增材制造模型设计（制件及后处理技术）课件 第1 章　熔融沉积（FDM） 增材制造技术

1.1熔融沉积（FDM）增材制造技术011熔融沉积（FDM）增材制造技术1.1熔融沉积（FDM）增材制造技术的基本概念什么是增材制造增材制造（AdditiveManufacturing，AM）俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除－切削、组装的加工模式不同，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。简单来说，3D打印的过程就是把三维模型通过一层一层打印的方式，把材料累积叠加成一个实物的过程。如图1-1所示，我们在使用喷墨打印机打印文件和资料的时候，其实就是将图像、文字信息转移到平面载体上的过程，我们可以把它称为2D打印。而3D打印是把三维数字模型通过分层逆向重建，转化为实体模型的过程，如图1-2所示。1.1熔融沉积（FDM）增材制造技术的基本概念什么是增材制造图1-1喷墨打印机图1-23D打印表1-1就从三个方面说明了2D打印和3D打印存在着的区别。首先，2D打印的打印对象是文字和图片这些传达信息的抽象内容；而3D打印的打印对象是数字的三维模型。如果从打印所需要的材料来看，2D打印的主要耗材是油墨和纸张，3D打印的耗材就要多很多，比如如塑料、金属粉末、陶瓷粉末、石膏粉末、巧克力等等。最后，2D打印我们所能得到的是带有文字或者图像的一张纸；而3D打印得到的结果是一个立体的实物，具有实用性，例如我们打印了一个杯子，就可以直接用它喝水。1.1熔融沉积（FDM）增材制造技术的基本概念什么是增材制造表1-12D打印和3D打印的区别1.1熔融沉积（FDM）增材制造技术的基本概念熔融沉积（FDM）增材制造技术3D打印机因为所使用的硬件、技术的不同被划分为很多种类，光固化工艺、熔融沉积成形工艺（FDM工艺）、选择性激光烧结技术（SLS工艺）、三维印刷工艺（3DP工艺）等，其中FDM工艺凭借着易用性和安全性，在个人、教育用户方面都得到了较为广泛的应用。FDM工艺的3D打印机，其工作方式我们可以用一个简单的例子来帮助理解，如图1-3所示，当我们在购买冰淇淋时，挤出口会挤出冰激凌，另一只手拿着底托，通过缓慢轻微的摇晃，一个螺旋向上的冰激凌形状就被塑造出来了。1.1熔融沉积（FDM）增材制造技术的基本概念熔融沉积（FDM）增材制造技术图1-3冰淇淋成形过程如图1-4所示，如果用在FDM技术的3D打印机中，冰淇淋其实就是所使用的耗材，也就是热熔性塑料，如：PLA、ABS等；以XYZ型FDM3D打印机为例，线状的耗材会通过齿轮状的送料器，将耗材送往打印喷嘴处，中途经过加热块时高温将耗材熔化为半流体状态；而通过手的移动来塑造冰激凌的形状，1.1熔融沉积（FDM）增材制造技术的基本概念熔融沉积（FDM）增材制造技术其实就是根据计算机切片软件中规划的移动路径，控制打印头进行左右前后的移动；随着冰激凌的堆积，手逐渐向下移动对应了打印平台在工作过程中进行的上下移动，通过两者之间的互相配合，以点成线、以线成面、以面成体，最终完成零件的生产制作。图1-4FDM3D打印机1.1熔融沉积（FDM）增材制造技术的基本概念增材制造与传统制造的关系传统工业制造零部件的工艺主要分为两种，第一种是车、铣、刨、磨等一些对材料以削减的方式完成的生产，其主要特点就是在传统机械加工过程中通过对整块材料的处理，去除不需要的部分，留下最终的产品；第二种则是以模具为基础，对等量的材料进行重新塑形的铸造生产，基本的生产流程是把融化的材料倒入提前制作好的模具中，等待材料冷却、凝固、成形后，拆除模具获得产品。根据加工过程中的材料变化，一般将二者称之为减材制造和等材制造。从原料利用率来看，减材制造在生产过程中会浪费很多材料，而且对于内部结构复杂的零件减材制造很难完成甚至是无法完成。等材制造虽然在制造过程中没有什么材料浪费，但其前期制作模具成本较高，同时还需要花费大量的时间，铸造工艺对于大批量单一产品的生产具有绝对的优势，但对于小批量个性化产品生产来说，1.1熔融沉积（FDM）增材制造技术的基本概念增材制造与传统制造的关系成本就是其很难被忽视的重要组成部分了。在此种背景下，针对以上几个问题解决较好的增材制造3D打印技术，就得到了广泛的接受。相对来说，其材料的利用率要高很多，最大的优势在于可以制造结构复杂的模型，其生产过程可以直接将数字模型转化为实体模型，对于产品的前期研发来说，省去了铸模的过程，既能节省时间，又能节省成本。1.2发展历史及现状3D打印技术的历史3D打印的思想起源于19世纪末的美国，由于当时技术条件的限制，直到在20世纪80年代开始才得到进一步的发展与推广。经过几十年的发展与不断改进，3D打印技术已经从最早的光固化工艺，发展出熔融沉积成形工艺（FDM工艺）、选择性激光烧结技术（SLS工艺）、三维印刷工艺（3DP工艺）等多种制作快速成形产品的工艺。3D打印技术发展于20世纪80年代。一位名叫CharlesChuckHull的人提出了第一种3D打印概念，称为立体光刻（Stereolithography,SLA）。随着激光技术、材料和工艺的进步，ChuckHull把这个概念变成了现实，立体光刻系统使紫外线光源集中到一个存放有液体聚合物的料液池，在紫外线光源的照射下,聚合物层被固化形成一定的形状，其他没有被固化的材料则继续存于料液池，同时为将要固化的部分提供原料。当该层打印完成后，已经固化的聚合物层随打印平台在液体中向下移动，下一层聚合物在该层的顶部继续重复上述过程。整个过程按照计算机提前规划的路径进行，最终逐层打印出产品。1.2发展历史及现状3D打印技术的历史虽然ChuckHull最早提出了3D打印的概念，但其实其他人在不同的领域也开始逐渐尝试用不同的方法、不同的材料研发新型的3D打印设备。毕业于美国华盛顿州立大学的学生ScottCrump和他的妻子LisaCrump在他们的车库里开发出一种更依靠纯机械的3D打印技术。起因是Scott想为他的女儿制作玩具，但又苦于没有更好的工具来帮助他，为此他们发明了熔融沉积型3D打印（FusedDepositionModeling,FDM）技术。这项技术是将热塑性的材料加热到半流体状态并沉积到打印平台上，打印完一层之后，平台向下移动，根据计算机规划的路径继续打印第二层，以此类推，该技术也因为使用门槛低，操作简单在民用范围得到广泛推广。