主楼3d打印工艺设计--哈尔滨华德学院本科生毕业设计（论文）.doc

哈尔滨华德学院本科生毕业设计（论文）摘 要3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。我们日常生活中的打印机只能打印一些平面纸张材料。而3D打印机打印出来的是立体塑性产品。文章对国内外3D打印的发展史进行介绍，通过对主楼3D打印工艺设计，了解3D打印技术的工作原理流程及特点、应用领域，并分析了其在塑性成型的优势以及缺陷，并对未来3D打印的发展做出展望。关键词 3D打印；快速成型；应用领域；模具制造Abstract3D printing, this is a kind of rapid prototyping technology, it is a kind of based on the digital model file, using the powder metal or plastic adhesive materials, such as to construct the object by means of step by step a print technology. In our daily life the printer can only print some plane paper materials. But 3D printing prints out the three-dimensional plastic products. The article introduced the history of 3D printing at home and abroad, Through the design of the main building 3D printing processes to understand the working principle of 3D printing process and characteristics, application field, and analyses the advantage and defect in plastic forming. And looks to the future development of 3D printing.Key words 3D printing; Rapid prototyping; Application field; Mould manufacturing目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1 概述11.2 3D打印起源11.3 3D打印技术的分类11.4 3D打印在国内外的发展21.4.1 3D打印在国外的发展21.4.2 3D打印在国内的发展31.5 3D打印未来的发展前景31.6 3D打印涉及领域，工作原理及过程与特点41.6.1 3D打印涉及领域41.6.2 3D打印的工作原理41.6.3 3D打印的工作过程51.6.4 3D打印的特点51.7 3D打印设计平台革新6第2章 总体方案及结构设计72.1 选题的目的和意义72.2 总体框架的设计72.2.1 主楼3D打印的前期准备72.2.2 主楼3D打印大体步骤72.2.3 关于材料的选择82.2.4 关于工作空间尺寸82.2.5 关于3D打印机的选择82.2.6 关于3d打印软件的参数调整92.3 教学楼对比图132.3.1 第五教学楼设计图132.3.2 第六教学楼设计图132.3.3 行政楼设计图142.4 本章小结14第3章 3D打印精度影响因素153.1 装配精度参数153.2 工艺参数对精度的影响153.2.1 温度对精度的影响153.2.2 喷嘴直径与层厚对精度的影响153.2.3 打印精度对精度的影响163.2.4 填充方式对精度的影响163.2.5 冷却方式对精度的影响163.3 本章小结16第4章 设计打印模型的技巧174.1各个情况下的设计方案174.1.1 悬空类模型的设计技巧174.1.2 减少用料的设计方法174.1.3 必须加支撑类模型技巧174.1.4 平均横截面积设计技巧174.1.5 