增材制造模型設(shè)計(jì)（制件及后處理技術(shù)）課件 第1 章　熔融沉積（FDM） 增材制造技術(shù)

1.1熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)011熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)1.1熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)的基本概念什么是增材制造增材制造（AdditiveManufacturing，AM）俗稱3D打印，融合了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、材料加工與成形技術(shù)、以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過(guò)軟件與數(shù)控系統(tǒng)將專用的金屬材料、非金屬材料以及醫(yī)用生物材料，按照擠壓、燒結(jié)、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積，制造出實(shí)體物品的制造技術(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)的、對(duì)原材料去除－切削、組裝的加工模式不同，是一種“自下而上”通過(guò)材料累加的制造方法，從無(wú)到有。這使得過(guò)去受到傳統(tǒng)制造方式的約束，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造變?yōu)榭赡?。?jiǎn)單來(lái)說(shuō)，3D打印的過(guò)程就是把三維模型通過(guò)一層一層打印的方式，把材料累積疊加成一個(gè)實(shí)物的過(guò)程。如圖1-1所示，我們?cè)谑褂脟娔蛴C(jī)打印文件和資料的時(shí)候，其實(shí)就是將圖像、文字信息轉(zhuǎn)移到平面載體上的過(guò)程，我們可以把它稱為2D打印。而3D打印是把三維數(shù)字模型通過(guò)分層逆向重建，轉(zhuǎn)化為實(shí)體模型的過(guò)程，如圖1-2所示。1.1熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)的基本概念什么是增材制造圖1-1噴墨打印機(jī)圖1-23D打印表1-1就從三個(gè)方面說(shuō)明了2D打印和3D打印存在著的區(qū)別。首先，2D打印的打印對(duì)象是文字和圖片這些傳達(dá)信息的抽象內(nèi)容；而3D打印的打印對(duì)象是數(shù)字的三維模型。如果從打印所需要的材料來(lái)看，2D打印的主要耗材是油墨和紙張，3D打印的耗材就要多很多，比如如塑料、金屬粉末、陶瓷粉末、石膏粉末、巧克力等等。最后，2D打印我們所能得到的是帶有文字或者圖像的一張紙；而3D打印得到的結(jié)果是一個(gè)立體的實(shí)物，具有實(shí)用性，例如我們打印了一個(gè)杯子，就可以直接用它喝水。1.1熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)的基本概念什么是增材制造表1-12D打印和3D打印的區(qū)別1.1熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)的基本概念熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)3D打印機(jī)因?yàn)樗褂玫挠布?、技術(shù)的不同被劃分為很多種類，光固化工藝、熔融沉積成形工藝（FDM工藝）、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS工藝）、三維印刷工藝（3DP工藝）等，其中FDM工藝憑借著易用性和安全性，在個(gè)人、教育用戶方面都得到了較為廣泛的應(yīng)用。FDM工藝的3D打印機(jī)，其工作方式我們可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)幫助理解，如圖1-3所示，當(dāng)我們?cè)谫?gòu)買冰淇淋時(shí)，擠出口會(huì)擠出冰激凌，另一只手拿著底托，通過(guò)緩慢輕微的搖晃，一個(gè)螺旋向上的冰激凌形狀就被塑造出來(lái)了。1.1熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)的基本概念熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)圖1-3冰淇淋成形過(guò)程如圖1-4所示，如果用在FDM技術(shù)的3D打印機(jī)中，冰淇淋其實(shí)就是所使用的耗材，也就是熱熔性塑料，如：PLA、ABS等；以XYZ型FDM3D打印機(jī)為例，線狀的耗材會(huì)通過(guò)齒輪狀的送料器，將耗材送往打印噴嘴處，中途經(jīng)過(guò)加熱塊時(shí)高溫將耗材熔化為半流體狀態(tài)；而通過(guò)手的移動(dòng)來(lái)塑造冰激凌的形狀，1.1熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)的基本概念熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)其實(shí)就是根據(jù)計(jì)算機(jī)切片軟件中規(guī)劃的移動(dòng)路徑，控制打印頭進(jìn)行左右前后的移動(dòng)；隨著冰激凌的堆積，手逐漸向下移動(dòng)對(duì)應(yīng)了打印平臺(tái)在工作過(guò)程中進(jìn)行的上下移動(dòng)，通過(guò)兩者之間的互相配合，以點(diǎn)成線、以線成面、以面成體，最終完成零件的生產(chǎn)制作。圖1-4FDM3D打印機(jī)1.1熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)的基本概念增材制造與傳統(tǒng)制造的關(guān)系傳統(tǒng)工業(yè)制造零部件的工藝主要分為兩種，第一種是車、銑、刨、磨等一些對(duì)材料以削減的方式完成的生產(chǎn)，其主要特點(diǎn)就是在傳統(tǒng)機(jī)械加工過(guò)程中通過(guò)對(duì)整塊材料的處理，去除不需要的部分，留下最終的產(chǎn)品；第二種則是以模具為基礎(chǔ)，對(duì)等量的材料進(jìn)行重新塑形的鑄造生產(chǎn)，基本的生產(chǎn)流程是把融化的材料倒入提前制作好的模具中，等待材料冷卻、凝固、成形后，拆除模具獲得產(chǎn)品。根據(jù)加工過(guò)程中的材料變化，一般將二者稱之為減材制造和等材制造。從原料利用率來(lái)看，減材制造在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)浪費(fèi)很多材料，而且對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件減材制造很難完成甚至是無(wú)法完成。等材制造雖然在制造過(guò)程中沒(méi)有什么材料浪費(fèi)，但其前期制作模具成本較高，同時(shí)還需要花費(fèi)大量的時(shí)間，鑄造工藝對(duì)于大批量單一產(chǎn)品的生產(chǎn)具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于小批量個(gè)性化產(chǎn)品生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，1.1熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)的基本概念增材制造與傳統(tǒng)制造的關(guān)系成本就是其很難被忽視的重要組成部分了。在此種背景下，針對(duì)以上幾個(gè)問(wèn)題解決較好的增材制造3D打印技術(shù)，就得到了廣泛的接受。相對(duì)來(lái)說(shuō)，其材料的利用率要高很多，最大的優(yōu)勢(shì)在于可以制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模型，其生產(chǎn)過(guò)程可以直接將數(shù)字模型轉(zhuǎn)化為實(shí)體模型，對(duì)于產(chǎn)品的前期研發(fā)來(lái)說(shuō)，省去了鑄模的過(guò)程，既能節(jié)省時(shí)間，又能節(jié)省成本。1.2發(fā)展歷史及現(xiàn)狀3D打印技術(shù)的歷史3D打印的思想起源于19世紀(jì)末的美國(guó)，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，直到在20世紀(jì)80年代開始才得到進(jìn)一步的發(fā)展與推廣。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展與不斷改進(jìn)，3D打印技術(shù)已經(jīng)從最早的光固化工藝，發(fā)展出熔融沉積成形工藝（FDM工藝）、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS工藝）、三維印刷工藝（3DP工藝）等多種制作快速成形產(chǎn)品的工藝。3D打印技術(shù)發(fā)展于20世紀(jì)80年代。一位名叫CharlesChuckHull的人提出了第一種3D打印概念，稱為立體光刻（Stereolithography,SLA）。隨著激光技術(shù)、材料和工藝的進(jìn)步，ChuckHull把這個(gè)概念變成了現(xiàn)實(shí)，立體光刻系統(tǒng)使紫外線光源集中到一個(gè)存放有液體聚合物的料液池，在紫外線光源的照射下,聚合物層被固化形成一定的形狀，其他沒(méi)有被固化的材料則繼續(xù)存于料液池，同時(shí)為將要固化的部分提供原料。當(dāng)該層打印完成后，已經(jīng)固化的聚合物層隨打印平臺(tái)在液體中向下移動(dòng)，下一層聚合物在該層的頂部繼續(xù)重復(fù)上述過(guò)程。整個(gè)過(guò)程按照計(jì)算機(jī)提前規(guī)劃的路徑進(jìn)行，最終逐層打印出產(chǎn)品。