模型打印及成型技术 课件 第二章 第三节  项目训练三 - 结合 CNC 和快速成型技术的模型制作；第三章 欣赏与分析

模型打印及成型技术第二章课程实训项目训练一——聚氨酯基础泡沫模型项目训练二——配合传统机械加工工艺的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作学习目标

通过本章学习，让初学者能够由简入难地进行模型制作训练，对模型制作有一个基础的认识，掌握模型制作的流程，能够较为全面地认识并掌握材料、工具的属性和使用方法，最终能够完成实际产品的模型制作。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作一、课程概况1.课程内容本节制作一款便携可充电蓝牙小音箱。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作2.训练目的（1）对密封性壳体的装配结构设计。（2）用于3D打印的建模优化。（3）用于CNC雕刻的建模优化。（4）用于数控加工的初级G码编写。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作3.重点和难点（1）选择和采购模型电子零部件。（2）曲面建模和结构设计。（3）学习并了解3D打印机的工作性能。（4）学习并了解初级CNC/数控铣床的工作性能。（5）优化模型并适应数控加工。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作4.作业要求重新建模，根据购买到的电路板、开关、充电插座等零部件对结构进行优化处理，要求做到零部件之间不干涉、整体可装配。通过使用简单的3轴数控铣床，制作出一个既有功能又能够达到80%最终外观效果的蓝牙音箱模型。后期进行使用场景拍照，刻光盘后连同实物模型交至任课教师。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作二、设计案例1.FügexDesignStudio模型作品项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作该模型有两种移动方式：在平地上依赖轮子，在干沙上依赖地步不锈钢板滑行。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作所有电控组件都嵌入在主臂中，其中激光发射器可单独拎出来使用。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作脚钉设计由一根8mm硬质钢螺杆代替，可进行手工调节机器水平。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作脚钉也可收起。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作2.学生家电模型作品Wuppertal大学工业设计系高年级学生Schbing作品“mi-a”——一款可在杯子里烧水的热水棒。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作该模型主体采用光敏树脂打印，经过两道底漆配合精细水磨，使用田宫高光漆分别进行一道薄喷、一道厚喷，获得饱满的表面效果，模仿陶瓷效果。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作三、知识点1.适合工业设计模型制作的3D打印类别（1）FDM：熔融沉积快速成型，主要材料是ABS和PLA。（2）SLA：光固化成型，主要材料是光敏树脂。（3）3DP：三维粉末粘接。主要材料是粉末材料，如陶瓷粉末、金属粉末、塑料粉末。（4）SLS：选择性激光烧结，主要材料是粉末材料。（5）LOM：分层实体制造，主要材料是纸、金属膜、塑料薄膜。（6）DLP：数字光处理，主要材料是液态树脂。（7）FFF：熔丝制造，主要材料是PLA、ABS。（8）EMB：电子束熔化成型，主要材料是钛合金。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作2.适用于3D打印的三维建模要领（1）在前壳装配被动板区域的两侧壁上挖出规格的孔。这样既能减少壳体的体积，达到减轻重量的目的，又可以起到加强筋的效果。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作（2）沿着止口一圈挖出一条环状的凹槽，这样可以去除一点体积，减轻壳体重量。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作（3）将面板正面靠近两边的凹槽加深，可以进一步减轻壳体重量。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作光敏树脂打印与FDM打印。（1）光敏树脂打印是由一束激光照射在光敏树脂的液体里，使被照射到的液体凝固的成型方式。这种打印的方式精度高，表面可以打磨得非常光滑。以一个立方体为例，在使用光敏树脂打印一个立方体时，首先为了节省材料要将立方体抽壳。抽壳之后可能会导致立方体内部结构强度不够而发生变形，可以在内部加上加强筋，增强内部的结构强度。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作（2）FDM打印是将固体的塑料耗材通过一根被加热到几百度的喷嘴，成吐丝状一层层叠加凝固成形。