基于3D打印技術(shù)的橡膠材料CAD建模的應(yīng)用

賴麗

摘 要：3D打印技術(shù)技術(shù)這些年飛速發(fā)展，在構(gòu)造物體方面該技術(shù)非常方便而且具有很高的效率與精確度。該技術(shù)參照使用者想要構(gòu)造的物體模型將材料進(jìn)行逐層粘合，最終得到成型作品。最終得到的成品都是通過3D打印機打印，打印之前最為重要的部分則是采用CAD建模，即構(gòu)造使用者想要得到的物體模型。本文參照3D打印技術(shù)原理，分析塑膠材料CAD建模中3D打印技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；橡膠材料；CAD建模

引言：

相對來說，傳統(tǒng)的制造業(yè)的生產(chǎn)模式成本較高，制作過程復(fù)雜且需要投入大量的人力。而3D打印技術(shù)的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)模式，為生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展提供了有利條件，對制造業(yè)的發(fā)展具有革命性的意義。但3D打印技術(shù)其中最為重要的一項就是進(jìn)行建模，CAD建模。其中橡膠材料的打印也已經(jīng)較為普遍。本文結(jié)合3D打印技術(shù)的原理參照橡膠工件制造經(jīng)驗對橡膠材料CAD建模中的3D打印技術(shù)進(jìn)行分析，為3D技術(shù)的發(fā)展與推廣做出一定貢獻(xiàn)。

一、3D打印技術(shù)原理

3D打印技術(shù)屬于將數(shù)字模型輸出打印并快速成型的技術(shù)，一般通過步進(jìn)電機來進(jìn)行位置的確認(rèn)。3D打印機的打印過程按照一定的順序進(jìn)行打印，這樣能夠?qū)⒉牧线M(jìn)行有效粘合，而且有助于逐層堆建形成模型。其中CAD建模屬于過程中比較重要的一個環(huán)節(jié)，是構(gòu)建模型的最為重要的部分，為用戶提供想要的數(shù)字模型。與以往的材料制造相比3D打印技術(shù)更加方便快捷，而且更加的精準(zhǔn)、高效，具有一定的技術(shù)優(yōu)勢。3D打印技術(shù)的發(fā)展為制造業(yè)節(jié)省了大量的人力，這是傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型的一個方向。3D打印技術(shù)擁有廣闊的前景，對制造業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。

二、3D建模技術(shù)在橡膠材料建模生產(chǎn)中的應(yīng)用

CAD建模、3D打印技術(shù)的制造過程還是比較方便的，根據(jù)其原理對橡膠口哨的制作進(jìn)行分析。首先就是建造模型，電腦上的3D建模軟件非常多，有犀牛、Soliworks、3DMAX、MAYA等等。但是CAD建模比較方便，而且結(jié)合著二維圖形的創(chuàng)建，是制造業(yè)經(jīng)常使用的軟件，對電腦配置的要求相對較低，所以該過程使用CAD建模非常適合。其中中望3D屬于國產(chǎn)3D建模軟件，是CAD中的一種。其對曲面型模型物體構(gòu)建非常方便，支持自由曲面建模。與國外的建模相比，這款軟件容易操作，可以將模型直接打印出來，與快速打印的要求相契合，而且使用戶和打印機之間的聯(lián)系加深。但是進(jìn)入該軟件后需要進(jìn)行模式的選擇，不然就只進(jìn)行二維圖形的設(shè)計。所以進(jìn)入軟件后的首要工作就是選擇工作模式，三維建模，然后再選擇視圖視角，選擇需要的圖形，這樣就能夠進(jìn)行口哨的制作了。因為是構(gòu)造真實的模型，所以建模一定要精準(zhǔn)，各個口哨的指標(biāo)要符合標(biāo)準(zhǔn)。還有對口哨進(jìn)行摳洞后需要將其余部分進(jìn)行結(jié)合，以免出現(xiàn)打印分離的情況，造成損失。將模型構(gòu)造完成之后通過3D打印機將三維模型打印出來。當(dāng)前的打印材料多種多樣，所以可以靈活運用打印材料，打造出具有很多特性的打印物體。比如，韌性、半透明特性、傳導(dǎo)性等等。

要想使打印機將文件打印出來，需要滿足一定的要求，即STL文件類型。3D打印機只能夠識別這種文件，所以在將模型構(gòu)建完成之后需要將文件類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便打印機進(jìn)行識別，為后續(xù)的打印工作做鋪墊。只要建模與文件轉(zhuǎn)換完成之后文件就能夠進(jìn)行類型的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成之后輸入到打印機。對打印機進(jìn)行操作，找到輸出，然后將STL類型的文檔進(jìn)行輸出，這樣打印機自動進(jìn)行定位打印。一般國外的打印軟件輸入后需要進(jìn)行手動操作，而CAD建模之后不需要進(jìn)行手動操作，這樣相對來說CAD建模存在很大的優(yōu)勢。