1.2发展历史及现状3D打印技术的历史几乎在同一时间里，在德克萨斯州立大学奥斯汀分校，大学生CarlDeckard和助理教授JoeBeaman博士开始研究一种被称为选择性激光烧结（SelectiveLasersSintering，SLS）的新技术。这个技术的工作方式是把粉末状的材料铺在料槽里，激光光束选择性的烧结指定区域的粉末状材料，之后平台下降一层，由滚刷将新的粉末材料铺展在平台上，继续进行选择性激光烧结，重复上面的步骤，直到形成一个粉末烧结的零件。上面说的这些技术都只是在那个时期发展出来的一些原始的快速成形技术。这些技术的发明者们也并不是全世界唯一看到3D打印技术特殊性的人，该技术在其他国家也逐渐得到了发展。在稍晚一些的时间，全球各地的许多公司都陆续开始开发他们自己的3D打印设备，并不断地发展出新的加工工艺，很明显，这项技术在全世界范围都引起了人们的极大兴趣。1.2发展历史及现状3D打印技术的现状现阶段的3D打印技术已经发展到一个准备实现工业化应用的状态，与传统的加工工艺相比，它的优势在于很多不同的行业都可以应用这种加工工艺进行不同的产品制作。3D打印设备可以通过逐层增加的方式来制造复杂的几何体，虽然分出了不同类型的工艺和设备，但这些设备加工的流程基本上是没有太大区别的。首先，最基础的是先通过三维建模软件制作一个三维的零件或者是三维的模型，然后把这个文件转化为STL格式（STL格式的文件是目前3D打印领域使用最广泛的标准文件格式）。之后在计算机上使用专用的切片软件，对于将要打印的STL模型进行逐层分割，同时根据工艺的不同使材料沉积或者凝固，最终逐层叠加，直到整个零件制作完成。1.2发展历史及现状3D打印技术的现状这种系统可以用多种材料和相对简单的制造方式制作出难以置信的复杂几何零件，以往那些不能使用传统方法制作的零件，现在也可以使用3D打印技术完成；也是因为这个原因，3D打印在应用场景上的多样性是其他制造方法无法比拟的。3D打印技术在艺术、航天航空、医疗等领域都可以有所作为，也正是因为这个原因，3D打印技术才被整合到现有的供应生产系统中，使它成为一种很有前景的新型加工工艺。〖小结〗增材制造是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，从无到有。因为所使用的硬件、技术的不同被划分为很多种类，光固化工艺、熔融沉积成形工艺（FDM工艺）、选择性激光烧结技术（SLS工艺）、三维印刷工艺（3DP工艺）等。现阶段3D打印技术在艺术、航天航空、医疗等领域都有所作为。〖课后练习与思考〗1.相对于传统制造方式，增材制造的优势是什么？2.FDM技术的基本概念是什么？3.查找资料，总结你了解到的增材制造的应用领域。1.3基于熔融沉积（FDM）增材制造技术的设备分类FDM打印机的机械结构——XYZ结构（笛卡尔结构）如图1-5所示，在FDM技术不同类型中，XYZ结构是最常用在FDM3D打印机中的。它的基本结构特点是，在移动端，打印头和打印平台通过三个电机控制，XYZ每个方向至少有一个电机控制该方向的运动。这种形式可以有很多的变化，比如打印头可以由一个电机控制其在一个方向上运动，也可以由两个电机分别控制它在同一个平面上运动，有时还有Z轴由两个电机控制的系统。图1-5笛卡尔结构1.3基于熔融沉积（FDM）增材制造技术的设备分类FDM打印机的机械结构——CoreXY结构如图1-6所示，CoreXY是另一种FDM3D打印机的结构类型，它类似于XYZ等结构。其原理是通过两个电机同时控制XY的移动，左右两个电机同向的时候，往X轴移动，两个电机反向的时候，往Y轴移动；两个电机的同时作用，力量比单个电机控制一轴要稳定，还能减少XY平台上面一个电机的重量。图1-6CoreXY结构1.3基于熔融沉积（FDM）增材制造技术的设备分类FDM打印机的机械结构——CoreXY结构这种类型的FDM设备优点很多。从顶视图来看这种类型的设备上有两根皮带，它们看上去是相交的，但其实是在两个不同的平面上，一上一下。而在X、Y方向移动的滑轨上则安装了两个步进电机，使得滑轨的移动更加精确、稳定。1.3基于熔融沉积（FDM）增材制造技术的设备分类FDM打印机的机械结构——并联臂结构如图1-7所示，这种并联臂结构的传动方式采用了一系列互相连接的平行四边形来控制打印头在X、Y、Z轴上的运动，这种结构很像工业领域自动化设备的机械臂。三组并联臂一端被安装在三个垂直的滑轨上，另一端连接到打印头处。三个臂协同配合可以精确控制打印头在整个打印区域内的运动。相比其他结构的机型，占地面积更小，结构也相对简单。图1-7并联臂结构1.3基于熔融沉积（FDM）增材制造技术的设备分类FDM打印机的机械结构——并联臂结构并联臂结构的FDM3D打印机，可以迅速完成打印过程中的变速和变向。这种打印机的Z轴扩展能力很强，通过延长三个垂直滑轨的长度，即可增大Z轴的打印范围。XYZ结构的3D打印机对打印精度有一定的要求，例如XY轴最小精度是0.01，Z轴最小精度是0.05，并联臂结构的设备就没有这种区分，XYZ轴是一样的打印精度（因为在机械结构上是没有XYZ轴的），所以理论上更加稳定，看起来也更快，当然这也要取决于硬件质量，比如滑轨等。1.4材料的选用及特性FDM材料的特点（1）FDM所使用的耗材为线状，主要分为三个规格的线径，分别是1.75mm、2.85mm、3.0mm。从重量来看，市面上常见的有500g、1000g两种不同重量。（2）FDM所使用的耗材为热塑性材料，经过高温加热，材料会变软熔化。FDM设备的打印头处有加热块，提供能将材料熔化的温度，如果材料的耐温性大于设备加热块所能提供的温度，无法被熔化的耗材不能被向下继续挤出，最终卡在喷嘴的位置，那么这个材料将无法在设备上正常使用。。（3）FDM所使用的耗材在挤出后温度下降时，能够快速凝固，并保持一定的形状。在打印过程中，打印件是由一层一层的热熔耗材逐渐堆积起来的，如果下面的一层被挤出后，无法快速凝固的话，上一层就会在未凝固的底层上继续打印，结果会导致打印件表面质量差，严重的还会导致打印失败。1.4材料的选用及特性“绿色塑料”PLA（聚乳酸）如图1-8所示，PLA是可生物降解的热塑性塑料，它使用可再生的植物资源（如玉米、甜菜、木薯和甘蔗）所提炼出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度乳酸，再通过化学合成方法聚合成PLA。