1.2發(fā)展歷史及現(xiàn)狀3D打印技術(shù)的歷史雖然ChuckHull最早提出了3D打印的概念，但其實(shí)其他人在不同的領(lǐng)域也開始逐漸嘗試用不同的方法、不同的材料研發(fā)新型的3D打印設(shè)備。畢業(yè)于美國(guó)華盛頓州立大學(xué)的學(xué)生ScottCrump和他的妻子LisaCrump在他們的車庫(kù)里開發(fā)出一種更依靠純機(jī)械的3D打印技術(shù)。起因是Scott想為他的女兒制作玩具，但又苦于沒(méi)有更好的工具來(lái)幫助他，為此他們發(fā)明了熔融沉積型3D打?。‵usedDepositionModeling,FDM）技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是將熱塑性的材料加熱到半流體狀態(tài)并沉積到打印平臺(tái)上，打印完一層之后，平臺(tái)向下移動(dòng)，根據(jù)計(jì)算機(jī)規(guī)劃的路徑繼續(xù)打印第二層，以此類推，該技術(shù)也因?yàn)槭褂瞄T檻低，操作簡(jiǎn)單在民用范圍得到廣泛推廣。1.2發(fā)展歷史及現(xiàn)狀3D打印技術(shù)的歷史幾乎在同一時(shí)間里，在德克薩斯州立大學(xué)奧斯汀分校，大學(xué)生CarlDeckard和助理教授JoeBeaman博士開始研究一種被稱為選擇性激光燒結(jié)（SelectiveLasersSintering，SLS）的新技術(shù)。這個(gè)技術(shù)的工作方式是把粉末狀的材料鋪在料槽里，激光光束選擇性的燒結(jié)指定區(qū)域的粉末狀材料，之后平臺(tái)下降一層，由滾刷將新的粉末材料鋪展在平臺(tái)上，繼續(xù)進(jìn)行選擇性激光燒結(jié)，重復(fù)上面的步驟，直到形成一個(gè)粉末燒結(jié)的零件。上面說(shuō)的這些技術(shù)都只是在那個(gè)時(shí)期發(fā)展出來(lái)的一些原始的快速成形技術(shù)。這些技術(shù)的發(fā)明者們也并不是全世界唯一看到3D打印技術(shù)特殊性的人，該技術(shù)在其他國(guó)家也逐漸得到了發(fā)展。在稍晚一些的時(shí)間，全球各地的許多公司都陸續(xù)開始開發(fā)他們自己的3D打印設(shè)備，并不斷地發(fā)展出新的加工工藝，很明顯，這項(xiàng)技術(shù)在全世界范圍都引起了人們的極大興趣。1.2發(fā)展歷史及現(xiàn)狀3D打印技術(shù)的現(xiàn)狀現(xiàn)階段的3D打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的狀態(tài)，與傳統(tǒng)的加工工藝相比，它的優(yōu)勢(shì)在于很多不同的行業(yè)都可以應(yīng)用這種加工工藝進(jìn)行不同的產(chǎn)品制作。3D打印設(shè)備可以通過(guò)逐層增加的方式來(lái)制造復(fù)雜的幾何體，雖然分出了不同類型的工藝和設(shè)備，但這些設(shè)備加工的流程基本上是沒(méi)有太大區(qū)別的。首先，最基礎(chǔ)的是先通過(guò)三維建模軟件制作一個(gè)三維的零件或者是三維的模型，然后把這個(gè)文件轉(zhuǎn)化為STL格式（STL格式的文件是目前3D打印領(lǐng)域使用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)文件格式）。之后在計(jì)算機(jī)上使用專用的切片軟件，對(duì)于將要打印的STL模型進(jìn)行逐層分割，同時(shí)根據(jù)工藝的不同使材料沉積或者凝固，最終逐層疊加，直到整個(gè)零件制作完成。1.2發(fā)展歷史及現(xiàn)狀3D打印技術(shù)的現(xiàn)狀這種系統(tǒng)可以用多種材料和相對(duì)簡(jiǎn)單的制造方式制作出難以置信的復(fù)雜幾何零件，以往那些不能使用傳統(tǒng)方法制作的零件，現(xiàn)在也可以使用3D打印技術(shù)完成；也是因?yàn)檫@個(gè)原因，3D打印在應(yīng)用場(chǎng)景上的多樣性是其他制造方法無(wú)法比擬的。3D打印技術(shù)在藝術(shù)、航天航空、醫(yī)療等領(lǐng)域都可以有所作為，也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，3D打印技術(shù)才被整合到現(xiàn)有的供應(yīng)生產(chǎn)系統(tǒng)中，使它成為一種很有前景的新型加工工藝?！夹〗Y(jié)〗增材制造是一種“自下而上”通過(guò)材料累加的制造方法，從無(wú)到有。因?yàn)樗褂玫挠布⒓夹g(shù)的不同被劃分為很多種類，光固化工藝、熔融沉積成形工藝（FDM工藝）、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS工藝）、三維印刷工藝（3DP工藝）等?，F(xiàn)階段3D打印技術(shù)在藝術(shù)、航天航空、醫(yī)療等領(lǐng)域都有所作為?！颊n后練習(xí)與思考〗1.相對(duì)于傳統(tǒng)制造方式，增材制造的優(yōu)勢(shì)是什么？2.FDM技術(shù)的基本概念是什么？3.查找資料，總結(jié)你了解到的增材制造的應(yīng)用領(lǐng)域。1.3基于熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)的設(shè)備分類FDM打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)——XYZ結(jié)構(gòu)（笛卡爾結(jié)構(gòu)）如圖1-5所示，在FDM技術(shù)不同類型中，XYZ結(jié)構(gòu)是最常用在FDM3D打印機(jī)中的。它的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在移動(dòng)端，打印頭和打印平臺(tái)通過(guò)三個(gè)電機(jī)控制，XYZ每個(gè)方向至少有一個(gè)電機(jī)控制該方向的運(yùn)動(dòng)。這種形式可以有很多的變化，比如打印頭可以由一個(gè)電機(jī)控制其在一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)，也可以由兩個(gè)電機(jī)分別控制它在同一個(gè)平面上運(yùn)動(dòng)，有時(shí)還有Z軸由兩個(gè)電機(jī)控制的系統(tǒng)。圖1-5笛卡爾結(jié)構(gòu)1.3基于熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)的設(shè)備分類FDM打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)——CoreXY結(jié)構(gòu)如圖1-6所示，CoreXY是另一種FDM3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)類型，它類似于XYZ等結(jié)構(gòu)。其原理是通過(guò)兩個(gè)電機(jī)同時(shí)控制XY的移動(dòng)，左右兩個(gè)電機(jī)同向的時(shí)候，往X軸移動(dòng)，兩個(gè)電機(jī)反向的時(shí)候，往Y軸移動(dòng)；兩個(gè)電機(jī)的同時(shí)作用，力量比單個(gè)電機(jī)控制一軸要穩(wěn)定，還能減少XY平臺(tái)上面一個(gè)電機(jī)的重量。圖1-6CoreXY結(jié)構(gòu)1.3基于熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)的設(shè)備分類FDM打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)——CoreXY結(jié)構(gòu)這種類型的FDM設(shè)備優(yōu)點(diǎn)很多。從頂視圖來(lái)看這種類型的設(shè)備上有兩根皮帶，它們看上去是相交的，但其實(shí)是在兩個(gè)不同的平面上，一上一下。而在X、Y方向移動(dòng)的滑軌上則安裝了兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，使得滑軌的移動(dòng)更加精確、穩(wěn)定。1.3基于熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)的設(shè)備分類FDM打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)——并聯(lián)臂結(jié)構(gòu)如圖1-7所示，這種并聯(lián)臂結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)方式采用了一系列互相連接的平行四邊形來(lái)控制打印頭在X、Y、Z軸上的運(yùn)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)很像工業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)化設(shè)備的機(jī)械臂。三組并聯(lián)臂一端被安裝在三個(gè)垂直的滑軌上，另一端連接到打印頭處。三個(gè)臂協(xié)同配合可以精確控制打印頭在整個(gè)打印區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。相比其他結(jié)構(gòu)的機(jī)型，占地面積更小，結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單。圖1-7并聯(lián)臂結(jié)構(gòu)1.3基于熔融沉積（FDM）增材制造技術(shù)的設(shè)備分類FDM打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)——并聯(lián)臂結(jié)構(gòu)并聯(lián)臂結(jié)構(gòu)的FDM3D打印機(jī)，可以迅速完成打印過(guò)程中的變速和變向。