《3D打印及后处理技术》全套教学课件

项目一：3D打印技术概况与应用3Dprintingtechnologysummaryandapplication3D打印及后处理技术项目13D打印技术概况与应用项目2手机支架的建模与打印项目3个性书架建模与打印项目4齿轮减速器的建模与打印项目5玫瑰花的建模与打印项目63D打印产品后处理工艺全套可编辑PPT课件

项目一任务内容项目一引言项目一项目目标123CONTENTS目录课后作业4

1.项目一引言“3D打印技术概况与应用”，主要让同学们了解3D打印技术的发展过程，以及国内相关3D打印设备、行业发展概况，同时了解FDM、SLA、SLM、DLP、LCD等相关打印技术的工作原理及产品应用领域，了解3D打印行业领域与部分产品的生产过程。2.项目一任务内容内容1.23D打印技术分类与原理内容1.4增材制造技术的发展趋势与展望内容1.33D打印产品的应用领域内容1.13D打印技术的发展历程与现状项目内容3.项目目标介绍3D打印技术的分类目标1介绍不同3D打印技术的工作原理目标2介绍3D打印技术在实际生产应用中的优劣势目标3完成3D打印技术在各行业应用的学习目标4学习3D打印在各领域应用中的产品案例目标53.项目目标学习3D打印在应用中与传统制造工艺的区别目标6学习增材制造技术的发展瓶颈目标7学习增材制造技术的发展方向目标8学习增材制造技术的发展趋势目标9介绍增材制造技术发展的展望目标10任务1233D打印技术与传统制造技术的不同之处在哪？谈一谈3D打印未来的发展及展望。任务4.课后作业老师可根据授课目标进行总结!简述一到两种3D打印技术的发明时间及意义。任务任务123简述一到两种3D打印技术的优缺点。简述一到两种3D打印技术主要使用的耗材及特点。任务4.课后作业老师可根据授课目标进行总结!简述一到两种3D打印技术原理。任务任务123简述3D打印在珠宝行业中失蜡铸造流程。简述3D打印技术在随形水路模型应用中的优势。任务4.课后作业老师可根据授课目标进行总结!通过文献、互联网等途径，查阅3D打印技术在各领域的国内外最新研究和应用。任务任务123简述增材制造技术的发展方向是什么？简述增材制造技术的发展趋势是什么？任务4.课后作业老师可根据授课目标进行总结!简述如何使用3D打印进行硅胶模具的制作及注意事项。任务-谢谢聆听ENDTHANKS1.13D打印技术的发展历程与现状项目一TheDevelopmentHistoryandCurrentSituationof3DPrintingTechnology国内外3D打印发展历程与现状3D打印技术概述课后作业讨论交流1234CONTENTS目录1.3D打印技术概述

3D打印技术又被称为“增材制造技术”（AdditiveManufacturing）、“快速成型”(RapidPrototypingManufacturing)、“材料累加制造”（MaterialIncreaseManufacturing）等。3D打印技术是将CAD设计的模型数据通过切片处理再由打印设备逐层将材料成型，最终堆积出人们所期望的三维物体，是一个从无到有的过程。因此3D打印的全过程可由图1-1表示。图1-13D打印的全过程2.国内外3D打印发展历程与现状198319911992美国科学家查尔斯·胡尔（CharlesW.Hull）发明立体光固化成型技术（SLA）并制造出全球首个增材制造部件。美国Helisys公司研发的叠层实体制造技术（LOM）获得发明专利。同年，Helisys公司售出第一台叠层实体制造设备。美国DTM公司发布基于激光选区烧结（SLS）工艺的工业级设备，实现了粉末床熔融工艺的商业化。1.国外3D打印发展历程与现状199319952002美国麻省理工学院EmanualSachs教授提出的三维立体打印（3DP）技术获得专利。同年，EmanualSachs团队开发出基于3DP技术的增材制造设备。德国弗朗霍夫激光技术研究所（ILT）提出激光选区熔化（SLM）技术构想，随后获得专利授权。德国成功研制SLM增材制造设备，可成型接近全致密的精细金属零件和模具，其成型性能可达到同质锻件水平。1632.国内外3D打印发展历程与现状201520162020欧盟发布《增材制造标准化路线图》，Materialise公司开始为空客公司提供增材制造部件。Carbon公司推出首款基于连续液态界面制造（ContinuousLiquidInterfaceProduction，CLIP）技术的增材制造设备。LCD和DLP技术就是CLIP技术。通用汽车公司（GM）新增加17台FDM设备投入生产呼吸机所需的工装夹具的生产中。20092014美国材料与试验协会成立增材制造标准委员会F42，开始进行增材制造技术标准的研究工作。HP公司发布多射流熔融（MJF）技术。1.国外3D打印发展历程与现状2.国内外3D打印发展历程与现状19932001国内首台工业级SLS设备研发成功，并于1994年获得专利。清华大学完成我国第一台双激光大型LOM设备和工艺的研究，实现了1400mm的汽车保险杠的LOM原型制造，开创了我国多激光协同扫描的增材制造技术。同年，清华大学开发的无模铸造（PCM）实现了第一个铸造砂型的3D打印。20052014北京航空航天大学王华明教授团队成功实现三种激光3D打印钛合金结构件在两种飞机上的装机应用，使我国成为世界上第二个掌握飞机钛合金结构件3D打印装机应用技术的国家。先临三维科技股份有限公司在“新三板”挂牌，成为我国第一家在“新三板”上市的增材制造企业。2.国内3D打印发展历程与现状2.国内外3D打印发展历程与现状20162018湖南华曙高科“光固化激光立体成型设备”获得欧盟CE认证。昆明理工大学增材制造中心超大3D打印钛合金复杂零件试制成功，成为当时使用SLM工艺成型的最大单体钛合金复杂零件。2019西安铂力特增材制造技术股份有限公司成为第一家科创板上市的增材制造企业，也是首批“科创板”上市企业中唯一一家增材制造企业。2.国内3D打印发展历程与现状2.国内外3D打印发展历程与现状2020年5月，我国完成首次太空增材制造实验，也是国际上首次在太空开展连续纤维增强复合材料增材制造实验如图1-2所示。2020年，国家发布多项增材制造行业标准，其中杭州喜马拉雅信息科技参与起草两项，标志着3D打印行业体系化、全流程、规范化、提升应用领域的经济效益，引领并规范行业的持续与健康发展。2.国内3D打印发展历程与现状3.讨论交流正确学习了解3D打印技术的历史进程，了解各项技术的发明时间以及背景，对3D打印行业产生的影响，学习目前有3D打印在各行业的应用与尝试。思考与探讨：同学们对未来3D打印技术的发展有何看法？任务1233D打印技术与传统制造技术的不同之处在哪？谈一谈3D打印未来的发展及展望。任务4.课后作业老师可根据授课目标进行总结!简述一到两种3D打印技术的发明时间及意义。任务-谢谢聆听ENDTHANKS1.23D打印技术分类与原理项目一ClassificationandPrinciplesof3DPrintingTechnology3D打印技术分类与原理概述1.3D打印技术分类与原理《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）》中根据所用耗材和成型原理的差异，将主流3D打印技术分为以下几类：3D打印技术分类表

