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1、3D打印技术在产品模型制作中的应用研究王二盟吴晨王钧李举王旭鹏摘要：近年来高校的艺术类专业越来越多的建设了3D打印试验室，的确3D打印设备可以快速、高效、精确的将学生的创意想法，变为现实中可以触摸到的产品，实现“所想即所得”。学生也从这种“做中学”里得到了熬炼，不仅熬炼了学生的动手实力，更激发了学生学习的主动性和创新精神。本文论述作者在高校艺术类3D打印试验室教学实践方面的阅历，并进行总结梳理，希望能为高校的艺术类3D打印试验室的建设及实践应用供应一些参考借鉴。关键词：3D打印;FDM;熔积成型3D打印技术，由于其操作的便捷性，快速性，在高校艺术类专业教学实践过程中被越来越多不同专业的学生作为
2、模型由图纸到实物的制作中最常用的方式。这种打印方式并不局限于工业设计、产品设计专业;视觉传达专业同学起先用3D打印制作包装模型，环境艺术设计的同学起先用3D打印制作一些创新家具模型，动画系学生起先用3D打印制作动画人物形象，雕塑系学生起先用3D打印制作雕塑作品，服装设计系学生起先用3D打印制作服装及相关饰品。那么3D打印是什么、又包含哪些成型技术方式，笔者将逐一进行介绍。一、3D打印的相关介绍及常见成型方式：3D打印：又称为快速成型（Rapid Prototype简称RP）、快速制样或实体自由形式制造，是一种由材料加法成型、逐层积累出制件的制造方法。目前常见的3D打印技术成型方式有以下三种：1
3、.FDM（熔积成型）技术：3D打印机采纳低熔点材料，一般多用PLA、ABS等材料，采纳喷头电加热使得喷头中原处于固体状态的PLA或ABS等材料呈熔融状态，然后由计算机限制打印机喷头做XY轴方向工作，同时加压使3D打印机喷头中呈熔融状态的材料被挤出，3D打印机喷头依据电脑对三维模型切片数据路径工作，将呈熔融状态PLA或ABS等材料涂覆在底板上，构成为模型的一个横截面（层），然后喷头上升，逐层加工，反复成型。2.SLA（光固化）技术：将建立好的三维模型经过电脑离散分层处理后的信息，根据模型设计扫描分层后数据得出工作路径，3D打印机设备将紫外激光束投射到液态光敏树脂材料表面，紫外激光束和光敏树脂发生
4、发应，使原处于液态的光敏树脂固化。从而生成零件的一个横截面（层），然后3D打印机平台下降一层，以此类推，逐层反复，最终成型。3.SLS（粉末烧结成型）技术：将三维模型经过电脑离散分层处理后的信息，根据设计扫描路径，用3D打印机设备将激光束投射到烧结金属粉末表面，金属粉末颗粒因烧结而成为金属面，也就是零件的一个横截面（层），然后3D打印机平台下降一层，以此类推，逐层反复，最终成型。二、3D打印在实践环节的打印技巧由于SLA（光固化）技术的液体的成型材料不易储存、加工流程相对困难，SLS（金属粉末烧结成型）技术的金属3D打印设备成本昂扬，所以，目前高校艺术类3D打印试验室，基本的桌面级3D打印机大
5、多都是基于FDM（熔积成型）技术的设备。相比较而言采纳FDM技术的3D打印机采纳的是PLA或ABS等加工材料，操作更加简洁、便利、且低成本。FDM技术类型的3D打印的原理确定了它的打印特性，驾驭了这些特性才能更好的打印出志向的模型产品，主要包括以下几点：1.3D打印机调平，确保机器平台与喷嘴距离较佳：假如出来的丝是呈锯齿状，说明平台和喷嘴距离过大，丝是从喷嘴甩下来而不是刚好贴紧的，打印模型会出现模型的起翘或者位移现象，这时略微顺时针旋转螺母，使平台向上，直到现象消逝，出现贴紧的线条为止。假如发觉出丝过细或者出丝不连贯，说明喷嘴与平台的距离过小，导致喷嘴出丝量过小。模型打印过程会出现材料堵塞喷头
6、现象。这时略微逆时针旋转螺母，使平台向下，直到出丝量饱满顺畅为止。假如发觉打印时，喷嘴跟平台距离过大或者过小，请停止打印，重新调整平台直到平台 跟喷嘴距离合适为止。多数状况下的打印失败都是由于平台没调好造成的，应根据要求反复调试，确定平台高度已调到较佳。并且在打印第一层的是时候，最好看着机器打印，确认机器打印正常后才离开。3D打印机平台与喷嘴的最佳距离也许是一张纸的间隔。2.选择好的切片软件：好的切片软件是3D打印的核心，现在的切片软件也特别多。目前运用比较广泛且操作便捷的切片软件有MakerBot Desktop、ideaMaker、Cura等。切片软件的好坏，会干脆影响到打印物品的质量。简