這種打印機(jī)的Z軸擴(kuò)展能力很強(qiáng)，通過(guò)延長(zhǎng)三個(gè)垂直滑軌的長(zhǎng)度，即可增大Z軸的打印范圍。XYZ結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)對(duì)打印精度有一定的要求，例如XY軸最小精度是0.01，Z軸最小精度是0.05，并聯(lián)臂結(jié)構(gòu)的設(shè)備就沒(méi)有這種區(qū)分，XYZ軸是一樣的打印精度（因?yàn)樵跈C(jī)械結(jié)構(gòu)上是沒(méi)有XYZ軸的），所以理論上更加穩(wěn)定，看起來(lái)也更快，當(dāng)然這也要取決于硬件質(zhì)量，比如滑軌等。1.4材料的選用及特性FDM材料的特點(diǎn)（1）FDM所使用的耗材為線狀，主要分為三個(gè)規(guī)格的線徑，分別是1.75mm、2.85mm、3.0mm。從重量來(lái)看，市面上常見(jiàn)的有500g、1000g兩種不同重量。（2）FDM所使用的耗材為熱塑性材料，經(jīng)過(guò)高溫加熱，材料會(huì)變軟熔化。FDM設(shè)備的打印頭處有加熱塊，提供能將材料熔化的溫度，如果材料的耐溫性大于設(shè)備加熱塊所能提供的溫度，無(wú)法被熔化的耗材不能被向下繼續(xù)擠出，最終卡在噴嘴的位置，那么這個(gè)材料將無(wú)法在設(shè)備上正常使用。。（3）FDM所使用的耗材在擠出后溫度下降時(shí)，能夠快速凝固，并保持一定的形狀。在打印過(guò)程中，打印件是由一層一層的熱熔耗材逐漸堆積起來(lái)的，如果下面的一層被擠出后，無(wú)法快速凝固的話，上一層就會(huì)在未凝固的底層上繼續(xù)打印，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致打印件表面質(zhì)量差，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致打印失敗。1.4材料的選用及特性“綠色塑料”PLA（聚乳酸）如圖1-8所示，PLA是可生物降解的熱塑性塑料，它使用可再生的植物資源（如玉米、甜菜、木薯和甘蔗）所提煉出的淀粉原料制成。淀粉原料經(jīng)由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌種發(fā)酵制成高純度乳酸，再通過(guò)化學(xué)合成方法聚合成PLA。1.4材料的選用及特性“綠色塑料”PLA（聚乳酸）圖1-8PLA塑料圖1-9PLA塑料聚乳酸(PLA)是一種新型的生物基及可再生生物降解材料，具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定條件下完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，這對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有利，是公認(rèn)的環(huán)境友好材料。1.4材料的選用及特性“綠色塑料”PLA（聚乳酸）如圖1-9所示，PLA材料應(yīng)用在打印領(lǐng)域中，基本上可以滿足大部分模型打印需求，憑借著環(huán)保、價(jià)格低、打印時(shí)無(wú)異味、不容易翹邊等特性，受到了廣大3D打印愛(ài)好者的追捧。不過(guò)，其問(wèn)題也非常明顯，綜合性能較差，無(wú)法抗紫外線，耐溫只能做到50-60℃，因此在特殊領(lǐng)域應(yīng)用較少。1.4材料的選用及特性ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）ABS塑料是丙烯腈(A)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)的三元共聚物。它綜合了三種成分的性能，其中丙烯腈具有高的硬度和強(qiáng)度、耐熱性和耐腐蝕性；丁二烯具有抗沖擊性和韌性；苯乙烯具有表面高光澤性、易著色性和易加工性。上述三組分的特性使ABS塑料成為一種“質(zhì)堅(jiān)、性韌、剛性大”的綜合性能良好的熱塑性塑料。ABS是受歡迎程度僅次于PLA的FDM打印材料。它是一種石油衍生物，這種熱塑性塑料具有價(jià)格便宜、經(jīng)久耐用、稍有彈性、質(zhì)量輕、容易擠出等特點(diǎn)，特別適合3D打印。但是ABS在打印時(shí)比較難控制，加熱平臺(tái)對(duì)于打印ABS是必不可少的，目的是為了防止打印第一層冷卻太快，避免塑料在模型的制造完成之前翹曲和收縮。ABS的另一個(gè)缺點(diǎn)是在打印期間會(huì)散發(fā)出非常刺鼻的味道。1.4材料的選用及特性ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）四、TPU(Thermoplasticpolyurethanes)TPU具有卓越的高張力、高拉力、強(qiáng)韌和耐老化的特性，是一種成熟的環(huán)保材料。目前，TPU已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、電子電器、工業(yè)及體育等方面，其具有其它塑料材料所無(wú)法比擬的強(qiáng)度高、韌性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐氣候等特性，同時(shí)它具有高防水性、透濕性、防風(fēng)、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外線以及能量釋放等許多優(yōu)異的功能。對(duì)于一些有柔性需求的打印件，TPU無(wú)疑是最好的選擇，現(xiàn)階段TPU應(yīng)用最多的3D打印需求是制作、生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)鞋鞋面，網(wǎng)格狀的鞋面使用FDM技術(shù)TPU材料進(jìn)行打印制作，相比傳統(tǒng)的材料工藝，具有耐用性高、透氣性好、強(qiáng)度大、防水等優(yōu)點(diǎn)。1.5熔融沉積（FDM）增材制造工藝的優(yōu)缺點(diǎn)熔融沉積（FDM）增材制造工藝的優(yōu)點(diǎn)（1）不論是傳統(tǒng)生產(chǎn)中的工業(yè)機(jī)床還是增材制造中的光固化設(shè)備，都很難在封閉的小空間內(nèi)使用，相對(duì)來(lái)說(shuō)，F(xiàn)DM工藝在這方面就有很大的優(yōu)勢(shì)，F(xiàn)DM技術(shù)3D打印機(jī)操作環(huán)境干凈、安全，材料無(wú)毒，可以在辦公室、家庭環(huán)境下使用，沒(méi)有產(chǎn)生毒氣和化學(xué)污染的風(fēng)險(xiǎn)，相對(duì)來(lái)說(shuō)使用門檻更低。（2）無(wú)論是中等以上尺寸的光固化3D打印設(shè)備，還是金屬粉末材料的3D打印設(shè)備，都需要激光器之類的貴重元器件，導(dǎo)致了這類3D打印設(shè)備整體購(gòu)置成本非常高。如果不是有特定需求，往往讓人望而卻步。FDM技術(shù)3D打印機(jī)的出現(xiàn)，讓人們?cè)谥械纫陨铣叽缬辛烁嗟倪x擇，同樣大小的成形空間，設(shè)備成本和使用成本都低了很多，在研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)費(fèi)緊張的前期，多出的這一選擇就顯得尤為重要了。1.5熔融沉積（FDM）增材制造工藝的優(yōu)缺點(diǎn)熔融沉積（FDM）增材制造工藝的優(yōu)點(diǎn)（3）FDM技術(shù)的3D打印機(jī)所使用的耗材價(jià)格便宜，無(wú)需像其他技術(shù)類型的設(shè)備一樣提前填充耗材，使用完畢后耗材回收簡(jiǎn)單?？蓚溥x的材料種類豐富，例如PLA、ABS、TPU、碳纖維、PETG、PC、HIPS等。1.5熔融沉積（FDM）增材制造工藝的優(yōu)缺點(diǎn)熔融沉積（FDM）增材制造工藝的缺點(diǎn)（1）FDM技術(shù)3D打印機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品，表面會(huì)存在橫向、均勻的條紋，因?yàn)闄M紋的影響，后期上色效果相對(duì)較差，往往需要配合表面后處理。這也就導(dǎo)致了很少有人會(huì)直接使用其作為最終產(chǎn)品的一部分。12（3）在打印時(shí)，模型的懸空部分需要單獨(dú)打印支撐結(jié)構(gòu)，F(xiàn)DM技術(shù)3D打印機(jī)所需要的支撐數(shù)量相對(duì)較多，在拆除的時(shí)候，支撐面質(zhì)量很難得到保證。3（2）FDM技術(shù)3D打印機(jī)，因?yàn)榇蛴☆^是作純機(jī)械運(yùn)動(dòng)的，不論是打印過(guò)程中，還是兩個(gè)懸空結(jié)構(gòu)之間的移動(dòng)，打印頭都需要通過(guò)X、Y軸坐標(biāo)的不斷變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，打印速度相對(duì)使用光電元器件的設(shè)備來(lái)說(shuō)會(huì)慢一些。1.5熔融沉積（FDM）增材制造工藝的優(yōu)缺點(diǎn)〖小結(jié)〗常見(jiàn)的FDM技術(shù)3D打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)有XYZ結(jié)構(gòu)、CoreXY結(jié)構(gòu)、并聯(lián)臂結(jié)構(gòu)等。PLA材料最主要的優(yōu)勢(shì)的綠色環(huán)保，打印過(guò)程無(wú)污染；ABS材料是一種“質(zhì)堅(jiān)、性韌、剛性大”的綜合性能良好的熱塑性塑料；3D打印的TPU材料具有耐用性高、透氣性好、強(qiáng)度大、防水等優(yōu)點(diǎn)。熔融沉積（FDM）增材制造工藝的優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)安全、價(jià)格低廉、耗材便宜，主要缺點(diǎn)是模型表面存在橫紋、速度較慢、支撐部分質(zhì)量很難保證。〖課后練習(xí)與思考〗1.熔融沉積（FDM）技術(shù)3D打印機(jī)不同類型設(shè)備的共同特點(diǎn)是什么？