2018金磚+大賽之第二屆“3D打印造型技術（高校組）”賽項技術規(guī)程（精簡版）

一、競賽項目
賽項編號：JZ-001
賽項名稱：3D打印造型技術
賽項組別：高校組
賽項歸屬產業(yè)：先進裝備制造業(yè)
賽項類型：國際級競賽
二、競賽目的
本項賽事是在金磚國家“深化金磚伙伴關系，開辟更加光明未來”的時代背景下開展的一項大型賽事，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促進3D打印技術應用，推動3D打印技術與創(chuàng)新創(chuàng)意結合。賽事體現了科技進步和產業(yè)升級的要求，推動賽事成果轉化和產學研用緊密結合，以創(chuàng)新引領創(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、競賽內容
競賽內容分為預選賽和決賽。
（一）預選賽
預選賽為現場設計制作，現場設計制作將以任務書形式公布，時長為6小時，具體說明如下：
任務1：產品三維數據采集。利用給定三維掃描設備和相應輔助用品，對指定的外觀較為復雜的樣品進行三維數據采集。該模塊主要考核選手利用三維掃描設備進行數據采集的能力。
任務2：三維建模。根據三維掃描所采集的數據，選擇合適軟件，對上述產品外觀面進行三維數據建模。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3：產品創(chuàng)新設計。根據已經完成的任務2內容，按給定要求對樣品中部分的結構或零件進行創(chuàng)新設計。該模塊主要考核選手應用綜合知識進行創(chuàng)新設計的能力。
任務4：產品3D打印與后處理。選手根據任務3創(chuàng)新設計產品的三維模型數據和賽場提供的3D打印機及軟件，對該產品進行參數設定和加工。主要考核選手利用3D打印機以最佳路徑和方法按時高質量完成指定產品加工任務。并考核選手3D打印模型后期處理等方面的能力。
任務5：職業(yè)素養(yǎng)。主要考核競賽隊在本競賽過程中的以下方面：
①設備操作的規(guī)范性；
②工具、量具的使用；
③現場的安全、文明生產；
④完成任務的計劃性、條理性以及遇到問題時的應對狀況等。
（二）決賽
決賽分為兩個階段，第一階段為原創(chuàng)設計階段，第二階段為現場設計制作階段。原創(chuàng)設計階段時間為1個月，加上答辯環(huán)節(jié)分值比例為40%；現場設計制作階段以任務書形式公布，分值比例為60%。具體要求如下：
1.第一階段：原創(chuàng)設計階段
（1）原創(chuàng)設計競賽主題：問題解決+創(chuàng)意設計
各參賽隊按照競賽主題，尋找生產、生活中的實際技術問題，經歷發(fā)現與明確問題、制定設計方案、制作模型或原型、技術試驗、優(yōu)化設計方案等技術設計的實踐環(huán)節(jié)，自行設計和制造參賽作品；要求作品具有一定的創(chuàng)新功能與運動功能，且結構完整，作品由多個零件組成，組成參賽作品的零部件80%以上應為3D打印件，鼓勵使用先進理論和先進技術進行優(yōu)化設計。
所提交作品須為原創(chuàng)且沒在其他相關賽事中獲獎，如出現雷同，相關參賽作品將計零分。
（2）具體內容、成果形式與考核點如下表：

具體內容	成果形式	考核點
作品創(chuàng)意說明	作品說明書及答辯PPT	1.功能和結構；2.使用價值；3.節(jié)約成本；4.人性化設計；5.團隊合作；6.事故預防；7.環(huán)保；8.創(chuàng)新性
展板設計與制作	展板	創(chuàng)意設計表達能力
作品	實物或者模型	設計成果的物化能力
作品設計過程視頻	視頻文件 （5分鐘以內視頻）	1.發(fā)現與明確問題；2.制定設計方案；3.制作模型或原型；4.技術試驗；5.優(yōu)化設計方案
聲明及授權	作品原創(chuàng)性聲明； 作品版權使用授權書。