1.3D打印技术分类与原理熔融沉积成型技术（FDM）

FDM技术具体原理是将丝状的热熔性材料加热融化，同时材料喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地挤出涂敷在成型平台上，挤出的材料快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器成型平台下降一个分层厚度，继续成型下一层，直至完成整个实体模型。如图所示。FDM所用耗材比较廉价，不会产生毒气和化学污染的危险。但是FDM打印成型后表面较粗糙，需后续抛光处理。成型精度为±0.1mm。由于喷头做机械运动，成型速度较缓慢，而且同样需要支撑结构。很多人认为FDM价格低廉，因此在工业领域应用程度不高，并且相对初级，但是随着技术的不断提高，现在FDM技术不仅在工业领域有所应用而且能够制造出生产所需的金属零件。FDM成型原理立体光固化成型技术（SLA）

1.3D打印技术分类与原理

SLA的原理是选择性的使用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料（例如液态光敏树脂）表面，使之发生聚合反应，由点到线，再由线到面的顺序完成光敏树脂的固化，完成一个切片层的固化工作，然后成型平台在Z轴方向下降一个切片层厚度接着固化下一个切片层厚度。由此层层固化形成一个立体实体，如图所示。

SLA技术是最早出现的3D打印技术，成熟度高。其优点在于表面质量光洁度高、成型速度快、产品生产周期短、无需二次加工即可投入使用，可加工结构外形复杂或传统手段难以成型的原型和模具。但SLA系统造价高昂，使用和维护成本较高，使用环境要求较严格，对工艺人员以及操作人员技能要求较高，且制件多为树脂类，制件的强度、刚度、耐热性有局限。FDM成型原理

1.3D打印技术分类与原理光固化成型技术（DLP＆LCD）DLP与LCD技术采用相同的成型原理技术，都是采用投影技术将模型的切片图案投影到液态光敏树脂上固化截面图形范围内的光敏树脂，然后成型平台在Z轴方向上上升一个切片层厚度然后继续完成面固化以及粘接上一层已完成实体，由此层层面曝光固化光敏树脂形成三维实体，如图1-5所示。不同之处在于两种技术采用的光源技术不同，DLP采用数字光处理技术将图像进行投影；而LCD则是采用LCD显示屏将图像进行投影。而成型需使用较大功率紫外光会对光源造成损伤，所以相对于较便宜的DLP来说，LCD光源则属于易耗品。

光固化（DLP＆LCD）技术与SLA技术不同之处在于成型方式采用的面曝光技术，一次光源出光结束即固化一个切片层厚度。所以光固化（DLP＆LCD）技术在速度上远高于SLA技术。其次光固化（DLP＆LCD）设备光源固定稳定性高，可用于较为精细的零部件制造，如珠宝、齿科模具等。但由于光固化（DLP＆LCD）设备使用光源能源相较于SLA光源能源较低，所以光固化（DLP＆LCD）成型产品需要进行二次固化且强度低于SLA制件。且光固化（DLP＆LCD）设备成型尺寸较小无法成型尺寸较大的产品。光固化成型技术

1.3D打印技术分类与原理选择性激光烧结技术（SLS）

SLS技术大多采用λ（波长）为9.2μm至10μm的CO2激光器，是利用粉末状材料成型的，将粉末材料均匀地铺洒在成型平台上，并刮平；然后使用高强度的CO2激光器对每层预铺设的粉末材料进行烧结完成零件截面成型，并与已成型的部分进行粘接，完成当前切片层烧结后，成型平台在Z轴方向下降一个切片层厚度，铺粉系统进行烧结层粉末材料预铺设，激光器继续对未成型零件进行烧结。如图所示。SLS的优势在于可以采用多种材料，可成型造型复杂的零件，设计自由，材料利用率高，成型过程中无需支撑，与其他高分子成型技术相比成型件力学性能较好。但同样SLS技术的缺点也是明显的，例如制件结构疏松、多孔，具有内应力，成型过程中易变形。成型材料为陶瓷、金属粉末时后处理较为困难，同时SLS设备维护成本也较高。SLS成型原理

1.3D打印技术分类与原理选择性激光熔化技术（SLM）SLM技术原理与SLS技术相似，该技术大多采用λ（波长）为1.09μm的光纤维激光器。不过其采用的材料是金属粉末材料，将金属粉末均匀地铺洒在成型平台上，并刮平；然后使用高强度的CO2激光器对每层预铺设的金属粉末材料进行熔融完成零件截面成型，并与已成型的部分进行焊接，完成当前切片层熔化成型后，成型平台在Z轴方向下降一个切片层厚度，铺粉系统进行熔融层粉末材料预铺设，激光器继续对未成型零件进行熔融。如图所示。SLM成型金属件致密度可高达90%以上，各项机械性能指标优于铸件，甚至可达到锻件水平，相较于传统减材使用材料更少。而SLM技术成型速度较低，为了提高成型精度采用更薄的加工层厚，延长大量的成型时间，只适用于小批量生产，成型产品表面后处理较为繁琐复杂，SLM技术成型工艺也较为复杂，考虑因素较多，工件残余量较大，并且设备价格高昂。SLM成型原理

1.3D打印技术分类与原理三维立体打印（3DP）3DP技术与二维平面打印技术非常相似，打印喷头直接采用二维打印机喷头。3DP采用的成型材料也是粉末材料，和SLS不同的是，SLS是通过烧结将成型材料成型为一个实体，而3DP是通过喷头将粘接剂印刷到粉末材料上，从而一层一层将材料成型为一个实体。如图1-8所示。3DP主要优势是制造不可热熔材料3DP技术成型速度快，可成型尺寸较大、复杂结构的产品，使用材料广，无需支撑结构，且可以使用彩色粘合剂实现彩色打印成型。缺点在于成型制件需要进入烧结炉进行二次烧结，制件强度、韧性较差。3DP成型原理

1.3D打印技术分类与原理叠层实体制造技术（LOM）

叠层实体制造技术又称分层实体制造法，其原理是据零件分层几何信息切割耗材，将耗材通过粘接剂与上一层轮廓进行粘合，然后成型平台下降一个层厚高度，如此层层切割，层层粘接，最终形成实体零件。

LOM技术优点在于成型效率高、无需支撑、使用耗材成本较低，可制造较大的零件。但其成型方式相较于其他增材制造技术原材料浪费严重，对耗材存放要求较高，不能直接造塑料制件，工件在不做表面处理的情况下易吸水膨胀，成型制件表面具有较明显的台阶纹，且制件机械性能较低。3DP成型原理任务123简述一到两种3D打印技术的优缺点。简述一到两种3D打印技术主要使用的耗材及特点。任务2.课后作业老师可根据授课目标进行总结!简述一到两种3D打印技术原理。任务-谢谢聆听ENDTHANKS1.33D打印产品的应用领域项目一Applicationfieldsof3Dprintingproducts讨论交流3D打印产品的应用领域课后作业123CONTENTS目录1.3D打印产品的应用领域3D打印技术在工业制造领域的应用