1.5熔融沉積（FDM）增材制造工藝的優(yōu)缺點(diǎn)FDM技術(shù)3D打印機(jī)所使用的耗材特點(diǎn)是什么？3.查找資料，并列出，還有哪些耗材可以用于FDM技術(shù)的3D打印機(jī)。謝謝1.2熔融沉積（FDM）增材制造設(shè)備012熔融沉積（FDM）增材制造設(shè)備2熔融沉積（FDM）增材制造設(shè)備1.2.1XYZ結(jié)構(gòu)熔融沉積（FDM）增材制造設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)FDM技術(shù)的3D打印機(jī)總的來(lái)說(shuō)主要是由打印頭集成、傳動(dòng)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)三部分構(gòu)成。打印頭集成傳統(tǒng)的打印頭集成由三部分構(gòu)成，分別是風(fēng)扇、送料器、熱端。送料器部分又包含了送料電機(jī)、送絲輪、彈簧、U型軸承，整個(gè)送料器部分的意義是將耗材從打印頭上方經(jīng)過(guò)熱端運(yùn)送至打印噴嘴處，在打印時(shí)，旁邊的彈簧向左頂住U型軸承，從而夾緊耗材，電機(jī)帶動(dòng)送絲輪向下轉(zhuǎn)動(dòng)，耗材就逐漸被送入到熱端。熱端主要包括喉管、鐵氟龍管、加熱塊、噴嘴。在整個(gè)熱端中，喉管、加熱塊、噴嘴的順序是由上向下的，其中，喉管內(nèi)部包裹著鐵氟龍管，主要目的是為了隔熱，防止加熱塊的熱量向上傳遞，導(dǎo)致耗材在喉管處提前熔化。位于喉管下端的加熱塊，內(nèi)部有一個(gè)加熱棒，主要目的是為了給加熱塊升溫，保證所打印的耗材能夠在這個(gè)位置被充分的融化。還有一個(gè)熱敏電阻位于加熱塊內(nèi)部，可以實(shí)時(shí)的測(cè)量加熱塊的溫度，配合電控系統(tǒng)來(lái)達(dá)到對(duì)打印頭溫度控制的目的。打印頭集成最下方的噴嘴一般是由銅制的，有多個(gè)不同的口徑規(guī)格，一般情況下，默認(rèn)噴嘴的口徑是0.4毫米，如果要打印較為精細(xì)的模型，可以考慮把噴嘴的口徑更換為0.2毫米。打印頭一般會(huì)有兩種風(fēng)扇，一種是位于前方的打印頭散熱風(fēng)扇，主要目的是為了給喉管部分散熱，防止加熱塊的熱量向上傳遞過(guò)多，導(dǎo)致耗材提前熔化。提前熔化的耗材會(huì)堵塞在熱端的喉管處，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，打印頭不出料。另一種風(fēng)扇一般位于打印頭的右側(cè)，出風(fēng)口會(huì)朝向打印噴嘴的下方，主要目的是為了給剛打印出來(lái)的模型散熱，防止材料冷卻速度過(guò)慢而導(dǎo)致在打印時(shí)底部材料沒(méi)有徹底冷卻，下一層的料絲就開始繼續(xù)打印，使得每一層打印時(shí)都處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，最終使模型表面質(zhì)量變差或者無(wú)法正常打印出模型。當(dāng)然，對(duì)于一些特殊材料，比如說(shuō)ABS、PC就無(wú)法在打印時(shí)使用側(cè)風(fēng)扇，因?yàn)檫@些材料的冷卻收縮性非常的強(qiáng)，如果使用側(cè)風(fēng)扇對(duì)這種材料進(jìn)行冷卻的話，會(huì)導(dǎo)致模型翹邊，最終打印失敗。傳動(dòng)系統(tǒng)如圖1-10所示，F(xiàn)DM技術(shù)的3D打印機(jī)是由打印頭和成形平臺(tái)兩個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)協(xié)同來(lái)完成打印工作的，打印頭在XY軸平面上運(yùn)動(dòng)，成形平臺(tái)在Z軸方向上下運(yùn)動(dòng)。每打印一層，打印平臺(tái)就會(huì)向下移動(dòng)一層。這種三軸獨(dú)立控制的結(jié)構(gòu)，使得設(shè)備穩(wěn)定性、打印精度和打印速度均有比較高的性能。圖1-10FDM打印機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)如圖1-11所示，每一個(gè)單層的打印是由打印頭前后左右的移動(dòng)保證的，打印頭被固定在X軸滑塊上，由X軸電機(jī)帶動(dòng)皮帶沿左右方向運(yùn)動(dòng)。而整個(gè)X軸系統(tǒng)被固定在Y軸滑塊上，由Y軸電機(jī)帶動(dòng)皮帶沿前后方向運(yùn)動(dòng)。圖1-11FDM打印機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)打印平臺(tái)由一至三個(gè)Z軸電機(jī)提供上下移動(dòng)的動(dòng)力，電機(jī)帶動(dòng)Z軸絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行上下平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。單獨(dú)的絲杠很難保證平臺(tái)移動(dòng)過(guò)程中的穩(wěn)定，一般都會(huì)加配兩根光杠來(lái)輔助穩(wěn)定。電控系統(tǒng)電控系統(tǒng)主要由主板、操作屏幕和各個(gè)傳感器構(gòu)成。在X軸和Y軸的末端，會(huì)放置一個(gè)限位開關(guān)，主要是為了限制打印頭的移動(dòng)，保證打印頭在前后、左右移動(dòng)時(shí)是在規(guī)定的范圍內(nèi)。Z軸會(huì)單獨(dú)安置限位開關(guān)或壓敏開關(guān)，防止打印平臺(tái)在上移時(shí)，與打印噴頭碰撞在一起。當(dāng)我們想要對(duì)3D打印機(jī)進(jìn)行三軸復(fù)位時(shí)，在操作屏幕上點(diǎn)擊三軸復(fù)位的按鈕，操作屏幕會(huì)把我們的選擇傳遞至主板上，主板發(fā)送命令控制打印頭進(jìn)行前后左右的移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)程中碰觸到各個(gè)末端的限位開關(guān)，從而標(biāo)定打印頭的位置，使其能夠恢復(fù)到初始的坐標(biāo)點(diǎn)。謝謝1.3熔融沉積（FDM）打印基本操作演講人3熔融沉積（FDM）打印基本操作01〖小結(jié)〗02〖課后練習(xí)與思考〗03目錄013熔融沉積（FDM）打印基本操作3.1切片軟件的原理及基本功能切片原理如圖1-12所示，我們先來(lái)看一下切片軟件是怎么工作的：切片軟件可以根據(jù)我們的設(shè)置，將STL等格式的模型進(jìn)行水平切割，從而得到一個(gè)個(gè)的平面結(jié)構(gòu)，并計(jì)算打印過(guò)程需要消耗的耗材量及打印時(shí)間。之后把這些信息統(tǒng)一存入一個(gè)后綴為Gcode的文件中。整個(gè)過(guò)程其實(shí)就像做飯的時(shí)候切土豆一樣，把土豆切成一片一片的，再通過(guò)3D打印機(jī)把每一片土豆按照順序重新拼裝成一個(gè)整體。3.1切片軟件的原理及基本功能切片原理圖1-12切片原理我們把上面的內(nèi)容回歸到理論來(lái)講，打印機(jī)的打印過(guò)程，是分層離散、逐層進(jìn)行的，所以，我們先要把模型拆分成一層一層，將每一層轉(zhuǎn)換為機(jī)器能夠讀取的語(yǔ)言，也就是G代碼；生成可以控制打印頭運(yùn)動(dòng)的路徑文件，指示打印機(jī)將打印頭移動(dòng)的位置、擠出熱熔絲的時(shí)間、以及擠出量，最后，3D模型就是這樣一條線一條線、一層一層地打印出來(lái)了，通過(guò)這些層的逐步疊加就形成了最終的實(shí)物。3.1切片軟件的原理及基本功能切片軟件的基本功能切片軟件除了具有基本的切片功能外，還具有一些簡(jiǎn)單的模型編輯功能，以及模型擺放功能，熟練掌握之后，可以幫助我們更好的完成后面的切片任務(wù)。3.1切片軟件的原理及基本功能模型居中功能如圖1-13所示，點(diǎn)擊“模型居中”按鈕，可以將其他位置的模型居中至平臺(tái)的正中心，主要是為了快速擺放模型。圖1-13模型居中3.1切片軟件的原理及基本功能置于平面功能如圖1-14所示，點(diǎn)擊“置于平面”按鈕，可以將懸空的模型，下降到與平臺(tái)接觸的位置，保證在切片時(shí)不會(huì)出現(xiàn)太多不必要的支撐。圖1-14置于平面3.1切片軟件的原理及基本功能模型復(fù)制如圖1-15所示，點(diǎn)擊“復(fù)制”按鈕，在彈出的對(duì)話框中輸入想要增加的模型數(shù)量，點(diǎn)擊確認(rèn)后，會(huì)在平臺(tái)上復(fù)制出對(duì)應(yīng)數(shù)量的模型。圖1-15模型復(fù)制3.1切片軟件的原理及基本功能X軸切割如圖1-16所示為模型編輯欄中的“X軸切割”功能，選擇模型點(diǎn)擊該功能后，在模型上找到要切割的位置，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵確認(rèn)切割，模型會(huì)被切分為左右兩部分。圖1-16X軸切割3.1切片軟件的原理及基本功能Y軸切割如圖1-17所示為模型編輯欄中的“Y軸切割”功能，選擇模型點(diǎn)擊該功能后，在模型上找到要切割的位置，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵確認(rèn)切割，模型會(huì)被切分為前后兩部分。圖1-17Y軸切割3.1切片軟件的原理及基本功能Z軸切割如圖1-18所示為模型編輯欄中的“Z軸切割”功能，選擇模型點(diǎn)擊該功能后，在模型上找到要切割的位置，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵確認(rèn)切割，模型會(huì)被切分為上下兩部分。圖1-18Z軸切割3.1切片軟件的原理及基本功能創(chuàng)建三維文字如圖1-19所示，模型編輯欄中的“創(chuàng)建三維文字”功能，點(diǎn)擊后彈出對(duì)話框，在里面輸入想要生成的文字，之后選擇字體、大小、厚度。