UG-NX综合建模与3D打印课件项目8-熔融沉积型3D打印建模与打印要点

1、UG-NX综合建模与3D打印课件项目8-熔融沉积型3D打印建模与打印要点UG-NX综合建模与3D打印课件项目8-熔融沉积型3D打印建1 Cura软件设置目录 CONTENT2 FDM 3D打印及设计注意事项1 Cura软件设置目录 CONTENT2 FDM 3D打印1 Cura软件设置 Cura是Ultimake公司设计的3D打印软件，以“高度整合性”以及“容易使用”为设计目标，它包含了所有3D打印需要的功能，有模型切片以及打印机控制两大部分。因为Cura的高度易用性，简洁的菜单和命令，使其上手十分容易，而强大的功能和高效率的切片速度，更深受广大用户的喜爱。Cura最大的特色是它的高速切片功能

2、。对于一个比较复杂的模型，其他软件的切片过程，常常需要几十分钟时间，可能最后还会内存不足。同样的模型在Cura中往往只需要几十秒到几分钟，而且打印质量没有什么区别，从而让Cura在3D打印软件中脱颖而出。1 Cura软件设置 Cura是Ultimake公司设计的1 Cura软件设置 （1）Cura软件的基本界面 软件安装完成、初始设置后，进入Cura软件界面，窗口分为左右两部分，左侧有一组面板，主要用来设置切片及打印参数，右侧是3D模型浏览窗口，可以载入、修改、保存模型，还可以以多种方式来观察模型。依次单击“高级选项”、“切换到快速打印模式”命令，进行最简单的设置。1 Cura软件设置 （1）

3、Cura软件的基本界面 1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面Cura软件界面完整模式1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面Cura软件1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面 首先，依次点击“文件”、“读取模型文件”或点击右侧3D模型浏览窗口左上角的“Load（读取）”按钮，载入一个模型。模型载入后，就可以在主窗口内看到载入的3D模型。设置好打印参数，摆放好打印模型后，在窗口的左上角，可以看到一个进度条在前进，进度条快速前进的过程，就是Cura软件切片的工作过程。进度条达到100%的时候，就会显示出时间、打印材料长度和打印重量的信息，如图8-2所示，同时“Tool

4、path to SD（保存）”按钮变为可用状态，可以把切片的结果保存为G-Code文件。1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面 首先，1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面切片完成界面1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面切片完成界面1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面1）打印质量（Quality）层厚（mm）：指切片每一层的高度。这个设置最直接影响到打印的时间，层高越小，打印时间越长，同时可以获得相对好的打印精度。一般使用0.2 mm，可以兼顾打印质量和打印速度。1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面1）打印质量1 Cura软件设置（1）C

5、ura软件的基本界面 1）打印质量（Quality）壁厚（mm）：指的是对于一个原本实心的3D模型，在3D打印过程中四周生成一个多厚的外壳。除了外壳之外的部分，内部使用网格状的格子填充。外壳厚度很大程度上影响了3D打印件的坚固程度。一般设置为喷嘴直径的倍数，对于0.4mm的喷嘴，可以设置为0.8mm的壁厚，如果采用1.2mm的壁厚则更为结实。开启回退：指的是在两次打印间隔时是否将材料丝回抽，以防止多余的材料在间隔期挤出，产生拉丝，影响打印质量。1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面 1）打印质1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面 2）填充（Fill） 底层/顶层厚度（mm

6、）：与外壳厚度类似，推荐这个值和壁厚接近，并且是层厚和喷嘴直径的倍数。 填充密度（%）：指的就是原本实心的3D模型，内部网格状塑料填充的密度。这个值与外观无关，越小越节省材料和打印时间，但强度也会受到一定的影响。通常情况下20%的填充密度也足够了，100%则变为实心零件。1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面 2）填充（1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面 3）速度和温度（Speed and Temperature） 打印速度（mm/s）：指的是每秒挤出多少毫米的料丝。通常的设置下，一般采用4060mm/s。因为挤出头的加热速度是有限的，因此每秒钟能融化的料丝也是有限的。

7、 打印温度（C）：随使用材料的不同而不同。PLA材料一般推荐使用210C，ABS材料需要230C，甚至更高。温度过高会使挤出的材料有气泡和拉丝现象，温度过低则出料不顺，容易堵喷头。1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面 4）支撑（Support） 支撑是指为了防止在打印过程中材料下坠而在悬空的地方添加支撑结构。 支撑类型：可以在“无（None）”支撑或者“延伸到平台的（Touching buildplate）”支撑或“所有悬空（Everywhere）”支撑之间进行选择。延伸到平台支撑就是只建立与平台接触的支撑。所有悬空支撑就是模型内部的