1.4材料的选用及特性“绿色塑料”PLA（聚乳酸）图1-8PLA塑料图1-9PLA塑料聚乳酸(PLA)是一种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条件下完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。1.4材料的选用及特性“绿色塑料”PLA（聚乳酸）如图1-9所示，PLA材料应用在打印领域中，基本上可以满足大部分模型打印需求，凭借着环保、价格低、打印时无异味、不容易翘边等特性，受到了广大3D打印爱好者的追捧。不过，其问题也非常明显，综合性能较差，无法抗紫外线，耐温只能做到50-60℃，因此在特殊领域应用较少。1.4材料的选用及特性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。它综合了三种成分的性能，其中丙烯腈具有高的硬度和强度、耐热性和耐腐蚀性；丁二烯具有抗冲击性和韧性；苯乙烯具有表面高光泽性、易着色性和易加工性。上述三组分的特性使ABS塑料成为一种“质坚、性韧、刚性大”的综合性能良好的热塑性塑料。ABS是受欢迎程度仅次于PLA的FDM打印材料。它是一种石油衍生物，这种热塑性塑料具有价格便宜、经久耐用、稍有弹性、质量轻、容易挤出等特点，特别适合3D打印。但是ABS在打印时比较难控制，加热平台对于打印ABS是必不可少的，目的是为了防止打印第一层冷却太快，避免塑料在模型的制造完成之前翘曲和收缩。ABS的另一个缺点是在打印期间会散发出非常刺鼻的味道。1.4材料的选用及特性ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）四、TPU(Thermoplasticpolyurethanes)TPU具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性，是一种成熟的环保材料。目前，TPU已广泛应用于医疗卫生、电子电器、工业及体育等方面，其具有其它塑料材料所无法比拟的强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候等特性，同时它具有高防水性、透湿性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外线以及能量释放等许多优异的功能。对于一些有柔性需求的打印件，TPU无疑是最好的选择，现阶段TPU应用最多的3D打印需求是制作、生产运动鞋鞋面，网格状的鞋面使用FDM技术TPU材料进行打印制作，相比传统的材料工艺，具有耐用性高、透气性好、强度大、防水等优点。1.5熔融沉积（FDM）增材制造工艺的优缺点熔融沉积（FDM）增材制造工艺的优点（1）不论是传统生产中的工业机床还是增材制造中的光固化设备，都很难在封闭的小空间内使用，相对来说，FDM工艺在这方面就有很大的优势，FDM技术3D打印机操作环境干净、安全，材料无毒，可以在办公室、家庭环境下使用，没有产生毒气和化学污染的风险，相对来说使用门槛更低。（2）无论是中等以上尺寸的光固化3D打印设备，还是金属粉末材料的3D打印设备，都需要激光器之类的贵重元器件，导致了这类3D打印设备整体购置成本非常高。如果不是有特定需求，往往让人望而却步。FDM技术3D打印机的出现，让人们在中等以上尺寸有了更多的选择，同样大小的成形空间，设备成本和使用成本都低了很多，在研发生产经费紧张的前期，多出的这一选择就显得尤为重要了。1.5熔融沉积（FDM）增材制造工艺的优缺点熔融沉积（FDM）增材制造工艺的优点（3）FDM技术的3D打印机所使用的耗材价格便宜，无需像其他技术类型的设备一样提前填充耗材，使用完毕后耗材回收简单。可备选的材料种类丰富，例如PLA、ABS、TPU、碳纤维、PETG、PC、HIPS等。1.5熔融沉积（FDM）增材制造工艺的优缺点熔融沉积（FDM）增材制造工艺的缺点（1）FDM技术3D打印机生产的产品，表面会存在横向、均匀的条纹，因为横纹的影响，后期上色效果相对较差，往往需要配合表面后处理。这也就导致了很少有人会直接使用其作为最终产品的一部分。12（3）在打印时，模型的悬空部分需要单独打印支撑结构，FDM技术3D打印机所需要的支撑数量相对较多，在拆除的时候，支撑面质量很难得到保证。3（2）FDM技术3D打印机，因为打印头是作纯机械运动的，不论是打印过程中，还是两个悬空结构之间的移动，打印头都需要通过X、Y轴坐标的不断变化来实现，打印速度相对使用光电元器件的设备来说会慢一些。1.5熔融沉积（FDM）增材制造工艺的优缺点〖小结〗常见的FDM技术3D打印机的机械结构有XYZ结构、CoreXY结构、并联臂结构等。PLA材料最主要的优势的绿色环保，打印过程无污染；ABS材料是一种“质坚、性韧、刚性大”的综合性能良好的热塑性塑料；3D打印的TPU材料具有耐用性高、透气性好、强度大、防水等优点。熔融沉积（FDM）增材制造工艺的优点是相对安全、价格低廉、耗材便宜，主要缺点是模型表面存在横纹、速度较慢、支撑部分质量很难保证。〖课后练习与思考〗1.熔融沉积（FDM）技术3D打印机不同类型设备的共同特点是什么？1.5熔融沉积（FDM）增材制造工艺的优缺点FDM技术3D打印机所使用的耗材特点是什么？3.查找资料，并列出，还有哪些耗材可以用于FDM技术的3D打印机。谢谢1.2熔融沉积（FDM）增材制造设备012熔融沉积（FDM）增材制造设备2熔融沉积（FDM）增材制造设备1.2.1XYZ结构熔融沉积（FDM）增材制造设备的基本结构FDM技术的3D打印机总的来说主要是由打印头集成、传动系统、电控系统三部分构成。打印头集成传统的打印头集成由三部分构成，分别是风扇、送料器、热端。送料器部分又包含了送料电机、送丝轮、弹簧、U型轴承，整个送料器部分的意义是将耗材从打印头上方经过热端运送至打印喷嘴处，在打印时，旁边的弹簧向左顶住U型轴承，从而夹紧耗材，电机带动送丝轮向下转动，耗材就逐渐被送入到热端。热端主要包括喉管、铁氟龙管、加热块、喷嘴。在整个热端中，喉管、加热块、喷嘴的顺序是由上向下的，其中，喉管内部包裹着铁氟龙管，主要目的是为了隔热，防止加热块的热量向上传递，导致耗材在喉管处提前熔化。位于喉管下端的加热块，内部有一个加热棒，主要目的是为了给加热块升温，保证所打印的耗材能够在这个位置被充分的融化。还有一个热敏电阻位于加热块内部，可以实时的测量加热块的温度，配合电控系统来达到对打印头温度控制的目的。