实验四-快速成型实验

0 实验四实验四 快速快速成型实验成型实验 2 学时 一 实验目的 1 了解快速原型机的组成 2 学习快速成型机床的基本操作 3 巩固快速成型原理 二 实验原理 熔融挤压工艺原理熔融挤压工艺原理 熔融挤出成型工艺的材料一般是热塑性材料 如蜡 ABS PC 尼龙等 以丝状 供料 材料在喷头内被加热熔化 喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动 同时将熔化 的材料挤出 材料迅速固化 并与周围的材料粘结 每一个层片都是在上一层上堆积 而成 上一层对当前层起到定位和支撑的作用 随着高度的增加 层片轮廓的面积和 形状都会发生变化 当形状发生较大的变化时 上一层轮廓就不能给当前层提供充分 的定位和支撑作用 这就需要设计一些辅助结构 支撑 对后续层提供定位和支 撑 以保证成形过程的顺利实现 这种工艺不用激光 使用 维护简单 成本较低 用蜡成形的零件原型 可以直 接用于失蜡铸造 用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计 测试与评估等方 面得到广泛应用 近年来又开发出 PC PC ABS PPSF等更高强度的成形材料 使得 该工艺有可能直接制造功能性零件 由于这种工艺具有一些显著优点 该工艺发展极 为迅速 这类三维打印机的特点 1不使用激光 维护简单 成本低 价格是成型工艺是否适于三维打印的一个 重要因素 多用于概念设计的三维打印机对原型精度和物理化学特性要求不高 便宜 的价格是其能否推广开来的决定性因素 2塑料丝材 清洁 更换容易 与其他使用粉末和液态材料的工艺相比 丝材 更加清洁 易于更换 保存 不会在设备中或附近形成粉末或液体污染 1 3 后处理简单 仅需要几分钟到一刻钟的时间剥离支撑后 原型即可使用 而现在 应用较多的SL SLS 3DP等工艺均存在清理残余液体和粉末的步骤 并且需要进行后 固化处理 需要额外的辅助设备 这些额外的后处理工序 一是容易造成粉末或液体 污染 二是增加了几个小时的时间 不能在成型完成后立刻使用 图 4 1 熔融挤压工艺原理 三 实验设备 INSPIREINSPIRE S250S250 三维打印机 2 四 实验内容与步骤 Aurora 快速成型软件 它输入 STLSTL 格式格式模型 进行分层等处理后输出到三维打印 快速成型系统 可以方便快捷的得到模型原型 Aurora 软件功能完备 处理三维模 型方便 迅捷 准确 使用特别简单 实现了 一键打印 Aurora 软件界面由三部分构成 上部为菜单和工具条 左侧为工作区窗口 有 三维模型 二维模型 三维打印机三个窗口 显示STL 模型列表等 右侧为图形窗口 显示三维STL或CLI模型 以及打印信息 功能简介 功能简介 概括起来 Aurora 软件具有如下功能 1 输入输出 STL 文件 CSM 文件 压缩的STL 格式 CLI文件 数据读取 速度快 能够处理上百万片面的超大STL 模型 2 三维模型的显示 在软件中可方便地观看STL 模型的任何细节 并能测量 输出 鼠标 键盘的操作 简单 快捷 用户可以随意观察模型的任何细节 甚至包 括实体内部的孔 洞 流道等 基于点 边 面三种基本元素的快速测量自动计算 报告选择元素间各种几何关系 不需切换测量模式 简单易用 3 校验和修复 自动对STL 模型进行修复 用户无需交互参与 同时提供手动 编辑功能 大大提高了修复能力 不用回到CAD 系统重新输出 节约时间 提高工作 效率 3 4 成形准备功能 用户可对STL 模型进行变形 旋转 平移 镜像等 分解 合并 切割等几何操作 自动排样 可将多个零件快速的放在工作平台上或成形空间 内 提高快速成形系统的效率 下图为三维模型测量 排样 修复 5 自动支撑功能 根据支撑角度 支撑结构等几个参数 自动创建工艺支撑 支撑结构自动选择 智能程度高 无需培训和专业知识 6 直接打印 可将STL 模型处理后直接传送给三维打印机 快速成型系统 无 需在不同软件中切换 处理算法模型效率高 容错 修复能力强 对三维模型上的裂 缝 空洞等错误能自动修复 