3D打印技术在工业制造中面对对象广泛，涉及各行各业，如模具的生产制造、汽车、家电、航空航天、医疗仪器等一些结构件和功能件的小批量生产。3D打印技术在工业领域中主要被用于功能性的原型设计，并用于安装与装配测试、反馈后再对原型设计进行修正，实现小批量的零部件生产。在新产品的研发过程中，3D打印技术为设计开发人员建立了一种崭新的产品开发模式，可以快速、直接、精确地将设计思想转化为具有一定功能的实物模型。也可用于复杂随形水路冷却模具的实际生产中。案例如图所示。3D打印工业领域应用案例1.3D打印产品的应用领域3D打印技术在医学领域的应用

医疗行业存在大量的定制化需求，难以进行标准化、大批量的生产，这恰恰是3D打印技术的优势，目前已可进行人体器官彩色模型打印，科学家们也在研究如何用3D打印技术打印胚胎干细胞和活体组织，目标是制造出能够直接移植到人体并且不产生排斥反应的可替换组织。目前3D打印技术已经可以制造用于手术规划的医用模型，用于铸造使用的牙科蜡模，人体可植入物、支架以及假体，以及个性化、修复等相关产品。如图所示。3D打印工业领域应用案例1.3D打印产品的应用领域航空航天领域集成了一个国家所有的高精尖技术，具有知识密集、技术密集、高风险、高附加值的特点。3D打印技术在航空航天的优势有节省材料、降低成本、零部件轻量化设计、工艺复杂产品一体化生产、降低产品生产周期等。如图所示。3D打印技术在航空航天领域的应用3D打印工业领域应用案例1.3D打印产品的应用领域3D打印技术在珠宝行业的应用目前3D打印技术在珠宝首饰制造中的应用主要分为两类：一类是直接打印成型，即直接采用3D打印技术直接打印贵金属；另一类则是间接应用，即通过3D打印出类蜡材料进行熔模母模制作，再通过失蜡铸造法间接制造金属首饰。通过间接制造金属首饰的方法目前在珠宝市场应用已非常成熟，通过3D打印蜡模可成倍提高生产效率。如图案例所示。珠宝行业应用案例1.3D打印产品的应用领域3D打印技术在其它领域的应用

3D打印技术除了在上述领域有广泛的应用以外，3D打印也在尝试贴近人们的生活。为了解决老年人的吞咽困难等问题，欧盟的14个国家利用3年时间使用3D打印技术设计出一整套的、自动化和个性化的Foodjet3D食物打印机。使用这种3D打印机，科学家已经能够模仿老年人的口味进行定制美食。此外3D打印巧克力也已进入市场，如图所示。定制美食3D打印巧克力1.3D打印产品的应用领域3D打印技术在其它领域的应用早在2013年，耐克开发了第一款3D打印运动鞋——名为“蒸汽激光爪（VaporLaserTalon）”的橄榄球鞋。2014年一月份耐克又推出了新款VaporCarbon2014精英版跑鞋，作为专门针对当年举办的第四十八届超级碗的NFL耐克银速系列（SilverSpeed）的一部分。同年2月，耐克公司推出了用3D打印技术开发的第三款VaporHyperAgility球鞋，如图1-16所示。其鞋底采用3D打印技术，重量轻，在草地上的抓地力表现非常优秀。VaporHyperAgility球鞋1.3D打印产品的应用领域3D打印技术在其它领域的应用

MYKITA是全球第一家以MYLON为品牌推出3D打印眼镜生产线的公司。公司以聚酰胺材料生产出带有优异耐久性的轻量化部件，如图所示。3D打印眼镜2.讨论交流正确的根据3D打印成型特点进行3D模型建模会更加利于模型的打印成型，更少的支撑结构，使模型打印更加节省材料，并且更加方便成型产品的后处理。那么，怎么设计三维模型可以更加利于打印成型呢?经验分享：3D建模的关键点之一在于基准面的选取与创建，建模设计过程中掌握不同位置的基准面建立，是实现复杂模型设计的基础。3.课后作业老师可根据授课目标进行总结!23任务1任务4任务任务通过文献、互联网等途径，查阅3D打印技术在各领域的国内外最新研究和应用。简述3D打印在珠宝行业中失蜡铸造流程。简述3D打印技术在随形水路模型应用中的优势。简述如何使用3D打印进行硅胶模具的制作及注意事项。-谢谢聆听ENDTHANKS1.4增材制造技术的发展趋势与展望项目一Introductionto3Dprintingequipmentsanditsparameters1.增材制造技术的发展趋势与展望增材制造技术的发展趋势与展望概述

增材制造作为今年来全球热门的先进制造技术，经过约半个世纪的发展，从实验室走入大众视野，并且逐步出现在我们的日常生活中。广泛应用于航空航天、医疗器械、建筑、汽车、能源、珠宝设计等领域。在《十三五规划》的推动下，于2016年4月成立全国增材制造标准化技术委员会(SAC/TC562)，随后由该组织逐步建立和完善的相关标准体系。截至目前，关于增材制造的标准（含起草、批准和已发布）共计50余项，现行标准共计15项，主要是从技术、原材料、专业术语层面进行基本规范。特别地，中国重视塑料、钛合金零件制造，着力发展熔积成型法（FDM）和选择性激光熔化(SLM)技术，此外还有针对医疗器械生产质量的标准。1.发展瓶颈(1)原材料制备技术

现阶段，除了SLA工艺所用原材料为液态的光敏树脂，其余工艺大都采用丝材和粉末材料，尤以粉末材料居多。常用的光敏树脂主要成分为丙烯酸树脂，光敏树脂的黏度略高，一次固化程度不足，还有一定的毒害性，这些都是需要改进的地方。在粉末材料方面，颗粒形状和粒度分布都有严格要求，金属粉末成分中的含氧量和含碳量也会对成形件性能产生很大影响。雾化法制备金属粉末可以获得粒度分布较均匀的量产球形粉，市场上已普遍使用，实验室内还常用机械粉碎法和旋转电极法来制造金属粉末。1.增材制造技术的发展趋势与展望增材制造技术的发展趋势与展望概述

(2)材料成形控制技术

增材制造实质上是一个积少成多、化零为整的制造过程，在此过程中，原材料之间的结合是关键，在此过程中通常会发生一系列的物理和化学变化。在SLA工艺中，光源照射液态树脂后会引发活性基团的聚合、交联和接枝反应，反应十分灵敏，最终使树脂变成固态。金属材料的成形是一个快速熔化和凝固的过程，过程中熔池的温度梯度很大，已成型部分存在较大热应力，随时可能出现孔洞、缝隙和开裂的现象。所以，如何控制成型过程中温度的分布是金属增材制造的一大关键技术。