打印头集成最下方的喷嘴一般是由铜制的，有多个不同的口径规格，一般情况下，默认喷嘴的口径是0.4毫米，如果要打印较为精细的模型，可以考虑把喷嘴的口径更换为0.2毫米。打印头一般会有两种风扇，一种是位于前方的打印头散热风扇，主要目的是为了给喉管部分散热，防止加热块的热量向上传递过多，导致耗材提前熔化。提前熔化的耗材会堵塞在热端的喉管处，导致设备出现故障，打印头不出料。另一种风扇一般位于打印头的右侧，出风口会朝向打印喷嘴的下方，主要目的是为了给刚打印出来的模型散热，防止材料冷却速度过慢而导致在打印时底部材料没有彻底冷却，下一层的料丝就开始继续打印，使得每一层打印时都处于不稳定的状态，最终使模型表面质量变差或者无法正常打印出模型。当然，对于一些特殊材料，比如说ABS、PC就无法在打印时使用侧风扇，因为这些材料的冷却收缩性非常的强，如果使用侧风扇对这种材料进行冷却的话，会导致模型翘边，最终打印失败。传动系统如图1-10所示，FDM技术的3D打印机是由打印头和成形平台两个传动系统协同来完成打印工作的，打印头在XY轴平面上运动，成形平台在Z轴方向上下运动。每打印一层，打印平台就会向下移动一层。这种三轴独立控制的结构，使得设备稳定性、打印精度和打印速度均有比较高的性能。图1-10FDM打印机传动系统传动系统如图1-11所示，每一个单层的打印是由打印头前后左右的移动保证的，打印头被固定在X轴滑块上，由X轴电机带动皮带沿左右方向运动。而整个X轴系统被固定在Y轴滑块上，由Y轴电机带动皮带沿前后方向运动。图1-11FDM打印机传动系统打印平台由一至三个Z轴电机提供上下移动的动力，电机带动Z轴丝杠转动，进行上下平稳运动。单独的丝杠很难保证平台移动过程中的稳定，一般都会加配两根光杠来辅助稳定。电控系统电控系统主要由主板、操作屏幕和各个传感器构成。在X轴和Y轴的末端，会放置一个限位开关，主要是为了限制打印头的移动，保证打印头在前后、左右移动时是在规定的范围内。Z轴会单独安置限位开关或压敏开关，防止打印平台在上移时，与打印喷头碰撞在一起。当我们想要对3D打印机进行三轴复位时，在操作屏幕上点击三轴复位的按钮，操作屏幕会把我们的选择传递至主板上，主板发送命令控制打印头进行前后左右的移动，在移动过程中碰触到各个末端的限位开关，从而标定打印头的位置，使其能够恢复到初始的坐标点。谢谢1.3熔融沉积（FDM）打印基本操作演讲人3熔融沉积（FDM）打印基本操作01〖小结〗02〖课后练习与思考〗03目录013熔融沉积（FDM）打印基本操作3.1切片软件的原理及基本功能切片原理如图1-12所示，我们先来看一下切片软件是怎么工作的：切片软件可以根据我们的设置，将STL等格式的模型进行水平切割，从而得到一个个的平面结构，并计算打印过程需要消耗的耗材量及打印时间。之后把这些信息统一存入一个后缀为Gcode的文件中。整个过程其实就像做饭的时候切土豆一样，把土豆切成一片一片的，再通过3D打印机把每一片土豆按照顺序重新拼装成一个整体。3.1切片软件的原理及基本功能切片原理图1-12切片原理我们把上面的内容回归到理论来讲，打印机的打印过程，是分层离散、逐层进行的，所以，我们先要把模型拆分成一层一层，将每一层转换为机器能够读取的语言，也就是G代码；生成可以控制打印头运动的路径文件，指示打印机将打印头移动的位置、挤出热熔丝的时间、以及挤出量，最后，3D模型就是这样一条线一条线、一层一层地打印出来了，通过这些层的逐步叠加就形成了最终的实物。3.1切片软件的原理及基本功能切片软件的基本功能切片软件除了具有基本的切片功能外，还具有一些简单的模型编辑功能，以及模型摆放功能，熟练掌握之后，可以帮助我们更好的完成后面的切片任务。3.1切片软件的原理及基本功能模型居中功能如图1-13所示，点击“模型居中”按钮，可以将其他位置的模型居中至平台的正中心，主要是为了快速摆放模型。图1-13模型居中3.1切片软件的原理及基本功能置于平面功能如图1-14所示，点击“置于平面”按钮，可以将悬空的模型，下降到与平台接触的位置，保证在切片时不会出现太多不必要的支撑。图1-14置于平面3.1切片软件的原理及基本功能模型复制如图1-15所示，点击“复制”按钮，在弹出的对话框中输入想要增加的模型数量，点击确认后，会在平台上复制出对应数量的模型。图1-15模型复制3.1切片软件的原理及基本功能X轴切割如图1-16所示为模型编辑栏中的“X轴切割”功能，选择模型点击该功能后，在模型上找到要切割的位置，点击鼠标左键确认切割，模型会被切分为左右两部分。图1-16X轴切割3.1切片软件的原理及基本功能Y轴切割如图1-17所示为模型编辑栏中的“Y轴切割”功能，选择模型点击该功能后，在模型上找到要切割的位置，点击鼠标左键确认切割，模型会被切分为前后两部分。图1-17Y轴切割3.1切片软件的原理及基本功能Z轴切割如图1-18所示为模型编辑栏中的“Z轴切割”功能，选择模型点击该功能后，在模型上找到要切割的位置，点击鼠标左键确认切割，模型会被切分为上下两部分。图1-18Z轴切割3.1切片软件的原理及基本功能创建三维文字如图1-19所示，模型编辑栏中的“创建三维文字”功能，点击后弹出对话框，在里面输入想要生成的文字，之后选择字体、大小、厚度。图1-19创建三维文字3.1切片软件的原理及基本功能〖小结〗传统的打印头集成由三部分构成，分别是风扇、送料器、热端。送料器部分又包含了送料电机、送丝轮、弹簧、U型轴承，热端主要包括喉管、铁氟龙管、加热块、喷嘴。打印头一般会有两种风扇，一种是位于前方的打印头散热风扇，另一种风扇一般位于打印头的右侧，主要目的是为了给刚打印出来的模型散热。模型居中、置于平面、模型切割是切片软件中常用的几个功能。〖课后练习与思考〗3.1切片软件的原理及基本功能熔融沉积（FDM）技术3D打印机主要是由哪三部分构成？2.简述FDM技术切片软件的原理；3.根据本节课的内容尝试在切片软件中使用三维文字的其他功能选项。3.2输入与输出的文件格式切片软件可以读取的文件格式（1）STLSTL（StereoLithogtaphy）格式的文件，是3D打印领域最常见的文件格式，该格式是3DSystems公司于1988年制定的一个接口协议，是一种为快速原型制造技术服务的三维图形文件格式。STL文件最显著的特点是，模型整体是由成千上万个三角面组成，即使放大去观察，我们也无法找到组成模型的其他形状。STL文件格式简单且容易输出。许多计算机辅助设计软件、建模软件都能输出STL文件格式，只是有些软件制作的模型在格式转换时容易出现错误，导致输出的STL文件出现边线不连接、法线被反转等问题。