圖1-19創(chuàng)建三維文字3.1切片軟件的原理及基本功能〖小結(jié)〗傳統(tǒng)的打印頭集成由三部分構(gòu)成，分別是風(fēng)扇、送料器、熱端。送料器部分又包含了送料電機(jī)、送絲輪、彈簧、U型軸承，熱端主要包括喉管、鐵氟龍管、加熱塊、噴嘴。打印頭一般會(huì)有兩種風(fēng)扇，一種是位于前方的打印頭散熱風(fēng)扇，另一種風(fēng)扇一般位于打印頭的右側(cè)，主要目的是為了給剛打印出來(lái)的模型散熱。模型居中、置于平面、模型切割是切片軟件中常用的幾個(gè)功能。〖課后練習(xí)與思考〗3.1切片軟件的原理及基本功能熔融沉積（FDM）技術(shù)3D打印機(jī)主要是由哪三部分構(gòu)成？2.簡(jiǎn)述FDM技術(shù)切片軟件的原理；3.根據(jù)本節(jié)課的內(nèi)容嘗試在切片軟件中使用三維文字的其他功能選項(xiàng)。3.2輸入與輸出的文件格式切片軟件可以讀取的文件格式（1）STLSTL（StereoLithogtaphy）格式的文件，是3D打印領(lǐng)域最常見(jiàn)的文件格式，該格式是3DSystems公司于1988年制定的一個(gè)接口協(xié)議，是一種為快速原型制造技術(shù)服務(wù)的三維圖形文件格式。STL文件最顯著的特點(diǎn)是，模型整體是由成千上萬(wàn)個(gè)三角面組成，即使放大去觀察，我們也無(wú)法找到組成模型的其他形狀。STL文件格式簡(jiǎn)單且容易輸出。許多計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件、建模軟件都能輸出STL文件格式，只是有些軟件制作的模型在格式轉(zhuǎn)換時(shí)容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致輸出的STL文件出現(xiàn)邊線不連接、法線被反轉(zhuǎn)等問(wèn)題。所以，在正式切片打印前都需要對(duì)模型仔細(xì)檢查。3.2輸入與輸出的文件格式切片軟件可以讀取的文件格式（2）OBJOBJ文件是3D模型文件格式。由Alias|Wavefront公司為3D建模和動(dòng)畫軟件"AdvancedVisualizer"開發(fā)的一種標(biāo)準(zhǔn)，適合用于3D軟件模型之間的互導(dǎo)。如果需要在兩個(gè)建模軟件中對(duì)同一個(gè)模型進(jìn)行編輯，那么使用OBJ格式在兩個(gè)軟件之間互相導(dǎo)入導(dǎo)出就非常方便了。OBJ格式的文件本身非常干凈，不會(huì)帶有在建模時(shí)無(wú)意生成的垃圾節(jié)點(diǎn)信息。目前幾乎所有知名的3D軟件都支持OBJ文件的讀寫，不過(guò)其中很多需要通過(guò)插件才能實(shí)現(xiàn)。OBJ文件是一種單純的3D模型文件，不包含動(dòng)畫、材質(zhì)特性、貼圖路徑、動(dòng)力學(xué)、粒子等信息；OBJ文件主要支持多邊形(Polygons)模型，對(duì)三個(gè)點(diǎn)以上的面兼容性非常好，如果需要回到多邊形建模軟件中進(jìn)行重復(fù)編輯，這種四邊面的保留會(huì)讓重建工作變的簡(jiǎn)單。3.2輸入與輸出的文件格式切片軟件可以讀取的文件格式因?yàn)镺BJ文件格式在除了3D打印領(lǐng)域之外的范圍都有大量的應(yīng)用，所以3D打印的切片軟件都普遍增加了對(duì)該格式文件的讀取功能。（3）AMF是以目前3D打印機(jī)使用的“STL”格式為基礎(chǔ)、彌補(bǔ)了其弱點(diǎn)的數(shù)據(jù)格式，新格式能夠記錄顏色信息、材料信息及物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。AMF標(biāo)準(zhǔn)基于XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言），簡(jiǎn)單易懂，將來(lái)可通過(guò)增加標(biāo)簽輕松擴(kuò)展。新標(biāo)準(zhǔn)不僅可以記錄單一材質(zhì)，還可對(duì)不同部位指定不同材質(zhì)，能分級(jí)改變兩種材料的比例進(jìn)行造型。造型物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)用數(shù)字公式記錄，能夠指定在造型物表面印刷圖像，還可指定3D打印時(shí)最高效的方向。另外3.2輸入與輸出的文件格式切片軟件可以讀取的文件格式，還能記錄作者的名字、模型的名稱等原始數(shù)據(jù)。與STL文件格式相比，AMF克服了其精度不高、工藝信息缺失、文件體積龐大、讀取緩慢等缺點(diǎn)，同時(shí)引入了曲面三角形、功能梯度材料、排列方位等概念。曲面三角形能夠大幅提升模型的精度,其是利用各個(gè)頂點(diǎn)法線或切線方向來(lái)確定曲面曲率的，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理切片時(shí)，曲面三角形可進(jìn)行細(xì)分，便于獲得理想精度。（4）3MF3MF是微軟聯(lián)合惠普、Autodesk、3DSystems、Stratasys等巨頭組成的3MF聯(lián)盟推出一種全新的3D打印文件格式。3MF格式能夠更完整地描述3D模型，除了幾何信息外，還可以保持內(nèi)部信息、顏色、材料、紋理等其它特征。同樣也是一種基于XML的數(shù)據(jù)格式，具有可擴(kuò)充性，檔案格式能夠更完整地描述3.2輸入與輸出的文件格式切片軟件可以讀取的文件格式3D模型，除了幾何信息外，還可以保持內(nèi)部信息、顏色、材料、紋理等其它特征。相對(duì)于STL文件幾十年的歷史，3MF這個(gè)格式還處于發(fā)展階段，該格式的文件在市面上較少。不過(guò)，相信通過(guò)這些3D打印公司的不斷推廣，3MF格式最終會(huì)在3D打印領(lǐng)域占有自己的位置。3.2輸入與輸出的文件格式切片軟件導(dǎo)出的文件——G-codeG-CODE是數(shù)控編程語(yǔ)言一般的名字，它有許多應(yīng)用，主要用在自動(dòng)化上，有時(shí)也稱為G代碼。它告訴可計(jì)算機(jī)器工具做什么和怎么去做，怎么去做就是通過(guò)定義一些指令：移動(dòng)在哪，移動(dòng)的速度是多少，移動(dòng)的路徑是什么。3D打印機(jī)其實(shí)也是利用了這一點(diǎn)，切片軟件通過(guò)分析模型結(jié)構(gòu)，將模型根據(jù)預(yù)設(shè)劃分為一層一層的結(jié)構(gòu)，每層的移動(dòng)及速度指令都是由G-CODE文件進(jìn)行“傳達(dá)”的。我們使用文本文檔打開G-CODE文件的時(shí)候可以發(fā)現(xiàn)，G-CODE語(yǔ)言的命令通常是一個(gè)英文字母（A-Z）+數(shù)字的方式表示，在3D打印機(jī)的控制中，常用的字母包括：G表示用來(lái)控制運(yùn)動(dòng)和位置,T表示控制工具，M表示一些輔助命令，X對(duì)應(yīng)x軸上的變化，Y對(duì)應(yīng)y軸上的變化，E打印頭對(duì)應(yīng)耗材的擠出量，F(xiàn)對(duì)應(yīng)打印頭的速度。3.3模型問(wèn)題判斷與分析因?yàn)榻r(shí)的操作失誤或者文件導(dǎo)出時(shí)的問(wèn)題，導(dǎo)致并不是所有模型都能直接在切片軟件中進(jìn)行切片，大部分需要我們主觀的進(jìn)行基本的判斷，保證后續(xù)的切片工作可以正常完成。3.3模型問(wèn)題判斷與分析模型必須是封閉的由于切片的特殊性，應(yīng)用于3D打印的模型必須是封閉的模型。所謂封閉的模型，就是指模型每一個(gè)面必須密閉起來(lái)。具體的檢測(cè)的方法，可以把模型導(dǎo)出到切片軟件中，軟件特殊設(shè)置模型外表面顏色為黃色，內(nèi)表面顏色為綠色。當(dāng)模型不封閉時(shí)，就會(huì)透出里面的綠色，如圖1-20所示。圖1-20模型的封閉與不封閉3.3模型問(wèn)題判斷與分析模型必須是封閉的也可以導(dǎo)入到其他模型軟件中檢測(cè)，一般模型軟件都會(huì)對(duì)模型內(nèi)表面和外表面進(jìn)行顏色區(qū)分，如如圖1-21所示。圖1-21檢測(cè)模型的封閉與不封閉3.3模型問(wèn)題判斷與分析模型必須是封閉的模型的每一個(gè)面都有不同的法線方向，所有的面組合在一起形成了模型整體的變化和結(jié)構(gòu)，如果有一些面丟失，那么就會(huì)導(dǎo)致模型的結(jié)構(gòu)也丟失，切片的時(shí)候，這部分結(jié)構(gòu)無(wú)法被讀取到，切片生成的GCODE文件就是有問(wèn)題的文件。用它來(lái)打印，自然無(wú)法打印出完美的模型。3.3模型問(wèn)題判斷與分析模型法線方向必須為正要想弄明白這一點(diǎn)，必須先搞清楚什么是法線方向。法線，始終垂直于某平面的虛線。對(duì)于立體表面而言，法線是有方向的：一般來(lái)說(shuō)，由立體的內(nèi)部指向外部的是法線正方向，反過(guò)來(lái)的是法線負(fù)方向。如圖1-22所示，綠色的線條就是法線，左邊的頂面法線方向就是朝上的，右邊的頂面法線方向就是朝下的。3.3模型問(wèn)題判斷與分析模型法線方向必須為正圖1-22模型法線方向這里又要提到3D打印的特殊性，3D打印的切片軟件需要拾取模型表面信息。當(dāng)模型的內(nèi)表面和外表面發(fā)生反轉(zhuǎn)時(shí)，切片軟件拾取表面信息就會(huì)出現(xiàn)混亂，導(dǎo)致模型打印有一定幾率會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，如圖1-23所示。當(dāng)然，有些個(gè)別小范圍法線反了，切片軟件有可能會(huì)忽略。圖1-23模型法線方向3.3模型問(wèn)題判斷與分析需要保證其整體性在使用切片軟件對(duì)模型進(jìn)行切片的時(shí)候，偶爾會(huì)遇到這樣一種問(wèn)題，模型表面看起來(lái)沒(méi)有什么瑕疵，結(jié)構(gòu)正常、沒(méi)有漏洞、法線方向也正確，但就是一切片，就會(huì)莫名其妙的多出一些結(jié)構(gòu)。