Функціональні та порошкові матеріали 3D-друку
Спеціальність: Матеріали та технології адитивного виробництва
Код дисципліни: 7.132.03.E.019
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Матеріалознавство та інженерія матеріалів
Лектор: Тетяна Тепла
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
фахових:
- Розуміти та застосовувати принципи системного аналізу, причинно-наслідкових зв’язків між факторами та науковими й технічними рішеннями в контексті існуючих теорій;
- Застосовувати сучасні інформаційні технології та спеціалізоване програмне забезпечення для розв’язання складних задач матеріалознавства;
- Застосовувати навички презентації наукового матеріалу та аргументів для добре інформованої аудиторії;
- Використовувати сучасні методи для виявлення, постановки та розв’язування винахідницьких завдань в галузі матеріалознавства;
- Планувати і виконувати експериментальні матеріалознавчі дослідження, обирати відповідні обладнання та методики, здійснювати статистичну обробку і статистичний аналіз результатів експериментів, обґрунтовувати висновки;
- Обґрунтовано призначати та контролювати показники якості матеріалів та виробів.
Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів таких компетентностей:
загальних:
Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу;
фахових:
- Здатність планувати та проводити дослідження в сфері матеріалознавства у лабораторних та виробничих умовах на відповідному рівні з використанням сучасних методів і методик експерименту;
- Здатність оцінювати та забезпечувати якість робіт, які виконуються;
- Здатність організовувати та здійснювати комплексні випробування матеріалів і виробів.
Результати навчання: Розуміти та застосовувати принципи системного аналізу, причинно-наслідкових зв’язків між факторами та науковими й технічними рішеннями в контексті існуючих теорій.
Виявляти, формулювати й вирішувати матеріалознавчі проблеми і задачі.
Застосовувати сучасні інформаційні технології та спеціалізоване програмне забезпечення для розв’язання складних задач матеріалознавства.
Використовувати сучасні методи для виявлення, постановки та розв’язування винахідницьких завдань в галузі матеріалознавства.
Планувати і виконувати експериментальні матеріалознавчі дослідження, обирати відповідні обладнання та методики, здійснювати статистичну обробку і статистичний аналіз результатів експериментів, обґрунтовувати висновки.
Розв’язувати прикладні завдання виготовлення, обробки, експлуатації та утилізації матеріалів і виробів.
Збирати необхідну інформацію, використовуючи науково-технічну літературу, бази даних та інші джерела, аналізувати і оцінювати їх.
Розробляти комплексний дизайн нових матеріалів і виробів на їх основі з урахуванням експлуатаційних властивостей та умов використання.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Моделювання і деградація виробів, оптимізація їх властивостей
Принципи вибору сплавів та міцність матеріалів, що використовуються під час 3D друку
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна знайомить студентів з властивостями та застосуванням матеріалів, що використовуються в адитивному виробництві, зокрема в процесах порошкового друку. Вивчаються методи підготовки функціональних та порошкових матеріалів, їх вплив на якість кінцевих виробів та особливості вибору матеріалів для різних застосувань. В результаті студенти отримують знання, необхідні для впровадження інноваційних технологій у промисловість та розвиток нових продуктів з високими функціональними характеристиками.
Опис: Вступ до 3D-друку: технології та матеріали. Основні принципи адитивного виробництва. Порівняння традиційних і 3D-технологій. Класифікація матеріалів для 3D-друку. Полімери, метали, кераміка, композити. Порошкові матеріали: властивості та застосування. Технології 3D-друку з порошкових матеріалів. SLS (селективне лазерне спікання). SLM (селективне лазерне плавлення). EBM (електронно-променеве плавлення). Фізико-хімічні властивості порошкових матеріалів. Морфологія частинок, розподіл розмірів. Щільність, текучість, спікання. Металеві порошки для 3D-друку. Способи отримання (газо- та водно-атомізація, плазмове розпилення). Основні сплави: титан, алюміній, нікель, сталі. Керамічні та композитні матеріали для 3D-друку. Основні види керамічних порошків. Полімер-металеві та керамічні композити. Обладнання та параметри процесу 3D-друку з порошкових матеріалів. Лазерні та електронні джерела енергії. Вплив параметрів друку на якість виробів. Постобробка 3D-друкованих деталей. Термічна, механічна та хімічна обробка. Покращення механічних і функціональних властивостей.
Дефекти та контроль якості 3D-друкованих виробів. Пористість, тріщини, внутрішні напруження. Методи контролю: рентген, УЗД, мікроскопія.
Біомедичні матеріали та імплантати. Використання 3D-друку в медицині. Біосумісні порошкові матеріали. Інновації та перспективи у сфері порошкових матеріалів. Нові розробки у матеріалознавстві. Вплив наноматеріалів на 3D-друк. Інновації та перспективи у сфері порошкових матеріалів. Нові розробки у матеріалознавстві.
Методи та критерії оцінювання: 1. Опитування та допуск до виконання лабораторних робіт.
2. Захист лабораторних робіт, в тому числі виконаних за індивідуальними завданнями.
3. Екзаменаційний контроль з письмовою та усною компонентами.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль - 40 балів
Екземенаційний контроль - 50 балів
Усна складова до іспиту - 10 балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Базова
1. Andreas Gebhardt, Jan-Steffen Hotter; Additive Manufacturing - 3D Printing for Prototyping and
Manufacturing; Hanser Publishers, Munich, 2016
2. Dr. Ibrahim Tarik Ozbolat – 3D Bioprinting: Fundamentals, Principles and Applications, 2016,
Academic Press
3. Rapid prototyping, rapid tooling and reverse engineering, from biological models to 3d bio-printers, Kaushik Kumar et.al., 2020
Додаткова література
1. Dong-Woo Cho, and others - 3D Bioprinting: Modeling In Vitro Tissues and Organs Using Tissue-Specific Bioinks, 2019 Springer Nature
2. Digital modelmaking, Laser cutting, 3D printing and reverse engineering, Hellen Lansdown, 2019
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).