guī)格幅面為A3、精度300dpi、jpg格式;
C.視頻文件采用MP4格式，分辨率720×576（4:3）或1024×576（16:9）；
三個成果電子版預(yù)選賽報(bào)到時(shí)按照組委會要求提交。
②成果實(shí)物及相關(guān)文件提交方式
A.原創(chuàng)設(shè)計(jì)作品實(shí)物由各參賽隊(duì)帶到比賽現(xiàn)場；
B.展板實(shí)物由各參賽隊(duì)帶到比賽現(xiàn)場；
C.作品原創(chuàng)性聲明和作品版權(quán)使用授權(quán)書經(jīng)本人及相關(guān)單位簽字蓋章后由各參賽隊(duì)帶到比賽現(xiàn)場。
2.第二階段：現(xiàn)場設(shè)計(jì)制作階段
現(xiàn)場設(shè)計(jì)制作將以任務(wù)書形式公布，時(shí)長為6小時(shí)，具體說明如下：
任務(wù)1：產(chǎn)品三維數(shù)據(jù)采集。利用給定三維掃描設(shè)備和相應(yīng)輔助用品，對指定的外觀較為復(fù)雜的樣品進(jìn)行三維數(shù)據(jù)采集。該模塊主要考核選手利用三維掃描設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的能力。
任務(wù)2：三維建模。根據(jù)三維掃描所采集的數(shù)據(jù)，選擇合適軟件，對上述產(chǎn)品外觀面進(jìn)行三維數(shù)據(jù)建模。該模塊主要考核選手的三維建模能力，特別是曲面建模能力。
任務(wù)3：產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)。根據(jù)已經(jīng)完成的任務(wù)2內(nèi)容，按給定要求對樣品中部分的結(jié)構(gòu)或零件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。該模塊主要考核選手應(yīng)用綜合知識進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。
任務(wù)4：產(chǎn)品3D打印與后處理。選手根據(jù)任務(wù)3創(chuàng)新設(shè)計(jì)產(chǎn)品的三維模型數(shù)據(jù)和賽場提供的3D打印機(jī)及軟件，對該產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和加工。主要考核選手利用3D打印機(jī)以最佳路徑和方法按時(shí)高質(zhì)量完成指定產(chǎn)品加工任務(wù)。并考核選手3D打印模型后期處理等方面的能力。
任務(wù)5：職業(yè)素養(yǎng)。主要考核競賽隊(duì)在本競賽過程中的以下方面：
①設(shè)備操作的規(guī)范性；
②工具、量具的使用；
③現(xiàn)場的安全、文明生產(chǎn)；
④完成任務(wù)的計(jì)劃性、條理性以及遇到問題時(shí)的應(yīng)對狀況等。
四、競賽方式
（一）競賽采用團(tuán)體賽方式， 根據(jù)報(bào)名情況設(shè)綜合強(qiáng)化培訓(xùn)、預(yù)選賽、決賽三個部分，決賽不超過30支團(tuán)隊(duì)。綜合強(qiáng)化培訓(xùn)、預(yù)選賽日程另行通知。
（二）競賽隊(duì)伍組成：每支參賽隊(duì)由3名在校生組成，指定1人為隊(duì)長，并設(shè)不超過2名指導(dǎo)教師。設(shè)領(lǐng)隊(duì)教師1名。
（三）預(yù)選賽結(jié)束后，組委會將在大賽官方信息發(fā)布平臺上發(fā)布晉級決賽參賽隊(duì)名單。
（四）統(tǒng)一編制賽位號，參賽隊(duì)到賽項(xiàng)指定地點(diǎn)接受檢錄并抽簽決定賽位號，然后在對應(yīng)的賽位上完成競賽規(guī)定的工作任務(wù)。賽位號由參賽選手抽取。
五、技術(shù)規(guī)范
競賽主要有“原創(chuàng)設(shè)計(jì)”與“現(xiàn)場設(shè)計(jì)制作”兩部分內(nèi)容。
（一）原創(chuàng)設(shè)計(jì)
