实验四-快速成型实验

实验四快速成型实验

（2学时）

一、实验目的

1、了解快速原型机的组成

2、学习快速成型机床的基本操作

3、巩固快速成型原理

二、实验原理

熔融挤压工艺原理

熔融挤出成型工艺的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、PC、尼龙等，以丝状供料。材料在喷头被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加，层片轮廓的面积和形状都会发生变化，当形状发生较大的变化时，上一层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用，这就需要设计一些辅助结构－“支撑”，对后续层提供定位和支撑，以保证成形过程的顺利实现。

这种工艺不用激光，使用、维护简单，成本较低。用蜡成形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造。用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。近年来又开发出 PC，PC/ABS，PPSF等更高强度的成形材料，使得该工艺有可能直接制造功能性零件。由于这种工艺具有一些显著优点，该工艺发展极为迅速，这类三维打印机的特点：

1 不使用激光，维护简单，成本低：价格是成型工艺是否适于三维打印的一个重要因素。多用于概念设计的三维打印机对原型精度和物理化学特性要求不高，便宜的价格是其能否推广开来的决定性因素。

2 塑料丝材，清洁，更换容易：与其他使用粉末和液态材料的工艺相比，丝材更加清洁，易于更换、保存，不会在设备中或附近形成粉末或液体污染。

3 后处理简单：仅需要几分钟到一刻钟的时间剥离支撑后，原型即可使用。而现在应用较多的SL，SLS，3DP等工艺均存在清理残余液体和粉末的步骤，并且需要进行后固化处理，需要额外的辅助设备。这些额外的后处理工序，一是容易造成粉末或液体污染，二是增加了几个小时的时间，不能在成型完成后立刻使用。

图4－1熔融挤压工艺原理

三、实验设备：INSPIRE S250三维打印机

四、实验容与步骤

Aurora快速成型软件，它输入STL 格式模型,进行分层等处理后输出到三维打印/快速成型系统，可以方便快捷的得到模型原型。Aurora 软件功能完备，处理三维模型方便、迅捷、准确，使用特别简单，实现了“一键打印”。

Aurora 软件界面由三部分构成。上部为菜单和工具条，左侧为工作区窗口，有三维模型，二维模型，三维打印机三个窗口，显示STL 模型列表等；右侧为图形窗口，显示三维STL或CLI模型，以及打印信息。

功能简介：

概括起来，Aurora 软件具有如下功能：

1）输入输出： STL 文件，CSM 文件（压缩的STL 格式），CLI文件。数据读取速度快，能够处理上百万片面的超大STL 模型。

2）三维模型的显示：在软件中可方便地观看STL 模型的任何细节，并能测量、输出。鼠标＋键盘的操作，简单、快捷，用户可以随意观察模型的任何细节，甚至包括实体部的孔、洞、流道等。基于点、边、面三种基本元素的快速测量自动计算、报告选择元素间各种几何关系，不需切换测量模式，简单易用。

3）校验和修复：自动对STL 模型进行修复，用户无需交互参与；同时提供手动编辑功能，大大提高了修复能力，不用回到CAD 系统重新输出，节约时间，提高工作效率。

4）成形准备功能：用户可对STL 模型进行变形（旋转，平移，镜像等）、分解、合并、切割等几何操作；自动排样，可将多个零件快速的放在工作平台上或成形空间，提高快速成形系统的效率。下图为三维模型测量、排样、修复。

5）自动支撑功能：根据支撑角度，支撑结构等几个参数，自动创建工艺支撑。支撑结构自动选择，智能程度高，无需培训和专业知识。

6）直接打印：可将STL 模型处理后直接传送给三维打印机/快速成型系统，无需在不同软件中切换。处理算法模型效率高，容错、修复能力强，对三维模型上的裂缝，空洞等错误能自动修复。打印的同时对三维打印机/快速成型系统进行状态检测，保证系统正常运行。下图为层片模型的立体显示。

鼠标操作：

鼠标中健是本软件的视图变换快捷键。按下中键，然后配合键盘操作，就可完成各种的视图操作。

旋转：在图形窗口按下鼠标中键，然后在窗口移动鼠标，就可实时旋转视图；

平移：按住CTRL 键，然后在图形窗口按下鼠标中键，移动鼠标，就可实时平移视图；

放大缩小：向前或向后旋转滚轮，即可放大或缩小视图。

三维打印操作流程：

1 打开三维打印机/快速成型系统，上电。

2 启动Aurora软件。

3 载入三维模型： STL 文件，CSM 文件（压缩的STL 格式），CLI文件

4 修复模型（菜单：模型-效验并修复）

5 模型变换（菜单：模型-变形）

6 载入其它三维模型并进行修复模型、模型变换、三维模型合并、分解及分割。

7 自动布局（菜单：模型-自动布局）

8 分层（菜单：模型-分层）

选择菜单“模型> 分层”或单击按钮，启动分层命令。系统会自动生成一个CLI 文件，并在分层处理完成后载入

在分层参数对话框中，只可以修改轮廓线宽、填充线宽、支撑间隔比、交叉率等。

参数集一般选Sat 2、层厚选0.2-0.3、轮廓线宽和填充线宽取默认或0.4、交叉率取0.2-0.3、强制封闭轮廓。

8 预设辅助支撑（菜单：工具-预设辅助支撑-预设支撑3 ）

9 Ctrl+鼠标左键拖动辅助支撑到模型附近。

10 点击“文件菜单”→“三维打印机”→“连接”

11 启动“初始化”命令，让三维打印机/快速成型系统执行初始化操作。

设定工作台的高度（已调好、默认即可），在一个合适的高度开始成形。

12 调试—开温控主喷头温度到227度左右、副喷头温度到217度左右。