这种打印方式相对于光敏树脂打印的精度较低，并且表面会有无法消除的丝状纹路。由于FDM采用的是固体叠加的方式，所以当打印物体相对于地面的角度过小时，会产生支撑结构。在有支撑结构的地方会在物体表面产生难以消除的破坏美观的痕迹。所以在使用FDM打印时，要将不需要美观的面朝下摆放。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作3.适用于CNC雕刻的三维建模要领（以PROE为例）（1）外壳分为前壳与后壳，在建模时，前后壳之间的止口部位要注意预留0.2mm的间隙，否则会导致无法装配进去。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作（2）外壳的三维模型建立好后，将上述的零件模型分别装配到壳体之中，然后建立剖面，查看各部分零件与壳体之间是否有干涉问题。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作（3）前壳上用来固定的螺丝孔直径注意要比螺丝的牙径略小，否则螺丝无法吃力固定。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作（4）DC插座与钮子开关因为需要能够紧固在壳体上，所以建模时不需要预留装配间隙，进行过度配合。如果使用犀牛进行建模，在上述要求外，还需注意以下要点。（1）实体建模时，每个壳体零部件独立建模，避免破面。（2）避免自由化建模，做到1∶1精准尺寸，满足装配关系。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作4.三维模型向适用于CNC雕刻机的G码转换（1）壳体内表面的雕刻。在三维模型里将后壳的内表面构建到一块长方体中。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作（2）壳体外表面的雕刻。将后壳外表面的三维模型构建到一块长方体中。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作（3）壳体电源插座和螺丝开孔的雕刻。将两个开孔按照其原始位置构建到与步骤（2）相同的长方体中，注意这里长方体的大小一定要与步骤（2）一致。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作内表面转化G码步骤（以北京京雕软件为例）（1）打开北京京雕软件，进入曲面造型工具，将三维模型导入到软件之中，并设置参数。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作（2）框选所有图形，在菜单栏中的变换工具中使用图形翻转与图形聚中将模型调整到合适位置，注意将需要雕刻的那一面朝上摆放，Z轴方向顶部居中。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作（3）进入刀具路径工具，点击“刀具路径→路径向导”进行刀具路径的参数设置。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作（4）设置完成后点击“刀具路径→加工过程模拟”进行雕刻过程的模拟，确认无误后，输出刀具路径。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作（5）打开诺诚NC转换器，设置好参数后，将刀具路径转换为G码。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作（6）打开Mach3软件，载入转换好的G码，点击主轴正转后再点击循环开始按钮，便可以开始进行雕刻。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作外表面转化G码的步骤大部分与前文一致，但是在某些参数设置上会有一些差异。在雕刻外表面时，使用的刀头是6mm的圆头刀，为了使雕刻产生的纹理美观，需要将刀头的路径间距调整到4mm，吃刀深度调整至1.5mm。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作DC插座与螺丝开孔转化G码步骤也基本与前文一致，但是某些参数设置会有差异。雕刻DC插座与螺丝的开孔时，需要将刀头换成6mm平头刀，将吃刀深度调整至2mm。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作5.利用不同的铣刀和刀路设计制作表面肌理巧妙利用铣刀刀头的几何形状，设置合理的刀路即可造就有意思的表面肌理项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作常见的铣刀形状有平头、倒圆平头（牛鼻刀）、球头、锥头、尖头、尖嘴等。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作四、实践程序1.理解设计并根据设计稿确定模型实际零部件组成项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作2.确定用于制作模型的加工流程及三维模型第一步三维模型的构建。第二步前壳的3D打印。第三步后壳的CNC雕刻及打磨处理。第四步电子零部件的装配。项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作3.