展板設(shè)計(jì)：利用平面設(shè)計(jì)軟件，用1張展板形式表現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)方案。展板規(guī)格幅面為A3，精度300dpi，jpg格式。以產(chǎn)品渲染圖為視覺中心，包含產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)的簡要說明、產(chǎn)品色彩方案和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解圖（爆炸圖）等圖文內(nèi)容。展板要求整體布局合理、效果漂亮，圖文信息清晰直觀，層次分明。
實(shí)物或模型：最大尺寸范圍為500mm×500mm×500mm。
（二）現(xiàn)場設(shè)計(jì)制作
1.產(chǎn)品三維數(shù)字化設(shè)計(jì)：利用給定三維掃描設(shè)備和相應(yīng)輔助用品，對指定的外觀較為復(fù)雜的樣品進(jìn)行三維數(shù)據(jù)采集，選擇合適軟件，對上述產(chǎn)品外觀面進(jìn)行三維數(shù)據(jù)建模。要求掃描得到的點(diǎn)云完整，復(fù)雜曲面數(shù)字化建模滿足分型面、分區(qū)、精度等技術(shù)要求。
2.產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì):結(jié)合模具成型、產(chǎn)品構(gòu)造等機(jī)械制造專業(yè)知識，進(jìn)行指定產(chǎn)品零件（特別是外觀塑料件）的創(chuàng)新設(shè)計(jì),要求滿足3D打印成型工藝、強(qiáng)度、裝配等指定的技術(shù)要求。
3.樣品3D打印加工：導(dǎo)入創(chuàng)新設(shè)計(jì)的三維零件數(shù)據(jù)模型文件至賽場提供的3D打印設(shè)備配套的編程軟件中，進(jìn)行產(chǎn)品零件的3D打印工藝設(shè)計(jì)。選擇工作參數(shù)，進(jìn)行指定產(chǎn)品零件的3D打印制作。打印制作完成后，剝離產(chǎn)品的支撐材料，進(jìn)行產(chǎn)品的表面適當(dāng)?shù)暮筇幚怼Ｒ粋€零件如果分件制作，應(yīng)完成必要的粘結(jié)（不同零件不允許相互粘結(jié)）。
本賽項(xiàng)要求具有的知識點(diǎn)、基礎(chǔ)技術(shù)要求和技能要求為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、三維軟件應(yīng)用、三維掃描設(shè)備應(yīng)用、三維打印設(shè)備應(yīng)用等課程實(shí)訓(xùn)所涵蓋的內(nèi)容。
本賽項(xiàng)要求掌握的操作規(guī)程為競賽指定設(shè)備所規(guī)定安全操作規(guī)程，詳見三維掃描儀使用操作說明書。
六、技術(shù)平臺
圖2 賽平臺示意圖
預(yù)賽與決賽根據(jù)比賽要求選用不同軟件設(shè)備。
（一）軟件平臺
1.操作系統(tǒng)：MS-Windows 7；
2.文字處理軟件：MS-Office 2010；
3.設(shè)計(jì)軟件：Geomagic Design X,3DOne Plus 2017;
4.掃描軟件系統(tǒng)：Wrap_Win3D三維掃描系統(tǒng);
5.3D打印軟件系統(tǒng)：HORI3d打印系統(tǒng)。
（二）設(shè)備器材
1.賽場提供統(tǒng)一品牌計(jì)算機(jī)。最低配置為：雙核處理器/4G內(nèi)存/500G硬盤/1G NVIDIA獨(dú)顯/顯示器。
2.比賽用Wrap_Win3D三維掃描設(shè)備主要參數(shù)如下：
| 技術(shù)指標(biāo) |
技術(shù)原理：單工業(yè)相機(jī)白光光柵掃描技術(shù) |
| 光柵類別: 獨(dú)立式數(shù)碼光柵 |
| 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：先進(jìn)的主流一體化工業(yè)結(jié)構(gòu)的箱體設(shè)計(jì) |
| 接口線纜：安全穩(wěn)定工業(yè)級插頭線纜，非多接頭組合式線纜 |
| 單幅掃描范圍(mm)：300×210×200 |
| 掃描距離(mm)：600 |
| 掃描點(diǎn)距(mm)：0.2～1.1 |
| 單幅掃描時(shí)間：<3秒 |
| 相機(jī)分辨率：130萬像素 |
| 掃描精度:L單幅掃描/對角線長度 |
| 球空間誤差:0.005+L/15000 |
| 球面度誤差:0.005+L/40000 |
| 平面度誤差 0.005+L/25000 |