所以，在正式切片打印前都需要对模型仔细检查。3.2输入与输出的文件格式切片软件可以读取的文件格式（2）OBJOBJ文件是3D模型文件格式。由Alias|Wavefront公司为3D建模和动画软件"AdvancedVisualizer"开发的一种标准，适合用于3D软件模型之间的互导。如果需要在两个建模软件中对同一个模型进行编辑，那么使用OBJ格式在两个软件之间互相导入导出就非常方便了。OBJ格式的文件本身非常干净，不会带有在建模时无意生成的垃圾节点信息。目前几乎所有知名的3D软件都支持OBJ文件的读写，不过其中很多需要通过插件才能实现。OBJ文件是一种单纯的3D模型文件，不包含动画、材质特性、贴图路径、动力学、粒子等信息；OBJ文件主要支持多边形(Polygons)模型，对三个点以上的面兼容性非常好，如果需要回到多边形建模软件中进行重复编辑，这种四边面的保留会让重建工作变的简单。3.2输入与输出的文件格式切片软件可以读取的文件格式因为OBJ文件格式在除了3D打印领域之外的范围都有大量的应用，所以3D打印的切片软件都普遍增加了对该格式文件的读取功能。（3）AMF是以目前3D打印机使用的“STL”格式为基础、弥补了其弱点的数据格式，新格式能够记录颜色信息、材料信息及物体内部结构等。AMF标准基于XML（可扩展标记语言），简单易懂，将来可通过增加标签轻松扩展。新标准不仅可以记录单一材质，还可对不同部位指定不同材质，能分级改变两种材料的比例进行造型。造型物内部的结构用数字公式记录，能够指定在造型物表面印刷图像，还可指定3D打印时最高效的方向。另外3.2输入与输出的文件格式切片软件可以读取的文件格式，还能记录作者的名字、模型的名称等原始数据。与STL文件格式相比，AMF克服了其精度不高、工艺信息缺失、文件体积庞大、读取缓慢等缺点，同时引入了曲面三角形、功能梯度材料、排列方位等概念。曲面三角形能够大幅提升模型的精度,其是利用各个顶点法线或切线方向来确定曲面曲率的，在进行数据处理切片时，曲面三角形可进行细分，便于获得理想精度。（4）3MF3MF是微软联合惠普、Autodesk、3DSystems、Stratasys等巨头组成的3MF联盟推出一种全新的3D打印文件格式。3MF格式能够更完整地描述3D模型，除了几何信息外，还可以保持内部信息、颜色、材料、纹理等其它特征。同样也是一种基于XML的数据格式，具有可扩充性，档案格式能够更完整地描述3.2输入与输出的文件格式切片软件可以读取的文件格式3D模型，除了几何信息外，还可以保持内部信息、颜色、材料、纹理等其它特征。相对于STL文件几十年的历史，3MF这个格式还处于发展阶段，该格式的文件在市面上较少。不过，相信通过这些3D打印公司的不断推广，3MF格式最终会在3D打印领域占有自己的位置。3.2输入与输出的文件格式切片软件导出的文件——G-codeG-CODE是数控编程语言一般的名字，它有许多应用，主要用在自动化上，有时也称为G代码。它告诉可计算机器工具做什么和怎么去做，怎么去做就是通过定义一些指令：移动在哪，移动的速度是多少，移动的路径是什么。3D打印机其实也是利用了这一点，切片软件通过分析模型结构，将模型根据预设划分为一层一层的结构，每层的移动及速度指令都是由G-CODE文件进行“传达”的。我们使用文本文档打开G-CODE文件的时候可以发现，G-CODE语言的命令通常是一个英文字母（A-Z）+数字的方式表示，在3D打印机的控制中，常用的字母包括：G表示用来控制运动和位置,T表示控制工具，M表示一些辅助命令，X对应x轴上的变化，Y对应y轴上的变化，E打印头对应耗材的挤出量，F对应打印头的速度。3.3模型问题判断与分析因为建模时的操作失误或者文件导出时的问题，导致并不是所有模型都能直接在切片软件中进行切片，大部分需要我们主观的进行基本的判断，保证后续的切片工作可以正常完成。3.3模型问题判断与分析模型必须是封闭的由于切片的特殊性，应用于3D打印的模型必须是封闭的模型。所谓封闭的模型，就是指模型每一个面必须密闭起来。具体的检测的方法，可以把模型导出到切片软件中，软件特殊设置模型外表面颜色为黄色，内表面颜色为绿色。当模型不封闭时，就会透出里面的绿色，如图1-20所示。图1-20模型的封闭与不封闭3.3模型问题判断与分析模型必须是封闭的也可以导入到其他模型软件中检测，一般模型软件都会对模型内表面和外表面进行颜色区分，如如图1-21所示。图1-21检测模型的封闭与不封闭3.3模型问题判断与分析模型必须是封闭的模型的每一个面都有不同的法线方向，所有的面组合在一起形成了模型整体的变化和结构，如果有一些面丢失，那么就会导致模型的结构也丢失，切片的时候，这部分结构无法被读取到，切片生成的GCODE文件就是有问题的文件。用它来打印，自然无法打印出完美的模型。3.3模型问题判断与分析模型法线方向必须为正要想弄明白这一点，必须先搞清楚什么是法线方向。法线，始终垂直于某平面的虚线。对于立体表面而言，法线是有方向的：一般来说，由立体的内部指向外部的是法线正方向，反过来的是法线负方向。如图1-22所示，绿色的线条就是法线，左边的顶面法线方向就是朝上的，右边的顶面法线方向就是朝下的。3.3模型问题判断与分析模型法线方向必须为正图1-22模型法线方向这里又要提到3D打印的特殊性，3D打印的切片软件需要拾取模型表面信息。当模型的内表面和外表面发生反转时，切片软件拾取表面信息就会出现混乱，导致模型打印有一定几率会出现问题，如图1-23所示。当然，有些个别小范围法线反了，切片软件有可能会忽略。图1-23模型法线方向3.3模型问题判断与分析需要保证其整体性在使用切片软件对模型进行切片的时候，偶尔会遇到这样一种问题，模型表面看起来没有什么瑕疵，结构正常、没有漏洞、法线方向也正确，但就是一切片，就会莫名其妙的多出一些结构。如图1-24所示的两个模型并无法看出有什么问题和区别，将其调整为线框模式，来观察下模型的内部，如图1-25所示。3.3模型问题判断与分析需要保证其整体性图1-24两个模型的整体性从线框图1-25中我们可以看出，左侧圆球的中间有一个圆柱形结构，右侧的模型并未发现这种结构。由此可以判断，左边的这个模型，圆球和圆柱是两个独立的模型拼合起来的，并非一个完整的整体，而右边的模型则是一个完整的整体。图1-25线框模型3.3模型问题判断与分析需要保证其整体性左侧这种模型在导入到切片软件中，有几率会导致软件读取模型表面结构信息的时候出现错误，使得打印路径规划出现问题，直接导致打印的模型发生形变。