如圖1-24所示的兩個(gè)模型并無(wú)法看出有什么問(wèn)題和區(qū)別，將其調(diào)整為線框模式，來(lái)觀察下模型的內(nèi)部，如圖1-25所示。3.3模型問(wèn)題判斷與分析需要保證其整體性圖1-24兩個(gè)模型的整體性從線框圖1-25中我們可以看出，左側(cè)圓球的中間有一個(gè)圓柱形結(jié)構(gòu)，右側(cè)的模型并未發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)。由此可以判斷，左邊的這個(gè)模型，圓球和圓柱是兩個(gè)獨(dú)立的模型拼合起來(lái)的，并非一個(gè)完整的整體，而右邊的模型則是一個(gè)完整的整體。圖1-25線框模型3.3模型問(wèn)題判斷與分析需要保證其整體性左側(cè)這種模型在導(dǎo)入到切片軟件中，有幾率會(huì)導(dǎo)致軟件讀取模型表面結(jié)構(gòu)信息的時(shí)候出現(xiàn)錯(cuò)誤，使得打印路徑規(guī)劃出現(xiàn)問(wèn)題，直接導(dǎo)致打印的模型發(fā)生形變。對(duì)于這種模型，可以在建模軟件或者模型修復(fù)軟件中使用“布爾運(yùn)算（Booleans）——相加”功能將兩個(gè)獨(dú)立的模型結(jié)合為一個(gè)封閉的整體。3.3模型問(wèn)題判斷與分析模型整體厚度一要設(shè)置為噴嘴直徑的整數(shù)倍使用3D打印機(jī)打印模型的好壞與打印噴嘴有直接的關(guān)系，如圖1-26所示，打印件頂部一些細(xì)小的結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了鏤空的情況。有可能是因?yàn)檫@部分結(jié)構(gòu)的尺寸與噴嘴的口徑不匹配導(dǎo)致的。在建模時(shí)模型這部分結(jié)構(gòu)的厚度不是噴嘴直徑0.4mm的整數(shù)倍，從而導(dǎo)致打印出來(lái)的模型中間有縫隙，而右圖中的模型就沒(méi)有這種問(wèn)題出現(xiàn)。圖1-26模型整體厚度應(yīng)為噴嘴直徑的整數(shù)倍3.3模型問(wèn)題判斷與分析模型整體厚度一要設(shè)置為噴嘴直徑的整數(shù)倍通常，我們使用的打印噴嘴口徑是0.4mm的，也就是說(shuō)這個(gè)打印噴嘴擠出料絲的最大直徑就是0.4mm。如圖1-27所示，當(dāng)打印的總厚度是單根直徑的整數(shù)倍時(shí)，料絲就可以均勻的排列在一起。反之，料絲之間就會(huì)存在間隙。使得最終打印出來(lái)的模型上有可能會(huì)出現(xiàn)縫隙。圖1-27打印出現(xiàn)縫隙的原因3.3模型問(wèn)題判斷與分析模型整體厚度一要設(shè)置為噴嘴直徑的整數(shù)倍如圖1-28所示為切片軟件中的截圖，0.23的模型中間，料絲因?yàn)椴皇钦麛?shù)倍導(dǎo)致強(qiáng)行被擠壓變形,這樣即使模型能被打出來(lái)，也有可能會(huì)出現(xiàn)表面不平滑的問(wèn)題。0.2的這個(gè)模型就不存在這樣的問(wèn)題，料絲均勻流暢。圖1-28打印出現(xiàn)縫隙的原因〖小結(jié)〗現(xiàn)階段在市面上常見(jiàn)的3D打印切片軟件能夠讀取的文件格式有：STL、OBJ、AMF、3MF；切片完成后，導(dǎo)出的文件格式為Gcode格式；對(duì)于模型有可能存在的風(fēng)險(xiǎn)大部分需要我們主觀的進(jìn)行基本的判斷，保證后續(xù)的切片工作可以正常完成?！颊n后練習(xí)與思考〗1.STL格式與OBJ格式的文件之間的區(qū)別是什么？2.模型不封閉導(dǎo)致的問(wèn)題是什么？3.思考并查找資料，對(duì)于有問(wèn)題的模型我們可以用哪些方式對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。3.4切片參數(shù)的設(shè)置如圖1-29所示，界面介紹中將軟件界面分為了六部分區(qū)域，即菜單欄、圖標(biāo)欄、模型列表、操作區(qū)、特殊功能區(qū)和切片分層顯示。圖1-29切片軟件界面3.4切片參數(shù)的設(shè)置常用按鍵說(shuō)明添加模型：如圖1-30所示，點(diǎn)擊圖標(biāo)在彈出的文件夾中選擇合適的模型，點(diǎn)“打開”后，添加到操作平臺(tái)上。圖1-30添加模型導(dǎo)入gcode：如圖1-31所示，通過(guò)將gcode導(dǎo)入，查看模型的切片信息，再次導(dǎo)入新的模型或者選擇清空全部模型可以將導(dǎo)入gcode刪除。3.4切片參數(shù)的設(shè)置常用按鍵說(shuō)明圖1-31導(dǎo)入gcode分層切片：如圖1-32所示，設(shè)置完成基本參數(shù)后，對(duì)模型進(jìn)行分層切片操作。配合切片結(jié)果及視圖查看切片后模型效果。3.4切片參數(shù)的設(shè)置常用按鍵說(shuō)明圖1-32分層切片導(dǎo)出切片數(shù)據(jù)：如圖1-33所示，將切片好的模型數(shù)據(jù)gcode存儲(chǔ)到合適位置。3.4切片參數(shù)的設(shè)置常用按鍵說(shuō)明logo圖1-33導(dǎo)出切片數(shù)據(jù)設(shè)置：如圖1-34所示，主要用于打印機(jī)型號(hào)的選擇和打印參數(shù)的設(shè)置，在基本參數(shù)設(shè)置中進(jìn)行詳細(xì)介紹。3.4切片參數(shù)的設(shè)置常用按鍵說(shuō)明圖1-34設(shè)置分割模型：如圖1-35所示，按需要對(duì)模型進(jìn)行分割操作，包含自動(dòng)切割、x軸切割、y軸切割、z軸切割和自由切割。3.4切片參數(shù)的設(shè)置常用按鍵說(shuō)明圖1-35分割模型3.4切片參數(shù)的設(shè)置工廠模式設(shè)置在“圖標(biāo)菜單欄”中點(diǎn)擊打開“工廠模式設(shè)置”，在打印機(jī)型號(hào)中選擇合適的機(jī)型。打印機(jī)噴頭直徑更改：默認(rèn)的打印頭直徑是0.4，當(dāng)更換其他直徑的噴頭后可以在打印機(jī)型號(hào)中選擇自定義，然后修改與實(shí)際相同的打印頭直徑，如圖1-36所示。圖1-36工廠模式設(shè)置3.4切片參數(shù)的設(shè)置切片參數(shù)設(shè)置如圖1-37所示，在“圖標(biāo)菜單欄”中點(diǎn)擊打開“切片設(shè)置”，通過(guò)設(shè)置參數(shù)控制打印的時(shí)間和質(zhì)量。圖1-37切片參數(shù)設(shè)置外殼打印速度：速度與打印質(zhì)量成反比。一般默認(rèn)外殼打印速度為40mm/s。3.4切片參數(shù)的設(shè)置切片參數(shù)設(shè)置模型層高：模型層高設(shè)置越低，打印質(zhì)量越高，相應(yīng)的打印時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)。并且模型層高是有范圍的，一般打印小模型或者要求較高的模型，選擇0.1，其他可以選擇0.2，或者根據(jù)具體要求進(jìn)行選擇。填充率：填充率越高，模型內(nèi)部填充越多，上層結(jié)果越穩(wěn)定，相對(duì)的時(shí)間和用料越多。邊緣寬度：模型的外壁厚度，邊緣寬度越小，包裹填充的模型邊緣越薄。底墊：包含無(wú)底墊、底墊和防翹邊底墊，需要根據(jù)模型具體情況進(jìn)行選擇，打印平臺(tái)玻璃板不平整的時(shí)候，需要增加底墊輔助模型底面平整；底面積過(guò)大的平板狀結(jié)構(gòu)，增加底墊防止翹邊；如果模型與打印平臺(tái)接觸面積小，增加底墊加大模型底部的接觸面積，防止傾倒、移動(dòng)。3.4切片參數(shù)的設(shè)置切片參數(shù)設(shè)置支撐：包含四種基本支撐結(jié)構(gòu)類型（網(wǎng)格、線、樹、柱）和三種支撐類型（完全支撐、底層支撐、無(wú)支撐）打印完自動(dòng)關(guān)機(jī)：勾選“切片設(shè)置”左上角“打印完成后關(guān)閉打印機(jī)（僅ups支持）”可以在模型打印后，自動(dòng)關(guān)機(jī)，節(jié)能環(huán)保，避免無(wú)人值守時(shí)危險(xiǎn)發(fā)生。抽殼打?。喝鐖D1-38所示，勾選“以螺旋形式僅打印模型外殼”就是抽殼打印。3.4切片參數(shù)的設(shè)置切片參數(shù)設(shè)置圖1-38抽殼打印抽殼打印是為了在最短時(shí)間內(nèi)獲得封閉模型的外殼。只有滿足基本的三個(gè)條件才可能抽殼，分別是：必須是封閉的模型；模型不能存在需要支撐的結(jié)構(gòu)；模型不能存在填充。抽殼后的模型邊緣厚度為0.4（噴頭直徑），還可以選擇是否封頂和底面，但是距離超過(guò)3cm可能會(huì)出現(xiàn)兩點(diǎn)橋接下垂的問(wèn)題。3.5基本操作首頁(yè)如圖1-39所示，“首頁(yè)界面”分為左中右三部分，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并顯示打印頭和熱床溫度，以及模型打印進(jìn)度。屏幕最左側(cè)為打印機(jī)噴頭溫度監(jiān)測(cè)表，分別監(jiān)測(cè)控制打印機(jī)噴頭1和打印機(jī)噴頭2的溫度，如果是單噴頭設(shè)備，則只顯示噴頭1的溫度。屏幕中間部分顯示了模型打印進(jìn)度，包括打印該模型所需的總時(shí)長(zhǎng)、當(dāng)前打印進(jìn)度以及打印完成百分比，同時(shí)還可對(duì)模型進(jìn)行三維預(yù)覽。屏幕最右側(cè)上方是熱床溫度監(jiān)測(cè)表，可監(jiān)測(cè)并調(diào)整熱床溫度，屏幕最右側(cè)下方是風(fēng)扇轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)表，可依據(jù)具體情況調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，以便更好進(jìn)行模型打印。3.5基本操作首頁(yè)圖1-39首頁(yè)界面3.5基本操作調(diào)整“調(diào)整界面”主要包括移軸、進(jìn)退料和調(diào)平臺(tái)三個(gè)操作部分，如圖1-40所示。