（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：
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）；
三個成果電子版預選賽報到時按照組委會要求提交。
②成果實物及相關文件提交方式
A.原創(chuàng)設計作品實物由各參賽隊帶到比賽現場；
B.展板實物由各參賽隊帶到比賽現場；
C.作品原創(chuàng)性聲明和作品版權使用授權書經本人及相關單位簽字蓋章后由各參賽隊帶到比賽現場。
2.第二階段：現場設計制作階段
現場設計制作將以任務書形式公布，時長為6小時，具體說明如下：
任務1：產品三維數據采集。利用給定三維掃描設備和相應輔助用品，對指定的外觀較為復雜的樣品進行三維數據采集。該模塊主要考核選手利用三維掃描設備進行數據采集的能力。
任務2：三維建模。根據三維掃描所采集的數據，選擇合適軟件，對上述產品外觀面進行三維數據建模。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3：產品創(chuàng)新設計。根據已經完成的任務2內容，按給定要求對樣品中部分的結構或零件進行創(chuàng)新設計。該模塊主要考核選手應用綜合知識進行創(chuàng)新設計的能力。
任務4：產品3D打印與后處理。選手根據任務3創(chuàng)新設計產品的三維模型數據和賽場提供的3D打印機及軟件，對該產品進行參數設定和加工。主要考核選手利用3D打印機以最佳路徑和方法按時高質量完成指定產品加工任務。并考核選手3D打印模型后期處理等方面的能力。
任務5：職業(yè)素養(yǎng)。主要考核競賽隊在本競賽過程中的以下方面：
①設備操作的規(guī)范性；
②工具、量具的使用；
③現場的安全、文明生產；
④完成任務的計劃性、條理性以及遇到問題時的應對狀況等。
四、競賽方式
（一）競賽采用團體賽方式， 根據報名情況設綜合強化培訓、預選賽、決賽三個部分，決賽不超過30支團隊。綜合強化培訓、預選賽日程另行通知。
（二）競賽隊伍組成：每支參賽隊由3名在校生組成，指定1人為隊長，并設不超過2名指導教師。設領隊教師1名。
（三）預選賽結束后，組委會將在大賽官方信息發(fā)布平臺上發(fā)布晉級決賽參賽隊名單。
（四）統(tǒng)一編制賽位號，參賽隊到賽項指定地點接受檢錄并抽簽決定賽位號，然后在對應的賽位上完成競賽規(guī)定的工作任務。賽位號由參賽選手抽取。
五、技術規(guī)范
競賽主要有“原創(chuàng)設計”與“現場設計制作”兩部分內容。
（一）原創(chuàng)設計
展板設計：利用平面設計軟件，用1張展板形式表現產品創(chuàng)意設計方案。展板規(guī)格幅面為A3，精度300dpi，jpg格式。以產品渲染圖為視覺中心，包含產品創(chuàng)意設計的簡要說明、產品色彩方案和產品結構分解圖（爆炸圖）等圖文內容。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。
實物或模型：最大尺寸范圍為500mm×500mm×500mm。
（二）現場設計制作
1.產品三維數字化設計：利用給定三維掃描設備和相應輔助用品，對指定的外觀較為復雜的樣品進行三維數據采集，選擇合適軟件，對上述產品外觀面進行三維數據建模。要求掃描得到的點云完整，復雜曲面數字化建模滿足分型面、分區(qū)、精度等技術要求。
2.產品創(chuàng)新設計:結合模具成型、產品構造等機械制造專業(yè)知識，進行指定產品零件（特別是外觀塑料件）的創(chuàng)新設計,要求滿足3D打印成型工藝、強度、裝配等指定的技術要求。
3.樣品3D打印加工：導入創(chuàng)新設計的三維零件數據模型文件至賽場提供的3D打印設備配套的編程軟件中，進行產品零件的3D打印工藝設計。選擇工作參數，進行指定產品零件的3D打印制作。打印制作完成后，剝離產品的支撐材料，進行產品的表面適當的后處理。一個零件如果分件制作，應完成必要的粘結（不同零件不允許相互粘結）。
本賽項要求具有的知識點、基礎技術要求和技能要求為機械設計基礎、三維軟件應用、三維掃描設備應用、三維打印設備應用等課程實訓所涵蓋的內容。
本賽項要求掌握的操作規(guī)程為競賽指定設備所規(guī)定安全操作規(guī)程，詳見三維掃描儀使用操作說明書。
六、技術平臺 預賽與決賽根據比賽要求選用不同軟件設備。
（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.設計軟件：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）設備器材
1.賽場提供統(tǒng)一品牌計算機。最低配置為：雙核處理器/4G內存/500G硬盤/1G NVIDIA獨顯/顯示器。
2.比賽用Wrap_Win3D三維掃描設備主要參數如下：

技術指標	技術原理：單工業(yè)相機白光光柵掃描技術
	光柵類別: 獨立式數碼光柵
	產品結構：先進的主流一體化工業(yè)結構的箱體設計
	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
	掃描點距(mm)：0.2～1.1
	單幅掃描時間：<3秒
	相機分辨率：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	掃描數據可以保存為標準點云txt文件格式，支持導入主流逆向軟件Geomagic Design X、Imageware、

比賽用的三維掃描附品：
（1）手動二維轉盤（規(guī)格Φ360*6mm）；
（2）標志點（5mm）；
（3）黑色背景布（1平方米）；
（4）雙面膠帶；
（5）黑色橡皮泥；
（6）黑色轉盤墊塊（兩塊）；
（7）量具：自備 0-150mm游標卡尺1把。
3.比賽用3D打印機主要參數如下：

技術指標	成型原理	熔融沉積（FDM)
	打印尺寸	300×260×305mm
	噴頭數量	單噴頭，風扇冷卻
	噴嘴直徑	0.4mm
	噴頭結構	模塊化結構，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  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
游標卡尺	1把

七、 成績評定
本賽項評分標準按預選賽、決賽競賽任務分述如下：
（一）評分指標體系
預選賽評分指標體系

比賽內容	考核指標	比例
數據采集與再設計	產品三維數據采集	10%
	三維建模	30%
	產品創(chuàng)新設計	25%
3D打印	產品3D打印與后處理	30%
	職業(yè)素養(yǎng)	5%

決賽評分指標體系

比賽內容	考核指標	比例
創(chuàng)意答辯	功能和結構、使用價值、節(jié)約成本、人性化設計、團隊合作、事故預防、環(huán)保與創(chuàng)新性	40%
數據采集與再設計	產品三維數據采集	5%
	三維建模	15%
	產品創(chuàng)新設計	20%
3D打印	產品3D打印與后處理	15%
	職業(yè)素養(yǎng)	5%

特別說明：“產品三維數據采集”不能破壞被測量實物原型，否則酌情扣1-3分；“三維建模”禁止使用整體點云擬合的建模方式，否則零分；利用最終建模結果反向推導形成stl和txt文件零分。

完整版技術規(guī)程下載請點擊：http://www.52bhzyw.cn/uploadfile/2019/0303/20190303044018329.pdf

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