打印的同时对三维打印机 快速成型系统进行状态检测 保证系统正常运行 下图为层片模型的立体显示 鼠标操作 鼠标操作 鼠标中健是本软件的视图变换快捷键 按下中键 然后配合键盘操作 就可完成 各种的视图操作 旋转 在图形窗口按下鼠标中键 然后在窗口内移动鼠标 就可实时旋转视图 平移 按住CTRL 键 然后在图形窗口按下鼠标中键 移动鼠标 就可实时平移 视图 放大缩小 向前或向后旋转滚轮 即可放大或缩小视图 三维打印操作流程 三维打印操作流程 1 1打开三维打印机打开三维打印机 快速成型系统 上电 快速成型系统 上电 2 2启动启动AuroraAurora软件 软件 3 3载入三维模型 载入三维模型 STLSTL 文件 文件 CSMCSM 文件 压缩的文件 压缩的STLSTL 格式 格式 CLICLI文件文件 4 4 4 修复模型修复模型 菜单 模型 效验并修复 5 5 模型变换模型变换 菜单 模型 变形 5 6 6 载入其它三维模型并进行修复模型 模型变换 载入其它三维模型并进行修复模型 模型变换 三维模型合并 分解及分割 三维模型合并 分解及分割 7 7 自动布局自动布局 菜单 模型 自动布局 8 8 分层分层 菜单 模型 分层 选择菜单 模型 分层 或单击 按钮 启动分层命令 系统会自动生成一个CLI 文件 并在分层处理完成后载入 在分层参数对话框中 只可以修改轮廓线宽 填充线宽 支撑间隔比 交叉 率等 6 参数集一般选Sat 2 层厚选0 2 0 3 轮廓线宽和填充线宽取默认或0 4 交 叉率取0 2 0 3 强制封闭轮廓 8 8 预设辅助支撑预设辅助支撑 菜单 工具 预设辅助支撑 预设支撑3 9 9 Ctrl Ctrl 鼠标左键拖动辅助支撑到模型附近 鼠标左键拖动辅助支撑到模型附近 1010 点击点击 文件菜单文件菜单 三维打印机三维打印机 连接连接 7 1111 启动启动 初始化初始化 命令 让三维打印机命令 让三维打印机 快速成型系统执行初始化操作 快速成型系统执行初始化操作 设定工作台的高度 已调好 默认即可已调好 默认即可 在一个合适的高度开始成形 8 1212 调试调试 开温控开温控 主喷头温度到主喷头温度到227227度左右 副喷头温度到度左右 副喷头温度到217217度左右 度左右 1313 喷头初始化喷头初始化 9 1414 估计加工时间估计加工时间 1515 三维打印机三维打印机 打印打印 10 点击确定点击确定 点击确定点击确定 由于计算时间较长 请耐心等待由于计算时间较长 请耐心等待 11 1616 写入写入SDSD卡卡 点击确定点击确定 1717 写入写入SDSD卡后 等待一会主机开始打印卡后 等待一会主机开始打印 12 1818 打印过程进行中 打印过程进行中 1919 打印完成后 取出模型 打印完成后 取出模型 2020 关机或重新开始制作另外一个模型 关机或重新开始制作另外一个模型 13 2121 后处理后处理 后处理包括设备降温 零件保温 去除支撑 表面处理等步骤 1 1 一般零件放在成型室内关闭温控后保温15 20 分钟 就可以拿出零件 薄 壁零件及大型零件应在成形室保温时间长一些 20 30 分钟 然后关闭散热按钮 成形室风扇关闭 等待成形室自然冷却 2 2 剥离支撑材料 打磨 缝隙的修复剥离支撑材料 打磨 缝隙的修复 在后处理过程中所用到的工具有挫 刻刀 偏口钳 CA 50胶 水砂纸 爽身粉 等 剥离支撑材料注意事项 剥离支撑材料注意事项 1 在剥离过程中注意安全 不要被工具割伤手 2 观察模型的结构 注意有哪些细小 不易剥离部分 3 对于大面积的支撑材料 可以用偏口钳来去除 注意不要损坏模型 4 大面积支撑材料去除后 对于细小的部分 可以改用适当大小的刻刀来 去除 在剥离支撑材料过程中 对于整块的材料 尽可能的用刻刀从中间部位撬开 使整块支撑材料脱落 节省时间 若无法撬开 为了不损坏模型 改用偏口钳 刻刀 等一点点的剥离 在剥离过程中 尽量不要让刀刃接触模型 以免对模型造成损坏 5 支撑材料全部去除后 可以用刻刀将细小的多余材料去掉 打磨打磨 对于需要打磨的模型 可以选用合适的砂纸小心的打磨 缝隙的修复缝隙的修复 选取爽身粉和