拆分设计技巧184.1.6 低密度螺纹固定设计技巧184.1.7 采用“单件复杂”形式设计184.2 本章小结18第5章 3D打印机的调整与常见问题处理方法195.1 3D打印总体问题195.1.1 喷头堵塞195.1.2 挤出机有异声195.2 3D打印常见问题处理方法205.2.1 喷头堵塞解决方法205.2.2 物体不成形205.2.3 喷嘴堵塞不出丝205.2.4 出现意外情况的处理205.3 本章小结20第6章 参数与打印精度之间的关系216.1 3D打印机参数设置216.1.1 层厚精度设置216.1.2 打印速度设置216.1.3 打印温度设置216.1.4 打印高级参数设置216.2 本章小结22第7章 后续处理237.1上色处理237.2 打印机保护护理237.3 本章小结24结 论25致 谢26参考文献27附 录128III第1章 绪 论1.1 概述3D打印是数字模型，以人工智能及新型原料为特性的打印方法。被称为是第三次工业革命的开始，它改变了传统的工业生产制造形式，将塑形材料或者金属材料等通过加热融化后，再经过层层叠加的形式，只需要很短的时间就可以制造出想要的物品。其特点是印刷时间短，成本低，产品种类繁多，特别是一些结构复杂的产品，产品打印特点更加明显。1.2 3D打印起源在100多年以前，3d打印技术是可以使看到的物体完整成形的技术，19世纪80年代开始，这项技术的学名定义为快速成型”技术。它的原理是：在3D打印机中放入原料，打印设备将根据一个设定好的程序打印出该产品【1】。1.3 3D打印技术的分类3D打印分类见表1。本次毕业设计主要集中在熔融沉积FDM，DCM有时也被称为熔丝沉积。他将丝状的热熔性材料进行加热融化，通过带有微细喷嘴的挤出机把材料挤出来。喷头可以沿X轴的方向进行移动，工作台沿Y轴和Z轴方向移动，熔融的丝材被寄出后随即会和前一层材料粘合在一起，一层材料沉积后，工作台通过预先确定的增量减小到一定高度，然后重复上述步骤，直到工件完全形成。热熔性丝材（通常为ABS或PLA材料）先被缠绕在供料辊上，由步进电机驱动辊子旋转，丝材在主动辊与从动辊的摩擦力作用下向挤出机喷头送出，在供料辊和喷头之间有一导向套，导向套采用低摩擦力材料制成以便丝材能够顺利准确地由供料辊送到喷头的内腔。喷头上方有电阻丝式加热器，在加热器的工作下，丝材被加热到到熔融状态，再经过挤出机挤压把材料挤压到工作台上，材料冷却后便形成了工件的截面轮廓。采用FDM工艺制作具有悬空结构的工件原型是需要有支撑结构的支持，为了节省材料成本和提高成型的效率，新型的FDM设备会采用了双喷头的设计，一个喷头负责挤出成型材料，另外一个是负责挤出支撑材料。FDM特点：（1）不通过激光打印，维修保护简单，使用成本低；（2）丝材材料选择塑料，清洁，更换容易；（3）后处理简单：在成型之后只需要很短的时间去除支撑后，原型就可使用；(4)成型速度较快。表1.1 3D打印机的分类类型累积技术基本材料挤压熔融沉积式-FDM热塑性材料、共晶系统金属线电子束自由成型制造-EBF几乎任何合金粒状直接金属激光烧结-DMLS几乎任何合金电子束熔化成型-EBM钛合金选择性激光熔化成型-SLM钛合金、钴铬合金、不锈钢选择性热烧结-SHS热塑性粉末选择性激光烧结-SLS热塑性塑料、金属粉末粉末层喷头打印石膏3D打印-PP石膏层压分层实体制造-LOM纸、金属膜、塑料薄膜光聚合立体平板印刷-SLA光硬化树脂数字光处理-DLP光硬化树脂1.4 3D打印在国内外的发展【3】1.4.1 3D打印在国外的发展经过近30 年的发展，美国已成为该领域领先的国家。它不断融入人们的生活，催生了一些新兴产业。人们可以使用3D 打印技术来设计自己的产品，使它变得越来越容易。美国以其技术领先地位，第一次实验将3D 打印技术应用于航空航天等领域。1985 年，美国已经开始研究关于钛合金激光成形技术。 3D打印技术在20世纪90年代中期产生，一样采用一般的方法，采用光固化和纸层叠加等技术的快速成型装置，打印机配有一种液体或粉末等打印材料，连接到计算机后，被计算机控制，将“打印材料”添加到每一层，最终成为一个模型。1986年Char less 开发了第一个商用3D印刷机。