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3D打印技术在工业设计中的创新实践与思考考核试卷及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.以下哪种3D打印技术通过激光烧结粉末材料实现成型？

A.FDM（熔融沉积成型）

B.SLA（光固化成型）

C.SLS（选择性激光烧结）

D.MJF（多射流熔融）

2.工业设计中应用3D打印技术时，“DfAM”原则指的是？

A.为装配设计（DesignforAssembly）

B.为增材制造设计（DesignforAdditiveManufacturing）

C.为成本设计（DesignforCost）

D.为测试设计（DesignforTesting）

3.某汽车零部件企业通过3D打印制造发动机缸体原型，其主要目的是？

A.降低批量生产成本

B.快速验证复杂结构的功能性

C.替代传统铸造工艺

D.减少材料种类

4.以下哪种材料常用于SLS技术打印工业级功能件？

A.PLA（聚乳酸）

B.ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）

C.PA12（尼龙12）

D.光敏树脂

5.在工业设计中，3D打印技术对“可制造性”的影响主要体现在？

A.限制设计复杂度，需简化结构

B.消除传统制造的几何约束，允许自由形状

C.提高对材料强度的要求

D.必须采用标准化零件

6.医疗领域中，3D打印个性化骨科植入物的关键技术突破是？

A.实现毫米级精度

B.匹配患者骨骼的生物力学特性

C.降低表面粗糙度

D.缩短打印时间

7.某消费电子企业采用3D打印制作手机外壳原型，与传统CNC加工相比，其核心优势是？

A.表面光洁度更高

B.可同时打印多版本设计

C.材料强度更优

D.设备成本更低

8.拓扑优化与3D打印结合的主要目的是？

A.减少设计软件的使用难度

B.生成符合力学性能的轻量化结构

C.提高打印速度

D.降低材料浪费

9.工业级3D打印机的层厚精度通常可达？

A.0.1-0.5毫米

B.0.01-0.1毫米

C.1-5毫米

D.5-10毫米

10.以下哪项不属于3D打印在工业设计中的局限性？

A.大型零件打印时间过长

B.部分材料的力学性能弱于传统锻造件

C.支持结构导致的后处理复杂度

D.完全替代传统注塑工艺

二、填空题（每题2分，共20分）

1.3D打印技术的核心原理是__________，通过逐层累加材料构建三维实体。

2.工业设计中，3D打印的“一体化成型”特性可显著减少__________数量，降低装配成本。

3.金属3D打印常用技术包括__________（选填一种），其通过高能量激光熔融金属粉末。

4.为优化3D打印零件的力学性能，设计时需考虑__________方向，避免在关键受力面出现层间结合薄弱问题。

5.消费电子领域利用3D打印实现“快速迭代”的典型应用是__________（如手机、耳机等产品的外观验证）。

6.医疗工业设计中，3D打印导板的主要作用是__________，提高手术精准度。

7.汽车工业中，3D打印常用于制造__________（如进气歧管、涡轮增压器），利用其复杂内部流道的设计自由度。

8.3D打印材料的发展趋势之一是__________，例如兼具高强度与耐高温性能的复合材料。

9.工业设计流程中，3D打印与__________（如CAE仿真）的结合，可实现“设计-验证-优化”的闭环迭代。

10.制约3D打印大规模应用于批量生产的关键因素包括__________（选填一项，如设备成本、材料性能等）。

三、简答题（每题8分，共40分）

1.简述3D打印技术如何推动工业设计从“标准化”向“个性化”转型。

2.对比传统制造（如注塑、机加工）与3D打印在工业设计中的适用场景，各举一例说明。

3.分析金属3D打印在航空航天工业设计中的应用价值，需结合具体零件类型（如发动机叶片）。

4.工业设计中，如何通过“结构优化”发挥3D打印的技术优势？请列举两种优化策略。

5.讨论3D打印后处理工艺对工业设计的影响，包括必要性及常见技术（如打磨、热处理）。

四、案例分析题（20分）

某工程机械企业计划开发一款新型液压阀块，传统制造方式需通过机加工多个零件后装配，存在泄漏风险高、重量大、开发周期长（6个月）等问题。企业尝试采用3D打印技术重新设计该阀块，要求：

（1）利用3D打印的设计自由度，提出至少两项结构优化