（3）高效制造技术

成型件的大尺寸和高精度问题一直是增材制造业内两个重要的技术突破方向，但事实上要做到两者兼得并非容易。目前，市场上的铺粉设备工作平台一般都不大，主要原因在于光束经过振镜后只能精确控制在一定区域内形成能量密度均匀分布的光斑，所以如何提升光学部件的精度或实现多光束同步控制是一个发展方向。此外，增材制造是层层叠加成型三维实体，每一层的厚度、平整度以及层与层间的结合程度都直接影响成型件的稳定性和精度，这些都需要通过调整设备和工艺参数来完善。振镜还没有国产化，这个振镜也是光刻机的主要元器件。1.增材制造技术的发展趋势与展望增材制造技术的发展趋势与展望概述

（4）支撑技术

因为重力场的存在，一些形状复杂的成型件需要支撑结构，支撑部分在后期处理中需要去除，所以如何设计是一门学问。通常是在保证成形件制造过程中不失效的前提下，采用的支撑材料越少越好，例如设计成多孔结构。在金属增材制造技术中，支撑部分还会影响到整个部件的内应力分布，设计不当可能会发生成形件翘曲变形的现象。

（5）软件编程技术

个性化定制是增材制造技术的一大特点，但要用到工业生产，仍然需要考虑如何控制每个零件的质量达标，即生产质量的稳定性。在前已述及的硬件条件外，另一核心技术就是软件编程。国外的一些设备都会附有部分材料的工艺参数包，基本不需要任何编程，可以保证成形过程的稳定性，国内设备在这方面还有待提高。其它的研究工作主要是如何依靠软件技术来实现任意结构任意材料的预成形模拟，从而提升关键零部件的制造成功率。1.增材制造技术的发展趋势与展望增材制造技术的发展趋势与展望概述

目前在这些关键技术中，主要还存在如下技术瓶颈有待解决和突破。(1)成型材料主要依赖设备制造厂供应，适用的成型材料范围很有限，受制于设备厂商，难于适应市场的迫切需求。(2)成型材料的局限性导致难于成形真实可用的功能构件，从而使成型设备难于成为生产机械，市场需求量大大缩水。近两年成型金属功能部件在军工、航空航天领域的应用已取得较大发展，但成型材料类型有待进一步拓宽，尤其国产材料需加快开发。(3)成型件的尺寸精度和表面品质存在比较明显的差距，难于与CNC机加工相媲美。(4)增材制造的制造成本和成形用的耗材成本居高不下，推广应用大打折扣。增材制造中关键技术的发展能够进一步节省零件的制造时间和生产成本，必将带动增材制造技术在各行各业中的全面应用。例如，针对复杂结构可以进行一体化制造，通过优化设计后采用增材制造的方法，可以实现零件的轻量化，快速修复出现损伤的零部件。1.增材制造技术的发展趋势与展望增材制造技术的发展趋势与展望概述

2.发展方向

针对工业、国防军工与医疗领域主要需求，开展关键技术产学研用联合攻关与应用示范，开发出一系列具有突破意义的增材制造新技术、新装备、新材料、新工艺、新产品，建立涵盖全链条的增材制造技术体系，在国际范围内形成技术创新高地，引领产业发展；通过创新成果转化与产业化，快速拉动产业提升发展，在新技术示范应用与产业化的过程中有效集聚整合跨行业优质资源，形成全链条互动，使增材制造的个性化定制功能真正深入生产生活各个领域，推动增材制造产业进一步发展、成熟，形成产业规模效益；通过技术、产品和装备创新，重组生产经营链条的各个环节，建立基于增材制造技术的全新制造与服务平台，突破传统的生产模式，推动传统产业加快导入新技术实现转型升级，并进一步带动上中下游支撑产业与新兴产业的融合与发展，促进形成导入增材制造技术的战略性新兴产业集群，成为经济发展新的增长点。3.发展趋势

自2013年至2021年，全球3D打印产值增长近4.2倍，到2020年达到126亿美元。预计2020-2026年间将保持20%的年均复合增幅，到2026年有望达到372亿美元。2016年-2019年，中国的3D打印产值增长一倍，2019年产业规模为157.5亿元，较2018年增加31.1%。2020年-2025年，中国打印行业产值有望从208亿增长到635亿元，年均复合增速20%以上。3D打印经历产品新、质量差、专攻研发与技术改进的“负盈利”导入期，目前部分技术较为成熟、销量攀升、市场份额扩大，3D打印行业正处于技术导入期至快速成长期转变过程。-谢谢聆听ENDTHANKS手机支架完美解放你的双手手机支架展示项目二：手机支架的建模与打印ModelingandPrintingofMobilePhoneHolder3D打印及后处理技术项目二任务内容项目二引言项目二项目目标123CONTENTS目录项目二：“手机支架的建模与打印”，主要让同学们熟练掌握3D切片软件的应用与建模软件以及打印机的操作，掌握模型从设计到制造的全过程。本项目涉及到手机支架的设计、建模与切片处理、打印及后处理等技术技能的培养，学习结束后，同学们要完成实训项目考核，老师完成评阅并做总结发言。1.项目二引言2.项目二任务内容内容2.2手机支架固定杆与调节杆的建模内容2.4手机支架模型切片与打印内容2.3手机支架模型的仿真装配与渲染内容2.1手机支架外框的建模项目内容3.项目二项目目标掌握UG建模软件的基本建模步骤及操作知识目标1掌握UG软件的基本装配命令，明确仿真装配的意义知识目标2了解装配体渲染的基本操作知识目标3熟悉FDM打印机操作流程知识目标4掌握3D打印后处理中常用的工艺知识目标53.项目二项目目标明确手机支架的建模思路，明确手机支架的装配思路能力目标1熟悉切片软件的使用能力目标2掌握桌面级FDM打印机的基本操作技能能力目标3在打印及后处理过程中，能够针对问题（如模型失效、支撑设置错误、表面粗糙等）提出有效的解决方案。能力目标43.项目二项目目标养成定期检查、维护和保养设备的良好习惯，及时发现和解决设备故障，延长设备使用寿命素养目标1熟悉设备操作规程，能够正确操作各种设备，避免因误操作引发的安全事故。素养目标2在项目中培养团队合作能力，通过分工合作完成建模、打印及后处理的全流程，提升团队沟通与协作效率素养目标3-谢谢聆听ENDTHANKS2.1手机支架外框的建模项目二ModelingofMobilePhoneHolderOuterFrame手机支架外框的建模任务引入课后评价表讨论交流1234CONTENTS目录在日常生活中，随着智能手机的广泛应用，手机支架逐渐成为一个实用而必备的小工具。如何利用3D打印技术快速、低成本地制作符合个性化需求的手机支架，已经成为一种创新的设计与实践方式。在实际应用中，手机支架不仅需要满足稳固性和功能性的要求，还需要兼具美观性与便携性，这对建模设计提出了更高的要求。本节内容需要思考并解决以下问题：（1）如何通过合理的设计，使手机支架的结构满足可调节角度的使用需求？（2）用3D建模软件时，应如何规划外框的设计流程以确保打印效果最佳。（3）设计手机支架外框时，应该考虑哪些结构性因素，例如支撑稳定性和材料使用的强度？1.任务引入双击桌面上