2002 年，美国空间局开发建造了一个3D 打印机，可以制造金属零件。在过去的10年里，消费品和电子产品一直占据着主导地位。到目前为止，美国在设备占有量上占全球总量的38.1%，居首位，日本占第二位；在2014年，中国以9.2%的占有量列第三位，赶超德国。在设备销售方面，2014 年度美国设备销售量最高，中国第二，日本第三，德国排在第四位。1.4.2 3D打印在国内的发展2013年8月7日，在北京西苑饭店举办，主题为我国3D打印技术的现状及发展趋势”的西苑沙龙。从863大设备和技术，制造服务的学科专家，国内外知名高校和研究机构和行业院士，专家，学者，企业家应邀出席会议。王琦安，高技术中心副主任和华中科技大学教授邵新宇主持了本次学术研讨会。科技部相关领导也出席了会议。在大会上，专家表示，3D打印技术是增材制造未来的发展趋势，它改变了生产方式。3D打印技术还面临着诸多挑战，加强顶层方案的解决这些问题，制定政策，完善技术和产业，共同推动政府合理定位，企业，三之间的关系，形成以市场为主体、政府引导和协调发展的和谐模式。1.5 3D打印未来的发展前景有人说3D打印是“第三次工业革命的标志”，确实，现在有很多领域都涉及到了3D打印，他方便快捷，操作简单。3D打印技术打破了传统产品设计理念，可以更好的激发人的创造潜能。比如，3D打印技术让生产传统制造业不能做的产品成为可能；;定制商品行业也得以开拓全新的市场，从而获利。3D打印技术让生产过程更灵活。该技术可以帮助制造商快速响应市场；配件即时生产在需要的时候，而无需积压大量库存去应付复杂的供应问题，避免产品的过渡浪费。虽然3D印刷是一项新的技术，它对企业的经营方式和我们生活的方式有一定影响，这将引发新一轮的工业变革。目前3D打印在产品精度方面还是有些欠缺，并且由于打印机工作原理的原因，精度和打印速度两者冲突的，在产品环境方面，3D打印技术由于模型格式容易被模仿，所以更容易被仿照，复制和分布，以至于制造商面对着盗版的风险更大，现在知识产权保护法不能很好的适应产业未来的发展。1.6 3D打印涉及领域，工作原理及过程与特点1.6.1 3D打印涉及领域3D打印技术一般是选用数字技术材料打印机来实现的。常用于模具制造、工业设计等领域的模具制造，并逐步在某些产品中使用，直接制造，已在这项技术中使用，并打印零件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计。建筑。工程和施工（ACE）、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支和个别领域都有所应用【5】。1.航天和国防：中国研发中心的工程师们仍然沉浸在三维打印技术的研究中，在这方面，研发中心的工程师们已经成功地把打印机的重要部件打印出来了。与其他制造业相比，零部件成本缩短40%，制造周期缩短30%。2.文物保护：文史馆里通常会用许多相似的代替品来保护真品不受环境或者其他意外事件的危害，即使是这样艺术品或文物的影响也可以传递给更多的人。3.医疗行业：一位83岁的男子因慢性骨感染，所以3d打印机打印出了颌骨骨，这是世界上第一个用3d打印产品做人体的案例。4.建筑设计：建筑工程师和设计人员已经开始印刷的三维打印机的建筑模型。例如，房屋，装饰物等。这种打印方式迅速，成本低、保护环境，同时制作精致优美。完全符合设计者的要求，而且还节省大量的材料。5.制造业：制制造业也有很多依靠这项技术的产品，因为它是一种技术，在印刷材料的成本，完成时间和精度比传统的更好，因此制造业使用3D打印技术可以拥有许多的好处，并且可以把握产品的生产质量。6.食品行业：研究人员已经开始尝试打印蛋糕，也许在不远的将来，那些看起来一模一样的食品便是用食品打印机打印出来的。1.6.2 3D打印的工作原理3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，使用粉末状金属或塑料等可粘合的材料，经过逐层打印的方法来构造物体的技术；3D打印技术是以数字化，人工智能和新型材料为特征的生产制造方式，被称为“第三次工业革命”。它改变了传统的工业生产方法，通过PLA，ABS或金属材料加热后的熔体，通过堆叠的方式，在很短的时间内，就可以打造出想要的物品。