对于这种模型，可以在建模软件或者模型修复软件中使用“布尔运算（Booleans）——相加”功能将两个独立的模型结合为一个封闭的整体。3.3模型问题判断与分析模型整体厚度一要设置为喷嘴直径的整数倍使用3D打印机打印模型的好坏与打印喷嘴有直接的关系，如图1-26所示，打印件顶部一些细小的结构中出现了镂空的情况。有可能是因为这部分结构的尺寸与喷嘴的口径不匹配导致的。在建模时模型这部分结构的厚度不是喷嘴直径0.4mm的整数倍，从而导致打印出来的模型中间有缝隙，而右图中的模型就没有这种问题出现。图1-26模型整体厚度应为喷嘴直径的整数倍3.3模型问题判断与分析模型整体厚度一要设置为喷嘴直径的整数倍通常，我们使用的打印喷嘴口径是0.4mm的，也就是说这个打印喷嘴挤出料丝的最大直径就是0.4mm。如图1-27所示，当打印的总厚度是单根直径的整数倍时，料丝就可以均匀的排列在一起。反之，料丝之间就会存在间隙。使得最终打印出来的模型上有可能会出现缝隙。图1-27打印出现缝隙的原因3.3模型问题判断与分析模型整体厚度一要设置为喷嘴直径的整数倍如图1-28所示为切片软件中的截图，0.23的模型中间，料丝因为不是整数倍导致强行被挤压变形,这样即使模型能被打出来，也有可能会出现表面不平滑的问题。0.2的这个模型就不存在这样的问题，料丝均匀流畅。图1-28打印出现缝隙的原因〖小结〗现阶段在市面上常见的3D打印切片软件能够读取的文件格式有：STL、OBJ、AMF、3MF；切片完成后，导出的文件格式为Gcode格式；对于模型有可能存在的风险大部分需要我们主观的进行基本的判断，保证后续的切片工作可以正常完成。〖课后练习与思考〗1.STL格式与OBJ格式的文件之间的区别是什么？2.模型不封闭导致的问题是什么？3.思考并查找资料，对于有问题的模型我们可以用哪些方式对其进行修复。3.4切片参数的设置如图1-29所示，界面介绍中将软件界面分为了六部分区域，即菜单栏、图标栏、模型列表、操作区、特殊功能区和切片分层显示。图1-29切片软件界面3.4切片参数的设置常用按键说明添加模型：如图1-30所示，点击图标在弹出的文件夹中选择合适的模型，点“打开”后，添加到操作平台上。图1-30添加模型导入gcode：如图1-31所示，通过将gcode导入，查看模型的切片信息，再次导入新的模型或者选择清空全部模型可以将导入gcode删除。3.4切片参数的设置常用按键说明图1-31导入gcode分层切片：如图1-32所示，设置完成基本参数后，对模型进行分层切片操作。配合切片结果及视图查看切片后模型效果。3.4切片参数的设置常用按键说明图1-32分层切片导出切片数据：如图1-33所示，将切片好的模型数据gcode存储到合适位置。3.4切片参数的设置常用按键说明logo图1-33导出切片数据设置：如图1-34所示，主要用于打印机型号的选择和打印参数的设置，在基本参数设置中进行详细介绍。3.4切片参数的设置常用按键说明图1-34设置分割模型：如图1-35所示，按需要对模型进行分割操作，包含自动切割、x轴切割、y轴切割、z轴切割和自由切割。3.4切片参数的设置常用按键说明图1-35分割模型3.4切片参数的设置工厂模式设置在“图标菜单栏”中点击打开“工厂模式设置”，在打印机型号中选择合适的机型。打印机喷头直径更改：默认的打印头直径是0.4，当更换其他直径的喷头后可以在打印机型号中选择自定义，然后修改与实际相同的打印头直径，如图1-36所示。图1-36工厂模式设置3.4切片参数的设置切片参数设置如图1-37所示，在“图标菜单栏”中点击打开“切片设置”，通过设置参数控制打印的时间和质量。图1-37切片参数设置外壳打印速度：速度与打印质量成反比。一般默认外壳打印速度为40mm/s。3.4切片参数的设置切片参数设置模型层高：模型层高设置越低，打印质量越高，相应的打印时长越长。并且模型层高是有范围的，一般打印小模型或者要求较高的模型，选择0.1，其他可以选择0.2，或者根据具体要求进行选择。填充率：填充率越高，模型内部填充越多，上层结果越稳定，相对的时间和用料越多。边缘宽度：模型的外壁厚度，边缘宽度越小，包裹填充的模型边缘越薄。底垫：包含无底垫、底垫和防翘边底垫，需要根据模型具体情况进行选择，打印平台玻璃板不平整的时候，需要增加底垫辅助模型底面平整；底面积过大的平板状结构，增加底垫防止翘边；如果模型与打印平台接触面积小，增加底垫加大模型底部的接触面积，防止倾倒、移动。3.4切片参数的设置切片参数设置支撑：包含四种基本支撑结构类型（网格、线、树、柱）和三种支撑类型（完全支撑、底层支撑、无支撑）打印完自动关机：勾选“切片设置”左上角“打印完成后关闭打印机（仅ups支持）”可以在模型打印后，自动关机，节能环保，避免无人值守时危险发生。抽壳打印：如图1-38所示，勾选“以螺旋形式仅打印模型外壳”就是抽壳打印。3.4切片参数的设置切片参数设置图1-38抽壳打印抽壳打印是为了在最短时间内获得封闭模型的外壳。只有满足基本的三个条件才可能抽壳，分别是：必须是封闭的模型；模型不能存在需要支撑的结构；模型不能存在填充。抽壳后的模型边缘厚度为0.4（喷头直径），还可以选择是否封顶和底面，但是距离超过3cm可能会出现两点桥接下垂的问题。3.5基本操作首页如图1-39所示，“首页界面”分为左中右三部分，可实时监测并显示打印头和热床温度，以及模型打印进度。屏幕最左侧为打印机喷头温度监测表，分别监测控制打印机喷头1和打印机喷头2的温度，如果是单喷头设备，则只显示喷头1的温度。屏幕中间部分显示了模型打印进度，包括打印该模型所需的总时长、当前打印进度以及打印完成百分比，同时还可对模型进行三维预览。屏幕最右侧上方是热床温度监测表，可监测并调整热床温度，屏幕最右侧下方是风扇转速监测表，可依据具体情况调节风扇转速，以便更好进行模型打印。3.5基本操作首页图1-39首页界面3.5基本操作调整“调整界面”主要包括移轴、进退料和调平台三个操作部分，如图1-40所示。图1-40调整界面移轴：手动或自动控制打印头和平台位移。电机解锁：点击解锁后，可以手动控制打印头在XY轴方向上移动。3.5基本操作调整移动单位选择：设置在各个方向的移动距离，分别有10mm、1mm和0.1mm三个选项，用于配合位移方向使用。位移方向：XY轴方向位移，是由指向上、下、左、右四个方向的箭头来控制打印头在XY轴方向的移动。“X”、“Y”按钮控制打印头归位到X或Y轴设定的初始位置。