8、悬空部分也会建立支撑。1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面 4）支撑（Support） 粘附平台：指是否加强模型与打印平台之间的附着特性，选择无（None）就是直接在打印平台上打印3D模型。选择“沿边（Brim）”，会在第一层的周围打印一圈“帽檐”，让3D模型与打印平台之间粘的更好，防止模型翘边，打印完成时去除也相对容易。选择“底座（Raft）”会在3D模型下面先打印一个有高度的基座，可以保证牢固的粘在热床上，但不太容易去除。1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面 5）打印材料

9、（Filament） 直径（mm）：指的是耗材的直径，根据厂家提供的准确数据设置。一般有1.75 mm和3 mm两种。 流量（%）：是指流量补偿，即微调出丝量，最终的材料挤出速度会乘上这个百分比。 喷嘴孔径：一般为0.4 mm。 1 Cura软件设置（1）Cura软件的基本界面1 Cura软件设置（2）Cura软件的高级界面 Cura软件的“高级”选项卡，如图所示。1）回退回退的主要功能是为了防止喷头中过多熔融耗材，减少拉丝现象。速度（mm/s）：回退的速度，较高的速度工作起来更好，不过速度太高可能会导致卡科。回退长度（mm）：回退的数值，0表示不使用回抽，一般输入2 mm会有比较好的效果。1

10、 Cura软件设置（2）Cura软件的高级界面1）回退1 Cura软件设置（2）Cura软件的高级界面 2）质量初始层厚（mm）：底层的第一层厚度，设置较高的厚度可以使底层粘的更牢。如果设置和其他层相同的厚度，则设置成0。初始层线宽（%）：第一层打印的挤出量。稍大的挤出量可以让第一模型更牢固地粘在作台上。输入100表示使用全局挤出量。底层切除（mm）：让打印模型下沉一定程度。一般用于底面不平和平台接触面较小的物体。两次挤出重叠（mm）：用于两喷头打印，单喷头可忽略。1 Cura软件设置（2）Cura软件的高级界面2）质量1 Cura软件设置（2）Cura软件的高级界面 3）速度 移动速度（mm

11、/s）：非打印时的移动速度。有些机器可以达到250 mm/s,但是有可能会失步。 底层速度（mm/s）：打印第一层时的速度。一般选用比较低的速度来保证模型牢固贴在打印底面。 填充速度（mm/s）：打印内部填充时的速度。设置为0，和基本设置中的打印速度一致。加快填充打印速度可以减少打印时间，但有时会影响打印效果。1 Cura软件设置（2）Cura软件的高级界面1 Cura软件设置（2）Cura软件的高级界面 3）速度 顶层/底层速度（mm/s）：打印顶层或底层填充的速度，一般设置为0，这样会使用打印速度作为该打印填充的速度，高速打印填充能节省很多时间，但可能对打印质量造成一定的影响。 外壳速度（

12、mm/s）：外壳打印的速度，设置成0则和基本设置中的打印速度一致，用比较低的速度打印外壳会使得打印质量提升。 内壁速度（m/s）：打印内壁的速度，设置成0则和基本设置中的打印速度一致。1 Cura软件设置（2）Cura软件的高级界面1 Cura软件设置（2）Cura软件的高级界面 4）冷却 每层最小时间（sec）：每层打印的最少时间，来确保每层都被完全冷却，如果某层打印得太快，打印机会把速度将下来达到设定值来保证每层的冷却。 开启风扇冷却：打印时使用风扇。如果想要更高速的打印，则必须使用冷却风扇。1 Cura软件设置（2）Cura软件的高级界面1 Cura软件设置（3）Cura模型调整窗口详解

13、 Cura软件的视图区主要用来查看模型、摆放模型、管理模型、预览切片后的路径以及查看切片结果。1）Cura软件模型摆放视图区左下角的几个按钮具有一定编辑3D模型的功能，可以对模型进行简单的旋转、缩放、镜像等调整操作。1 Cura软件设置（3）Cura模型调整窗口详解Cura软1 Cura软件设置（3）Cura模型调整窗口详解 旋转功能缩放功能1 Cura软件设置（3）Cura模型调整窗口详解旋转功能缩1 Cura软件设置（3）Cura模型调整窗口详解 2）模型的观察功能在3D观察界面上，使用鼠标右键拖曳，可以实现观察视点的旋转。使用鼠标滚轮，可以实现观察区域的缩放。这些动作都不改变模型本身，只