汽车铣削和其他机械加工方法的原材料的成型，切割到不同产品的生产，3D印刷三维实体到多个二维表面，经过对材料处理并逐层叠加进行生产。大大降低了制造的复杂度。这类数字化制造形式不需要复杂的工艺，不需要大的机床，不需要更多的人力，直接从计算机图形数据中便可制成任何形状的零件，便生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。1.6.3 3D打印的工作过程3d打印的设计过程是：首先，通过计算机建模软件建模，然后建立成一个三维模型分区”。成逐层的界面，即切片。设计软件和打印机之间的STL格式的标准文件格式，和STL文件是用来模拟物体的表面，越小的表面，分辨率越高。切片处理：通过读取文件中的横截面信息，用液体状的粉末或者片状的原料将这些截面柱层的打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点是几乎可以制作出任何形状的模具。3D打印有许多不同的技术，它们之间的区别是使用现有的材料和不同的层来创建组件的方式。1.6.4 3D打印的特点3D打印技术对于生产方面来说，它可以大大降低生产成本，提高材料和能源的使用效率，减少环境污染，它还允许消费者根据自己的需求定制产品，特别是产品的复杂结构，其优势更为突出。相对于传统工艺，3D打印的优势体现在下面几个方面： 1.在加个方面的优势：3D打印机材料为粉末状金属等粘合材料，3D打印机使用增材制造，是一种以数字模型文件的方法，经过逐层打印的方法构来构建物体的技术。2.精度方面的优势：0.1mm的打印精度使模型可以精确到以mm计算。3.速度方面的优势：可以多台3D打印机同时开工，后期完成各个部位的对接。4.生产成本优势：生产成本相对较低，虽然3D系统软件和需要打印的材料更昂贵，但如果用于创建个性化的产品，其生产成本相对较低。5.材料方面的优势：制作材料的多样性。一个3D打印系统通常可以用不同材料的来制造，材料的多样性可以满足不同领域的需要。1.7 3D打印设计平台革新3D打印现在可以分为个人3D打印机，专业3D打印机，生产型3D打印机。在打印速度上也有了很大的突破，2011年，个人3D打印机的打印速度已经突破300毫米每秒的极限，达到350毫米每秒的极限；在体积上，品种多样化，可以适用于各个领域，并不断挑战轻盈的极限，为未来进入各家各户奠下基础。2015年.11.11日Xjet专利的纳米金属射流技术采用纳米粒子来创建特别的液态金属，从而快速打印出金属部件，该技术具备将金属3D打印的速度和打印产量都提升了一个台阶，而且可以实现无可比拟的精度和表面光洁度，此外操作也非常简单、安全。据称，这项技术可用于定制医疗器械，如钛合金的膝盖，可以现场制造，也可以是钢或铝材料的汽车零部件等。Xjet公司CBO Dror Danai称我们的喷墨技术的使用，即使是很小的公司也可以承担金属做的习惯。”。3D打印将使一些传统行业受到影响，但它会产生很多前所未有的行业。3D打印的相关产业链，包括零部件制造、印刷材料等行业，将进入高速发展期。在互联网领域将会有更多更重要的商机，围绕该技术将出现越来越多的电子商务模式，比如在线3D打印服务、单人设计制造服务、共享3D打印模型社区以及面向云制造的3D打印网络。基于3D打印的实体业务模式也将快速增长。可以在旅游景点附近开设3d打印照相馆及其他娱乐设施。第2章 总体方案及结构设计2.1 选题的目的和意义【7】3D打印技术是一种基于数字模型，利用粉末状的金属或塑料等可粘合的，经过一层一层打印的形式来构建物体的技术。通过本次毕业设计可以发现，3D打印是未来发展的趋势，虽然不是注射成型的替代品，但是对未来的发展，技术有非常深的影响，所以选择3D打印可以更了解其成产成型方式、工作方式，以及在未来领域的发展趋势。通过本次毕业设计，全面掌握3D打印从设计到成品整个流程的技术，通过编写软件，以及运用打印机等训练可以使我们快速掌握当今社会的科技发展，为日后工作打下基础，为了以后步入其领域可以更加适应做出准备。2.2 总体框架的设计2.2.1 主楼3D打印的前期准备需要的软件：3D打印机，3D打印编程软件，打印材料（PLA），各部位软件设计图。2.2.2 主楼3D打印大体步骤1.