7、洁的说，切片软件就是将3D模型转化为机器可以识别的语言，所以切片软件的选择，就好比翻译官的好坏，干脆影响模型制作最终效果。3.模型底部平坦：打印的时候，应当选择底部是平坦的一面，由于打印机是从底部起先逐层打印，所以底层确定了整个打印物体的质量。所以，打印底层是最为重要的，选好一个平坦的底部作为底层打印是打印胜利的关键。4.模型避开悬空：由于打印的时候喷嘴挤出的丝是流体，在重力的作用下会往下垂，假如打印的图形有悬空的地方，打印的丝就会往下垂。所以，打印的时候就须要运用软件生成支撑，打印结束后再把支撑进行去除。类似于盖房子的时候，由于混凝土是流体，会往下掉，所以，须要先打好木桩才能盖房子，等混凝土
8、凝固了再拆去木桩。跟建筑一样，拆去木桩以后会留下木桩的痕迹，打印完毕以后也会留下支撑的一些痕迹，所以，假如想提高打印品质，就须要尽量避开悬空的地方，详细是在3D打印所自带的切片软件中对三维模型的角度进行调整，避开悬空。5.设好温度，避开起翘：FDM技术类型的3D打印在模型制作环节，由于其技术本身属于熔积成型，所以由于冬季、夏季温差缘由会造成模型成型过程温度改变不均，导致液体的材料在成型过程中冬季较快凝固，而夏季则凝固较慢，最终造成模型的起翘现象，模型在地板黏贴不够坚固，导致模型掉落移位，打印失败。所以，对于开放式的桌面级3D打印尽量定制透亮防护罩进行温度限制。另外，对于PLA及ABS等材料的差
9、异，PLA材易发生堵塞喷头现象，ABS简单发生翘边现象，所以，对于打印机底板及喷头温度的调整也有差异;不同季节，不同材料，对于打印机底板和喷头的温度也应当相应的调整。PLA举荐喷头温度设置为190-220，底板温度设置为60-70;ABS喷头温度举荐设置为210-230，底板温度设置为90-101最佳。6.组装匹配图形公差：假如打印的物体是须要进行组装的图形，例如螺丝和螺母、齿轮的匹配这些图形，由于 打印过程塑料的热胀冷缩以及底层打印产生膨大的边缘，所以须要把公差放大一点，一般公 差设置为 0.4mm，详细依据实际图形进行设置。7.大体积图形的打印：假如打印的体积比较大，必需运用 PLA 耗材
10、，ABS 耗材本身特性确定了它不适合用于大 体积的图形，简单裂开和变形，所以体积大的图形须要运用 PLA。假如大体积的图形打印过程还是简单翘边，可以用点 502 胶水把图形底部黏住，但是切 记不要让 502 把喷嘴堵死。随着3D打印技术的普及，幼儿园、小学、初中、中学以及各种创客营也都在让学生更早的接触到这种新的产品加工技术。通过这种技术将各年龄段、不同学问层、不同的创意想法，变成现实。学生也从整个教学、制作的参加过程中，激发学生学習爱好，提升创新实力和动手实力。但是由于材料及设备成本问题，目前3D打印教学基本采纳的是FDM技术大3D打印设备，教学过程种对于SLA（光固化）技术、SLS（粉末烧
11、结成型）技术基本采纳图文或视频进行展示，学生缺少了实际打印环节参加的过程和体会。信任科技的发展，3D打印设备及材料的不断发展，设备成本及材料成本也会也会越来易被接受，我们3D打印的成型技术方式也会更加多元。参考文献1杨继全，郑梅.3D 打印技术导论M.南京：南京师范高校出版社，2022.2侯高雁，朱红，刘凯，等.3D打印成形件后处理工艺综述J.信息记录材料，2022，18（07）：19-21.3封会娟，闫旭，唐彦峰，等.3D 打印技术综述J.数字技术与应用，2022（9）：202-203.4王萍.3D打印及其教化应用初探J.中国远程教化，2022，（08）：83-87. 猜你喜爱 切片成型打印
12、机 新颖好玩的打印机老年博览上半月(2022年3期)2022-03-30新局势下5G网络切片技术的强化思索科学与财宝(2022年15期)2022-07-04创意读者校内版(2022年10期)2022-05-195G网络切片技术增加探讨移动通信(2022年4期)2022-05-07打印机“故障”修改系统能解决电脑爱好者(2022年1期)2022-04-28网络切片标准分析与发呈现状移动通信(2022年4期)2022-06-255G网络切片管理架构设计探讨移动通信(2022年10期)2022-12-273D打印成型工艺与质量分析科技风(2022年30期)2022-07-09拉铆销冷镦成型工艺探讨智富时代(2022年12期)2022-01-12拉铆销冷镦成型工艺探讨智富时代(2022年12期)2022-01-12 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页