的“NX12.0”快捷图标，启动NX12.0中文版，打开NX12.0的初始界面，如图2-1所示。2.手机支架外框的建模图2-1NX12.0初始界面单击“新建”按钮，弹出“新建”对话框。选择“模型”选项卡，在“单位”下拉列表中选择“毫米”选项，在“模版”选区中选择“模型”选项；在“名称”文本框中输入相应的文件名（以英文字母命名），在“文件夹”文本框中选择相应的存放目录，如图2-2所示。完成设置后，单击“确定”按钮，进入NX12.0的建模界面，如图2-3所示。2.手机支架外框的建模图2-2“新建”对话框图2-3NX12.0建模界面第一步:根据图2-4所示的手机外边框尺寸图，进行手机支架外边框草图绘制。单击“草图”图标，弹出“创建草图”对话框，如图2-5（a）所示，将“草图类型”选择为“在平面上”，“指定坐标系”选择X-Y平面，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮进入草图绘制界面，绘制完成后单击“完成草图”图标，完成草图绘制，如图2-5（b）所示。2.手机支架外框的建模图2-4手机支架外边框尺寸图（a）创建草图（b）草图绘制图2-5手机支架外边框草图绘制第二步：手机支架外边框拉伸。单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-5（b）中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为Z轴，设置拉伸“结束”为值，结束距离为8mm，“布尔”类型选择“无”，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-6所示。2.手机支架外框的建模图2-6手机支架外边框草图拉伸第三步：完成角度固定杆转轴的建模。单击“草图”图标，弹出“创建草图”对话框，将“草图类型”选择为“在平面上”，“指定坐标系”选择图2-5中红色箭头所指平面，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮进入草图绘制界面。进入草图绘制界面后，绘制一个以该截面中心为圆心的，直径为4mm的圆，绘制完成后单击“完成草图”图标，完成草图绘制。单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-7中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为X轴，设置拉伸“结束”为值，结束距离为30mm，“布尔”类型选择“合并”，设置“选择体”的方式为“体”，然后单击选中图2-4中所拉伸的实体，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-6所示。2.手机支架外框的建模图2-7角度固定杆转轴草图基准面图2-8角度固定杆转轴草图拉伸第四步：完成角度调节杆旋转轴的建模。单击“草图”图标，弹出“创建草图”对话框，将“草图类型”选择为“在平面上”，“指定坐标系”选择图2-7中红色箭头所指平面，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮进入草图绘制界面。进入草图绘制界面后，以草图原点为零点，以此面坐标（x：4mm，y：-4mm）处为圆心，绘制一个直径为4mm的圆，绘制完成后单击“完成草图”图标，完成草图绘制。单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-9中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为X轴，设置拉伸“结束”为值，结束距离为10mm，“布尔”类型选择“合并”，设置“选择体”的方式为“体”，然后单击选中图2-6中所拉伸的实体，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-8所示。另一侧的调节杆旋转轴建模可通过重复以上步骤完成，或者通过调用镜像命令完成建模（镜像操作需要建立一个基准平面，该平面为手机外框的中心对称面）。2.手机支架外框的建模图2-9角度调节杆旋转轴草图绘制图2-10角度调节杆旋转轴草图拉伸第五步:完成手机外边框卡槽的建模。单击“草图”图标，弹出“创建草图”对话框，将“草图类型”选择为“在平面上”，“指定坐标系”选择图2-9中所示平面，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮进入草图绘制界面。进入草图绘制界面后，根据图2-10所示的草图轮廓绘制手机支架外边框卡槽的草图，绘制完成后单击“完成草图”图标，完成草图绘制，如图2-11所示。2.手机支架外框的建模图2-11新建手机外边框卡槽基准面图2-12手机外边框卡槽尺寸单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-11中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为X轴，单击“反向”图标反转拉伸方向，设置拉伸“结束”为值，结束距离为15mm，“布尔”类型选择“合并”，设置“选择体”的方式为“体”，然后单击选中图2-8中所拉伸的实体，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-12所示。2.手机支架外框的建模图2-13手机外边框卡槽草图绘制图2-14手机外边框卡槽草图拉伸第六步：完成手机支架另一侧卡槽建模。单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-11中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为X轴，单击“反向”图标反转拉伸方向，设置拉伸“开始”为值，开始距离为45mm，设置拉伸“结束”为值，结束距离为60mm，“布尔”类型选择“合并”，设置“选择体”的方式为“体”，然后单击选中图2-12中所拉伸的实体，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-13所示。建模完成后，学员可根据实际情况使用倒圆角命令，对模型整体进行倒圆角操作。2.手机支架外框的建模图2-14手机外边框卡槽草图拉伸3.讨论交流正确的根据3D打印成型特点进行3D模型建模会更加利于模型的打印成型，更少的支撑结构，使模型打印更加节省材料，并且更加方便成型产品的后处理。那么，怎么设计三维模型可以更加利于打印成型呢?经验分享：3D建模的关键点之一在于基准面的选取与创建，建模设计过程中掌握不同位置的基准面建立，是实现复杂模型设计的基础。完成本节内容的学习后，请同学们对本节内容的学习掌握情况做出评价，评分表如表2-1所示，请老师完成评阅并做总结发言。4.课后评价表表2-1第一节评价表评价类型权重具体指标分值得分