通过Pro/E绘制主楼各个部分，大体上包括教五，教六，行政楼。2.在打印之前，把画完的图形重新存成STL.的格式。3.将转存成STL格式的文件放到3D打印机适用的软件中，本次用的是CURA。4.在软件中设计好各个参数，并保存。5.将设计完成的文件存到打印机中的记忆卡里，放入3D打印机内准备打印。6.各个部位打印完成后，进行上色拼接。2.2.3 关于材料的选择【8】不同的3 d打印材料,加热温度不同,和不同的喷嘴,平台实现设备本身的温度是不同的,所以这不是什么材料都可以设计、PLA和ABS材料是两种材料的选择（1）PLA可以在没有加热的床上打印，并且边角不会发生翘起；（2）2种不同的材料加热温度,PLA加热温度为200,ABS在220以上；（3）PLA拥有相对较低的收缩率,可以产生一些较大的模型。ABS虽然是一种易于加工韧性好、凝固快、熔点高、强度大、流动性低的热塑性材料，也广泛的运用在各个领域，但是ABS加热会产生一股刺激性气味并且它的收缩率也较大。PLA则是用玉米、木薯等为原材料制成，熔点低，比较好降解，最主要的是它的收缩率较小，加热时气味也较少，打印大型零件模型时，零件边角不易发生翘曲，因此一般实验中选择PLA为打印材料的居多。2.2.4 关于工作空间尺寸选择3D打印设备的时候最为关注的是，它可以打造多少大小的物品，我们可以直接问工作人员，或者也可以从 “工作空间大小”的参数来理解。在工作台上，打印机三轴可工作的最大范围是这台3D打印机打印物品的大小的极限，并且打印对象的最大尺寸会比打印机工作范围小一些。2.2.5 关于3D打印机的选择本次3d打印机选择E立体易3D 打印机。它是一种大家都可以买得起用得起的3D打印打印机，很容易操作、安全性能高、精度高、效率高、成本低等特点，非常适合中小企业、企业设计和个人。拥有了“立体易”3D 打印机，设计图纸可以在几小时内就能成为可以使用的实物。小批量的零件不再需要担心寻找供应商，好的想法能够直接在市场上找到客户。可以说，只要你可以想象，3D 打印机可以程文你打印的实物。第三次工业革命将改变世界，3D 打印机能让你成为第三次工业革命中的佼佼者。表2-1 Einstart-s打印机参数打印精度0.15-0.35模型构建尺寸160*160*160喷头数量单喷头打印材料PLA材料（续表2-1）打印软件CURA软件打印速度30-150外观尺寸300*220*390暂停打印、换丝有2.2.6 关于3d打印软件的参数调整 确定好打印机以后，选择编程软件，所选用的软件为CURA。将转完STL格式的文件，放入软件中，进行设置，通过设置，层厚，壁厚，顶层厚度。填充密度，打印速度以及打印温度，去完善模型，使打印出的更加精美。 图21参数设置高级参数设置如图2-2所示。并联3D打印机配套的喷嘴直径为0.4mm；为了防止打印耗材在喷头快速移动过程中流出来，需要设置挤出机的退丝距离和退丝速度，这里我们默认退丝速度为40mm/s，退丝距离为4.5mm；第一层厚度设置为0.3mm，这是默认设置；快速定位移动速度为100mm/s，底部打印速度为20mm/s，较小的打印速度，有利于让模型底部很好的和平台粘连，填充速度为40mm/s。图2-2高级参数设置图2-3所示为开始G代码，图2-4所示为结束G代码，按图示所示进行设置 图2-3 开始G代码 图2-4 结束G代码将图形输入到软件里以后，通过旋转确定物体打印时的方向，如图2-5所示。图2-5输入模型旋转至打印方法通过放大或缩小比例，使打印出来的物体更加贴进期待值，如图2-6所示。图2-6放大比例达到预期调整好参数以及图形大小以后进行保存，点击左上角第二个SD的图标，如图2-7所示。图2-7保存模件进行保存保存G代码程序文件。点击“文件”菜单，选择“保存 Gcode”保存该模型G代码文件，如图2-8所示图2-8保存文件的格式2.3 教学楼对比图2.3.1 第五教学楼设计图 图29 第五教学楼对比图2.3.2 第六教学楼设计图 图210 第六教学楼对比图2.3.3 行政楼设计图图211 行政楼对比图2.4 本章小结选择Pro/E设计出主楼模型，并进行材料选择，设置打印速度，打印精度，层厚网格宽度，支撑类型等参数完成打印。通过对比打印出来的模型，可以初步完成初步设想。