14、是观察角度的变化。悬垂观察模式透明观察模式层观察模式1 Cura软件设置（3）Cura模型调整窗口详解2）模型的2 FDM 3D打印及设计注意事项（1）打印层厚打印层厚既影响打印速度，又影响模型质量。打印模型所需层厚决定了打印速度以及打印所需时间。层厚越薄，打印相同高度的3D模型时，所需要的时间就越多。因为总高度不变的情况下，层厚越薄，意味着打印机需要打印更多层数，所花的时间自然就越长。但相对地，层厚越薄，成品的质量就越高，如图所示。层厚对打印质量的影响2 FDM 3D打印及设计注意事项（1）打印层厚打印层厚既影2 FDM 3D打印及设计注意事项 （2）模型的设计壁厚 对于3D打印，壁厚是指模

15、型的一个表面与其相对应表面间的距离，如图所示。打印模型的最小壁厚与其整体尺寸相关，建议随着设计产品尺寸的增加而加大壁厚。对于小尺寸模型，壁面最小厚度需大于等于1mm。2 FDM 3D打印及设计注意事项 （2）模型的设计壁厚2 FDM 3D打印及设计注意事项（3）3 支撑45度规则 模型添加支撑主要是为了防止在打印过程中材料下坠，影响模型打印的成功率。打印支撑花费时间、去支撑也增加麻烦，而且去掉支撑后，在模型上仍然会留下不美观的痕迹，去除这些痕迹的过程也费时费力。 在模型里大于45度的突出部位，打印的时候都是要支撑的，如图所示。所以，在建模的时候，尽量不要有较大角度的突出。突出部位加支撑2 FD

16、M 3D打印及设计注意事项（3）3 支撑45度规则突2 FDM 3D打印及设计注意事项 如果建模过程中，无法避免大于45度的突出部分，则需要添加支撑或者修改模型，对于模型修改，可以考虑以下方法： 1）圆孔改为自身支撑的菱形孔，即能够传递动力，又无需支撑，如图所示。（3）3 支撑45度规则无需支撑的菱形孔2 FDM 3D打印及设计注意事项 如果建模过程中，无法避免2 FDM 3D打印及设计注意事项 2）倒角，倒角是一种巧妙的方法，可将悬垂物变成无支撑的突出物，角度小于45度。如图所示，一个平缓倾斜或弯曲的边缘，可用不需支撑的菱角边缘替换它。（3）3 支撑45度规则无需支撑的倒角2 FDM 3D打

17、印及设计注意事项 2）倒角，倒2 FDM 3D打印及设计注意事项 对于FDM打印机来说，只能控制Z轴方向的精度（层厚），因为XY轴方向的精度已经被线宽决定了，不同的摆放方法，会导致模型表面质量的差别，如图所示。如果模型有一些精细的设计，最好确认一下模型的打印方向是否有能力打印出那些精细的特征，建议Z轴方向上（竖着）打印这些细节部位。设计模型时，细节部位也最好放在方便竖着打印的位置。（4）模型摆放与表面质量模型摆放角度对表面质量的影响2 FDM 3D打印及设计注意事项 对于FDM打2 FDM 3D打印及设计注意事项 （6）调整打印方向以承受压力 FDM工艺会有各向异性的问题，XY平面方向的强度会

18、和Z方向的强度不一样，对于一些功能件或者承力件，承受力的方向和大小很重要。FDM打印的零件，如果在Z方向受到了拉伸力会比较容易产生分层或者断裂的问题，同样的力应用到XY方向则可能没有问题。根据一些公开的测试报告，XY方向承受拉伸力的强度有可能是Z轴方向的5倍。因此，摆放方向也可能对零件强度产生明显的影响，特别是对于需要承力的连接，在设计初和打印前需要考虑到。 2 FDM 3D打印及设计注意事项 （6）调整打印方向2 FDM 3D打印及设计注意事项 （6）调整打印方向以承受压力 打印件需要承受一定压力时，要想保证模型不会损坏、断裂，建模和打印时都需注意。建模时，你可以根据受力方向，对承受力的位置适当加厚。打印时，Z轴方向上竖着打印，层与层之间粘结力有限，承受压力的能力不如XY轴方向上横着打印。例如承受弯矩的轴，需要横放打印。不同的打印方向强度大小不同2 FDM 3D打印