自评组评师评知识掌握20%掌握UG建模软件的基本建模步骤及操作

20

技能应用60%明确手机支架外框的建模思路，掌握基本建模流程60

劳动素养20%培养严谨的建模态度20

综合评价总分

教师点评-谢谢聆听ENDTHANKS2.2手机支架固定杆与调节杆的建模ModelingofMobilePhoneSupportFixingRodandAdjustingRod项目二手机支架固定杆与调节杆的建模任务引入课后评价表123CONTENTS目录在设计手机支架的过程中，固定杆与调节杆是整个支架结构的关键部件。固定杆需要确保支架的整体稳定性，而调节杆则需要具备灵活性以实现角度和高度的调节。这两个部件的设计与建模直接决定了手机支架的使用性能与用户体验。在完成固定杆与调节杆建模的过程中，需要重点思考并解决以下问题：（1）调节杆的设计应如何实现角度与高度的调节功能，同时避免结构松动或操作不便。（2）在设计过程中，如何平衡部件的强度与轻量化需求，以优化3D打印的材料使用与打印时长。通过学习本节内容，学习者将熟悉手机支架功能性部件的建模思路与技巧，并掌握如何在设计中综合考虑力学性能、功能实现和打印优化等多方面因素。这将为后续3D打印过程以及手机支架的实际应用提供坚实的设计基础。1.任务引入双击桌面上的“NX12.0”快捷图标，启动NX12.0中文版，打开NX12.0的初始界面。单击“新建”按钮，弹出“新建”对话框。选择“模型”选项卡，在“单位”下拉列表中选择“毫米”选项，在“模版”选区中选择“模型”选项；在“名称”文本框中输入相应的文件名（以英文字母命名），在“文件夹”文本框中选择相应的存放目录。完成设置后，单击“确定”按钮，进入NX12.0的建模界面。第一步：完成角度固定杆建模。单击“草图”图标，弹出“创建草图”对话框，将“草图类型”选择为“在平面上”，“指定坐标系”选择X-Y平面，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮进入草图绘制界面。进入草图绘制界面后，根据图2-16所示的草图轮廓绘制手机支架外边框卡槽的草图，绘制完成后单击“完成草图”图标，完成草图绘制。单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-16中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为Z轴，设置拉伸“结束”为值，结束距离为8mm，“布尔”类型选择“无”，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-17所示。2.手机支架固定杆与调节杆的建模图2-16角度固定杆尺寸图图2-17角度固定杆三维实体模型第二步：完成角度固定杆边倒圆与转轴孔的建模。单击“边倒圆”图标，弹出“边倒圆”对话框，选中图2-18中所示的边线，将“半径1”设置为4mm，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-18所示。2.手机支架固定杆与调节杆的建模图2-18角度固定杆边倒圆图2-19角度固定杆转轴孔草图单击“草图”图标，弹出“创建草图”对话框，将“草图类型”选择为“在平面上”，“指定坐标系”选择图2-19所示平面，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮进入草图绘制界面。进入草图绘制界面后，绘制一个圆，圆心距离上边与右边为4mm，圆的直径为4.8mm，绘制完成后单击“完成草图”图标，完成草图绘制。单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-19中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为X轴，设置拉伸“结束”为值，结束距离为10mm，“布尔”类型选择“减去”，设置“选择体”的方式为“体”，然后单击选中图2-17中所拉伸的实体，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-20所示。2.手机支架固定杆与调节杆的建模图2-20角度固定杆草图布尔运算第三步：完成角度固定杆转轴的建模。单击“草图”图标，弹出“创建草图”对话框，将“草图类型”选择为“在平面上”，“指定坐标系”选择图2-21所示平面，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮进入草图绘制界面。进入草图绘制界面后，绘制一个圆，圆心距离上边3mm，圆心距离左边2mm，圆直径为2mm，绘制完成后单击“完成草图”图标，完成草图绘制。单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-19中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为X轴，设置拉伸“结束”为值，结束距离为8mm，单击“反向”图标反转拉伸方向，“布尔”类型选择“合并”，设置“选择体”的方式为“体”，然后单击选中图2-20中所拉伸的实体，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-22所示。2.手机支架固定杆与调节杆的建模图2-21角度固定杆转轴草图绘制图2-22角度固定杆转轴草图拉伸第四步：完成角度固定杆另一半模型的创建。选择“菜单”/“插入”/“关联复制”/“镜像特征”选项，弹出“镜像特征”对话框，选中图2-22中拉伸的实体做为要镜像的特征，选择转轴外侧面（图2-23红色箭头所指）做为镜像平面，单击“确定”按钮完成操作。单击“合并”图标，弹出“合并”对话框，设置“目标”的方式为“体”，然后单击选中图2-22中所拉伸的实体，设置“工具”的方式为“体”，然后单击选中图2-23中所镜像的实体，单击“确定”按钮完成操作，如图2-24所示。2.手机支架固定杆与调节杆的建模图2-23角度固定杆镜像建模图2-24角度固定杆建模第五步：完成角度固定杆模型所有边的倒圆。单击“边倒圆”图标，弹出“边倒圆”对话框，选中图2-25中所示的边线，将“半径1”设置为0.8mm，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-23所示（请学员请自行完成除本图以外其它边的边倒圆操作）。2.手机支架固定杆与调节杆的建模图2-25角度固定杆模型边倒角第六步：新建模型文件，在英文条件下命名文件并将文件保存在手机支架外框模型和固定杆相同的文件夹内，如图2-26所示。请学员根据图2-27所示的角度调节杆尺寸图，自行完成角度调节杆的建模任务。2.手机支架固定杆与调节杆的建模图2-26新建角度调节杆模型文件图2-27角度调节杆尺寸图完成本节内容的学习后，请同学们对本节内容的学习掌握情况做出评价，评分表如表2-2所示，请老师完成评阅并做总结发言。3.课后评价表表2-2第二节评价表评价类型权重具体指标分值得分

自评组评师评知识掌握20%掌握UG建模软件的基本建模步骤及操作

20

技能应用60%明确手机支架固定杆与调节杆的建模思路，掌握基本建模流程60

劳动素养20%培养严谨的建模态度20

综合评价总分

教师点评谢谢聆听THANKSEND2.3手机支架模型的装配与染色Assemblyanddyeingofmobilephonebracketmodel项目二手机支架固定杆与调节杆的建模任务引入课后评价表123CONTENTS目录手机支架的设计完成后，进行仿真装配与渲染是验证设计合理性与提升模型表现力的重要环节。通过仿真装配，可以检测各部件之间的匹配性和运动特性；通过渲染，则能直观展示手机支架的外观效果和材质特性。在完成仿真装配与渲染的任务中，需要重点思考并解决以下问题：（1）如何在3D建模软件中对支架的各个部件进行精确的虚拟装配，验证其结构的合理性和装配顺序。（2）在仿真装配中，如何检查固定杆与调节杆的配合情况，确保其运动范围、角度调节和连接强度符合设计要求。（3）渲染时，如何选择合适的材质和光影效果，使手机支架的外观呈现更加真实且美观。通过学习本节内容，学习者将掌握如何利用3D建模软件的仿真装配功能，检测设计的可行性与优化点；同时，学习渲染技术以提升设计作品的视觉表现力。1.任务引入2.手机支架模型的仿真装配与渲染装配就是按照设计的技术要求实现机械零件或部件的连接,把机械零件或部件组合成机器。实际意义就是在建模软件中根据设计要求限制零件的自由移动，使其与真实移动情况一致，这就是零件的空间自由度。图2-28物体的空间自由度2.手机支架模型的仿真装配与渲染物体在空间具有六个自由度，如图2-28所示，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度

