SolidWorks軟件在3D打印中的應(yīng)用

摘 要：3D打印技術(shù)目前在各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，將SolidWorks強(qiáng)大的3D造型功能與OBJET公司的3D快速打印技術(shù)相結(jié)合，能夠在工業(yè)制造及日常消費(fèi)領(lǐng)域快速打印出所需零件，從而縮短產(chǎn)品設(shè)計周期，降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：SolidWorks軟件；3D造型；OBJET公司；3D打印

中圖分類號：TP317

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和個性化產(chǎn)品時代的到來，工業(yè)產(chǎn)品的更新?lián)Q代比以往任何時候都要頻繁。對于企業(yè)來說，采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法，產(chǎn)品處于設(shè)計階段的時間越長，該產(chǎn)品推向市場所需要的時間相應(yīng)也會大幅度的增加，甚至極端局面下會出現(xiàn)某新產(chǎn)品尚未推出就因為競爭對手先行推出類似產(chǎn)品而導(dǎo)致市場被對手搶占，從而導(dǎo)致企業(yè)前期設(shè)計階段投入的成本付諸東流，因此對企業(yè)來說，將新產(chǎn)品盡快推向市場是目前企業(yè)亟待解決的關(guān)鍵問題之一。目前在全球范圍內(nèi)備受關(guān)注的3D打印技術(shù)是解決這一問題的有效途徑之一。

3D打印技術(shù)，是以計算機(jī)三維設(shè)計模型為藍(lán)本，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實體產(chǎn)品。與傳統(tǒng)制造業(yè)通過模具、車銑等機(jī)械加工方式對原材料進(jìn)行定型、切削以最終生產(chǎn)成品不同，3D打印將三維實體變?yōu)槿舾蓚€二維平面，通過對材料處理并逐層疊加進(jìn)行生產(chǎn)，大大降低了制造的復(fù)雜度。這種數(shù)字化制造模式不需要復(fù)雜的工藝、不需要龐大的機(jī)床、不需要眾多的人力，直接從計算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中便可生成任何形狀的零件，使生產(chǎn)制造得以向更廣的生產(chǎn)人群范圍延伸。使用3D打印技術(shù)，企業(yè)可以在幾個小時而不是過去那樣需要幾天或者幾個星期來快速制造出原型產(chǎn)品，從而可以大大降低設(shè)計成本，提高產(chǎn)品上市周期。

1 SolidWorks軟件與3D打印技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用實例

SolidWorks軟件因其強(qiáng)大的三維設(shè)計能力目前是在工業(yè)設(shè)計和3D造型領(lǐng)域得到最廣泛的CAD＼CAE軟件之一。其功能強(qiáng)大的各種插件更是在產(chǎn)品設(shè)計階段中的各種仿真實驗中得到廣泛的應(yīng)用。本文主要描述利用SolidWorks軟件強(qiáng)大的3D造型功能，將設(shè)計的3D零件利用以色列OBJCT公司的3D打印機(jī)快速打印出所需零件的原理過程。

首先我們利用SolidWorks軟件強(qiáng)大的三維造型功能設(shè)計出我們需要的3D零件，我們設(shè)計一個qq企鵝形象的模型，如圖1所示，SolidWorks軟件有非常強(qiáng)大的造型能力，具體的建模過程本文不再重點描述。

接下來我們就利用目前比較成熟的3D打印技術(shù)來講前面生成的CAD模型快速打印出產(chǎn)品原型，從而能夠?qū)Ξa(chǎn)品設(shè)計進(jìn)行各個方面的驗證。這里采用的是以色列OBJET的3D打印系統(tǒng)。其3D打印系統(tǒng)包括基于OBJET公司專利技術(shù)PolyJet和PolyJet Matrix打印技術(shù)的系統(tǒng)、其特有的感光聚合材料、以及其專用軟件。

PolyJet的打印流程為：PolyJet的噴射打印頭沿X軸方向來回運(yùn)動，同時噴射出一層非常薄的樹脂在工作成型托盤上。接下來，UV紫外固化燈沿著噴頭工作的方向發(fā)射出UV紫外光，立即成型和固化每層的光敏樹脂材料。完成一層的噴射打印固化后，設(shè)備內(nèi)置的成型托盤會極其精確的下降一個高度，打印頭繼續(xù)噴射光敏樹脂進(jìn)行下一層的打印和固化。這樣一層接一層，如此反復(fù)，直到整個模型打印制作完成。OBJET公司精密的內(nèi)置控制軟件使得所有噴頭能夠完美的協(xié)同工作，同時嚴(yán)格的控制各個噴頭在成型托盤上噴射出所需精確數(shù)量的樹脂，這樣就可以得到非常光滑和平順的成型表面。

OBJET的3D打印系統(tǒng)特有的感光聚合材料可為復(fù)雜幾何形狀提供在色彩、機(jī)械特性甚至支撐材料等方面的廣泛選擇。這為設(shè)計人員創(chuàng)建高分辨率模型提供了最大的靈活性，可滿足設(shè)計人員在裝配、外形和“感官”等方面的多種需求。

OBJET公司的Objet Studio軟件支持從3D CAD軟件包中導(dǎo)出的STL和SLC文件。利用直觀的界面，您可以通過將STL文件拖放到Objet Studio構(gòu)建托盤，從而方便地檢查和構(gòu)建模型。在這一步，我們把由SolidWorks軟件生成的STL文件導(dǎo)入Objet Studio軟件，結(jié)合OBJET公司的3D打印系統(tǒng)，我們就可以打印出如圖3所示的我們想要的實物模型。

2 結(jié)語

將在三維造型領(lǐng)域功能強(qiáng)大的SolidWorks軟件與OBJET公司的3D打印技術(shù)相結(jié)合，能夠快速提高產(chǎn)品設(shè)計階段原型產(chǎn)品的制造時間，從而大幅度縮短產(chǎn)品設(shè)計周期，加快其上市過程，從而降低企業(yè)成本，提高企業(yè)產(chǎn)品競爭力。本文主要介紹了SolidWorks軟件與OBJET公司的3D打印技術(shù)二者強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用實例，作者主要是提出一種新的設(shè)計和產(chǎn)品原型制造方法來提升企業(yè)在應(yīng)對新的競爭形勢時的一種解決思路，也是為工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域提出一種新的設(shè)計方法和途徑。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李曉紅.利用3D打印技術(shù)改進(jìn)設(shè)計工程[J].國防制造技術(shù)，2010，6（3），69-70.

作者簡介：劉繼為（1959-），男，黑龍江省肇州人，本科，講師，教師，從事機(jī)加工實習(xí)及機(jī)械零件設(shè)計的教學(xué)與研究工作。

作者單位：武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，武漢 430074