建模:三维建模是3D打印实现的第一步,是成型制造所必须的原始数据源,将要打印的实体以三维数字模型的形式体现出来才能驱动模型的制作。三维造型可以在UG、Pro/E、SolidWorks等软件上实现。
数据转换:数据转换是对建模完成后的数据进行一次近似处理,即将二维或三维平面做图软件形成的CAD、3DS、ProE、Inventor、或SKF图形文件转化为STL格式文件。STL数据处理实际上就是用若干小三角形面来逼近模型的外表面,由于其文件格式很简单,因此应用比较广泛,它也是目前3D打印应用最多的标准文件类型。
切片:切片的目的就是将空间三维问题转化为X和Y轴的平面运动问题并进行路线优化。将STL数据模型导入切片软件进行切片,这个过程会直接影响成型质量的优劣,需要仔细协调与斟酌。切片有文件校验、确定摆放方位、施加支撑和设置切片参数四个过程
- 文件校验与修复。文件校验是对输入的STL文件进行审核,确定文件模型没有裂缝、空洞,没有悬面、重叠面和交叉面,以免切片分层后出现不封闭环和歧义的现象。
- 确定摆放方位。切片之前要确定摆放方位,即成型方向。成型方向不同,成型时间、成型表面质量以及添加支撑方式都会相应的改变。对于光固化成型和选区激光烧结等3D打印工艺,选择尺寸较小的方向能够缩短打印时间;由于Z轴成型精度会高于截面方向,因此有时为了成型精度和成型表面质量,会选择重要结构形成的方向为成型方向;有时选择合适的角度进行倾斜摆放,可以添加较少的支撑,避免成型后支撑难拆除的现象。
- 施加支撑。对于光固化成型和熔融沉积工艺,模型的独立轮廓与悬臂结构是不能在无支撑条件下成型的,因此必须在所制模型上额外添加支撑,直到制件成型后再拆除。由于选区激光烧结的材料是粉末固体,因此不需添加支撑。支撑的添加可以由切片软件自动完成,也可手动添加,一般为点接触,方便后处理。
- 设置切片参数。切片前最后一步就是设置切片参数,包括:层高、壁厚、填充密度、打印速度等,然后系统根据设置进行切片。对于一些工艺有其默认的参数集,一般不需设置。切片完成后要把切片后的数据保存成所选3D打印设备能够识别和处理的格式。
成型:制件的成型过程是在不同的成型设备上进行的,各类成型设备都有其相应的操作规程,包括数据的导入、设备和材料的预热、工作台调零、操作过程当中的注意事项等等。
后处理:制件成型后的后处理过程包括原型清理、去除支撑、性质处理、打磨等。其中“性质处理”因不同的成型工艺而异,比如光固化成型后的制件有时要进行后固化;选区激光烧结成型后的聚合物进行渗蜡或渗树蜡等补强处理,陶瓷进行焙烧。
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