Z轴方向的位移，是由两个上下箭头控制打印平台在Z轴的上下移动，“Z”按钮控制打印头归位到Z轴设定的初始位置。三轴复位：控制打印头与打印平台复位到XYZ三轴设定的初始位置。平台校准：可以通过三根Z轴丝杠调整平台高度，从而完成对平台的校准。3.5基本操作打印如图1-41所示，“打印界面”左侧为“本地磁盘”以及“我的U盘”内的模型文件，选择需要打印的文件后，界面右侧会显示出选择的文件名称和切片文件的基本信息，下方两个按钮分别为开始/暂停和停止。在打印过程中，客户还可以依据实际情况对打印速度进行设置。图1-41打印界面3.5基本操作打印（4）设置：如图1-42所示，在“设置界面”中，用户可依据个人需求对打印机进行设置，开启或关闭相关功能特性。同时在界面右侧配有设备二维码，用户可扫描二维码连接设备，并通过移动端对设备进行远程操控。图1-42设置界面3.5基本操作常用功能（1）进料将材料通过送料电机送入打印头，使喷头能正常的挤料打印，这个过程简称进料。近、远端双送料电机：首先将耗材放到远端送料电机的进料口处。进料口位置的断料检测装置设有感应开关，当耗材经过时，触发感应开关，远端送料电机启动，将耗材通过导料管向近端送料电机输送，近端接收到后继续向下传动耗材，直到从喷嘴处挤出。近端送料电机：首先，把线状耗材通过打印机的送料管把耗材送入到机器的内侧。再从内侧的送料管把耗材送至打印头处。直至感到一定阻力，这证明接触到了打印头的送料器。3.5基本操作常用功能之后，在操作面板的首页选择打印喷头1。将目标温度调整至200摄氏度后，执行一键进料命令。送料电机会在温度加热到200度后转动起来，将耗材向下挤出。（2）调平台喷头与平台间距是否合适是模型打印成功的前提。若喷头距离不合适，需通过微调平台高度，控制平台与喷头的距离，保证成功打印模型。任何机械的设备，随着搬动和使用都会逐渐的出现偏差，3D打印机也是一样。打印机平台和喷嘴之间的距离会随着使用和设备的搬运出现偏差。使得我们在打印的时候出现出料不均匀、不出料、耗材无法粘贴在玻璃板上等问题，为了解决这一问题，在使用之前要对打印平台进行调平。自动调平：3.5基本操作常用功能如图1-43所示，进入调整界面，点击“平台校准”按钮，选择“辅助校准”，点击“开始测试”。图1-43自动调平点击开始后，设备会对打印头与平台三个点的距离进行多次测试并自行调整，第一轮调3.5基本操作常用功能整次数最高为5次，若调平5次后设备仍未调平，请再次点击“开始测试”，进行重复调平。一般情况，设备进行3-5次即可完成平台校准。手动调平：如图1-44所示，在平台与喷头之间放一张A4纸，通过换料界面点击调平台对应的四个点位，依次将喷头移至平台四个调节点上方，平行往外拖拽纸张，在有一定阻力的同时喷头又不会划破纸张，则该距离就是正确的。3.5基本操作常用功能图1-44手动调平这里要注意的是，必须是四个调节点的距离都正确，否则将会造成打印失败。调节完一圈四个点以后，需要对四个点位进行二次甚至是三次调平，目的是为了验证第一次的调平效果。图1-45平台校准如图1-45所示，调整界面里面点开平台校准，平台校准的四个点分别对应打印平台上的四个角。3.5基本操作常用功能图1-46调平旋钮3.5基本操作常用功能图1-47调平旋钮3.5基本操作常用功能图1-48调平旋钮如图1-46、1-47、1-48示通过旋转调平旋钮来调节平台四角的高低。四个角在拖拽纸张之后都呈现有阻力的同时喷头又不会撕裂纸张的时候，就说明已经调平完毕了。3.5基本操作常用功能（3）平台涂胶FDM3D打印所使用的耗材都是热塑性的材料，材料在遇到温度、湿度变化的时候会发生收缩。在冷却过程中的模型遇到不可控外界因素的情况下有可能会导致翘曲、收缩变形，使得模型底面无法和打印板完全贴合在一起。为了避免这种情况，我们会在平台上涂上防翘边专用胶水。具体的涂胶方法如图1-49。首先把3D打印防翘边专用的胶水涂在玻璃板上，然后用滚刷将胶水在玻璃板上涂抹均匀。这里要注意的是，在打印之前需要等待胶水完全晾干后，才可以开始打印。3.5基本操作常用功能图1-49平台涂胶02〖小结〗〖小结〗界面介绍中将软件界面分为了六部分区域，即菜单栏、图标栏、模型列表、操作区、特殊功能区和切片分层显示。设备操作面板中的“调整界面”主要包括移轴、进退料和调平台三个操作部分。03〖课后练习与思考〗〖课后练习与思考〗3.思FDM技术3D打印机在打印前，如果不进行调平，有可能会出现哪些问题？032.设备在进料时，主要分为哪两种进料方式？021.通过调整哪一个切片参数可以提高模型的打印质量？01谢谢1.4熔融沉积（FDM）打印后处理演讲人01.02.03.04.05.目录4熔融沉积（FDM）打印后处理漆料调剂技巧涂装技巧使用方法注意事项014熔融沉积（FDM）打印后处理4.1FDM后处理工艺流程及规范后处理对3D打印制品的意义后处理是在某一阶段性工作后进行的步骤，是对之前工作的加工完善，被广泛应用于各行各业中，应用领域不同，对该词的解释也会有所差异。该工序通常占据重要位置，例如纺织业中的染色、轧光、轧纹，经过处理的织物才可以应用到我们日常生活中，如图1-57所示。图1-57纺织业中的染色4.1FDM后处理工艺流程及规范后处理对3D打印制品的意义常见的金属塑件，在完成后也需进行退火和调湿等后处理工艺。其中退火处理的实质是松弛聚合物中冻结的分子链，消除内应力及提高结晶度，稳定结晶结构；调湿处理是使塑件在一定的湿度环境中预先吸收部分水份，使塑件尺寸稳定，避免塑件在使用过程中发生更大变化。如不进行这两项后处理，金属塑件无法达到使用要求，如图1-58所示。图1-58退火4.1FDM后处理工艺流程及规范后处理对3D打印制品的意义后处理在3D打印技术中也较为常见，尤其是FDM技术类型，有着独特的后处理工序，经过后处理的3D打印制品，可以有效减轻打印纹路，使模型表面更加顺滑。4.1FDM后处理工艺流程及规范打磨砂纸打磨：如图1-59所示，砂纸是一种供研磨用的材料。用以研磨金属、木材等表面，以使其光洁平滑，通常在原纸上粘着各种研磨砂粒而成。根据不同的研磨物质，有金刚砂纸、人造金刚砂纸、玻璃砂纸等多种。图1-59砂纸4.1FDM后处理工艺流程及规范打磨一般来说400#、600#的砂纸用在第一次打磨，又被称为粗打磨或找平打磨；800#、1000#的砂纸用在第二次半粗打磨，在只使用砂纸打磨的前提下；最后使用1200#、1500#的砂纸在最后一次精打磨中。经过这三次打磨后模型表面会特别的平滑，如果想要达到镜面效果，还需要使用更细的打磨膏打磨。