一般3D打印機打印過程遵循dimension elite流程系統(tǒng)，該流程的進(jìn)行需要CatalystEX軟件控制，主要將STL文件輸入到該軟件即可。在一般的打印情況下，不選擇打印的類型的話，打印成品的底部會有很多的多余支撐材料，這樣才能夠使打印成品最終達(dá)到想要得到的樣子。因為支撐會消耗很多的材料，所以要對其進(jìn)行控制。若想控制支撐物材料量的話，可以進(jìn)行產(chǎn)品定向的調(diào)整，使輸出產(chǎn)品進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，該產(chǎn)品為口哨，所以進(jìn)行Y軸的旋轉(zhuǎn)之后能夠節(jié)省材料，對于其余的產(chǎn)品要想節(jié)省材料則需要視情況而定。將調(diào)整之后的參數(shù)進(jìn)行模型包的生成，然后可以從這些信息中得到支撐材料的消耗體積，也能得到總的材料需求量，根據(jù)這些能夠得到總的口哨的材料需求體積，大概為1.7cm3。

口哨的制作其實并不是那么容易，這涉及到了很多的過程與技術(shù)，但是只要將這些技術(shù)與注意點進(jìn)行掌握，這樣能夠大批量生產(chǎn)口哨?？此撇捎?D打印技術(shù)將口哨進(jìn)行生產(chǎn)的過程使用時間比較長，但是若真正操作起來，這要比傳統(tǒng)的制作過程更加省時，而且出現(xiàn)失誤的概率很小，節(jié)省更多的人力，能為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益。CAD建模與3D打印結(jié)合使物體的制作更加方便靈活，能夠進(jìn)4行多種類型的物體的制作，制作的成品精度高，具有很大的優(yōu)勢。

三、3D打印常見問題與解決方法

（一）打印層錯位

一般在3D打印過程中會出現(xiàn)斷層，即打印層出現(xiàn)錯位的情況，這是由于噴頭快速移動、切片模型錯誤、電壓問題、主板問題或者噴頭被擋住無法進(jìn)行移動等問題而產(chǎn)生的，所以在進(jìn)行打印的過程中需要將這些進(jìn)行注意，對其存在故障的地方逐一排查，將其進(jìn)行校對，保證減少出現(xiàn)問題的概率。

（二）象腳

除了以上提到的問題之外，還存在一種問題，那就是大象腳。這是因為模型底部需要材料支撐，而材料使用面積較大，則出現(xiàn)了“象腳”。對于該問題的出現(xiàn)可以將打印臺進(jìn)行調(diào)平，因為打印臺不平的話會使噴頭噴錯位置，不能夠使機器正常運行。另外還需要檢查噴嘴的高度，噴嘴過高過低都對打印存在一定的影響。另外，還可以進(jìn)行倒角的設(shè)計以及平衡打印平臺的溫度與風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，滿足了這些能夠大大降低這種情況產(chǎn)生的概率。

四、3D建模過程注意事項

3D建模是運用相關(guān)的軟件進(jìn)行物體模型的制作，其中CAD建模運用了CAD軟件，該軟件使用非常廣泛，而且容易操作符合很多產(chǎn)業(yè)的需求。因為涉及到立體模型，所以在模型的構(gòu)造上首先要考慮電腦的性能。一般CAD軟件在所有的電腦上都適用，但是配置越高的電腦使用這種軟件更加流程。還要考慮生成模型的視覺感，若無法考慮生成的模型的整體效果，那么該模型存在的缺陷將無法被指出，而且用戶對物體或者生產(chǎn)商對物體的需求無法顯現(xiàn)出來。除了該過程之外還要考慮到建模過程中的各個環(huán)節(jié)，保證這些環(huán)節(jié)非常重要。比如，相關(guān)數(shù)據(jù)、以及過程，數(shù)據(jù)存儲、備份。只有保證好了這些重要數(shù)據(jù)，之后出現(xiàn)相關(guān)的問題才會更方便的處理。

五、結(jié)束語

3D打印從建模開始，這樣才能夠構(gòu)建出企業(yè)或者用戶想要的模型。我國的CAD建模軟件比較適合與3D打印機進(jìn)行結(jié)合，而且CAD建模構(gòu)造出的模型精度高，更能夠達(dá)到用戶的要求。橡膠材料CAD建模上3D打印技術(shù)的應(yīng)用具有非常長遠(yuǎn)的發(fā)展前景，而且其應(yīng)用范圍也非常廣泛，這將會帶動我國制造業(yè)的發(fā)展。目前我國的3D打印技術(shù)還處于發(fā)展階段，所以說這是一個發(fā)展的機遇，把握好這個發(fā)展機遇將會給企業(yè)帶來更大的收益。

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