通过以上设计， 3D打印可以快速有效地实现新产品物理原型，为产品的开发提供一个快速的方法。技术降低了工厂的资本和技术人员的门槛，帮助小微制造服务，同时也能有效提高就业水平，帮助激活社会智力和金融资源，实现制造业结构的调整，促进制造业由大变强。第3章 3D打印精度影响因素3.1 装配精度参数在设备工作时,有许多影响产品的准确性的因素，如打印机本身的精度、材料的性能、打印过程中的工艺参数设定，制件翘曲等。制造和装配精度的打印机和冲击会影响制造精度,XY平面上的误差，例如，X和Y轴与导轨垂直度误差和位置误差等。此外，框架结构的刚度和打印机的材质也对打印机的稳定性有很大的影响。同时，不同的材料，其熔点，流动性，收缩率等各部相同，这些也直接影响制品精度。3.2 工艺参数对精度的影响3.2.1 温度对精度的影响挤出头加热温度和热床温度是印刷温度，加热温度的加热温度主要是对材料性能和丝材的流动特性，温度过低将使材料难以固定到热床上还容易发生层间剥离，同时容易造成堵塞喷嘴；会使材料变成液体的挤压，而不是容易控制的丝状。热床温度直接影响打印制品的热应力与底板的粘合力，过低会制件造成翘曲，脱落等现象。3.2.2 喷嘴直径与层厚对精度的影响 设置挤出丝的宽度，然后影响成品精度。由于3D打印的材料是一层一层叠加起来的，所以层的厚度也会影响产品的粗糙度。如果选择一个大直径的喷嘴，厚度的层是厚的，打印时间短，但成品是粗糙的，但成品比较粗糙；相反，它需要很长的时间，但成品更精确，模型的印刷要准备合适的尺寸，和喷嘴的厚度需要选用合理的。3.2.3 打印精度对精度的影响 3D打印是一个印刷速度与挤出速度相互合作的过程，两者需要进行匹配以满足打印要求，如果打印是远于挤出，材料是不够的，造成断丝；否则会使熔丝会聚集在挤出头上，导致材料分布不均匀。由于使用了丝材作为桌面打印机的材料，它只需设置丝材直径与打印速度便可，不设置挤出速度，印刷速度对工件的精度有着关键的影响，不能太快或者太慢，需要设置打印机的详细参数，包括轮廓的打印速度，实体的填充速度、以及支撑结构的打印速度等。一般而言，第一层是建立一个相对较慢的速度，以提高对象的成型质量，为下一个的打印提供更好的基础。3.2.4 填充方式对精度的影响不同的填充方法，相应的速度，产品的收缩应力也不同。例如，线性填充速度较快，而蜂窝状填充产生的收缩应力较小。如果选用ABS作为材料，蜂窝填充可减少翘曲。3.2.5 冷却方式对精度的影响它的工作过程是连续的，在一层打印完成后，打印机继续打印，桌面3D打印机的产品都是相对而言更小的，所以PLA和其他高流动性的材料会出现在一层还没有完全成型之前，后一层开始打印。该打印机具有一个风扇在挤压头，以加快固化过程。印刷应设置适当的速度，以获得更好的成型效果。有些材料，如ABS，流动性都是比较低的，所以它不需要风扇来进行冷却，否则会导致工件翘曲。3.3 本章小结综上所述，影响三维打印机产品精度的因素有很多，根据具体使用的综合经验，选择合适的填充、支撑结构。同时调节适宜的喷嘴尺寸。热床温度要提高工件的精度，工件翘曲是由温度差引起的，可以合理调节速度和温度来改善翘曲。第4章 设计打印模型的技巧4.1各个情况下的设计方案4.1.1 悬空类模型的设计技巧首先，第一个设计原则是尽量避免悬空结构，因为并联3D打印机对悬空出的打印精度和打印质量都不是很好。第二，如果悬空结构无法避免，那么设计时需要采取渐变的线条进行设计，而不是突变的变化。这样，由于悬空结构的渐变使得打印时不需要支撑也能打印出不错的模型。4.1.2 减少用料的设计方法并联3D打印机适用的耗材是PLA塑料丝，在设计模型时，要考虑在满足适用要求的前提下，要尽量使用较少的打印耗材，这样可以减少打印成本。主要技巧如下：1.非承重结构的尺寸可以小一些，壁厚适当薄一些。或者在大面积结构上进行抠槽和挖空处理，减少耗材的使用。2.某些重要的部位设计时可以厚重一下，其他非重要的部分设计时可以尽量薄一些。3在打印件不是承受很大力的情况下，适当降低填充率（0-40之间）。4.1.3 必须加支撑类模型技巧首先要考虑打印时支撑最少，支撑容易去除，其次为了使打印质量很好，支撑更容易去除，要考虑在设计模型时就把支撑设计到模型里。这样就避免了切片软件生成支撑。