。因此，要完全确定物体的位置，就必须固定这六个自由度。选择“菜单”/“装配”/“组件位置”/“移动组件”选项，分别对x、y、z三个直角坐标轴方向进行移动和旋转操作，用此方法可以检查零件剩余的自由度。通过该方式可以验证约束是否运用得当，如图2-29所示。图2-29检验物体的空间自由度方法2.手机支架模型的仿真装配与渲染双击桌面上的“NX12.0”快捷图标，启动NX12.0中文版，打开NX12.0的初始界面。单击“新建”按钮，弹出“新建”对话框。选择“模型”选项卡，在“单位”下拉列表中选择“毫米”选项，在“模版”选区中选择“装配”选项；在“名称”文本框中输入相应的文件名（以英文字母命名），在“文件夹”文本框中选择相应的存放目录，如图2-30所示。完成设置后，单击“确定”按钮，进入NX12.0的装配界面。图2-30新建装配模型2.手机支架模型的仿真装配与渲染第一步：导入手机支架外框零件。单击“添加”图标，弹出“添加组件”对话框，如图2-31所示。单击“打开”按钮，在弹出的“部件名”对话框中找到手机外框文件存放位置，并单击“OK”按钮；然后单击“放置组件的位置”图标，将零件拖动至任意的位置，并单击鼠标左键进行放置；最后将“约束类型”设置为“固定”，单击“选择几何体”图标，选择手机支架外框，

单击“确定”按钮完成导入操作，如图2-32所示。一般情况下，我们在装配时会将第一个零件进行固定操作，以便作为后续零件装配的参考。图2-31添加组件对话框图2-32导入手机支架外边框2.手机支架模型的仿真装配与渲染第二步：完成手机支架角度调节杆的装配。首先找到手机角度调节杆文件存放路径，导入零件，零件摆放位置如图2-33所示。根据实际使用要求，该支架需要围绕如图2-33中红色箭头所指的轴进行旋转，因此我们在进行装配约束时需要保留旋转的自由度。单击“装配约束”图标，弹出“装配约束”对话框，单击“约束类型”中的“接触对齐”图标，将“方位”设置为“首选接触”，然后依次选中图2-33中红色箭头所指的两个圆柱体的中心线，单击“确定”按钮完成装配约束，如图2-34所示。图2-33导入手机支架角度固定杆图2-34角度固定杆与外边框同轴约束2.手机支架模型的仿真装配与渲染单击“装配约束”图标，弹出“装配约束”对话框，单击“约束类型”中的“距离”图标，单击“选择几何体”图标，依次选择外框架内侧面与角度调节杆外侧面，将“距离”设置为1mm，单击“确定”按钮完成装配约束，如图2-35所示。图2-35角度固定杆与外边框距离配合2.手机支架模型的仿真装配与渲染第三步:完成手机支架角度固定杆的装配。首先找到手机支架角度固定杆文件存放路径，导入零件，零件摆放位置如图2-36所示。单击“装配约束”图标，弹出“装配约束”对话框，单击“约束类型”中的“接触对齐”图标，将“方位”设置为“首选接触”，然后依次选中图2-36中红色箭头所指两个圆柱体的中心线，单击“确定”按钮完成装配约束，如图2-36所示。

单击“装配约束”图标，弹出“装配约束”对话框，单击“约束类型”中的“距离”图标，单击“选择几何体”图标，依次选择外框架卡槽内侧面与角度调节杆外侧面，将“距离”设置为1mm，单击“确定”按钮完成装配约束，如图2-37所示。图2-36角度调节杆与外边框同轴约束图2-37角度调节杆与外边框距离配合2.手机支架模型的仿真装配与渲染第四步:完成手机支架装配体材质选择。选择“视图”工具栏，单击“真实着色”图标，弹出“真是着色设置”菜单栏，单击“全局材料”图标，在弹出的下拉菜单中单击“全局材料白色亮泽塑料”（可根据实际打印材料自行调整零件材料属性），如图2-38所示。图2-38装配体材质选择2.手机支架模型的仿真装配与渲染第五步:完成装配体模型着色。选中模型并右击，在弹出的快捷菜单中选择“编辑显示”命令，弹出“编辑对象显示”对话框，如图2-39所示。单击“颜色”图标，弹出“颜色”对话框，在对话框中的“收藏夹”中，学员可自行选择喜欢的颜色对模型进行染色处理，选择所需颜色后，单击“确定”按钮返回“编辑显示对象”对话框，再单击“应用”按钮完成模型染色，如图2-40所示。图2-39“编辑对象显示”对话框2.手机支架模型的仿真装配与渲染图2-40手机支架模型染色2.手机支架模型的仿真装配与渲染第六步：保存手机支架装配体格式文件。单击“保存”图标，弹出“命名部件”对话框，单击“浏览”图标，选择合适的保存路径并以英文名称命名装配体，单击“确定”按钮完成文件保存，如图2-41所示。图2-41手机支架装配体格式保存2.手机支架模型的仿真装配与渲染第七步：导出手机支架装配体STL格式文件,存放在文件夹中。选择“文件”/“导出”/“STL”选项，如图2-42（a）所示，弹出“STL导出”对话框，将整个装配体做为“选择对象”，单击“浏览”图标，选择合适的路径进行导出，单击“应用”按钮完成导出STL模型操作，如图2-42（b）所示。图2-42手机支架STL格式文件导出（a）导出“stl”文件选项（b）选择导出对象3.课后评价表完成本节内容的学习后，请同学们对本节内容的学习掌握情况做出评价，评分表如表2-3所示，请老师完成评阅并做总结发言。表2-3第三节评价表评价类型权重具体指标分值得分