锉刀打磨：世界上最早关于锉刀的记载源自希腊文献。据记载公元前2000年左右希腊克利特岛文明即发明了青铜锉刀，公元前1300年古代埃及人发明了最早的铜锉刀，并于公元前700年左右发明了铁锉刀。西方记载公元1100年前后古罗马人制作了采用渗碳热处理技术的锉刀，中国古代于公元前200年左右的秦汉时期，渗碳技术就已经普遍应用于锉刀的加工了。4.1FDM后处理工艺流程及规范打磨满城汉墓（公元前113年）出土的一把锉刀证明了这个说法——“细长形状，一端破损。单面的近一半部分剁有横平面的锉齿，1厘米中有六个齿。类似于二十一世纪初的『马齿形锉』，属于木锉类型。残剩部分长度为20.4厘米，宽度为1厘米，厚度则为0.3-0.5厘米”。图1-60锉刀4.1FDM后处理工艺流程及规范打磨如图1-60所示，锉刀表面上有许多细密刀齿、条形，用于打磨工件的手工工具，对金属、木料、皮革等表层做微量加工。锉刀的品种有很多，例如普通钳工锉，用于一般的锉削加工；木锉，用于锉削木材、皮革等软质材料；整形锉（什锦锉），用于锉削小而精细的金属零件，由各种断面形状的锉刀组成一套；专用锉刀，如锉修特殊形状的平形和弓形的异形锉（特种锉），有直形和弯形两种。打磨笔：打磨笔，有电机驱动也有空气驱动，通过换打磨笔头实现不同精度的打磨效果，用于模型的打磨、开孔、抛光。4.1FDM后处理工艺流程及规范打磨打磨笔可以根据自己的需求更换不同的打磨头，在打磨时步骤和使用砂纸大致相同，但是打磨笔还有一种抛光头，可以用在最后给模型抛光时使用。相比较砂纸来说，打磨笔的好处主要集中在可以灵活的打磨模型多个不同的角度，在一些特殊结构上，有更多的打磨空间，同时相对人工打磨效率更高。但是打磨笔的使用难度要比砂纸高，操作时最好用台钳将模型固定，再去打磨，还应避免在同一个地方长时间打磨，以免控制不好力度打磨过量。小型砂带机：砂带机是由电机带动砂带进行打磨，可根据自己的要求，更换不同目数的砂带，来完成自己的工作要求。高速旋转的砂带以一定的压力与工件表面接触，产生相对摩擦，从而对工件进行磨削加工，广泛适用于金属和非金属制成的多种零件的表面磨削。可以一次完成从毛坯到半加工甚至精加工的全部工艺过程，是应用极为广泛的工具，具有高速、高效、安全、经济的特点。4.1FDM后处理工艺流程及规范打磨砂带机的打磨效率极高，可以在很短的时间将某一位置打磨平整，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后处理工艺流程及规范化学抛光丙酮抛光：丙酮（acetone），又名二甲基酮，是一种有机物，分子式为C3H6O，为最简单的饱和酮；是一种无色透明液体，有特殊的辛辣气味；易溶于水和甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、吡啶等有机溶剂；易燃、易挥发，化学性质较活泼。丙酮在工业上主要作为溶剂，用于炸药、塑料、橡胶、纤维、制革、油脂、喷漆等行业中，因而可用作ABS等耗材的抛光。使用丙酮抛光的模型最终会呈现光滑的表面，但是抛光效果比较难把控，可能会将模型壁部分的细节特征全部去掉。PLA抛光液抛光：4.1FDM后处理工艺流程及规范化学抛光PLA抛光液主要成分是三氯甲烷，或其它氯化烷、冰醋酸等的混合溶剂，带有腐蚀性、毒性，长期接触应佩戴手套、口罩，操作场所需通风良好。PLA抛光液就是稀释后的有机玻璃水，用于3D打印模型的抛光处理时，由于是将模型整个浸入抛光液中，模型各部位都与抛光液接触，因而相比其他抛光方式，抛光效果更好。操作前需在通风良好的环境操作，做好防护措施，戴好护目镜、防护手套、工业防护面罩。将PLA抛光液倒入准备好的容器中，模型浸入PLA抛光液中10S后拿出，随后把模型放在通风的环境中晾干即可。用PLA抛光液抛光后的模型，在最终效果上会呈现光滑表面，和丙酮抛光ABS的效果大致相同，但是由于浸泡时间短，抛光效果比较难把控。4.1FDM后处理工艺流程及规范化学抛光（3）表面喷砂喷砂处理，是一种工件表面处理的工艺。采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料（铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂）高速喷射到需处理工件表面，使工件表面的外表或形状发生变化。由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，机械性能得到改善，提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。喷砂处理可以将FDM模型表面打磨出磨砂效果，或者将某些凸起打磨掉。模型壳厚或者壁厚太小、有细微特征的模型、有细小结构的模型都不适合使用喷砂处理。4.1FDM后处理工艺流程及规范涂装上色（1）丙烯颜料丙烯颜料属于人工合成的聚合颜料，发明于20世纪50年代，是颜料粉调和丙烯酸乳胶制成的，丙烯酸乳胶亦称丙烯树脂聚化乳胶，丙烯树脂有许多种，如甲基丙4.1FDM后处理工艺流程及规范涂装上色烯酸树脂等。如图1-61所示，丙烯颜料种类众多，国外颜料生产厂家已生产出丙烯系列产品，如亚光丙烯颜料、半亚光丙烯颜料和有光泽丙烯颜料以及丙烯亚光油、上光油、塑型软膏等等。图1-61丙烯颜料丙烯颜料深受画家欢迎，与油画颜料相比，它有如下特性：可用水烯释，利于清洗。颜料在落笔后几分钟即可干燥，不必像油画作品那样完成后需等几个月才能上光，可用延缓剂来延缓颜料干燥时间。着色层干后会迅速失去可溶性，同时形成坚韧、有弹性的不渗水膜，类似于橡胶。颜色饱满、浓重、鲜润，无论怎样调和都不会有“脏”“灰”的感觉，着色层永远不会有吸油发污的现象。作品的持久性较长。油画中的油膜时间久了容易氧化，变黄、变硬，易使画面产生龟裂现象，4.1FDM后处理工艺流程及规范涂装上色而丙烯胶膜从理论上讲永远不会脆化，也绝不会变黄。丙烯颜料在使用方式上与油画的最大区别是带有一般水性颜料的操作特性，既能作水彩，又能作水粉用。丙烯塑型软膏中有含颗粒型，且有粗颗粒与细颗粒之分，为制作肌理提供了方便。丙烯颜料对人体不会产生很大的伤害，但也应避免误食。丙烯颜料可以用作自己设计文化衫，可以突出个性，但是最好用白色全棉衣服。4.1FDM后处理工艺流程及规范丙烯手涂上色01手涂上色的优劣势03缺点：手涂易产生笔纹，导致表面橫纹明显、薄厚不均等现象，影响表面效果。02优势：简单易学，成本较低，娱乐性高