4.1.4 平均横截面积设计技巧为了使每层打印出来的耗材有足够的冷却时间，提高表面质量和表面精度，设计时尽量避免采用较小的横截面积，尽量保证每层的横街面积一致。在最底层的横截面积如果可以的话不要太大，不要太小，太大了长时间打印容易翘边，太小了不容易和打印平台粘连。4.1.5 拆分设计技巧当有的模型超出了并联打印机的打印范围后，需要我们对打印模型进行二次修模。也就是拆分模型，即把比较大的模型拆分成比较小的模型。这样方便我们打印最后拼装在一起，这种方法叫做拆分方法设计。对于打印大的模型非常重要。比如：楼盘、容器类的模型、盒装零件模型等。本次设计的主楼3D打印采用的就是拆分设计技巧。4.1.6 低密度螺纹固定设计技巧低密度螺纹固定意思是有一些强度不是很大的螺纹连接或者通过螺纹的方式固定某个零件的时候。由于打印耗材是一种具有一定弹性的PLA塑料，所以材料本身就可以强制攻丝。只要涉及好孔的直径就能够让普通的螺钉很好的固定在打印材料中。4.1.7 采用“单件复杂”形式设计在零件功能要求较多时，尽量采用“单件复杂”形式设计,尤其是在在零件设计中，很多设计师会在2个方式上徘徊不定，一是把一个零件设计的复杂一点，这样可以实现一个零件拥有很多的功能。即“单件复杂”形式的设计。另一个是每个零件都很简单，最后把多个零件固定到一起，来保证多个功能，即“多件简单”形式的设计，由于并联3D打印机的特点是可以打印结构非常复杂的零件，这是传统数控加工所不能比拟的。所以在设计3D打印零件时，最好采用“单件复杂”形式设计，以便减少零件数量。4.2 本章小结通过介绍设计打印模型的技巧，可以让我们懂得更多的设计技巧，可以在更多复杂的零件设计打印中，变得更加游刃有余。这些设计技巧可以广泛的应用到各种设计中，使打出零件更加完美。第5章 3D打印机的调整与常见问题处理方法5.1 3D打印总体问题打印第一层时，高度不一，容易造成打印机高度不一致，如果想使打印第一层时，喷头离工作台近点的话，逆时针旋转调节螺钉。相反，如果想使打印第一层时，喷头离工作台远点的话。顺时针旋转调节螺钉。调节螺钉为M3的，所以，旋转一周螺钉的高度变化为0.5mm。正常情况下，喷头距离整个工作台距离为一张纸的厚度。5.1.1 喷头堵塞喷头堵塞，作一下检查：1.打印温度是否合适，温度过低会导致，挤出困难，容易造成喷头堵塞，适时提高打印温度；2.打印耗材直径是否偏大，把直径偏大的一段的耗材去除；3.打印底层时，喷头离工作台太近，适时提高喷头与工作台的距离；4.打印速度过快，适时降低打印速度；5.加热块与喷头连接不可靠，在加热快处于200度左右时，是用工具把固定的喷头的螺钉拧紧。5.1.2 挤出机有异声挤出机（机器顶部的电机）有当当声，当出现当当声时，说明送丝出现阻力，请做如下检查：1.打印温度是否合适，温度过低会导致挤出困难，适时提高打印温度；2.喷头堵塞；3.打印速度过快，适时降低打印速度。5.2 3D打印常见问题处理方法5.2.1 喷头堵塞解决方法把喷头加热到200度左右，把打印头上端的气动接头拧下来，快速拔出打印耗材，用剪刀把前段变大的一段剪掉，然后插回去，继续打印。5.2.2 物体不成形当打印横截面积小的物体时，物体不能完整成型时，需按下列方法：1.降低打印速度；2.一次行打印多个物体，使每层的停留时间延长。5.2.3 喷嘴堵塞不出丝把喷头加热到200度左右，把打印头上端的气动接头拧下来，快速拔出打印耗材，用剪刀把前段变大的一段剪掉，手动送丝，送出大约300mm长度的耗材，用手拿着耗材插进喷头里。用手用力挤推耗材，直到能很容易的把耗材挤出，然后快速拔出耗材挤出。然后快速拔出耗材，把多余的耗材退回去。剩余大约35mm。然后把耗材重新插回去，继续打印。5.2.4 出现意外情况的处理有时候，由于误操作或者设置有误，会使机器的运动超出机器本身的行程控制，这时，要注意及时关闭电源开关，尤其是第一次使用本机时，当机器运动前，把手放在电源开关处，一旦出现问题。通过预判，要及时关闭电源开关，然后检查装置和操作是否有误。5.3 本章小结在3D打印过程中可能会遇到各种困难，不能慌张，不能快速处理的，可以关闭电源，再进行分析，以免受到2次伤害。通过本章的介绍，可以在越到困难时，及时准确的分析问题发生的原理，并作出快速准确的处理。