开料项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作4.CNC雕刻项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作5.切料打磨处理项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作6.焊接与装配项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作项目训练三——结合CNC和快速成型技术的模型制作五、相关网站链接1./resources/tutorials/what-is-3d-printing2./p/227973863.谢谢观看THANKS模型打印及成型技术第三章欣赏与分析第一节中国——迎头赶上的模型制作第二节德国——传统与数控加工的完美融合第三节美国——简洁明了的快餐模型制作理念第四节其他模型案例解析学习目标

通过本章学习，可以让读者从更广阔和全面的角度拓展视野，了解不同文化背景下模型制作的特征、解决问题的有效性和速度。结合当下热门的服务加产品的全流程案例分析，在实际操作的过程中，迅速判断以哪一种模型制作的方法可以快速有效地解决或验证设计过程中遇到的问题，提升模型制作的鉴赏水平，开阔眼界，为后期的模型制作树立一定的高度和标杆。第一节 中国——迎头赶上的模型制作一、全球同步启动——3D打印技术的迅速应用2012年，就读于中央美术学院的宋波纹开始尝试应用3D打印技术来进行创作。代表作:十二水灯、波纹笔第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作二、借互联网推力——接轨国际交互模型作品上海理工大学大三学生戴乔伊、王思慧开发了一款基于手机、室内门禁、电梯、城市公交的智能出行服务体系“Alfred”，它提供了一套完整的服务系统。第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作第一节 中国——迎头赶上的模型制作第二节 德国——传统与数控加工的完美融合一、投资类产品设计模型——聚焦于设计战略的显现Donaldson是全球知名的过滤器行业领军企业，入选福布斯公布的白金级上市企业400强排行榜榜单。Prof.GertTrauernicht教授为该公司提供长期的设计战略顾问服务。UltraFilter是在该合作框架下的一款智能产品。Donalelson原产品的交互界面陈旧且不好用，Prof.Trauernich团队在进行设计时，保持原来由DesignMaual规定的形体设计语言、形体比例、型材基础结构、配色与表面处理、倒角规范等细节，重新开发智能交互界面区域，提升产品的智能属性与高科技信息。第二节 德国——传统与数控加工的完美融合第二节 德国——传统与数控加工的完美融合第二节 德国——传统与数控加工的完美融合第二节 德国——传统与数控加工的完美融合第二节 德国——传统与数控加工的完美融合第二节 德国——传统与数控加工的完美融合第二节 德国——传统与数控加工的完美融合二、消费类产品设计模型——聚集于设计亮点的显现ABCDesign是全球知名的童车品牌，旗下拥有广泛的产品线，也是以设计而为用户所熟知的一个德国品牌。其中3-TecPlus童车是基于3000多名客户的大量调查结果而设计的“理想婴儿车”。第二节 德国——传统与数控加工的完美融合设计由SquareOne操刀，实现了流动的形式，并具有当时的最新功能，如全平躺式座椅、三级调节螺旋弹簧式悬架、手动停车制动器等。第二节 德国——传统与数控加工的完美融合产品的3D打印功能结构件可进行功能演示，验证结构的可行性。第二节 德国——传统与数控加工的完美融合Sphair盐水洗鼻器模型采用ABS和有机玻璃完成，精致度非常接近最终的产品。第二节 德国——传统与数控加工的完美融合德国汉高研磨器功能实验模型主要是为了验证新开发的能够均匀挥洒的机芯，所以对表面处理、色彩等要求不高，只要体量、形态和最终产品接近就好。第三节 美国——简洁明了的快餐模型制作理念一、产品设计的快速验证模型——聚焦于快速制作、快速验证、快速改进角磨机再设计是JasonClark在美国辛辛那提大学DAAP学院期间的一款实战项目。这是一个快题设计，在Jason接到项目后迅速对原设计的目标任务使用行为分析，获取一手调研资料。随后采取草图结合草模进行快速设计改良，设计焦点主要集中在手持抓握。推敲完设计后，在三天时间内完成设计以及三维建模构建，并使用3D打印技术制作壳体。最后在模型房进行后期表面处理。整个项目时间控制在2周。第三节 美国——简洁明了的快餐模型制作理念第三节 美国——简洁明了的快餐模型制作理念第三节 美国——简洁明了的快餐模型制作理念第三节 美国——简洁明了的快餐模型制作理念第三节 美国——简洁明了的快餐模型制作理念第三节 美国——简洁明了的快餐模型制作理念第三节 美国——简洁明了的快餐模型制作理念二、服务设计的沙盘推演模型——聚焦于模型对思维辅助推导的有效性第三节 美国——简洁明了的快餐模型制作理念第三节 美国——简洁明了的快餐模型制作理念第三节 美国——简洁明了的快餐模型制作理念第三节 美国——简洁明了的快餐模型制作理念第三节 美国——简洁明了的快餐模型制作理念第四节 其他模型案例解析一、JohnDeer拖拉机的人机分析JohnDeere是全球最大的农用机械品牌之一，图3-4-1和图3-4-2主要是对草模不同部位设计的测试。第四节 其他模型案例解析二、RichSiemer滑雪头盔模型制作第四节 其他模型案例解析第四节 其他模