增材制造技术之一3D打印增材制造基本过程

发表于 2017-2-24 08:20:10 显示全部楼层 0 7919

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本文针对从未接触过增材制造技术的用户,以便他们能更好的了解该技术从设计到最终产品的过程。

增材制造技术(通常也被称为快速原型或3D打印)是一种通过层叠制造来创建实体的过程,本文中叙述了多种从设计到终端产品的3D打印技术,尽管其最终呈现出来的是一件快速原型或者是功能件,但其制造原理均是相同的。

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从CAD设计模型通过一系列步骤打印得到的产品

3D打印基本过程


1.CAD设计

制作数据模型是整个增材制造过程的第一步。获得数据模型的方法有两种:最常见的方法就是通过CAD进行计算机辅助设计,而适用于增材制造的既免费又专业的CAD程序有很多;另一种就是通过三维扫描进行逆向设计来获得三维模型。

在进行增材制造设计时必须评估设计要素,根据不同的增材制造工艺,这些设计要素包含模型几何特征的极限值、是否需要支撑以及打孔等。

2.STL格式转换和文件处理

与传统制造手段不同的是,增材制造的一个关键步骤是将CAD模型转化为STL格式文件。STL文件采用三角形(多边形)来呈现物体表面结构,本文将给出CAD模型转化为STL文件的方法,用于约束物理尺寸、水密性(曲面闭合)以及多边形数量。

STL文件创建完成后将导入切片程序转化为G代码。G代码是一种数控编程语言,在计算机辅助制造(CAM)中用于自动化机床控制(包括CNC机床和3D打印机)。切片程序还可以允许设计师设定建造参数,如支撑、层厚以及建造方向。

3.打印

3D打印机通常包含很多小而复杂的零件,因此正确的保养和校准是保证打印精度的关键。在这一步中打印材料会被放入打印机中,用于增材制造未加工的材料往往保质期有限因此需要小心处理。虽然有些打印工艺允许材料回收使用,但如果不定期更换而反复使用会导致材料性能降低。

很多打印设备在开始打印之后无需值守,设备会按照自动程序运行,除非材料用完或者软件故障才会出问题。

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从打印机中取出还未进行后处理的零件

4.打印件取出

对于一些增材制造技术,取出打印件就像将打印件与构建平台分离开一样简单;而对于一些工业机来说,当打印件沉浸在打印材料中或者与构建平台长在一起时,打印件的取出需要较高的技术性。这些制作工艺需要复杂的移除的步骤,往往需要高度熟练的操作人员在确定设备安全和环境可控的条件下进行操作。

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去除支撑

5.后处理过程

后处理过程根据打印工艺而有所不同,SLA工艺在处理前需要紫外后固化,金属零件需要在退火炉中进行去应力退火,FDM零件可以直接移除。对于需要支撑的技术,在后处理过程中也需要去除。许多3D打印材料可以用砂纸打磨,或者其他技术如喷砂、高压气体清洁、抛光以及喷漆来满足最终使用效果。

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3D打印的名片夹

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