（2025年版）增材制造加工实践指南

（2025年版）增材制造加工实践指南目的增材制造，也被称为3D打印，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。本2025年版增材制造加工实践指南旨在为初学者提供全面、详细且可直接照做的操作指引，帮助他们顺利开展增材制造加工工作，了解增材制造的基本原理、掌握相关设备的操作方法、熟悉加工流程以及解决常见问题，从而能够独立完成简单的增材制造项目。前置条件知识储备基础几何知识：了解基本的几何形状（如长方体、圆柱体、球体等）及其参数（如长度、直径、半径等），能够理解三维模型的空间结构和尺寸关系。材料科学基础：熟悉常见增材制造材料的特性，如塑料（PLA、ABS等）、金属（钛合金、铝合金等）的物理和化学性质，包括熔点、硬度、韧性等，以便根据不同的应用需求选择合适的材料。计算机辅助设计（CAD）基础：掌握至少一种CAD软件的基本操作，如SolidWorks、AutoCAD等，能够创建简单的三维模型，包括绘制草图、拉伸、旋转、打孔等基本操作。设备与工具增材制造设备：根据所选的增材制造技术（如熔融沉积成型FDM、光固化成型SLA等）选择合适的3D打印机，并确保设备处于正常工作状态，按照设备说明书进行安装和调试。计算机：具备足够的性能来运行CAD软件和切片软件，建议配备英特尔酷睿i5及以上处理器、8GB及以上内存、独立显卡。辅助工具：准备必要的辅助工具，如镊子、刮刀、砂纸、卡尺等，用于模型的后处理和测量。材料准备材料选择：根据设计要求和应用场景选择合适的增材制造材料，确保材料的质量和规格符合设备的要求。材料储存：按照材料的储存要求进行妥善保存，避免材料受潮、氧化等影响其性能。例如，塑料丝材应储存在干燥、阴凉的地方，金属粉末应密封保存。详细步骤三维模型设计确定设计需求：明确要制造的物体的用途、功能和尺寸要求，与相关人员（如客户、设计师等）进行沟通，确保设计方案满足实际需求。创建三维模型：打开CAD软件，根据设计需求创建三维模型。可以从简单的几何形状开始，逐步组合和修改，形成复杂的模型。在设计过程中，要注意模型的壁厚、支撑结构等因素，以确保模型能够顺利打印。模型检查与修复：完成模型设计后，使用CAD软件的检查工具对模型进行检查，确保模型没有错误或缺陷，如重叠面、非流形几何体等。如果发现问题，及时进行修复。切片处理选择切片软件：根据所使用的3D打印机型号选择合适的切片软件，如Cura、Simplify3D等。不同的切片软件可能具有不同的功能和操作界面，但基本原理相同。导入模型：打开切片软件，将设计好的三维模型导入到软件中。软件会自动识别模型的格式，并进行相应的处理。设置打印参数：根据所选的材料和打印机的性能，设置打印参数，包括打印速度、层厚、填充密度、支撑结构等。这些参数会直接影响打印质量和时间，需要根据实际情况进行调整。生成G代码：完成参数设置后，点击切片软件的“切片”按钮，软件会将三维模型转换为打印机能够识别的G代码文件。G代码是一种包含打印机运动指令的文本文件，控制打印机的喷头或激光的运动轨迹。打印准备设备预热：打开3D打印机的电源，按照设备说明书的要求进行预热。不同的材料和打印机需要的预热温度不同，一般塑料丝材的预热温度在180℃250℃之间，金属粉末的预热温度则更高。平台校准：在打印前，需要对打印机的打印平台进行校准，确保平台与喷头之间的距离均匀，以保证打印的第一层能够牢固地附着在平台上。校准方法可以参考设备说明书，一般通过调节平台的螺丝或使用自动校准功能来完成。材料安装：将选择好的材料安装到打印机的进料系统中。对于塑料丝材，将丝材插入进料口，通过打印机的进料电机将丝材输送到喷头；对于金属粉末，将粉末装入粉仓，并按照设备要求进行填充和压实。打印过程发送G代码：将生成的G代码文件通过USB线、SD卡等方式传输到3D打印机中。