| 掃描方式：非接觸式（拍照式） |
| 拼接方式：全自動拼接 |
| 輸出文件格式：ASC,STL,IGS,OBJ |
| 掃描物體尺寸（mm）：250～600 |
| 通用性要求 |
掃描數(shù)據(jù)可以保存為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)云txt文件格式，支持導(dǎo)入主流逆向軟件Geomagic Design X、Imageware、 |
比賽用的三維掃描附品：
（1）手動二維轉(zhuǎn)盤（規(guī)格Φ360*6mm）；
（2）標(biāo)志點(diǎn)（5mm）；
（3）黑色背景布（1平方米）；
（4）雙面膠帶；
（5）黑色橡皮泥；
（6）黑色轉(zhuǎn)盤墊塊（兩塊）；
（7）量具：自備 0-150mm游標(biāo)卡尺1把。
3.比賽用3D打印機(jī)主要參數(shù)如下：
| 技術(shù)指標(biāo) |
成型原理 |
熔融沉積（FDM) |
| 打印尺寸 |
300×260×305mm |
| 噴頭數(shù)量 |
單噴頭，風(fēng)扇冷卻 |
| 噴嘴直徑 |
0.4mm |
| 噴頭結(jié)構(gòu) |
模塊化結(jié)構(gòu)，可打印柔性材料 |
| 打印精度 |
0.05mm |
| 打印耗材 |
Φ1.75mm PLA、ABS、PVA等 |
| 供絲方式 |
近程送料 |
| 斷電續(xù)打 |
支持 |
| 斷料提醒 |
支持 |
| 外形尺寸 |
488×496×625mm |
| 通用性要求 |
支持的系統(tǒng)：XP,WIN7,WIN8,WIN10等
支持的文件類型：STL,OBJ,DAE,AMF,BMP,JPG,JPEG,PNG,G,GCODE
支持的軟件語言：HORI 兼容 CURA, SLIC3R, SKINFORGE |
比賽用的加工附品：
| 名 稱 |
數(shù) 量 |
| PLA耗材 |
1卷 |
| 防翹邊膠水 |
1瓶 |
| 膠水抹平器 |
1個 |
| 模型撬棍 |
1把 |
| 內(nèi)六角扳手 |
1套 |
| 鑷子 |
1個 |
| 偏口鉗 |
1把 |
| 砂紙 |
1張 |
| SD卡 |
1個 |
| U盤 |
1個 |
| SD卡讀卡器 |
1個 |
| A4紙 |
2張 |
| 簽字筆 |
1只 |
| 軟布 |
1個 |
| 游標(biāo)卡尺 |
1把 |
七、 成績評定
本賽項(xiàng)評分標(biāo)準(zhǔn)按預(yù)選賽、決賽競賽任務(wù)分述如下：
（一）評分指標(biāo)體系
預(yù)選賽評分指標(biāo)體系
| 比賽內(nèi)容 |
考核指標(biāo) |
比例 |
| 數(shù)據(jù)采集與再設(shè)計(jì) |
產(chǎn)品三維數(shù)據(jù)采集 |
10% |
| 三維建模 |
30% |
| 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì) |
25% |
| 3D打印 |
產(chǎn)品3D打印與后處理 |
30% |
| 職業(yè)素養(yǎng) |
5% |
決賽評分指標(biāo)體系
| 比賽內(nèi)容 |
考核指標(biāo) |
比例 |
| 創(chuàng)意答辯 |
功能和結(jié)構(gòu)、使用價(jià)值、節(jié)約成本、人性化設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)合作、事故預(yù)防、環(huán)保與創(chuàng)新性 |
40% |
| 數(shù)據(jù)采集與再設(shè)計(jì) |
產(chǎn)品三維數(shù)據(jù)采集 |
5% |
| 三維建模 |
15% |
| 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì) |
20% |
| 3D打印 |
產(chǎn)品3D打印與后處理 |
15% |
| 職業(yè)素養(yǎng) |
5% |
特別說明：“產(chǎn)品三維數(shù)據(jù)采集”不能破壞被測量實(shí)物原型，否則酌情扣1-3分；“三維建模”禁止使用整體點(diǎn)云擬合的建模方式，否則零分；利用最終建模結(jié)果反向推導(dǎo)形成stl和txt文件零分。
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