圖1-40調(diào)整界面移軸：手動(dòng)或自動(dòng)控制打印頭和平臺(tái)位移。電機(jī)解鎖：點(diǎn)擊解鎖后，可以手動(dòng)控制打印頭在XY軸方向上移動(dòng)。3.5基本操作調(diào)整移動(dòng)單位選擇：設(shè)置在各個(gè)方向的移動(dòng)距離，分別有10mm、1mm和0.1mm三個(gè)選項(xiàng)，用于配合位移方向使用。位移方向：XY軸方向位移，是由指向上、下、左、右四個(gè)方向的箭頭來(lái)控制打印頭在XY軸方向的移動(dòng)?！癤”、“Y”按鈕控制打印頭歸位到X或Y軸設(shè)定的初始位置。Z軸方向的位移，是由兩個(gè)上下箭頭控制打印平臺(tái)在Z軸的上下移動(dòng)，“Z”按鈕控制打印頭歸位到Z軸設(shè)定的初始位置。三軸復(fù)位：控制打印頭與打印平臺(tái)復(fù)位到XYZ三軸設(shè)定的初始位置。平臺(tái)校準(zhǔn)：可以通過(guò)三根Z軸絲杠調(diào)整平臺(tái)高度，從而完成對(duì)平臺(tái)的校準(zhǔn)。3.5基本操作打印如圖1-41所示，“打印界面”左側(cè)為“本地磁盤”以及“我的U盤”內(nèi)的模型文件，選擇需要打印的文件后，界面右側(cè)會(huì)顯示出選擇的文件名稱和切片文件的基本信息，下方兩個(gè)按鈕分別為開始/暫停和停止。在打印過(guò)程中，客戶還可以依據(jù)實(shí)際情況對(duì)打印速度進(jìn)行設(shè)置。圖1-41打印界面3.5基本操作打?。?）設(shè)置：如圖1-42所示，在“設(shè)置界面”中，用戶可依據(jù)個(gè)人需求對(duì)打印機(jī)進(jìn)行設(shè)置，開啟或關(guān)閉相關(guān)功能特性。同時(shí)在界面右側(cè)配有設(shè)備二維碼，用戶可掃描二維碼連接設(shè)備，并通過(guò)移動(dòng)端對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。圖1-42設(shè)置界面3.5基本操作常用功能（1）進(jìn)料將材料通過(guò)送料電機(jī)送入打印頭，使噴頭能正常的擠料打印，這個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)稱進(jìn)料。近、遠(yuǎn)端雙送料電機(jī)：首先將耗材放到遠(yuǎn)端送料電機(jī)的進(jìn)料口處。進(jìn)料口位置的斷料檢測(cè)裝置設(shè)有感應(yīng)開關(guān)，當(dāng)耗材經(jīng)過(guò)時(shí)，觸發(fā)感應(yīng)開關(guān)，遠(yuǎn)端送料電機(jī)啟動(dòng)，將耗材通過(guò)導(dǎo)料管向近端送料電機(jī)輸送，近端接收到后繼續(xù)向下傳動(dòng)耗材，直到從噴嘴處擠出。近端送料電機(jī)：首先，把線狀耗材通過(guò)打印機(jī)的送料管把耗材送入到機(jī)器的內(nèi)側(cè)。再?gòu)膬?nèi)側(cè)的送料管把耗材送至打印頭處。直至感到一定阻力，這證明接觸到了打印頭的送料器。3.5基本操作常用功能之后，在操作面板的首頁(yè)選擇打印噴頭1。將目標(biāo)溫度調(diào)整至200攝氏度后，執(zhí)行一鍵進(jìn)料命令。送料電機(jī)會(huì)在溫度加熱到200度后轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，將耗材向下擠出。（2）調(diào)平臺(tái)噴頭與平臺(tái)間距是否合適是模型打印成功的前提。若噴頭距離不合適，需通過(guò)微調(diào)平臺(tái)高度，控制平臺(tái)與噴頭的距離，保證成功打印模型。任何機(jī)械的設(shè)備，隨著搬動(dòng)和使用都會(huì)逐漸的出現(xiàn)偏差，3D打印機(jī)也是一樣。打印機(jī)平臺(tái)和噴嘴之間的距離會(huì)隨著使用和設(shè)備的搬運(yùn)出現(xiàn)偏差。使得我們?cè)诖蛴〉臅r(shí)候出現(xiàn)出料不均勻、不出料、耗材無(wú)法粘貼在玻璃板上等問(wèn)題，為了解決這一問(wèn)題，在使用之前要對(duì)打印平臺(tái)進(jìn)行調(diào)平。自動(dòng)調(diào)平：3.5基本操作常用功能如圖1-43所示，進(jìn)入調(diào)整界面，點(diǎn)擊“平臺(tái)校準(zhǔn)”按鈕，選擇“輔助校準(zhǔn)”，點(diǎn)擊“開始測(cè)試”。圖1-43自動(dòng)調(diào)平點(diǎn)擊開始后，設(shè)備會(huì)對(duì)打印頭與平臺(tái)三個(gè)點(diǎn)的距離進(jìn)行多次測(cè)試并自行調(diào)整，第一輪調(diào)3.5基本操作常用功能整次數(shù)最高為5次，若調(diào)平5次后設(shè)備仍未調(diào)平，請(qǐng)?jiān)俅吸c(diǎn)擊“開始測(cè)試”，進(jìn)行重復(fù)調(diào)平。一般情況，設(shè)備進(jìn)行3-5次即可完成平臺(tái)校準(zhǔn)。手動(dòng)調(diào)平：如圖1-44所示，在平臺(tái)與噴頭之間放一張A4紙，通過(guò)換料界面點(diǎn)擊調(diào)平臺(tái)對(duì)應(yīng)的四個(gè)點(diǎn)位，依次將噴頭移至平臺(tái)四個(gè)調(diào)節(jié)點(diǎn)上方，平行往外拖拽紙張，在有一定阻力的同時(shí)噴頭又不會(huì)劃破紙張，則該距離就是正確的。3.5基本操作常用功能圖1-44手動(dòng)調(diào)平這里要注意的是，必須是四個(gè)調(diào)節(jié)點(diǎn)的距離都正確，否則將會(huì)造成打印失敗。調(diào)節(jié)完一圈四個(gè)點(diǎn)以后，需要對(duì)四個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行二次甚至是三次調(diào)平，目的是為了驗(yàn)證第一次的調(diào)平效果。圖1-45平臺(tái)校準(zhǔn)如圖1-45所示，調(diào)整界面里面點(diǎn)開平臺(tái)校準(zhǔn)，平臺(tái)校準(zhǔn)的四個(gè)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)打印平臺(tái)上的四個(gè)角。3.5基本操作常用功能圖1-46調(diào)平旋鈕3.5基本操作常用功能圖1-47調(diào)平旋鈕3.5基本操作常用功能圖1-48調(diào)平旋鈕如圖1-46、1-47、1-48示通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)平旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)平臺(tái)四角的高低。四個(gè)角在拖拽紙張之后都呈現(xiàn)有阻力的同時(shí)噴頭又不會(huì)撕裂紙張的時(shí)候，就說(shuō)明已經(jīng)調(diào)平完畢了。3.5基本操作常用功能（3）平臺(tái)涂膠FDM3D打印所使用的耗材都是熱塑性的材料，材料在遇到溫度、濕度變化的時(shí)候會(huì)發(fā)生收縮。在冷卻過(guò)程中的模型遇到不可控外界因素的情況下有可能會(huì)導(dǎo)致翹曲、收縮變形，使得模型底面無(wú)法和打印板完全貼合在一起。為了避免這種情況，我們會(huì)在平臺(tái)上涂上防翹邊專用膠水。具體的涂膠方法如圖1-49。首先把3D打印防翹邊專用的膠水涂在玻璃板上，然后用滾刷將膠水在玻璃板上涂抹均勻。這里要注意的是，在打印之前需要等待膠水完全晾干后，才可以開始打印。3.5基本操作常用功能圖1-49平臺(tái)涂膠02〖小結(jié)〗〖小結(jié)〗界面介紹中將軟件界面分為了六部分區(qū)域，即菜單欄、圖標(biāo)欄、模型列表、操作區(qū)、特殊功能區(qū)和切片分層顯示。設(shè)備操作面板中的“調(diào)整界面”主要包括移軸、進(jìn)退料和調(diào)平臺(tái)三個(gè)操作部分。03〖課后練習(xí)與思考〗〖課后練習(xí)與思考〗3.思FDM技術(shù)3D打印機(jī)在打印前，如果不進(jìn)行調(diào)平，有可能會(huì)出現(xiàn)哪些問(wèn)題？032.設(shè)備在進(jìn)料時(shí)，主要分為哪兩種進(jìn)料方式？021.通過(guò)調(diào)整哪一個(gè)切片參數(shù)可以提高模型的打印質(zhì)量？01謝謝1.4熔融沉積（FDM）打印后處理演講人01.02.03.04.05.目錄4熔融沉積（FDM）打印后處理漆料調(diào)劑技巧涂裝技巧使用方法注意事項(xiàng)014熔融沉積（FDM）打印后處理4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范后處理對(duì)3D打印制品的意義后處理是在某一階段性工作后進(jìn)行的步驟，是對(duì)之前工作的加工完善，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，應(yīng)用領(lǐng)域不同，對(duì)該詞的解釋也會(huì)有所差異。該工序通常占據(jù)重要位置，例如紡織業(yè)中的染色、軋光、軋紋，經(jīng)過(guò)處理的織物才可以應(yīng)用到我們?nèi)粘Ｉ钪?，如圖1-57所示。圖1-57紡織業(yè)中的染色4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范后處理對(duì)3D打印制品的意義常見(jiàn)的金屬塑件，在完成后也需進(jìn)行退火和調(diào)濕等后處理工藝。其中退火處理的實(shí)質(zhì)是松弛聚合物中凍結(jié)的分子鏈，消除內(nèi)應(yīng)力及提高結(jié)晶度，穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu)；調(diào)濕處理是使塑件在一定的濕度環(huán)境中預(yù)先吸收部分水份，使塑件尺寸穩(wěn)定，避免塑件在使用過(guò)程中發(fā)生更大變化。