Функціональні та порошкові матеріали 3D-друку
Спеціальність: Матеріали та технології адитивного виробництва
Код дисципліни: 7.132.03.E.018
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 - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
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).