第6章 参数与打印精度之间的关系6.1 3D打印机参数设置 在保证精度的前提下，对打印机的各个参数进行修改，以达到最理想的效果。因为是第一次接触3D打印，所以在打印中对各个参数进行调试。6.1.1 层厚精度设置并联3D打印机的层厚精度设置可以从0.1mm到0.3mm之间。如果没有特殊要求，兼顾打印精度和打印效率。一般选择0.2mm的层厚，壁厚选择1mm底部和顶部总厚度为0.4mm；内部填充为40%。6.1.2 打印速度设置轮廓打印速度设置为30mm/s。打印速度是并联3D打印机的默认速度，如果没有特殊要求，都可以用这个速度。6.1.3 打印温度设置打印温度选择200度，并联3D打印机的温度选择范围180度到230度，温度越低打印速度相应越慢一些，打印的精度越高一些，相反，温度越高，打印速度相应越快一些，打印的精度越差一些。6.1.4 打印高级参数设置并联3D打印机配套的喷嘴直径为0.4mm；为了防止打印耗材在喷头快速移动过程中流出来，需要设置挤出机的退丝距离和退丝速度。这里默认退丝速度为80mm/s，退丝距离为5.5mm；第一层的厚度设置为0.25mm。这是默认设置。快速定位移动速度为100mm/s，底部打印速度为15mm/s、较小的打印速度有利于让模型底部很好的和平台粘连，填充速度40mm/s，为了加快打印效率，填充速度要比轮廓速度快。6.2 本章小结通过本章介绍并联3D打印机的参数设置，可以发现，在没有特殊的要求下，可以选择默认的参数设置，但每个设计都要有具体分析，具体的参数设置，这样才能打出精美的设计物体。第7章 后续处理7.1上色处理物体件打印完成以后，需要对物体进行上色，使物体达到期望的效果，因为模型材料为PLA ，所以在建材采购了乳白胶，毛刷，丙烯等工具。由于丙烯进行涂料时，不能使颜色均匀覆盖在物体表面上。所以，最后购买了银灰色的喷漆，进行喷漆，用毛笔刷进行勾线和修改。以达到想要的效果。如图7-1所示：图7-1 喷漆后模型7.2 打印机保护护理关于打印机的护理：（1）打印工作结束后，尽量排空喷头和挤出机内的残余打印耗材，避免下次打印时会赌赛喷头，这也是3D打印机的基本保养。注意由于PLA问题控制要修非常高，不建议用此款打印机打印PLA耗材，容易赌赛喷头。（2）导轨可以半年加一次机油，防腐润滑剂。（3）打印工作中请勿用风扇对着打印机机身吹。7.3 本章小结通过对模型的后处理，可以使模型达到期望的效果，使之更加美观，完善。对于打印机的保护，是为了打印机可以工作的时间更久一些，使用率更高。打印出的件可以一直处于优良的状态。结 论在刚接到这次毕业设计的命题时，是矛盾的，因为这是我从来没接触过的领域，幸好老师给我们慢慢解释了3D打印的重要性，以及在社会中的发展。如果可以把这次毕业设计做好了，又相当于多了一个本事，这样在社会中发展的更好一些。在主楼外形设计中,通过Pro/E充分锻炼了关于模具设计的绘制能力，对于模件整体的分析，以及对于3D打印以后拼接的动手能力，关于其运动速度，温度，材料，壁厚，支撑对于打印出的物体的影响进行了，全面的分析。此次设计包含了多个领域的知识。突破了科技的单一性，突破现有毕业设计的范畴，更加贴近生活，使科学与生活相结合。3D打印是未来的发展趋势，它可以应用到很多领域，以后一定会在更多的领域里展现出来。本次毕业设计的主楼3D打印的工艺设计，使我们在进行毕业设计的时候更加仔细，稳重。其所需要的知识覆盖面积广，涉及多个领域，在进行设计的同时可以搜集更多平时不了解的知识，促进知识积累。锻炼动手能力的同时增加了知识储备，在3D打印的时候看到自己设计的模具慢慢成型，内心非常开心。最后感谢老师对我的支持与栽培，感谢老师的辅导，教我们对3D打印的各种参数设置，才能使打印出来的物件更加的精细，完美。在做毕业设计的时候，3D打印实验室老师一直对我们开放，让我们可以更好的了解3D打印机的结构，和打印过程。在老师的帮助下，可以更好的找到所需要的工作。致 谢首先，感谢我的指导老师朱斌海老师对我们的帮助以及支持，因为这是我们涉及的一个新的领域，所以感谢老师每次耐心的讲解与辅导。在打印之前，老师也会帮助我们辅导相关知识，告诉我们参数应该怎么设置，设置错误会有怎么样的影响，每次有问题问老师，老师总是及