如不進(jìn)行這兩項(xiàng)后處理，金屬塑件無(wú)法達(dá)到使用要求，如圖1-58所示。圖1-58退火4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范后處理對(duì)3D打印制品的意義后處理在3D打印技術(shù)中也較為常見(jiàn)，尤其是FDM技術(shù)類型，有著獨(dú)特的后處理工序，經(jīng)過(guò)后處理的3D打印制品，可以有效減輕打印紋路，使模型表面更加順滑。4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范打磨砂紙打磨：如圖1-59所示，砂紙是一種供研磨用的材料。用以研磨金屬、木材等表面，以使其光潔平滑，通常在原紙上粘著各種研磨砂粒而成。根據(jù)不同的研磨物質(zhì)，有金剛砂紙、人造金剛砂紙、玻璃砂紙等多種。圖1-59砂紙4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范打磨一般來(lái)說(shuō)400#、600#的砂紙用在第一次打磨，又被稱為粗打磨或找平打磨；800#、1000#的砂紙用在第二次半粗打磨，在只使用砂紙打磨的前提下；最后使用1200#、1500#的砂紙?jiān)谧詈笠淮尉蚰ブ?。?jīng)過(guò)這三次打磨后模型表面會(huì)特別的平滑，如果想要達(dá)到鏡面效果，還需要使用更細(xì)的打磨膏打磨。銼刀打磨：世界上最早關(guān)于銼刀的記載源自希臘文獻(xiàn)。據(jù)記載公元前2000年左右希臘克利特島文明即發(fā)明了青銅銼刀，公元前1300年古代埃及人發(fā)明了最早的銅銼刀，并于公元前700年左右發(fā)明了鐵銼刀。西方記載公元1100年前后古羅馬人制作了采用滲碳熱處理技術(shù)的銼刀，中國(guó)古代于公元前200年左右的秦漢時(shí)期，滲碳技術(shù)就已經(jīng)普遍應(yīng)用于銼刀的加工了。4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范打磨滿城漢墓（公元前113年）出土的一把銼刀證明了這個(gè)說(shuō)法——“細(xì)長(zhǎng)形狀，一端破損。單面的近一半部分剁有橫平面的銼齒，1厘米中有六個(gè)齒。類似于二十一世紀(jì)初的『馬齒形銼』，屬于木銼類型。殘剩部分長(zhǎng)度為20.4厘米，寬度為1厘米，厚度則為0.3-0.5厘米”。圖1-60銼刀4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范打磨如圖1-60所示，銼刀表面上有許多細(xì)密刀齒、條形，用于打磨工件的手工工具，對(duì)金屬、木料、皮革等表層做微量加工。銼刀的品種有很多，例如普通鉗工銼，用于一般的銼削加工；木銼，用于銼削木材、皮革等軟質(zhì)材料；整形銼（什錦銼），用于銼削小而精細(xì)的金屬零件，由各種斷面形狀的銼刀組成一套；專用銼刀，如銼修特殊形狀的平形和弓形的異形銼（特種銼），有直形和彎形兩種。打磨筆：打磨筆，有電機(jī)驅(qū)動(dòng)也有空氣驅(qū)動(dòng)，通過(guò)換打磨筆頭實(shí)現(xiàn)不同精度的打磨效果，用于模型的打磨、開孔、拋光。4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范打磨打磨筆可以根據(jù)自己的需求更換不同的打磨頭，在打磨時(shí)步驟和使用砂紙大致相同，但是打磨筆還有一種拋光頭，可以用在最后給模型拋光時(shí)使用。相比較砂紙來(lái)說(shuō)，打磨筆的好處主要集中在可以靈活的打磨模型多個(gè)不同的角度，在一些特殊結(jié)構(gòu)上，有更多的打磨空間，同時(shí)相對(duì)人工打磨效率更高。但是打磨筆的使用難度要比砂紙高，操作時(shí)最好用臺(tái)鉗將模型固定，再去打磨，還應(yīng)避免在同一個(gè)地方長(zhǎng)時(shí)間打磨，以免控制不好力度打磨過(guò)量。小型砂帶機(jī)：砂帶機(jī)是由電機(jī)帶動(dòng)砂帶進(jìn)行打磨，可根據(jù)自己的要求，更換不同目數(shù)的砂帶，來(lái)完成自己的工作要求。高速旋轉(zhuǎn)的砂帶以一定的壓力與工件表面接觸，產(chǎn)生相對(duì)摩擦，從而對(duì)工件進(jìn)行磨削加工，廣泛適用于金屬和非金屬制成的多種零件的表面磨削。可以一次完成從毛坯到半加工甚至精加工的全部工藝過(guò)程，是應(yīng)用極為廣泛的工具，具有高速、高效、安全、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范打磨砂帶機(jī)的打磨效率極高，可以在很短的時(shí)間將某一位置打磨平整，但是它的局限也很大，只能用于打磨模型的平面，也可以打磨一些小弧度的面。4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范化學(xué)拋光丙酮拋光：丙酮（acetone），又名二甲基酮，是一種有機(jī)物，分子式為C3H6O，為最簡(jiǎn)單的飽和酮；是一種無(wú)色透明液體，有特殊的辛辣氣味；易溶于水和甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、吡啶等有機(jī)溶劑；易燃、易揮發(fā)，化學(xué)性質(zhì)較活潑。丙酮在工業(yè)上主要作為溶劑，用于炸藥、塑料、橡膠、纖維、制革、油脂、噴漆等行業(yè)中，因而可用作ABS等耗材的拋光。使用丙酮拋光的模型最終會(huì)呈現(xiàn)光滑的表面，但是拋光效果比較難把控，可能會(huì)將模型壁部分的細(xì)節(jié)特征全部去掉。PLA拋光液拋光：4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范化學(xué)拋光PLA拋光液主要成分是三氯甲烷，或其它氯化烷、冰醋酸等的混合溶劑，帶有腐蝕性、毒性，長(zhǎng)期接觸應(yīng)佩戴手套、口罩，操作場(chǎng)所需通風(fēng)良好。PLA拋光液就是稀釋后的有機(jī)玻璃水，用于3D打印模型的拋光處理時(shí)，由于是將模型整個(gè)浸入拋光液中，模型各部位都與拋光液接觸，因而相比其他拋光方式，拋光效果更好。操作前需在通風(fēng)良好的環(huán)境操作，做好防護(hù)措施，戴好護(hù)目鏡、防護(hù)手套、工業(yè)防護(hù)面罩。將PLA拋光液倒入準(zhǔn)備好的容器中，模型浸入PLA拋光液中10S后拿出，隨后把模型放在通風(fēng)的環(huán)境中晾干即可。用PLA拋光液拋光后的模型，在最終效果上會(huì)呈現(xiàn)光滑表面，和丙酮拋光ABS的效果大致相同，但是由于浸泡時(shí)間短，拋光效果比較難把控。4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范化學(xué)拋光（3）表面噴砂噴砂處理，是一種工件表面處理的工藝。采用壓縮空氣為動(dòng)力，以形成高速噴射束將噴料（銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海砂）高速噴射到需處理工件表面，使工件表面的外表或形狀發(fā)生變化。由于磨料對(duì)工件表面的沖擊和切削作用，使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，機(jī)械性能得到改善，提高了工件的抗疲勞性，增加了它和涂層之間的附著力，延長(zhǎng)了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和裝飾。噴砂處理可以將FDM模型表面打磨出磨砂效果，或者將某些凸起打磨掉。模型殼厚或者壁厚太小、有細(xì)微特征的模型、有細(xì)小結(jié)構(gòu)的模型都不適合使用噴砂處理。4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范涂裝上色（1）丙烯顏料丙烯顏料屬于人工合成的聚合顏料，發(fā)明于20世紀(jì)50年代，是顏料粉調(diào)和丙烯酸乳膠制成的，丙烯酸乳膠亦稱丙烯樹脂聚化乳膠，丙烯樹脂有許多種，如甲基丙4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范涂裝上色烯酸樹脂等。如圖1-61所示，丙烯顏料種類眾多，國(guó)外顏料生產(chǎn)廠家已生產(chǎn)出丙烯系列產(chǎn)品，如亞光丙烯顏料、半亞光丙烯顏料和有光澤丙烯顏料以及丙烯亞光油、上光油、塑型軟膏等等。圖1-61丙烯顏料丙烯顏料深受畫家歡迎，與油畫顏料相比，它有如下特性：可用水烯釋，利于清洗。顏料在落筆后幾分鐘即可干燥，不必像油畫作品那樣完成后需等幾個(gè)月才能上光，可用延緩劑來(lái)延緩顏料干燥時(shí)間。著色層干后會(huì)迅速失去可溶性，同時(shí)形成堅(jiān)韌、有彈性的不滲水膜，類似于橡膠。顏色飽滿、濃重、鮮潤(rùn)，無(wú)論怎樣調(diào)和都不會(huì)有“臟”“灰”的感覺(jué)，著色層永遠(yuǎn)不會(huì)有吸油發(fā)污的現(xiàn)象。作品的持久性較長(zhǎng)。油畫中的油膜時(shí)間久了容易氧化，變黃、變硬，易使畫面產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象，4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范涂裝上色而丙烯膠膜從理論上講永遠(yuǎn)不會(huì)脆化，也絕不會(huì)變黃。丙烯顏料在使用方式上與油畫的最大區(qū)別是帶有一般水性顏料的操作特性，既能作水彩，又能作水粉用。丙烯塑型軟膏中有含顆粒型，且有粗顆粒與細(xì)顆粒之分，為制作肌理提供了方便。丙烯顏料對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生很大的傷害，但也應(yīng)避免誤食。丙烯顏料可以用作自己設(shè)計(jì)文化衫，可以突出個(gè)性，但是最好用白色全棉衣服。4.1FDM后處理工藝流程及規(guī)范丙烯手涂上色01手涂上色的優(yōu)劣勢(shì)03缺點(diǎn)：手涂易產(chǎn)生筆紋，導(dǎo)致表面橫紋明顯、薄厚不均等現(xiàn)象，影響表面效果。02優(yōu)勢(shì)：簡(jiǎn)單易學(xué)，成本較低，娛樂(lè)性高