3d打印技術快速成型的方式?3D打印技術的原理一、3D打印技術的基本原理，下面我們就來說一說關于3d打印技術快速成型的方式?我們一起去了解并探讨一下這個問題吧!

3d打印技術快速成型的方式

3D打印技術的原理

一、3D打印技術的基本原理

3D打印技術就是利用三維CAD的數據，通過3D打印機，将一層層的材料堆積成實體原型。

首先通過三維建模軟件獲得零件的CAD文件，并将該文件導出3D打印設備所能識别的STL格式。

打印設備根據零件模型對其進行分層處理并離散，從而得到各層截面的二維輪廓信息，系統根據輪廓信息自動生成加工路徑，由成型頭在系統的控制下，逐點、逐線、逐面的對成型材料進行立體堆積，從而完成對三維坯件的制作。

最後再對坯件進行必要的後處理，使零件在功能、尺寸、外觀等方面滿足設計需求。

3D打印技術突破了傳統的制造工藝，把傳統的“減材”加工變為“增材”立體加工，忽略了制件的外形複雜程度，完全真實的複制出三維造型。

由于3D打印技術是把複雜的三維制造轉化為一系列二維輪廓的疊加，因此它無需借助任何模具和工具，可直接生成具有任意複雜曲面的零部件或産品，從而極大地提高了生産效率和制造的柔性。

二、3D打印技術的工藝工程

3D打印技術的工藝過程一般都包括三維模型的建立、3D打印前處理、實體疊加打印成型及後處理四個步驟。

1.産品三維模型的構建

由于3D打印系統是由三維CAD模型直接驅動，因此首先要構建如圖所示的三維CAD模型。

該三維CAD模型可以利用計算機輔助設計軟件（如Inventor，Pro/E，UG，Solidworks，I-DEAS等）通過構造性立體幾何表達法、邊界表達法、參量表達法等方法直接構建，也可以将已有産品的二維圖樣進行轉換而形成三維模型，或對産品實體進行激光掃描、CT斷層掃描，得到點雲數據，然後利用逆向工程的方法來構造三維模型。

2.3D打印的前處理

（1）三維模型的近似處理

由于産品往往有一些不規則的自由曲面，加工前要對模型進行近似處理，以方便後續的數據處理工作。

由于STL格式文件格式簡單、實用，目前已經成為3D打印領域的準标準接口文件。

它是用一系列的小三角形平面來逼近原來的模型，每個小三角形由3個頂點坐标和一個法向量來描述，三角形的大小可以根據精度要求進行選擇。

STL文件有二進制碼和ASCII碼兩種輸出形式，二進制碼輸出形式的文件所占的空間比ASCII碼輸出形式的小得多，而ASCII碼輸出形式可以進行閱讀和檢查。

典型的CAD軟件都帶有轉換和輸出STL格式文件的功能。

（2）三維模型的分層處理

根據被加工模型的特征選擇合适的加工方向，如下圖所示。

在成型高度方向上用一系列一定間隔的平面切割近似後的模型，以便提取截面的輪廓信息。

間隔一般取0.05mm～0.5mm，常用0.2mm，目前最小分層厚度可達0.016mm。

層厚越小，成型精度越高，但成型時間也越長，效率就越低，反之則成型精度降低，但效率提高。

3.實體疊加成型

根據切片處理的截面輪廓，在計算機控制下，相應的成型頭（激光頭或噴頭）按各截面輪廓信息做掃描運動，在工作台上一層一層地将材料堆積在一起，各層材料通過交聯或粘結固化後，最終得到成型件。

4.成型制作的後處理

從打印設備裡取出成型件，進行打磨、抛光、塗覆，或放于高溫爐中進行後處理燒結，以進一步提高原型産品強度。

3D打印技術的特點

（1）快速性

通過STL格式文件，3D打印系統幾乎可以與所有的CAD造型系統無縫連接，從CAD模型到完成原型制作通常隻需幾小時到幾十小時，可實現産品開發的快速反饋。

以快速原型為母模的快速模具技術，能夠在幾天内制作出所需材料的實際産品，而通過傳統的鋼制模具制作，至少需要幾個月的時間。

（2）高度集成化

3D打印技術實現了設計與制造的一體化。

在成型工藝中，計算機中的CAD模型數據通過接口軟件轉化為可以直接驅動3D打印設備的數控指令，3D打印設備根據數控指令完成原型件或零件的加工。

（3）與工件複雜程度無關

3D打印技術由于以離散堆積原理為基礎，采用分層制造工藝，将複雜的三維實體離散成一系列層片加工和加工層片的疊加，大大簡化了加工過程。

它可以加工複雜的中空結構且不存在三維加工中刀具幹涉的問題，理論上可以制造如圖所示的具有任意複雜形狀的原型件和零件。

（4）高度柔性

3D打印系統是真正的數字化制造系統，僅需改變三維CAD模型，适當地調整和設置加工參數，即可完成不同類型的零件的加工制作，特别适合新産品開發或單件小批量生産。

并且，3D打印技術在成型過程中無需專用的夾具或工具，成型過程具有極高的柔性，這是3D打印技術非常重要的一個技術特征。

（5）自動化程度高

3D打印是一種完全自動的成型過程，隻需要在成型之初由操作者輸入一些基本的工藝參數，整個成型過程操作者無需或較少幹預。

出現故障，設備會自動停止，發出警示并保留當前數據。完成成型過程時，機器會自動停止并顯示相關結果。

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