打印机接收到文件后，会显示文件信息和打印时间。开始打印：在打印机的操作界面上选择要打印的文件，点击“开始打印”按钮，打印机开始按照G代码的指令进行打印。在打印过程中，要密切观察打印机的运行情况，确保打印正常进行。监控与调整：在打印过程中，要定期检查打印质量，如是否有拉丝、层间剥离等问题。如果发现问题，可以及时调整打印参数或暂停打印进行处理。同时，要注意打印机的温度、材料剩余量等情况，确保打印过程的顺利进行。后处理去除支撑结构：打印完成后，等待模型冷却至室温，然后使用镊子、刮刀等工具小心地去除模型上的支撑结构。在去除过程中，要注意不要损坏模型的表面。表面处理：根据需要，对模型进行表面处理，如打磨、抛光、喷漆等，以提高模型的表面质量和外观效果。可以使用砂纸、抛光机、喷枪等工具进行处理。尺寸测量与检验：使用卡尺、千分尺等测量工具对模型的关键尺寸进行测量，检查模型是否符合设计要求。如果发现尺寸偏差较大，可以对模型进行修正或重新打印。常见问题与排错提示模型无法导入切片软件问题原因：模型文件格式不兼容、文件损坏或切片软件版本过低。解决方法：检查模型文件的格式，确保其为切片软件支持的格式，如STL、OBJ等。如果文件损坏，可以尝试重新导出模型文件。如果切片软件版本过低，及时更新到最新版本。打印过程中出现拉丝现象问题原因：打印温度过高、打印速度过快或回抽距离设置不当。解决方法：降低打印温度，一般降低5℃10℃进行尝试。适当降低打印速度，提高回抽距离，以减少丝材在喷头处的残留。模型第一层无法附着在平台上问题原因：平台不平整、平台温度过低或平台表面不干净。解决方法：重新校准打印平台，确保平台与喷头之间的距离均匀。提高平台温度，一般塑料丝材的平台温度在50℃70℃之间。清洁平台表面，去除油污、灰尘等杂质，可以使用酒精擦拭平台。打印过程中出现层间剥离现象问题原因：打印温度过低、层厚过大或填充密度过低。解决方法：提高打印温度，确保每层之间能够充分融合。减小层厚，增加填充密度，以提高模型的强度和稳定性。打印时间过长问题原因：打印速度设置过低、层厚过小或填充密度过高。解决方法：适当提高打印速度，但要注意不要影响打印质量。增加层厚，降低填充密度，以缩短打印时间。安全注意事项设备操作安全：在操作3D打印机时，要严格按照设备说明书的要求进行操作，避免因操作不当导致设备损坏或发生安全事故。在设备运行过程中，不要触摸喷头、激光等高温部件，以免烫伤。材料使用安全：增材制造材料可能具有一定的危险性，如塑料丝材在加热过程中会释放出有害气体，金属粉末可能会引起粉尘爆炸等。在使用材料时，要注意通风换气，佩戴防护口罩和手套，避免直接接触材料。电气安全：确保3D打印机的电源插头和电线连接牢固，避免发生漏电事故。在清洁设备时，要先关闭电源，避免触电。质量控制首件检验：在批量打印前，先打印一个样品进行检验，检查模型的尺寸精度、表面质量等是否符合要求。如果发现问题，及时调整打印参数或设计方案。过程监控：在打印过程中，定期检查打印质量，如观察打印层的平整度、层间结合情况等。如果发现质量问题，及时采取措施进行处理。成品检验：打印完成后，对成品进行全面的检验，包括尺寸测量、外观检查、性能测试等。只有检验合格的产品才能进入下一工序或交付使用。维护与保养设备清洁：定期清洁3D打印机的喷头、打印平台、导轨等部件，去除残留的材料和灰尘，保持设备的清洁和正常运行。部件更换：根据设备的使用情况，定期更换易损部件，如喷头、皮带、轴承等，以保证设备的性能和稳定性。软件更新：及时更新3D打印机的固件和切片软件，以获取最新的功能和性能优化。拓展应用多材料打印：尝试使用不同的材料进行打印，如双色打印、复合材料打印等，以实现更多的功能和效果。复杂结构打印：挑战打印一些复杂的结构，如镂空结构、嵌套结构等，提高自己的设计和打印能力。与其他工艺结合：将增材制造与传统