自评组评师评知识掌握20%明确手机支架的装配思路20

技能应用60%掌握UG软件的基本装配命令，明确仿真装配的意义30

掌握装配体渲染的基本操作30

劳动素养20%在项目中培养团队合作能力，通过分工合作完成建模全流程，提升团队沟通与协作效率

20

综合评价总分

教师点评谢谢聆听THANKSEND2.4手机支架模型切片与打印Slicingandprintingofmobilephoneholdermodel项目二手机支架模型切片与打印任务引入课后评价表123CONTENTS目录在完成手机支架的建模设计后，切片与打印是将虚拟模型转化为物理实体的关键步骤。切片过程决定了打印质量、打印时间和材料使用效率，而打印环节则需要确保模型的尺寸精度和表面质量。在手机支架模型的切片与打印过程中，需要重点思考并解决以下问题：（1）在切片过程中，如何设置合适的层高、填充密度和支撑结构，以平衡打印质量、强度和材料节约。（2）如何应对手机支架模型打印过程中可能出现的质量问题（如翘边、分层、支撑残留等），并确保最终成品满足设计要求。（3）打印完成后，如何检验打印件的尺寸精度和功能性，并根据问题对切片参数或模型设计进行改进。通过学习本节内容，学员将熟悉如何使用切片软件对模型进行切片优化，掌握打印设备的操作方法，并理解如何在实际打印中调整参数以提高成品质量。最终将设计的手机支架高质量地打印为实体模型，为后续的后处理与应用奠定基础。1.任务引入2.手机支架模型切片与打印第一步：导入手机支架STL模型。双击桌面上的“Him”切片软件图标，启动“HimalayaPrint”切片软件，进入主界面。单击“打开”图标，弹出“打开文件”对话框，如图2-43（a）所示，找到手机支架的STL格式文件，单击“打开”按钮，将手机支架模型导入切片软件，如图2-43（b）所示。图2-43导入手机支架STL模型（a）“打开文件”对话框（b）手机支架模型导入切片软件2.手机支架模型切片与打印第二步：完成切片软件参数设置。单击“打印设置”图标，弹出“打印设置”菜单，其中“配置文件”提供高、中、低三个参数配置文件可选择，如图2-44所示，将手机支架的“密度填充”设置为20%，其余参数保持默认设置。学员可以在打印过程中可以根据需求调整填充率和其他参数。图2-44手机支架模型切片参数设置2.手机支架模型切片与打印第三步：文件切片处理。单击“打印设置”对话框底部的“切片”按钮完成切片，完成切片后单击“预览”按钮查看切片效果，如图2-45所示。单击“保存到磁盘”按钮，弹出“保存到磁盘”对话框，将文件命名为“手机支架”，保存格式选择“.gcode”，单击“保存”按钮，将文件导入到打印机U盘中，如图2-46所示。图2-45手机支架模型切片预览图2-46手机支架切片文件保存2.手机支架模型切片与打印第四步：手机支架模型的打印。按下如图2-47所示打印机电源开关，打开侧面放料装置，在图2-48所示位置插入U盘。图2-47桌面级FDM打印机电源开关图2-48桌面级FDM打印机U盘插口2.手机支架模型切片与打印第五步：按照图2-49所示操作桌面级FDM打印机进行打印，首先单击“Print”按钮，如图2-49（a）所示，然后找到并单击U盘中的打印文件“手机支架.gcode”，如图2-49（b）所示。（a）Print按钮（b）打印文件“手机支架.gcode”图2-49桌面级FDM打印机切片文件选择2.手机支架模型切片与打印第六步：选择“手机支架.gcode”打印文件后，单击“确定”按钮进行手机支架的打印，如图2-50所示。（a）开始打印（b）打印完成图2-50桌面级FDM打印机打印进行中2.手机支架模型切片与打印第七步：手机支架打印完成后进行简单的后处理，用铲刀轻轻从打印底板上铲下，用小刀、尖嘴钳将手机支架支撑取下，并使用砂纸进行打磨，如图2-51所示，要做到有耐性不急躁。（a）去除支撑（b）打磨图2-51手机支架产品支撑去除2.手机支架模型切片与打印第八步：轻微活动手机支架关节，体验手机支架的应用，如图2-52所示。图2-52手机支架产品完成3.课后评价表完成本节内容的学习后，请同学们对本节内容的学习掌握情况做出评价，评分表如表2-4所示，请老师完成评阅并做总结发言。表2-4第四节评价表评价类型权重具体指标分值得分

自评组评师评知识掌握20%熟悉FDM打印机操作流程

20

技能应用40%熟悉切片软件的使用20

掌握桌面级FDM打印机的基本操作技能20

劳动素养40%养成定期检查、维护和保养设备的良好习惯，及时发现和解决设备故障，延长设备使用寿命。

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熟悉设备操作规程，能够正确操作各种设备，避免因误操作引发的安全事故。

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综合评价总分

教师点评谢谢聆听THANKSEND我们在学习时总是需要将书压住，才能很好的学习书里的知识，有没有同学觉得两只手压住书很麻烦的？我们能不能设计一个书架帮助我们压住书，释放我们的双手？项目三：个性书架建模与打印Personalizedbookshelfmodelingandprinting3D打印及后处理技术项目三任务内容项目三引言项目三项目目标123CONTENTS目录

1.项目三引言“个性书架建模与打印”，主要让同学熟练掌握3D切片软件的应用，建模软件以及打印机操作。掌握模型从设计到制造的全过程，本项目涉及到个性书架的设计、建模与切片处理、打印及后处理、模型装配等技术技能的培养。学习结束后，同学们要完成实训项目考核，老师完成评阅并做总结发言。2.项目三任务内容内容3.2个性书架角度调节杆与固定杆建模内容3.4个性书架的打印与装配后处理内容3.3个性书架卡槽与书本支撑结构建模内容3.1个性书架主体结构建模项目内容3.项目三项目目标掌握3D建模的基本原理与流程知识目标1了解3D打印技术的核心原理与关键参数知识目标2掌握后处理工艺的基础知识知识目标33.项目三项目目标能够准确设计调节杆与书架主体的尺寸能力目标1能够使用UG建模软件对个性书架主体进行草图绘制能力目标2能够使用UG软件完成对角度调节杆与固定杆建模能力目标3掌握卡槽与书本支撑结构的建模与绘图技巧能力目标4熟悉切片软件的应用能力目标5掌握桌面级FDM打印机的操作能力目标63.项目三项目目标培养严谨细致的设计思维素养目标1提升设计方案的逻辑性与科学性素养目标2培养解决调节结构功能问题的创新思维素养目标3强化设计与装配流程之间的逻辑联动思维素养目标4增强团队协作精神以完成装配与后处理任务素养目标5养成良好的设备使用习惯素养目标6-谢谢聆听ENDTHANKS3.1个性书架主体结构建模

项目三Modelingofthemainstructureofpersonalizedbookshelves个性书架主体结构建模任务引入课后评价表123CONTENTS目录在日常生活中，随着人们对居家生活品质要求的提升，书架作为重要的家居用品，逐渐从单纯的实用功能延展到装饰与个性化的需求。如何利用3D打印技术快速、低成本地制作符合个性化需求的书架，已经成为一种创新的设计与实践方式。在实际应用中，书架不仅需要满足承重性和空间利用率的功能要求，还需要兼具外观美感与灵活组合的特点，这对建模设计提出了更高的要求。本节内容需要思考并解决以下问题：

（1）如何通过合理的设计，使书架的结构满足承重与可模块化拼接的使用需求？

（2）在使用3D建模软件建模时，应如何规划主体结构的设计流程，以确保打印效果最佳？

（3）设计书架主体结构时，应重点考虑哪些结构性因素，例如稳定性、连接强度和材料使用的经济性？

以上问题的思考和解决，将为完成个性书架的建模与打印奠定基础，也为后续的打印与后处理提供了设计保障。1.任务引入双击桌面上的“NX12.0”快捷图标，启动NX12.0中文版，打开NX12.0的初始界面。单击“新建”按钮，弹出“新建”对话框。选择“模型”选项卡，在“单位”下拉列表中选择“毫米”选项，在“模版”选区中选择“模型”选项；在“名称”文本框中输入相应的文件名（以英文字母命名），在“文件夹”文本框中选择相应的存放目录。完成设置后，单击“确定”按钮，进入NX12.0的建模界面，如图3-1所示。2.个性书架主体结构建模图3-1UG新建文档界面第一步:书架背板草图绘制。单击“草图”图标，弹出“创建草图”对话框，将“草图类型”选择为“在平面上”，“指定坐标系”选择X-Y平面，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮进入草图绘制